Проблема деградации черноземных почв Тамбовской области в связи с их переувлажнением

Степанцова Л.В.; Красин В.Н.; Сафронов С.Б.; Красина Т.В.

2. Гумен А. М. Результаты геоэкологического обследования территории Гомельской городской свалки / А. М. Гумен, А. В. Савостеев / / Молодежь и экологические проблемы современности : м-лы II науч.-практич. конф. молодых ученых. Гомель, май 1998 г. / Гомельский гос. ун-т им. Ф. Скорины ; редкол.: А. П. Пинчук [и др.]. Гомель, 1998. С. 25—29.

3. Линденбратен JI. Д. Медицинская рентгенология / Л. Д. Линденбратен, JI. Б. Наумов. М. : Медицина, 1984. 384 с.

4. Михайлов А. Н. Рентгеносемиотика и диагностика болезней человека / А. Н. Михайлов. Минск : Высш. школа, 1989. С. 506.

5. Рентгенодиагностика заболеваний челюстно-лицевой области : руководство для врачей / под. ред. Н. А. Рабухиной, Н. М. Чупрыниной. М. : Медицина, 1991. С. 74.

6. Саварин А. А. Предварительный каталог патологий и аномалий черепа белогрудого ежа (Erinaceus concolor Martin, 1838) Белорусского Полесья / А. А. Саварин // Сб. науч. тр. / Зоологический институт РАН. СПб., 2003. Вып. IV. Териологические исследования. С. 29—37.

7 Саварин А. А. Патологические деформации черепа белогрудого ежа, Erinaceus concolor (Erinaceidae, Insectívora), из Белорусского Полесья / А. А. Саварин / / Вестн. зоологии. 2006. N° 6. С. 549—554.

8. Хомич В. С. Особенности распределения микроэлементов в депонирующих компонентах городских ландшафтов (на примере г. Гомеля) / В. С. Хомич, С. В. Какарека, Т. И. Кухарчик / / Природные ресурсы. 1997. № 1. С. 85—93.

Поступила 04.02.08.

ПРОБЛЕМА ДЕГРАДАЦИИ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ В СВЯЗИ С ИХ ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЕМ

Л. В. Степанцова,

B. Н. Красин,

C. Б. Сафронов,

Т. В. Красина

В последние 20 — 30 лет проблема переувлажнения почв черноземной зоны России приобрела глобальный характер [2; 3; 5; 6; 10; 11]. Ф. Р. Зайдельман выделяет как природные, так и антропогенные причины переувлажнения [1]. К первым он относит увеличение влажности климата в связи с его глобальным потеплением, а также повышение базиса эрозии. Ко вторым, кроме традиционных переполивов при орошении, — переуплотнение почвы, в результате чего избыточная влага аккумулируется в депрессиях рельефа и недорасход почвенной влаги в результате сокращения площадей под многолетними травами.

В Тамбовской области Ю. П. Паракшин и другие ученые отмечали рост площадей переувлажненных почв [7]. Только по официальным данным такие почвы занимают более 320 тыс. га, что составляет 13 % от всех сельхозугодий области. Несмотря на это, до настоящего времени данная проблема оставалась без внимания со стороны местных органов власти. Весной 2007 г. нами было проведено почвенно-агрохимическое обследование пахотных угодий шести хозяйств Первомайского района Тамбовской области. Общая площадь обследованных земель составила 13 тыс. га. В трех хозяйствах площадь переув-

лажненной пашни составила 24—27 %, в остальных достигает 42—63 %. По сравнению с планом внутрихозяйственного распределения угодий от 1976 г., значительно увеличились протяженность лощин и количество мелких депрессий на полях.

В связи с упадком сельского хозяйства более 70 % обследованной территории находилось в заброшенном состоянии: было покрыто кочками, частично зарастало мелколесьем.

Переувлажненные участки на фоне полей без избыточного увлажнения выделись повышенной кислотностью (на 0,5 единиц рН) и

V.

пониженным содержанием подвижного фосфора (низко и очень низко обеспечены).

Нами было установлено, что на территории Тамбовской области существуют два типа переувлажнения — поверхностный, свойственный почвам депрессий водоразделов, и поверхностно-грунтовый, свойственный почвам низких надпойменных террас.

Для оценки направления изменения свойств черноземов под влиянием того или иного типа переувлажнения и разработки критериев их морфологической и агрохимической диагностики в. течение пяти лет (с 2003 по 2007 г.) проводились режимные наблюдения на реперных участках опытных полей Мичуринского ГАУ в учхозах «Комсомолец» и «Роща».

Непосредственным объектом исследований послужили: на водораздельном участке — выщелоченный чернозем, черноземовидные слабо-оподзоленные почвы открытой лощины и черноземовидные сильнооподзоленные и подзолистые глееватые почвы замкнутой депрессии, > на надпойменной террасе — черноземовидные оглеенные, глеевые и глееватые почвы.

Комплекс исследований включал в себя следующие работы: подекадное определение полевой влажности почвы, плотности твердой

фазы пикнометрическим методом, плотности

■

сложения почвы с помощью металлических цилиндров, агрегатный анализ по Н. И. Савинову, анализ гранулометрического состава пи-рофосфатным методом в модификации С. И. Долгова и А. И. Личмановой [9], определение фракционного состава гумуса по И. В. Тюрину в модификации Пономаревой-Плотниковой, суммы обменных оснований по Каппену—Гильковицу, обменной кислотности потенциометрически, гидролитической кис-

106

лотности по Каппену [8], различных форм несиликатного железа по Тамму и Меру-Джек-сону [4].

Различия в водном режиме объектов исследований имеют отражение в морфологических признаках почвы, по которым можно их диагностировать (табл.).

Выщелоченный чернозем характеризуется гумусовым горизонтом темно-серого цвета, зернистой структуры, мощностью 60—70 см и карбонатным с глубины 130 см. Все почвы поверхностного увлажнения высокой степени гидроморфизма отмыты от карбонатов. Вместо карбонатных появляются новообразования, связанные с глеевым процессом. В чернозе-мовидных слабо- и среднеоподзоленной почвах открытой лощины — это кремнеземистая присыпка в нижней части гумусового профиля, марганцевые натеки и вкрапления в горизонте В1 и пятна оглеения с глубины 150 см. Структура гумусового горизонта деградирует до комковато-призматической.

В черноземовидных сильнооподзоленной и подзолистой глееватой почвах замкнутой депрессии процесс элювиально-иллювиальной дифференциации выражен более ярко: многочисленные гумусовые кутаны и марганцевые вкрапления в горизонте В1, обильная кремнеземистая присыпка в оподзоленной почве и образование подзолистого горизонта в почве дна западины. Здесь появляются и железо-марганцевые конкреции в верхней части профиля, количество которых достигает 10 % в подзолистом горизонте почвы центра западины. Структура почвы распыляется.

В отличие от почв поверхностного увлажнения, в почвах поверхностно-грунтового увлажнения одновременно присутствуют и карбонатные, и железо-марганцевые конкреции. Карбонатные конкреции имеют неправильную угловатую форму, в зависимости от глубины залегания грунтовых вод меняется только верхняя граница их появления. Ортштейны специфичны для каждой почвы. В черноземовидной слабоог-леенной почве с непродолжительным поверхностным затоплением они мелкие, округлые, черного цвета и находятся в гумусовом горизонте. С нарастанием степени гидроморфизма в черноземовидных глееватой и глеевой почвах окраска ортштейнов светлеет, размеры увеличиваются, а максимум содержания сосредоточивается в горизонтах с признаками оглеения.

ВЕСТНИК Мордовского университета | 2008 | № 2

Таблица

Характеристика переувлажненных черноземовидных почв

севера Тамбовской равнины

Свойства почвы Почвы

Выщелоченный чернозем Почвы поверхнос на водо гного увлажнения разделе Черноземовидные почвы различной степени оглеения грунтового увлажнения на надпойменной террасе

Черноземовидные почвы слабо-и среднеоподзоленные Черноземовидные почвы сильнооподзоленные и подзолистые глееватые

Водный режим Периодическ и промывной Внутрипочвенный застой влаги от 2 — 3 недель до 1,5 — 2 месяцев Сочетание кратковременного поверхностного и длительного внутрипочвенного затопления Сочетание различных сроков поверхностного затопления с близким уровнем грунтовых вод

Признаки оглеения Нет Слабая кремнеземистая присыпка, марганцевые вкрапления Обильная кремнеземистая присыпка ьплоть до образования подзолистого горизонта, гумусовые кутаны * Пятна сизого цвета, вплоть % . до образования глеевого горизонта

Карбонатные новообразования Конкреции с глубины 130 см * 1 » в Л Нет 1 • Нет / Карбонатные конкреции на уровне стояния грунтовых вод

Железомарганцевые конкреции Нет Нет 1 В верхних горизонтах угловатой формы ортштейны В бескарбонатной части почвы округлые ортштейны

Дифференциация почвы по элювиально-иллювиальному принципу Нет Слабый вынос ила из оподзоленного горизонта Вынос ила из верхней части профиля Нет

Плотность почвы, г / см3 пористость, % 1.0-1.1 55—60 1.1-1.2 50—55 1,2-1,5 40—50 0.9—1.1 60—65

Структура почвы Комковато-зернистая Комковато-призматическая Пылевато-комковатая Крупнозернистая

Количество водопрочных агрегатов, % 50—60 45—50 30—35 * 70—80

рН со л 5,0 5,7 4,7 — 5,0 4,7 — 5,0 6,3—6,6

Насыщенность основаниями 85 87 67 70 55—60 98—100

Характер гумуса в пахотном горизонте гуматный Гуматный Гуматный Гуматный ? ж / _

Характер гумуса в горизонтах с признаками глееобразования — 4 Гуматный Фуль ватный Гуматно-фульватный * ♦

Коэффициент Швертмана Менее 0,1 0,1—0,2 0,2—0,4 0,2—0,3

Для выщелоченного чернозема характерен золивания. Верхняя часть профиля подзолис-

со- той глееватой почвы замкнутой ложбины из-за

тяжелосуглинистыи гранулометрический став с преобладанием пылеватой фракции и равномерным. распределением ила по профилю. В черноземовидных почвах открытой лощины наблюдается небольшое снижение со-

лессиважа обеднена илом. Грунтовые воды в почвах надпойменной террасы препятствуют оттоку поверхностных вод и развитию лесси-важа. Поэтому дифференциация ее профиля по держания ила в горизонте с признаками опод- гранулометрическому составу не проявляется.

Для выщелоченного чернозема характерны низкая плотность и высокая пористость аэрации всего профиля. В черноземовидных почвах депрессий водоразделов из-за обесструк-туривания происходит увеличение плотности и снижение пористости и пористости аэрации. В результате весь профиль почвы или отдельные горизонты приобретают признаки водоупора, что провоцирует дальнейшую деградацию почв. У почв поверхностно-грунтового увлажнения сохранение зернистой структуры, напротив, обусловливает наличие оптимальных значений плотности и пористости.

Выщелоченный чернозем характеризуется хорошим структурным состоянием (см. табл.). Ультрапресные тало-снежные воды верховодки вымывают кальций, что ведет к обесструктуриванйю почвы и резкому снижению водопрочности агрегатов. Насыщенные гидрокарбонатами кальция грунтовые воды обусловливают насыщенность почв основаниями и сохранение хорошей водопрочной структуры.

Для выщелоченного чернозема характерны слабокислая реакция и достаточно высокая насыщенность основаниями (см. табл.). Вниз по профилю кислотность снижается, а степень насыщенности основаниями растет. Застой ультрапресных вод в профиле почв поверхностного увлажнения ведет к повышению обменной и гидролитической кислотности, а также к снижению степени насыщенности основаниями по всему профилю. Совершенно иная картина характерна для почвы поверхностно-грунтового увлажнения. Грунтовые воды гид-рокарбонатно-кальциевого состава определяют нейтральную реакцию и практически полную насыщенность основаниями.

Существенное влияние глеевый процесс оказывает на качественный состав гумуса рассматриваемых почв. В почвах поверхностного увлажнения сохраняется гуматный ха^ рактер гумуса верхних горизонтов. "Усиление признаков оподзоливания сопровождается | уменьшением содержания общего углерода вниз по профилю, возрастанием доли агрессивных фульвокислот в подзолистых горизонтах и изменением состава гумуса на фуль-ватный. Длительный застой влаги в почвах поверхностно-грунтового увлажнения ведет к увеличению общего углерода в верхних горизонтах, гуматный состав органического веще-

ства сохраняется как при кратковременном, так и при длительном сроках затопления. Гле-евые горизонты обеднены органическим веществом и имеют более фульватный состав по сравнению с верхними горизонтами (см. табл.).

Глеевый процесс сопровождается изменением подвижности железа. Для выщелоченного чернозема характерна высокая окристал-лизованность несиликатного железа. В почвах открытой лощины водораздела происходит снижение степени окристаллизованности, а в почвах замкнутой депрессий на фоне обезжелезивания мелкозема происходит и увеличение содержания аморфного железа. В черноземовидных почвах различной степени оглеения поверхностно-грунтового увлажнения происходит гидрогенное накопление железа в верхнем горизонте, но его окристалли-зованность довольно низкая. Коэффициент Швертмана (отношение аморфного к суммарному несиликатному железу) с нарастанием степени гидроморфизма растет, и его можно использовать как агрохимический показатель степени гидроморфизма.

Наблюдения водного режима велись в течение пяти лет (с 2003 по 2007 г.). Длительность поверхностного и внутрипочвенного застоя влаги в почвах поверхностного увлажнения определяется количеством осадков зимнего периода года и характером сельскохозяйственного использования почвы. Во влажные и средние по зимним осадкам годы в профиле черноземовидной слабооподзоленной почвы открытой лощины наблюдалась верховодка до апреля — мая, а на участке замкнутой ложбины, поверхностное затопление до начала лета. Следует отметить, что на половине участка замкнутой ложбины отведенной в годы исследований под клевер сходный, верховодка находилась менее продолжительные сроки. Возделывание этой культуры способствовало оструктуриванию почвы и накоплению гумуса (за 5 лет его содержание увеличилось на 1,4%) по сравнению с той же почвой находившейся под основным севооборотом. Пятилетний посев костра безостого на почве открытой лощины не привел к подобным изменениям, а после двух лет использования эта культура существенно снизила урожайность. Влажность почвы поверхностно-грунтового увлажнения в большей степени определяется

108

2

видом сельскохозяйственного использования участка, а количество осадков зимнего периода года и запасы влаги в снежном покрове здесь играют второстепенную роль. Центр депрессии за пять лет исследований сильно заболотился. Верхние горизонты приобрели буроватый торфяной оттенок. Переувлажнение усугубляли парованием в летнее время и уничтожением естественной гидрофильной растительности. Следует отметить, что двадцать лет назад этот участок использовался в интенсивном сельскохозяйственном производстве и на нем получали высокие урожаи многих культур. Сейчас такое использование возможно только при мелиорации.

Выводы:

1. На территории севера Тамбовской равнины существуют два типа переувлажнения почв — поверхностный и поверхностно-грунтовый. Первый тип характерен для почв депрессий водоразделов, а второй — для почв низких надпойменных террас.

2. Водный режим выщелоченного чернозема и черноземовидных почв принципиально различается. В выщелоченном черноземе никогда не формируется верховодка. В черноземовидных почвах с оподзоленными и подзолистыми горизонтами формирование верховодки наблюдается практически ежегодно, причем длительность ее пребывания в профиле зависит от обеспеченности осадков зимнего периода года. Водный режим почвы поверхностно-грунтового увлажнения меньше зависит от влажности года. Грунтовые воды присутствуют в профиле ежегодно. Длительность поверхностного застоя воды во многом обусловливается обработкой почвы.

3. Особенности водного режима определяют генетические особенности исследуемых почв. В почвах поверхностного увлажнения исчезают карбонаты, развиваются процессы подзолообразования, появляются марганцевые

вкрапления, а при поверхностном затоплении, характерном для почв замкнутых депрессий, образуются ортштейны. Гидрокарбонатно-кальциевый состав грунтовых вод почв низкой надпойменной террасы препятствует развитию признаков оподзоливания, но более длительный застой влаги приводит к появле-

ф

нию морфохроматических признаков оглее-ния. В профиле одновременно присутствуют и карбонатные, и железо-марганцевые новообразования.

4. Поверхностный тип переувлажнения способствует развитию лессиважа, уплотнению всего профиля почвы; снижению пористости, обесструктуриванию почвы, при поверхностно-грунтовом типе переувлажнения в почве сохраняются оптимальные физические свойства и хорошая водопрочная структура.

5. Переувлажнение поверхностными водами ведет к повышению кислотности почв, снижению емкости катионного обмена и степени насыщенности ППК-основаниями. В почвах открытой депрессии водораздела наблюдается повышение содержания аморфного железа. В почвах замкнутых депрессий наряду с повышением содержания аморфного железа происходит обезжелезивание мелкозема. Для почвы грунтового увлажнения характерна нейтральная реакция, высокая степень насыщенности ППК-основаниями, диффузия железа к поверхности. В оподзоленных и глеевых горизонтах переувлажненных черноземовидных почв увеличивается фульватность гумуса.

6. На современном этапе использование черноземов и черноземовидных почв должно осуществляться за счет рационального размещения сельскохозяйственных культур. На гидроморфных почвах необходимо исключить зяблевую обработку и пары, на наиболее гидроморфных почвах необходимо введение почвозащитных севооборотов с участием многолетних трав.

БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Зайдельман Ф. Р. Естественное и антропогенное переувлажнение почв / Ф. Р. Зайдельман.

Спб. : Гидрометеоиздат, 1992. 288 с.

2. Зайдельман Ф. Р. Генетические особенности и гидрофизические свойства почв степных мо-чарных ландшафтов юга России / Ф. Р. Зайдельман, А. И. Давыдов, И. Ю. Давыдова. / / Вестн. МГУ. Сер. 17. Почвоведение. 1993. № 1. С. 15—21.

3. Зайдельман Ф. Р. Эколого-гидрологические особенности выщелоченных черноземов и лугово-черноземных почв севера Тамбовской равнины / Ф. Р. Зайдельман, А. С. Никифорова, Л. В. Степанцова / / Почвоведение. 2002. № 9. С. 1102—1114.

4. Зонн С. В. Железо в почвах / С. В. Зонн. М. : Наука, 1982, 207 с.

5. Луковская Т. С. Антропогенно-вторичный гидроморфизм черноземов / Т. С. Луковская / / Тез. докл. Межд. конф. «Проблемы антропогенного почвообразования». М., 1979. Т. 1. С. 112—115.

6. Минкин М. Б. Мочарные солонцевато-солончаковые почвы склонов / М. Б. Минкин, И. А. Нагабедьян, Н. Г. Кудинов // Пути повышения плодородия солонцов и эродированных почв,

«Персиянковка». 1982. С. 35—39.

7. Паракшин Ю. П. Проблема прогрессирующего переувлажнения земель в Центрально-Черноземном регионе / Ю. П. Паракшин, Э. М. Паракшина, С. А. Уваров / / Тез. докл. Межд. конф. «Проблемы антропогенного почвообразования» М., 1997. Т. 2. С. 22—24.

8. Практикум по агрохимии / под ред. В. Г. Минеева. М. : Изд. МГУ, 2001, 688 с.

9. Ревут И. Б. Физика почв / И. Б. Ревут. Л. : Изд-во «Колос». 1964. 318 с.

10. Сапожников П. М. Характеристика мочаров предгорной зоны Краснодарского края / П. М. Сапожников, 3. С. Марченко // Почвоведение. 2000. № 8. с. 936—942.

11. Хитров Н. Б. Формирование структуры почвенного покрова при локальном переувлажнении на склоне в степном агроландшафте./ Н. Б. Хитров, О. Г. Назаренко / / Почвоведение. 2000. № 9. С. 1054—1063.

Поступила 04.02.08.

ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К СОХРАНЕНИЮ БИОРАЗНООБРАЗИЯ: КЛЮЧЕВЫЕ ПРИРОДООХРАННЫЕ ТЕРРИТОРИИ МЕЖДУНАРОДНОГО, ФЕДЕРАЛЬНОГО И РЕГИОНАЛЬНОГО РАНГОВ В НИЖНЕМ ПОВОЛЖЬЕ

Г. В. Шляхтин, В. С. Белов, Е. В. Завьялов, В. 3. Макаров,

A. Н. Чумаченко,

B. В. Аникин,

М. А. Березуцкий, В. Н. Жигалов

Более 30 лет назад, в 1975 г., Российский Южного и Приволжского федеральных окру-(в прошлом Советский) комитет по програм- гов России сеть охраняемых территорий еще ме ЮНЕСКО «Человек и биосфера» начал недостаточно развита. Особенно данная проблема актуальна для Саратовской области. Одним из возможных путей по улучшению сложившейся ситуации является создание экологической сети особо охраняемых природных территорий (ООПТ) различного ранга и категорий. Реализация данного подхода при

биологического

подготовку охраняемых территории бывшего СССР к участию во Всемирной сети биосферных резерватов. За прошедшее время на территории нашей страны было создано 36 биосферных резерватов, в том числе 32 на базе государственных заповедников и 5 — на базе

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Однако

национальных парков.

в пределах сохранении

разнообразия

110

ВЕСТНИК Мордовского университета | 2008 | №

Текст научной работы на тему «Проблема деградации черноземных почв Тамбовской области в связи с их переувлажнением»