УДК 631.45: 637.051 (574.25)(045)
, ,
Трансформация основных показателей плодородия почв умеренно-сухой степи Павлодарской области
(АО «Казахский агротехнический университет имени С. Сейфуллина», г. Астана, Казахстан)
В статье приведены результаты изучения трансформации основных элементов плодородия почв под защитным лесонасаждением и на пашне. Морфологическое изучение почвенных разрезов показало, что под 50-летним лесонасаждением увеличена мощность гумусового горизонта, гранулометрический состав легкий суглинок, на пашне гумусовый горизонт укорочен, с супесчаным гранулометрическим составом. Скопление карбонатов обнаружено под лесополосой на глубине 47 см, а на пашне с 35 см, что указывает на улучшение гидрологического режима под лесополосой.
Ключевые слова: полезащитные лесонасаждения, почвенный профиль, мощность гумусового слоя, темно-каштановая почва, физические свойства почвы, гумус.
Введение
Почвы умеренно-сухой подзоны отличаются высоким плодородием, но вместе с тем страдают от периодических засух, суховеев, ветровой и водной эрозии и нуждаются в мероприятиях, ослабляющих действие неблагоприятных природных факторов. В этой зоне выполняются основные объемы работ по защитному лесоразведению, которое является ведущим экологически чистым и эффективным мероприятием поддержания высокой биологической продуктивности сельскохозяйственных угодий [1, 2].
Состояние земельных ресурсов, особенно темно-каштановых почв, вызывает большую тревогу [3]. В районах интенсивной хозяйственной деятельности не осталось значительных по площади участков темно-каштановых почв, сохранивших свое естественное плодородие. Сохраняется довольно большая вероятность проявления водной эрозии и дефляции сельскохозяйственных угодий на темно-каштановых почвах Акмолинской, Костанайской, Северо-Казахстанской, Павлодарской и Карагандинской областях, т. е. в основных зерносеющихся регионах Казахстана [4].
Создание защитных лесонасаждений на сельскохозяйственных землях является составной частью мероприятий по их мелиорации и общему подъему сельскохозяйственного производства [5].
Целью исследований являлось изучение влияния полезащитных лесонасаждений на свойства темно-каштановых почв Павлодарской области. В ходе исследований решались следующие задачи:
- определить влияние древесных лиственных пород на морфологическое строение темно-каштановых почв;
- выявить изменения в основных свойствах темно-каштановых почв под влиянием лесных насаждений.
Материалы и методы
Для выяснения влияния полезащитных лесных полос на морфологический профиль и основные свойства темно-каштановых почв нами заложены два разреза на территории села Красноармейка Павлодарской области. Один разрез заложен на залежи в участке (территории) полезащитных лесонасаждений, другой разрез заложен на расстоянии 100м на пашне.
В почвенных разрезах проведено детальное морфологическое описание генетических горизонтов почвы.
В почвенных образцах были проведены следующие анализы:
Определение гранулометрического состава почв по методу (метод пипетки). МРТУ № 46-16-67.
Определение физико-химических свойств (рНн2о, сумма поглощенных оснований по трилонометрическому методу, гумус по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), содержание карбонатов газоволюметрическим методом).
Результаты и обсуждение
На залежном участке преобладают карагач и разнотравно-ковыльная (типчак, ковыль песчаный, житняк, лапчатка) растительности и т. д. Степень покрытия – 90%. Степной войлок значительный. Глубина вскипания с 47 см.
На пашне разрез заложен в севооборотном поле (пар, пшеница, пшеница) на пшенице после пара в производственных посевах. Вскипание начинается с 35 см.
В качестве примера приводим морфологическое описание почвенного профиля, вскрытого на залежи.
| Дернина, пронизанная корнями растений и остатками. |
| темно-серый, однородно окрашенный, зернисто-комковато-пылеватый, легкосуглинистый, плотный, свежий, пронизан большим количеством корней растений. Переход в следующий горизонт по цвету – постепенный. |
| серый с буризной усиливающаяся книзу, неоднородно окрашен, плотный, увлажнен, комковатой структуры, легкосуглинистый, пронизан корнями растений, слабо вскипает от соляной кислоты. Переход в следующий горизонт по цвету – постепенный. |
| светло-серый с буроватым оттенком, комковатый, неоднородно окрашен, легкосуглинистый, плотный, увлажнен, встречаются единичные корневины, много корней, вскипает от соляной кислоты. Переход в следующий горизонт – постепенный по цвету. |
| белесовато-серый, близкий к белесому, карбонаты, в виде белоглазок, комковато-призмовидный, легкосуглинистый, единичные корни растений, бурно вскипает от HCl. Переход в следующий горизонт по цвету – постепенный. |
| желтый, бесструктурный, влажный, карбонатный, легкий суглинок. |
Почва: темно-каштановая среднемощная малогумусная легкосуглинистая на карбонатном суглинке.
Почвенный разрез, который заложен под лесополосой, характеризуется следующим набором генетических горизонтов: Ад, А1, В1, В2, В2к, С. При описании почвенного профиля почвы видно, что в течении 50 лет лесные полосы способствовали формированию на поверхности дернины (Ад), то есть за данный промежуток времени почва длительное время не обрабатывалась и произошло ее постепенное восстановление. Горизонт А1 3-25 см более оструктурен, чем на варианте пшеница по пару, что объясняет о скоплении в нем органических остатков. Мощность гумусового слоя почвы (А+В1) составляет 37см (рисунок 1).
Рисунок 1. - Морфологический профиль темно-каштановой почвы
1 – залежь (лесопосадка); 2 – пашня.
Изучая морфологический профиль почвы варианта пшеницы по пару, можно отметить что в горизонте Апах 0-20 см гранулометрический состав почвы супесчаный, тогда как под лесополосой в верхнем А1 горизонте этот показатель легкосуглинистый, а также мощность гумусового слоя (А+В1) немного укорочен (35 см).
Следует отметить, что в морфологическом профиле темно-каштановых почв на изучаемых вариантах четко выделяются скопления карбонатов в виде белоглазок. На варианте под пшеницей после пара карбонатный слой более мощный и визуально в нем больше сконцентрировано карбонатов. Если под лесополосой в почве карбонатный слой на глубине 47-95 см и его мощность составляет 48 см, тогда как на варианте пшеница по пару скопление карбонатов залегают в слое 35-92 при мощности 57 см. По данным и [6] причиной изменения карбонатного слоя почв является изменение гидрологического режима. Известно, что гидрокарбонат кальция мигрирует вверх по профилю при наличии восходящих потоков повышенной влаги. На залеже, где имеются мощные корни не только древесной, но и многолетней травянистой растительности интенсивно использующие влагу в почве и тем самым они сдерживают восходящую миграцию карбонатов.
По нашему мнению, лесные полосы задерживая большое количество снега, создают благоприятные условия для промачиваемости почвы, что влияет на глубокое залегание легкорастворимых солей в почве.
Залежь Пашня
Рисунок 2. - Содержание карбонатов (СаСО3) в темно-каштановой почве, %
Содержание карбонатов в исследуемых вариантах темно-каштановой почвы изменяются не равномерно. На варианте пшеница по пару в горизонте В2 35-47 см, где содержание карбонатов составляет – 8,65 % с глубиной его количество увеличивается достигая максимума в материнской породе – 13,51 %, это связано с применением пара в севообороте.
Под лесополосой в почве скопление карбонатов обнаружено в горизонтах В2к 47-74 см – 6,29 % и С 74-95 см – 9,83 % соответственно, что согласуется с визуальными наблюдениями (рисунок 2).
Изученные темно-каштановые почвы по гранулометрическому составу относятся к легким почвам. На целине в близи от лесопосадки, где растительное покрытие составляет -90% по всему профилю гранулометрический состав легкосуглинистый с преобладанием мелкопесчаной фракции. В нижних горизонтах почвы идет небольшое увеличение физической глины с 22,2% в горизонте А до 27,00% в нижнем горизонте С, за счет заметного увеличения количества илистой фракции. Повышение количества глинистых частиц связано с природными факторами влияния лесонасаждений на гранулометрический состав.
На варианте пшеница по пару гранулометрический состав почвы в верхнем пахотном горизонте супесчаный, но ниже по профилю этот показатель меняется от легкосуглинистого в слое 20-47 см до среднесуглинистого в слое 47-92 см с преобладанием мелкопесчаной фракции. Изменение увеличения физической глины с 19% в пахотном слое, до 34% в материнской породе зависит от длительного сельскохозяйственного использования почвы.
Таблица 1. - Гранулометрический состав темно-каштановой почвы
Горизонт и глубина взятия образцов, см | Количество фракции, % к сухой почве | ||||||
1-0,25 мм | 0,25-0,05 мм | 0,05-0,01 мм | 0,01-0,005 мм | 0,005-0,001мм | <0,001мм | ?<0,01мм | |
Залежь | |||||||
Ад 0-3см | - | - | - | - | - | - | - |
А13-25 см | 16,55 | 40,1 | 21,15 | 6,53 | 7,15 | 7,52 | 22,2 |
В125-37 см | 15,00 | 40,35 | 20,85 | 9,51 | 7,24 | 7,05 | 23,8 |
В237-47 см | 14,03 | 41,47 | 19,9 | 8,96 | 7,34 | 8,30 | 24,6 |
В2к47-74см | 12,08 | 40,22 | 17,9 | 11,35 | 8,90 | 9,55 | 29,8 |
Ск74-95 см | 13,00 | 41,05 | 18,95 | 8,43 | 8,87 | 9,70 | 27,0 |
Пшеница по пару | |||||||
Апах0-20 см | 18,33 | 42,02 | 20,65 | 7,65 | 6,25 | 5,10 | 19,0 |
А120-35 см | 16,36 | 41,15 | 19,09 | 9,3 | 8,04 | 6,06 | 23,4 |
В2к35-47см | 14,77 | 38,88 | 16,95 | 11,85 | 9,00 | 8,55 | 29,4 |
ВС47-70см | 11,38 | 39,07 | 15,75 | 12,32 | 10,48 | 11,00 | 33,8 |
Ск70-92 см | 11,07 | 39,00 | 15,73 | 11,87 | 11,00 | 11,33 | 34,2 |
Как показано в таблице 1. в пахотном горизонте варианта пшеницы по пару содержание физической глины меньше (19%) на 3,2%, чем в верхнем горизонте целины (22,2%), вероятно связано с длительным сельскохозяйственным использованием, где интенсивно происходит разрушение структуры и дополнительная потеря илистой (< 0,001 мм) фракции в результате эрозионных процессов.
Лесные полосы оказывают положительное влияние и на количество гумуса в профиле почвы. Содержание гумуса в верхнем горизонте А1 темно-каштановой почвы под полезащитными насаждениями составляет 1,30%, а в нижнем горизонте В1 (25-37 см) его количество увеличивается до 1,41%. На наш взгляд, повышенное содержание гумуса в нижних горизонтах, это следствие промывания с гравитационнной водой мелких частиц в ниже лежащие горизонты. Далее по профилю почвы содержание гумуса постепенно снижается в горизонтах В2 – 0,88%, В2к – 0,50% и С – 0,38% соответственно (рисунок 3).
Залежь Пашня
Рисунок 3. - Содержание гумуса в темно-каштановой почве
На отрытом поле (вариант пшеница по пару) происходит постепенное дифференциация гумуса почвы (Апах – 1,19%, В1 – 1,10%, В2 – 0,85%, ВС – 0,45% и С – 0,32%). В пахотном горизонте почвы гумуса содержится 1,19%, тогда как под залежью его содержание составило - 1,30%. Как утверждали многие ученые, длительное сельскохозяйственное использование почв, особенно наличие пара в севообороте приводит к снижению гумуса не только в верхнем слое, а также нижележащих горизонтах почвы, что отмечается и в наших исследованиях.
В почве под лесопосадкой сумма поглощенных оснований распределяется равномерно. Если в верхнем горизонте емкость поглощения составила – 10,75 мг-экв на 100 г почвы, то вниз по профилю она постепенно повышается, за счет небольшого вымывания мелких частиц почвы. Насыщенность кальцием в верхнем слое составляет 88,4%, в горизонте В1 содержание его снижается до 80,2% и в нижних слоях профиля почвы увеличивается до 86,7%. Увеличение степени насыщенности основаниями связано с накоплением карбонатов в нижних горизонтах (таблица 2).
В открытом поле содержание суммы обменных оснований в пахотном слое почве составило 11,01мг-экв на 100 г почвы, а степень насыщенности кальцием - 87,5%. Вниз по профилю ее количество постепенно уменьшается. В нижних горизонтах почвы сумма Са2+ и Мg2+ постепенно увеличивается до 13,50 мг-экв на 100 г почвы в горизонте В и далее идет ее снижение за счет облегчения гранулометрического состава почвы.
Таблица 2. – Состав поглощенных оснований и реакция среды темно-каштановой почвы
Глубина образцов, см | рН | Поглощенные основания мг-экв на 100г почвы | ||
Са2+ | Мg2+ | Na+ | ||
Залежь | ||||
А1 3-25см | 7,38 | 9,50 | 1,25 | - |
В1 25-37см | 7,65 | 8,63 | 2,13 | - |
В2 37-47см | 8,13 | 11,38 | 1,38 | - |
Вк 47-74см | 8,15 | 12,40 | 1,25 | - |
С 74-95см | 8,23 | 9,75 | 1,50 | - |
Пашня | ||||
Апах 0-20см | 8,18 | 9,63 | 1,38 | - |
В1 20-35см | 8,06 | 10,63 | 2,25 | - |
В2 35-47см | 8,16 | 11,75 | 1,75 | - |
Вк 47-70см | 8,21 | 10,38 | 1,63 | - |
С 70-92см | 8,20 | 11,25 | 1,75 | - |
Реакция среды в темно-каштановых почвах щелочная по всему профилю, но имеется небольшое повышение в нижних слоях почвы, что объясняется наличием карбонатов.
Таким образом, наши исследования показали, что для улучшения весенней влагозарядки почвы велика роль защитных лесонасаждений в условиях сухостепной зоны.
Улучшая микроклимат прилегающей территории, увеличивая накопление влаги в почве и физические ее свойства защитные насаждения способствуют значительному повышению продуктивности сельскохозяйственных культур [7], и повышению плодородия почвы.
На варианте пшеница по пару мощность гумусового слоя почвы (А+В1) составляет 35 см, тогда как под лесопосадкой в почве его мощность увеличивается до 37 см, за счет большего накопления в нем органических остатков.
Полезащитные лесополосы оказывают положительное влияние и на содержание гумуса в профиле почвы. В верхнем горизонте профиля под лесопосадкой его величина составила – 1,30%, тогда как в пахотном слое открытого поля его содержание снизилось на 0,11%. Под лесными насаждениями создается благоприятный микроклимат и улучшаются показатели плодородия почвы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Основы полезащитного лесоразведения. - Барна2. - 43 с.
2. Субрегиональная национальная программа действий по борьбе с опустыниванием для Западной Сибири. - Волгоград, 2000. - 236 с.
3. Сводный аналитический отчет о состоянии и использовании земель Республики Казахстан за 2013 г. / отв. ред. . Астана: РГП «НПЦзем», 2014. 255 с.
4. Современные гумусовые аккумуляции в черноземах Русской равнины // Современные проблемы почвоведения: Науч. тр. почв. ин-та им. РАСХН. М., 2000. С. 55–67.
5. , Основы агролесомелиорации: учебное пособие / , . Барна7 224с
6. Морфологические изменения профиля черноземов в условиях различного использования / , // Материалы ?V съезда Докучаевского общества почвоведов. - Новосибирск, 2004. – Кн. 2. - 412 с.
7. Обогащение лесомелиоративных комплексов интродукционными ресурсами [Текст]/ , // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное обучение. – 2008. - №1 (9). – С. 3-11.
REFERENCES
Kukis S. I. Osnovy polezashitnogo lesorazvedenija. – Barnaul: Alt. kn. Izd-vo, 1952. – 43 bregional’naja nacional’naja programma deistvi po bor’be s opustynivaniem dlja Zapadnoi Sibiri. – Volgograd, 2000. - 236 s. Svodnyj analiticheski otchet o sostoyanii i ispol’zovanii zemel’ Respubliki Kazahstan za 2013 g. / otv. red. K. A. Uskenbaev. Astana: RGP «NPCzem», 2014. 255 s. Lebedeva I. I. Sovremennye gumusovye akkumulyacii v chernozemah Russkoi ravniny // Sovremennye problem pochvovedenija: Nauch. tr. pochv. In-ta im. V. V. Dokuchaeva RASHN. M., 2000. S. 55–67. Paramonov E. G., Simonenko A. P. Osnovy agrolesomelioracii: uchebnoe posobie / E. G. Paramonov, A. P. Simonenko. Barnaul: Izd-vo AGAU, 2007. 224 s. Brehova L. I. Morfologicheskie izmeneniya profilja chernozemov v uslovijah razlichnogo ispol’zovanija / L. I. Brehova, D. I. Sheglov // Materialy IV s’ezda Dokuchaevskogo obshestva pochvovedov. – Novosibirsk, 2004. – Kn. 2. – 412 s. Kulik K. N. Obogashenie lesomeliorativneh kompleksov introdukcionnymi resursami [Tekst]/ K. N. Kulik, A. B. Semenutina // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka I vysshee professional’noe obuchenie. – 2008. - №1 (9). – S. 3-11.
Мухаметк?рімов ?. М., Кенже??лова С. О.,
Павлодар облысы ??р?а? дала топыра?тарыны? негізгі ??нарлылы? к?рсеткіштеріні? трансформациясы
Ма?алада орман жола?тары астында ж?не танапта ?алыптас?ан топыра?тарды? негізгі ??нарлылы? элементтеріні? трансформациясын зерттеу н?тижелері берілген. Топыра? кескіндеріні? морфологиялы? сипатын зерттеуде 50 жылды? орман жола?тары астында?ы топыра?ты? гумус ?абатыны? ?алы?дан?анын, гранулометриялы? ??рамы же?іл ??мбалшы?ты, ал жыртыл?ан жер топыра?ында гумус ?абатыны? ?ыс?ар?анын ж?не гранулометриялы? ??рамны? же?ілденгенін к?руге болады. Орман жола?тары астында?ы топыра? кескінінде карбонаттарды? жиналуы 47 см тере?діктен басталса, ал жыртыл?ан жер топыра?ында б?л к?рсеткіш 35 см тере?дікте жинал?ан, я?ни орман жола?тары ?серінен топыра?ты? гидрологиялы? ??былымыны? жа?сар?анын бай?алтады.
Т?йін с?здер: орман жола?тары, танап ?ор?аушы орман жола?тары, топыра? кескіні, гумус ?абатыны? ?алы?дылы?ы, к??гірт ?ара-?о?ыр топыра?, топыра?ты? физикалы? ?асиеттері, гумус.
K. M. Muhametkarimov, S. O. Kenzhegulova, A. M. Ibraeva
The transformation of the main indicators of soil fertility moderately dry steppes of Pavlodar region
(JSC "Kazakh Agro Technical University named after S. Seifullin" Astana, Kazakhstan)
The results of the study of the transformation of the main elements of soil fertility under protective forests and arable land. Morphological study of soil profiles showed that a 50-year afforestation increased humus horizon, grain size, light loam, plowing humus horizon is shortened, with loam particle size distribution. Accumulation of carbonates found under the forest belt at a depth of 47 cm and 35 cm at the plow, which indicates the improvement of the hydrological regime of a forest belt.
Keywords: shelterbelts, soil profile, humus layer, dark chestnut-mail, physical properties of soil, humus.
Об авторах
Мухаметкаримов Кизатолда – д. с.х. н., профессор кафедры «Почвоведение и агрохимия» Казахского агротехнического университета имени С. Сейфуллина Кенжегулова Саягуль Олжабаевна – к. с.х. н., старший преподаватель кафедры «Почвоведение и агрохимия» Казахского агротехнического университета имени С. Сейфуллина – магистрант Казахского агротехнического университета имени С. СейфуллинаAbout the authors
Muhametkarimov Kizatolla - Doctor of Agricultural Sciences, Professor of the Department "Soil Science and Agricultural Chemistry" Kazakh name S. Seifullin Agro Technical University Kenzhegulova Sayagul Olzhabaevna - Candidate of Agricultural Sciences, Senior Lecturer of the Department "Soil Science and Agricultural Chemistry" Kazakh Agro-Technical University named after S. Seifullin3. Ibraeva Aizhan Maratovna - Master Kazakh Agro-Technical University named after S. Seifullin
