CC BY
60
ПОВЫШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ЛЕСНОГО ПИТОМНИКА «АК КАЙЫН» РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
в. м. кан,
доктор сельскохозяйственных наук, лауреат госпремии республики казахстан институт почвоведения и агрохимии имени у. у. успанова,
а. н. рахимжанов,
главный инженер, ргн «жасыл Аймак»,
с. в. залесов,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор, заслуженный лесовод россии, уральский государственный лесотехнический университет
010000, Республика Казахстан, г. Астана, п. Пригородный, Беласар, д. 1а
620100, г. Екатеринбург, Сибирский тр., д. 37; тел.: 8 (343) 254-63-24; e-mail: [email protected]
Положительная рецензия представлена И. А. Фрейберг, доктором сельскохозяйственных наук, профессором, заслуженным лесоводом России, ведущим научным сотрудником Ботанического сада Уральского отделения Российской академии наук.
Современное лесное земледелие на засоленных солонцовых почвах должно основываться на новых мелиоративных технологиях и экономически эффективных биотехнологиях с использованием новых биоминеральных удобрений. Новые биотехнологические продукты могут найти применение в качестве натуральных органических удобрений для воспроизводства плодородия и продуктивности лесных почв.
Из общей площади питомника «Ак кайын» 110 га темно-каштановые незасоленные почвы занимают 23 га. По содержанию СО2 уровню щелочности водной вытяжки, содержанию солей, составу водной вытяжки, содержанию поглощенных оснований и гумуса темно-каштановые почвы питомника «Ак кай-ын» не отличаются от зональных темно-каштановых почв (рис. 1-7).
В то же время более 85 % площади питомника занимают солонцеватые почвы. Эффективное плодородие солонцеватых почв находится на низком уровне, а применение типовых агротехнологий создания лесных культур или выращивания посадочного материала с применением минеральных удобрений не дает положительных результатов.
Современные процессы слитогенеза в темно-каштановых почвах лесного питомника «Ак кайын» связаны с солонцовым прошлым, тяжелым механическим составом и формированием после много-
кратного разрушения сельскохозяйственными орудиями солонцового горизонта; негативных процессов коркообразования и сопуствующих физических явлений — трещинообразование: сдвиг почвенной массы с образованием полированных и бороздчатых поверхностей «сликенсайдов» и типа микрорельефа «гильгай» [2].
Почвенной коркой называется плотный, отвердевший и растрескиваюшийся на многогранники при высыхании поверхностный слой почвы (признаки слитогенеза). Дискуссионность генезиса слитных почв до сих пор обсуждается почвоведами [2]. В современном понятии под слитогенезом понимается процесс развития и/или последующего воспроизведения обратимых и необратимых разно направленных локальных боковых сдвиговых деформаций (смещений) одних блоков почвы относительно других за счет возникновения внутренних напряжений в условиях, когда жидкая фаза почвы не замерзает — сдвиг почвенной массы с образованием полированных и бороздчатых поверхностей «сликенсайдов». Наиболее важным механизмом возникновения локальных внутренних напряжений в почвах, вызывающих сдвиговые смещения, является пространственная и временная неоднородность увлажнения и иссушения почвы и связанная с нею неравномерность набухания и усадки.
Рисунок 1
Содержание гумуса в темно-каштановых почвах лесного питомника «Ак кайын», кв. 16, почвенные разрезы 2 и 3
Рисунок 2
Уровень щелочности водной вытяжки темно-каштановых т
Слитость почв проявляется в их способности уплотняться при высыхании, образуя глубокие трещины, и разуплотняться при увлажнении, причем трещины заплывают и почвы приобретают «сплошность». Этот важнейший диагностический признак слитых почв обусловлен явлениями усадки при высыхании и набухания при увлажнении. Чем больше величины усадки и набухания, тем ярче выражена слитость почв.
Проявления слитости можно встретить в почвах разнообразного генезиса, формирующихся в широком диапазоне биоклиматических и геохимических условий. Уплотнению — растрескиванию и набуханию в известных пределах подвергаются практически все почвы тяжелого механического состава, особенно пахотные горизонты. В сухое время года трещины усыхания отмечают на поверхности тундровых и пахотных подзолистых почв, черноземов и сероземов и т. д. при слабой выраженности этих процессов почвы не относятся к слитым.
Признаки слитости в более явной форме характерны для некоторых почв суббореального полуаридного климата: черноземно-луговых, аллювиальных, темноцветных почв лиманов, серых лесных почв (в Предкавказье), черноземов и солонцов. Подобные почвы выделяют, как правило, на родовом уровне, называя их слитыми черноземами, чернозе-мами-смоницами, слитыми темноцветными почвами падин, слитыми коричневыми почвами и т. д. [5].
Рисунок 3
в лесного питомника «Ак кайын», кв. 16, почвенные разрезы 2 и 3
Солонцы — почвы с ярко выраженными слитыми горизонтами — выделяются в качестве особой группы типов, поскольку их важнейший диагностический признак заключается не только в наличии слитости, но и в элювиально-иллювиальной дифференциации почвенного профиля, щелочной реакции слитого горизонта, наличии обменного натрия и солей на некоторой глубине.
Необходимо отличать и отделять от слитых почв и горизонтов сцементированные почвы и горизонты. Слитые почвы обратимо набухают при увлажнении и дают усадку при иссушении. Они отличаются высокой твердостью, прочностью и плотностью в сухом и свежем состоянии и разуплотняются при увлажнении. Их плотность сильно колеблется в зависимости от степени увлажнения, пределы варьирования составляют от 1 г/см3 в сыром или мокром состоянии до 2 г/см3 в сухом и свежем состоянии. В отличие от слитых почв сцементированные горизонты плотные и твердые в сухом состоянии, они становятся менее твердыми при увлажнении, но сохраняют высокую плотность, так как не набухают. Консолидация слитых почв обусловлена наличием лиофильных глинистых минералов, аморфных гидроксидов кремня и алюминия (в щелочной среде).
Цементация обусловлена лиофобными веществами: карбонатом кальция, гидроксидами кремня, алюминия и железа в форме окристаллизованных соединений и др. Сцементированность свойственна, напри-
Рисунок 4
Механический состав темно-каштановых почв лесного питомника «Ак кайын», кв. 16, разрезы 2 и 3
Рисунок 5
Содержание солей в темно-каштановой почве лесного питомника «Ак кайн» квартал № 16 почвенные разрезы 2 и 3
мер, гумусово-железисто-иллювиальным горизонтам подзолов, мергелистым горизонтам черноземов и луговых почв, «хардпенам» [1].
Слитость темно-каштановых почв лесопитомника «Ак кайын» происходит от преобладания солонцовых процессов в прошлом ± низкая концентрация солей в почвенном растворе и повышенное количество в почвенно-поглощающем комплексе (рис. 5-7), которое включает: 1) пептизированность ила и коллоидов; 2) высокую растворимость гумусовых веществ; 3) высокую щелочность почвенного раствора (в том числе и образование соды); 4) трансформацию и разрушение минералов и гумусовых веществ в щелочной среде (так называемый щелочной гидролиз); 5) передвижение пептизированных илистых и коллоидных частиц и растворенных гумусовых веществ.
Результаты агрохимического обследования, проведенного в октябре 2012 г. ГУ «Республиканский научно-методический центр агрохимической службы», показали на низкую и среднюю обеспеченность почв питомника подвижным азотом (85 %). Потенциальное плодородие этих почв по содержанию органического вещества — низко обеспечены в пределах 1,5-2,7 %, из-за преобладания процессов щелочного гидролиза (высокая щелочность почвенного раство-
ра рН 8,4-8,75, рис. 3) и выноса органно-минераль-ных элементов питания растений. Указанные причины являются определяющими причинами низкого плодородия почв питомника и, как следствие этого, заниженного выхода стандартного посадочного материала.
Все почвы лесного питомника характеризуются крайне низким содержанием органического вещества. В таких малогумусовых маломощных почвах значительно усиливается отрицательное влияние со-лонцеватости на лесорастительные свойства почв, и выращивание посадочного материала становится практически невыполнимой задачей. Весь подвижный фосфор переходит труднорастворимую форму, образуя соль фосфора с карбонатами, и не участвует в питании растений.
Выращивание посадочного материала, а также лесных культур в районе исследований осложняется не только солонцеватостью и солончаковатостью почв, но и повторяемостью засух (примерно 4 года из 10 лет), мелкоконтурностью лесопригодных почв и комплексностью почвенного покрова.
Для повышения плодородия и продуктивности мелиорируемых почв предусмотрено внесение модифицированного цеолита с удобрениями, современ-
1 - 0,9 ■ 0,8
-
0,7 ■ ш 0,6 -£ 0,5 -5 0,4 0,3 -0,2 -ОД • 0 -
_
- ■ ь = h i— L = =n h
0-20 20-50 50-100 Р-2 □ НСОЗ □□ □ S04 DCa QMg 0-20 P □ Na □ К 20-50 -3
Рисунок 6
Состав водной вытяжки темно-каштановых почв в лесном питомнике «Ак кайын» квартал 16, почвенные разрезы 2 и 3
80 60
* 40 20 0
Р-2К8.16 |Са PMg □ Na ПК Р-Зив.1б
г ^^^^
0-20 20-50
0-20
20-50
Содержание поглощенных осн
ными стимуляторами и гуминовыми препаратами, а также применение покровных полимерных, органических материалов.
Однако реализации приемов коренного повышения плодородия почв должен предшествовать этап и меры по мелиорации почв. То есть мелиоративный комплекс работ с применением новых технологии мелиорации [3, 4] внесением мелиорантов грузных доз — золы + фосфогипса. Указанные работы были выполнены на лесном питомнике «Ак Кайын» в 2012 г.
Реализация проекта позволяет создать новые биотехнологические продукты для повышения приживаемости лесных культур, а также успешности выращивания посадочного материала на почвах питомника. В процессе работы использованы биоминеральные удобрения различного предельного уровня.
Практическая значимость состоит в том, что разрабатываемая технология рассолонцевания и повышения плодородия почв обеспечит воспроизводство и повышение продуктивности мелиорируемых земель до высокого уровня, создаст условия для эф-
Рисунок 7
ваний лесного питомника «Ак кайын», квартал 16, разрезы 2 и 3
фективного выращивания посадочного материала, создания лесных культур и повышения долговечности устойчивости и эстетической привлекательности лесопарковых насаждений.
За длительный период освоения солонцов лесопитомника «Ак кайын» произошла их трансформация в темно-каштановые солонцеватые почвы.
В процессе выполнения исследований вначале были проведены модельные опыты по ликвидации слитогенеза и образования почвенной корки. Опыты проводились в течении 6 месяцев с почвами лесного питомника «Ак каыйн». При этом экспериментально подбирались оптимальные дозы и сочетания мелиорантов на почвенных моделях по ликвидации корко-образования (рис. 8).
В качестве основных инградиентов в ходе модельных опытов использовалась зола в расчетных дозах 3, 5 и 10 т/га, что соответствовало дозам на площадках лотков 21,1; 35,2 и 70,4 г, а также фосфогипс в расчетных дозах 7, 10 и 20 т/га или, соответственно, 49,5; 70,4 и 140,8 г на площадках лотков.
Рисунок 8
Модельные опыты по ликвидации почвенной корки на темно-каштановых слитных почвах лесопитомника «Ак кайын»
Как уже отмечалось ранее, причиной коркообра-зования на темно-каштановых слитных почвах лесного питомника «Ак кайын» являются солонцовые процессы на обширной полого-вогнутой депрессии и связаны они с тяжелым механическим составом почв (рис. 4).
Образование в достаточном количестве (более 35 %) смектовых материалов, устойчивых к дальнейшему разрушению, обусловило образование в сухие сезоны трещины в результате усадки глины. Трещины заполняются материалами поверхностных горизонтов за счет деятельности животных, ветра или дождя в начале влажного периода. При увлажнении глины набухают, трещины сжимаются, и «лишний материал» в нижней части профиля создает определенное давление, вызывая смещение блоков почвы относительно друг друга и образуя поверхности скольжения и микрорельеф «гильгай». В результате происходит перемешивание материала — гаплоиди-зация [1, 2].
В результате проведенных модельных опытов было установлено, что лучшие результаты по ликвидации коркообразования достигаются при совместном внесении золы и фосфогипса в дозе 10 и 20 10 т/га, соответственно.
Полученные данные позволили в 2012 г. заложить опытно-производственный участок по ликвидации слитогенеза и образования почвенной корки на тем-но-кашатановых солонцеватых почвах лесного питомника «Ак кайын» площадью 1 га. На всей площади подобранного участка внесены экспериментальные дозы мелиорантов, произведена обработка почв.
Литература
1. Самойлова Е. М. Слитоземы и слитые почвы. М., 1990.
2. Хитров Н. Б. Генезис, диагностика, свойства и функционирование глинистых набухающих почв Центрального Предкавказья. М., 2003.
3. Кан В. М. Временные методические указания по проведению почвенно-мелиоративных изысканий, составлению проектно-сметной документации и мелиорации солонцеватых и содово-засоленных орошаемых почв Казахской ССР. Алма-Ата, 1985.
4. Аханов Ж. У, Кан В. М., Бакенов К. З. Способ мелиорации содово-засоленных солонцовых почв. Авторское Свидетельство Госкомитета СССР по делам изобретений и открытий № 1475910 от 3 января 1989 г.
5. Уваров В. И., Иотов А. И. Влияние разных способов обработок на плодородие почв Краснодарского края // Почвоведение. 1983. № 7.
Выводы.
1. Процессы коркообразования и слитогене-за темно-каштановых почв лесного питомника «Ак кайын» связаны с прошлым землепользования, когда в почвенном покрове доминировали солонцы.
2. При увлажнении глины набухают, трещины сжимаются, и «лишний материал» в нижней части профиля создает определенное давление, вызывая смещение блоков почвы относительно друг друга и образуя поверхности скольжения «сликенсайдов» и формируется микрорельеф «гильгай».
3. В темно-каштановых малогумусовых карбонатных почвах лесного питомника «Ак кайын» значительно усиливается отрицательное влияние солонцеватости на лесорастительные свойства почв и выращивание посадочного материала становится практически не выполнимой задачей.
4. По содержанию фосфора все почвы зафосфа-чены (85 % площади питомника), однако весь подвижный фосфор переходит в труднорастворимую форму, образуя соль фосфора с карбонатами.
5. Модельными опытами определены дозы мелиорантов, оптимальным по результатам оказался вариант внесения фосфогипса в дозе 20 т/га с золой в дозе 10 т/га.
6. На опытно-производственном участке лесного участка площадью 1 га были внесены мелиоранты в указанных выше дозах, произведена культивация и заделка мелиорантов и обработка почв на глубину 15-17 см.
