Почвы агроландшафтов Верхней Колымы и их использование

УДК 631.47

Почвы агроландшафтов Верхней Колымы и их использование

О.Г. ИВАНОВА, кандидат биологических наук

Магаданский НИИ сельского хозяйства

E-mail: agrarian@maglan. ru А.А. ПУГАЧЕВ, доктор биологических наук

Институт биологических проблем Севера

Рассматриваются состав и свойства основных типов пахотных почв колымской почвенно-географической провинции Магаданской области. Обосновываются принципы их рационального использования.

Ключевые слова: почва, состав, свойства, органическое вещество, использование.

Почвы играют сложную и многогранную роль в функционировании биосферы и сохранении благоприятного состояния природной среды Магаданской области в условиях интенсивного влияния горнодобывающего комплекса.

Изучение почв агроландшафтов Верхней Колымы было начато во второй половине прошлого столетия В.И. Пальманом (1944), П.П. Пасечником (19S7), В.И. Савичем (1966), Н.Л. Иосифовичем и М.И. Татарченковым (1968), Е.М. Наумовым (1971), A.A. Татаркиной (1973).

Наши исследования, проведенные в 2003-2008 гг., позволили оценить ресурсный потенциал, агроэкологи-

ческое состояние, устойчивость к антропогенному воздействию пойменных дерново-глеевых и таежных мерзлотных почв агроландшафтов Верхней Колымы, а также изменение их свойств в процессе сельскохозяйственного использования.

Исследования проводили в соответствии с общепринятыми методиками [I, 2, 3]. Основным принципом закладки базовых разрезов стала их приуроченность к агрометеопос-там, что дало возможность сопоставить изучаемые параметры с многолетними климатическими показателями и гидротермическим режимом.

Климат Колымской почвенно-гео-графической провинции - резко континентальный, холодный полузасушливый, средняя температура в январе - минус 3S-40 °С, в июле - 13-15 °С; безморозный период - 40-80 дн.; годовая сумма осадков - 250-350 мм.

На территории региона повсеместно распространена сплошная многолетняя мерзлота, прерываемая таликами лишь в долинах крупных не-промерзающих рек вдоль некоторых молодых разломов. Активное проявление процессов криогенеза сильно замедляет химические и биохимические процессы превращения почвенных минералов и органических остатков, значительно сокращает период активного почвообразования, изменяет направленность геохимических миграций.

Таежные мерзлотные почвы

(криоземы) развиваются на глинистых, суглинистых, реже слоистых су-песчано-песчаных отложениях. Для них характерны холодность, сильное промерзание зимой, низкие температуры, позднее и неглубокое оттаивание летом, признаки тиксотропии, наличие процессов оглеения профиля. Преобладание физического выветривания над химическим и биологическим обусловливает накопление крупных дисперсных фракций. Дифференциация гранулометрического состава по генетическим горизонтам и, в частности, по фракции ила выражена слабо, что вызвано криогенным перемешиванием, а также перемещением влаги в ходе промерзания-оттаивания почв. Почвенные растворы, благодаря низкой температуре, обладают высокой вязкостью и могут содержать большое количество взвесей. Перенос влаги в годовом цикле (промерзание

- оттаивание - иссушение) обусловливает миграции высокодисперсной части в профиле почвы. Во всех таежных мерзлотных почвах преобладающими фракциями являются крупная пыль и мелкий песок.

Потенциальная способность к агрегации в таежных мерзлотных почвах небольшая. В них мало высокодисперсного материала, служащего цементом для склеивания частиц в агрегаты. В целинных почвах хорошо выражена криогенная комковатая и зернистая структура. Объем пор, занятых адсорбированной влагой, невысок (5-13 %), остальной объем

- капиллярные поры. Низкая аэрация профиля обусловливает анаэробные биохимические процессы и оглеение, которое в свою очередь вызывает уплотнение твердой фазы.

Таежным мерзлотным почвам

I. Аналитическая характеристика почв агроландшафтов Верхней Колымы

Горизонт Глубина, CM pH ~ СОЛ. Гумус, % Доступные формы мг/100 г почвы Подвижные формы, мг/кг

N-N03 n-nh4 P205 К20 Си Мп в Со

р, AT prn B,g в2д BCg 0-12 I 2-20 20-30 40-42 42-54 6,2 4,7 3,3 3,7 3,7 Криозем торфянисто-перегнойный пахотный 9.1 1,4 0,6 72 61 6.2 0,4 0,2 6 17 3,8 0,8 - 4 10 5.0 1,5 - 8 10 8.1 2,1 - 6 14 6,0 5,0 5,0 6,0 9,0 24,0 10,0 4,0 4,0 10,0 0,5 0,2 сл. сл. 0,1 0,4 0,8 0,6 0,6 0,4

Пойменная дерново-глеевая пахотная

P, 0-12 - 10,7 1,2 0,5 84 32 9,8 254,0 0,8 -

P2 12-16 - 9,1 0,6 0,4 66 9 19,7 158,0 0,2 -

Bgl 16-29 5,8 7,2 1,3 0,2 50 6 29,0 37,6 0,2 -

Bg2 29-39 4,1 9,5 6,5 1,4 32 7 26,6 81,7 0,5 -

BCr 39-49 4,4 1,6 0,9 - 72 4 11,9 78,3 0,1 -

10

Eniiäügiääieä gaiee 1.p65 10 30.01.2012, 20:24

2. Показатели гумусного состояния почв Верхней Колымы

Горизонт Глубина, см С общ., % Г.к. Ф.к. Остаток С г.к. Сф.к. Степень гумификации

в % к С общ.

Аллювиальная дерново-глеевая пахотная

А 0-12 6,6 30,5 15,9 53,6 1,92 Высокая

А 12-16 6,3 29,8 15,3 54,9 1,94 Средняя

Вд' 16-29 4,6 28,8 14,0 57,2 1,72 Тоже

Вд" 29-39 12,0 21,0 12,2 66,8 1,73 »

Криозем торфянисто-перегнойный пахотный

А 0-12 4,5 24,2 23,2 52,6 1,04 Средняя

АТ 12-20 3,6 21,7 23,5 54,8 0,93 Тоже

Вд' 20-30 2,2 25,1 25,6 49,3 0,98 »

Вд 30-42 3,2 28,6 24,6 46,8 1,16 »

свойственны низкие значения рН (3,7-4,4), высокая гидролитическая кислотность, ненасыщенность по-чвенно-поглощающего комплекса основаниями, значительная гумуси-рованность минеральной толщи (табл.1). Их характерной особенностью является ретинизация органического вещества, подвижных форм фосфора и калия. Распределение в профиле основных макро- и микроэлементов вследствие криогенного перемешивания почвенной массы носит гомогенный характер.

В процессе сельскохозяйственного освоения и последующего использования этих почв увеличивается мощность деятельного слоя, снижается кислотность, отмечается рост гумусированности и насыщенности поглощающего комплекса основаниями. При этом фиксируется относительное преобладание нитратного азота при значительном уменьшении содержания его доступных форм в сравнении с целинным аналогом. В пахотном горизонте выражена аккумуляция подвижного фосфора и обменного калия.

В составе легкоподвижного ненасыщенного гумуса преобладают фульвокислоты. Влияние криогенного фактора в полной мере проявляется в характере дифференциации органического вещества по профилю почв, которые характеризуются гуматно-фульватным типом гумуса в органогенных горизонтах и фульват-но-гуматным - в минеральной части профиля. Аналогично изменяется и степень гумификации - от слабой к средней (табл. 2). При окультуривании увеличивается фракция, связанная с кальцием, и отмечается относительное накопление гуминовых кислот, при этом содержание агрессивной фракции фульвокислот также возрастает. Общие запасы гуму-

са в пахотном горизонте таежных мерзлотных почв составляют 60 т/га, что значительно меньше, чем в соразмерной части их природных аналогов (216 т/га).

Аллювиальные дерново-глеевые почвы по гранулометрическому составу верхней части профиля относятся к легкосуглинистым. Глубже залегают пески и супеси. Ила в почвах мало (3,8-10,2 %), его максимум отмечается в верхнем горизонте. Во всем профиле преобладает мелкий песок. Плотность пойменных почв несколько меньше, а пороз-ность выше, чем таежных мерзлотных. Гидрологическая характеристика пойменных дерново-глеевых почв также более благоприятна для рас-тений.Диапазон активной влаги в них колеблется от 20 до 27 %, тогда как в таежных мерзлотных он в два раза меньше (исключая оторфо-ванный горизонт). По своим агрохимическим свойствам пойменные почвы существенно отличаются от зональных мерзлотных (см. табл. 1). Им свойственен благоприятный гидротермический режим, слабокислая и близкая к нейтральной реакция, высокое содержание обменных катионов. Отмечается значительное количество фосфора и калия, небольшие величины гидролитической кислотности.

При сельскохозяйственном использовании этих почв снижается их гидролитическая кислотность, увеличивается степень насыщенности основаниями и в некоторой степени -сумма поглощенных оснований, количество доступного фосфора и обменного калия при значительном снижении содержания азота в пахотном горизонте.

Криогенез, постоянно сопутствующий почвообразованию в суровых климатических условиях колымской

почвенно-географической провинции, обусловливает надмерзлотную ретинизацию органического вещества и высокую степень его гумификации в горизонте Вд пойменных дерново-глеевых почв (см. табл. 2). В целом состав гумуса - гуматно-фульватный, с преобладанием подвижных и агрессивных фракций гу-миновых и фульвокислот при отсутствии фракции, связанной с кальцием.

При освоении почв этого типа происходит резкое снижение запасов гумуса за счет удаления при раскорчевке растительного покрова и гумусового горизонта. Дальнейшее сельскохозяйственное использование способствует повышению степени гумификации и содержания гуминовых кислот.

Содержание микроэлементов в почвах Верхней Колымы зависит от их концентрации в почвообразую-щих материнских породах и определяется физико-химическими параметрами генетических горизонтов, а также геохимическими особенностями почвообразования. Провинциальные особенности генезиса почв региона закономерно проявляются в характере накопления и дифференциации микроэлементного состава в пределах конкретных почвенных профилей [4]. В соответствии с существующей градацией (по Крупско-му-Александровой), все почвы агро-ландшафтов Верхней Колымы обеспечены марганцем, медью и кобальтом. Сравнительно велик в них запас водорастворимого бора.

Геохимический фон территории (наличие рудоносных пород) обусловливает повышенное содержание токсичных элементов в корнеоби-таемых горизонтах, а воздействие горнодобывающего комплекса и применение экологически несбалансированных технологий сельскохозяйственного использования почв значимо ухудшают их экологическое состояние. По содержанию тяжелых металлов большинство пахотных почв Верхней Колымы соответствуют категории «умеренно опасное загрязнение» И. Поэтому в ходе даль- <е нейшей эксплуатации необходим м постоянный мониторинг почв и про- е ведение профилактических и реаби- ел литирующих мероприятий для сохра- е нения экологически чистых экосистем и формирования экологически 2 стабильных агроландшафтов. 2

По ряду общепринятых для цент- о

2

ЕпиёОдТааТёа да!ёё 1.р65 11 30.01.2012, 20:24

3. Оценка ресурсного потенциала и направления использования почв агроландшафтов Верхней Колымы

Почва Почвенный индекс Климатический индекс Агрохимический индекс Почвенно-экологический индекс Коэффициент увлажнения Лимитирующие факторы* Потенциал продуктивности, т/га Направления использования**

Таежная глееватая 0,85 2,11 0,84 1,51 1,0 1, 4, 12, 15 0,48-0,50 II

Таежная 0,80 2,11 0,84 1,42 0,6-1,0 2, 4, 6, 7, 8 0,61-0,64 II, IV

торфянисто-

перегнойная

Торфянисто- 0,89 1,83 0,67 1,09 0,8-1,4 1, 3, 8, 14, 15 0,51-0,53 I, III

глеевая болотная

Торфяная болотная 0,74 1,56 0,67 0,77 0,9-1,7 1, 3, 8,15, 16 0,50-0,51 III, IV

Пойменная 2,15 2,11 0,90 4,31 0,9-1,7 3, 7, 8, 15 0,70-0,73 II, III

дерново-глеевая

Пойменная 2,49 1,83 0,95 4,33 0,8-1,4 2, 8, 11, 12 0,73-0,76 I, III

мелкодерновая

* 1 - недостаток тепла, 2 - сухость климата, 3 - избыток влаги, 4 - наличие многолетней мерзлоты, 5 - застойное переувлажнение, 6 - холодность профиля, 7 - высокая кислотность, 8 - недостаток 1ХРК и микроэлементов, 9 - загрязнение, 10 - низкое содержание органического вещества, 11 - дефляция, 12 - криотурбация, 13 - солифлюкция, 14 - термоэрозия, 15 - термокарст, 16 - деградация торфяников, 17 - тиксотропия, 16 - паводковые явления. ** 1 - выращивание раннеспелых овощей, кормовых трав; II - возможность ведения очагового земледелия и использование в качестве малопродуктивных оленьих пастбищ; III - возделывание холодостойких овощных, кормовых культур и картофеля; IV - ведение земледелия в ограниченных размерах.

ральных районов страны диагностических показателей (рНсол, степень насыщенности ППК основаниями, содержание гумуса, доступного фосфора и обменного калия) почвы Верхней Колымы соответствуют категории «высоко окультуренные» [6]. При этом мощность и физические свойства пахотного горизонта позволяют отнести их лишь к категории «освоенные». Однако подобный подход к оценке почв в зоне длительно-сезонной и многолетней мерзлоты не соответствует их реальному состоянию, формирование которого связано не только с интенсивностью проведения агротехнических и мелиоративных мероприятий, а во многом зависит от зональных природно-климатических и биогеохимических факторов. При оценке ресурсного потенциала, устойчивости и нормирования антропогенной нагрузки на почвы необходимо учитывать специфические региональные особенности, влияющие на экологическое состояние агроландшафтов Верхней Колымы: недостаток тепла, сухость климата, избыток влаги, наличие многолетней мерзлоты, застойное переувлажнение, холодность профиля, качество органического вещества, кислотность, недостаток элементов питания, загрязнение тяжелыми металлами.

Вторым по значимости комплексом факторов является наличие эрозионных процессов: дефляция, кри-отурбация, солифлюкция, термоэрозия, термокарст, деградация торфя-

12

ников, тиксотропия, паводковые явления.

На основании дифференциации комплекса факторов нами проведена почвенно-экологическая оценка и разработана интегральная характеристика основных типов почв колымской зоны, отражающая основополагающие элементы их ресурсного потенциала и степень устойчивости к антропогенной нагрузке. Сформированы хозяйственно-экологические группы, характеризующиеся определенным спектром состава, свойств, продукционных параметров и уровня естественного плодородия, и с учетом агроклиматических возможностей установлены уровни нагрузки при сельскохозяйственном использовании почв (табл. 3).

Литература

I. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - 490 с.

2. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. - М.: Высшая школа, 1973. - 399 с.

3. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). - Л.: Наука, 1980.

- 226 с.

4. Пугачев А.А., Иванова О.Г. Содержание микроэлементов в пахотных почвах Северо-Востока//Агрохимия, 2003.

- № 1. - С. 8-13.

5. Иванова О.Г. Содержание тяжелых металлов в почвах Магаданской облас-

ти//Северо-Восток России: проблемы экономики народонаселения. Т. 1. - Магадан, 1998. - С. 174.

6. Методические и организационные основы проведения агроэкологического мониторинга в интенсивном земледелии. - М.: ВИУА, 1991. - 356 с.

Статья поступила в редакцию 07.11.2011

Agrolandscape lands of Upper Kolyma and their usage

O.G. Ivanova, A.A. Pugachev

There are being examined the contents and characteristics of the principle plow lands in Kolyma soil-geographical region near Magadan and established the principles of their proper usage. Keywords: soil, contents, characteristics, organic substance, usage.

Éñiíeügíááíéá gáieé 1.p65

30.01.2012, 20:24

12