Агрогенная трансформация зональных свойств степных почв Зауралья

Агрогенная трансформация зональных свойств степных почв Зауралья

О.А. Саблина, соискатель,

Орский ГТИ - филиал Оренбургского ГУ

Изучение процесса трансформации факторов гумусообразования и гумусного состояния почв под влиянием длительного сельскохозяйственного использования является важным направлением в области экологии почв. Т.А. Девятовой, Д.И. Щегловым, А.П. Щербаковым, В.Г. Артю-ховым [1, 2] и др. исследованы особенности агропедогенеза чернозёмов Центральночернозёмной области. Специфика формирования гумусного состояния чернозёмов Южного Предуралья вскрыта в трудах А.М. Русановой и др. [3]. Агроэкологические аспекты функционирования обыкновенных чернозёмов на территории Зауралья в пределах Республики Башкортостан изучены Я.Т. Суюндуковым, РФ. Хасановой [4, 5]. Наиболее полная информация о почвах Зауралья на территории Оренбургской области содержится в трудах А.И. Климентьева и Е.В. Блохина [6, 7]. Однако комплексное исследование агрогенной трансформации факторов и процессов гумусообразования степных почв Зауралья на указанной территории не проводилось. Таким образом, актуальность выбранной темы обусловлена прежде всего недостаточным количеством сведений об экологических особенностях зональных подтипов почв степного Зауралья и динамики их свойств под влиянием сельскохозяйственного использования.

Объекты и методы исследования. Исследование проводили в течение 2007—2010 гг. на территории Южного Зауралья в пределах Оренбургской области. Объектом изучения послужили стационарные участки с целинными и пахотными почвами зональных подтипов степного Зауралья: чернозёмами обыкновенными, чернозёмами южными, тёмно-каштановыми почвами. Выбор точек исследования был обусловлен их расположением на выровненных водоразделах в типичных для изучаемых почвенных подзон биоклиматических условиях и под характерными растительными ассоциациями.

На каждом целинном и пахотном участке закладывались полнопрофильные разрезы для описания морфологических свойств почв и отбора образцов. Водопроницаемость почв определяли методом трубок с переменным напором воды, плотность — путём отбора образцов с помощью стального цилиндра-бура объёмом около 100 см3, влажность — термостатно-весовым методом. Для изучения структурно-агрегатного состава по-

чвы производили сухое просеивание по методу Н.И. Саввинова.

Содержание общего гумуса определяли методом мокрого озоления по И.В. Тюрину в модификации Б.А. Никитина, фракционно-групповой состав гумуса — по методике И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой — Т.А. Плотниковой. Углекислый газ продуцировали адсорбционным методом, интенсивность разложения целлюлозы — аппликационным методом.

Результаты и выводы. Введение степных участков в пахотное использование начинается с преобразования естественных фитоценозов в агроценозы, коренным образом отличаю щие-ся от целинных аналогов: они представлены монодоминантными сообществами с малым проективным покрытием и низкими запасами фитомассы. Трансформация степных биоценозов оказывает существенное влияние на весь спектр экологических условий функционирования почвы и, как следствие, на их зональногенетические свойства.

Сведение естественного растительного покрова, опосредующего воздействие климатических факторов на поверхность почвы, приводит к изменению гидротермического режима агропочв. За вегетационный период отмечается достоверное (при уровне статистической значимости р = 0,05) повышение теплообеспеченности верхнего слоя (0—20 см) пахотных почв по сравнению с целинными (табл.). Различия в температурах между пахотными почвами разных подтипов недостоверные. Таким образом, различия между температурами целинных и пахотных почв одного подтипа являются более значимыми, чем между температурами пахотных почв разных подтипов. Это означает, что по тепловому режиму агропочвы зонально-географического ряда имеют больше сходных черт между собой, чем со своими целинными аналогами.

Существенной трансформации подвергается водный режим пахотных почв степного Зауралья. В начале вегетационного периода в пахотных почвах всех исследованных подтипов общие запасы влаги ниже, чем в соответствующих целинных аналогах, различия статистически значимы при р = 0,05 для чернозёмов (табл.). По данным расчёта 1-критерия, между пахотными чернозёмами южными и обыкновенными достоверного различия по показателям водного режима не выявлено. Существенная разница обнаружена лишь между агропочвами, относящимися к разным типам: чернозёмам и каштановым почвам, то есть целинные и пахотные варианты почв

Сравнительная характеристика зонально-генетических свойств целинных и пахотных почв Южного Зауралья

Почва Значение показателя Достоверность различий по 1-критерию

целина пашня

Средняя температура за вегетационный период в слое 0-20 см, °С

Чернозём обыкновенный 13,16 13,83 2,31*

Чернозём южный 14,60 15,86 2,17*

Тёмно-каштановая почва 13,78 14,58 2,35*

Общие запасы влаги в слое 0-50 см в начале вегетационного периода, мм

Чернозём обыкновенный 141,39 108,44 3,29*

Чернозём южный 128,08 108,70 2,16*

Тёмно-каштановая почва 96,86 85,93 1,44

Плотность в слое 0-50 см, г/см3

Чернозём обыкновенный 1,03 1,09 3,84*

Чернозём южный 1,07 1,15 4,48*

Тёмно-каштановая почва 1,32 1,24 2,89*

Коэффициент фильтрации в слое 0-50 см, мм/мин

Чернозём обыкновенный 5,07 1,95 11,12*

Чернозём южный 3,41 2,63 1,88

Тёмно-каштановая почва 2,11 1,55 5, 7 00 *

Коэффициент структурности в слое 0-50 см

Чернозём обыкновенный 3,08 1,89 5,89*

Чернозём южный 2,04 1,80 1,98

Тёмно-каштановая почва 2,02 1,33 4,84*

Продуцирование СО2, мг/кг-час

Чернозём обыкновенный 7,74 3,05 5,21*

Чернозём южный 5,52 5,48 0,09

Тёмно-каштановая почва 3,84 3,40 0,53

Мощность гумусового-аккумулятивного горизонта, см

Чернозём обыкновенный 30,4 28,2 2,39

Чернозём южный 29,4 24,4 4,42*

Тёмно-каштановая почва 18,2 16,3 1,92

Содержание гумуса в гумусовом горизонте, %

Чернозём обыкновенный 4,98 3,78 3,92*

Чернозём южный 3,60 3,33 0,94

Тёмно-каштановая почва 2,62 2,51 0,37

* — различия достоверны при р = 0,05.

одного подтипа отличаются в той же мере, что и агропочвы разных типов.

Таким образом, трансформация физических и структурно-агрегатных свойств почв под влиянием агрогенного воздействия проявляется в следующем: наблюдается уплотнение почв, ухудшение их фильтрационных свойств и структуры (табл.); отмечается изменение специфики проявления генетических характеристик пахотных почв в их зонально-географическом ряду: на подтиповом уровне различия между пахотными почвами нивелируются, сохраняясь на уровне типа.

В отношении биологических свойств пахотных почв выявляется нарушение зональногенетических закономерностей распределения параметров их ферментативной активности. Так, для целинных почв характерно снижение интенсивности продуцирования углекислого газа в направлении от чернозёмов обыкновенных к тёмно-каштановым почвам, а для пахотных максимальная скорость дыхания выявлена для чернозёма южного (табл.). Основной особен-

ностью сельскохозяйственного воздействия на почвы агроландшафтов является нарушение экологических факторов, определяющих условия формирования гумусного состояния почв.

Гумусный статус почвы находит отражение в строении её генетического профиля. В направлении от более северных подтипов степных почв Зауралья к южным, а также в ряду «целина — пашня» происходит укорочение гумусового профиля. Снижение мощности горизонта А+АВ и А+В! отмечается во всех исследованных подтипах почв, однако достоверная разница выявлена только между целинной и распаханной тёмнокаштановой почвой. Мощность гумусового профиля чернозёмов оказывается достаточно консервативным признаком: за многолетний период пахотного использования почв нивелирования зонально-генетических различий между разными подтипами чернозёмов не произошло.

Более чувствительным к изменению экологических факторов, воздействующих на почву, оказывается содержание в ней гумуса. Содержание гумуса в пахотных вариантах почв ниже,

чем в целинных (табл.), однако наибольшие и статистически достоверные потери гумуса отмечаются для чернозёма обыкновенного. Также можно отметить следующую закономерность: по величине содержания гумуса в горизонте А+АВ пахотные варианты исследованных почв ближе стоят не к своему целинному аналогу, а к целинному аналогу подтипа, расположенного южнее в ряду географической зональности на одну почвенную подзону. Так, например, пахотный чернозём обыкновенный, содержащий в горизонте А+АВ 3,78% гумуса, по данному показателю больше схож не с целинным чернозёмом обыкновенным (4,98% гумуса), а с целинным чернозёмом южным (3,60% гумуса).

Важным показателем экологического состояния почв является также фракционно-групповой состав гумуса. Для целинных чернозёмов характерен гуматный тип гумуса (Сгк:Сфк составляет 2,46 в чернозёме обыкновенном и 2,03 в чернозёме южном). Целинная тёмно-каштановая почва имеет фульватно-гуматный тип гумуса (Сгк:Сфк равно 1,73). В пахотных почвах отмечается снижение величины Сгк:Сфк, в наибольшей степени проявляющееся в обыкновенном чернозёме (с 2,46 до 2,03). По соотношению углерода гуминовых кислот и фульвокислот пахотный чернозём обыкновенный в большей степени аналогичен не своему целинному аналогу, а чернозёму южному. Пахотный чернозём южный, тип гумуса которого изменяется под влиянием агрогенного фактора с гуматного на фульватно-

гуматный, по данному показателю ближе стоит к целинной тёмно-каштановой почве.

Таким образом, на изменение экологических условий гумусообразования при переходе из одной почвенной подзоны в другую и из естественных биогеоценозов в агроэкосистемы степные почвы Оренбургского Зауралья реагируют однонаправленно: укорочением гумусового профиля, снижением содержания и запасов гумуса, увеличением степени фульватности и снижением глубины гумификации органического вещества. В связи с этим можно утверждать, что агрогенное воздействие на почву проявляется в изменении её гумусного состояния за счёт приобретения признаков, характерных для более южных подтипов почв.

Литература

1. Девятова ТА., Щеглов Д.Й., Щербаков А.П. и др. Антропогенная трансформация чернозёмов центра Русской равнины // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2004. № 2. С. 128—134.

2. Щеглов Д.И. Чернозёмы центральных областей России: современное состояние и направление эволюции // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2003. № 2. С. 187-195.

3. Русанов А.М., Анилова JI.B. Гумусообразование и гумус лесостепных и степных чернозёмов Южного Предуралья // Почвоведение. 2009. № 10. С. 1184-1191.

4. Суюндуков Я.Т. Экология пахотных почв Зауралья Республики Башкортостан. Уфа: Гилем, 2001. 256 с.

5. Хасанова Р.Ф., Суюндуков Я.Т. Агроэкологическая оценка чернозёма обыкновенного в Зауралье Республики Башкортостан // Вестник Оренбургского государственного университета. 2009. № 6 (100). С. 636-638.

6. Климентьев А.И., Блохин Е.В. Почвенные эталоны Оренбургской области: материалы для Красной книги Оренбургской области. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 1996. 90 с.

7. Блохин Е.В. Экология почв Оренбургской области: почвенные ресурсы, мониторинг, агроэкологическое районирование. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 228 с.