CC BY
97
возрасту (35...45 лет) составляет в богарных условиях состепной - 330...360 м; березы повислой - 180.200,
в сухостепной агролесомелиоративной зоне 7.8 м, в 210.240 и 270.300 м; вяза приземистого - 150.210.
степной - 9.10 и в лесостепной - 11.12 м, березы по- 210.270 и 240.270 м.
вислой - 6.7, 7.8 и 9.10 м соответственно, вяза при- Выводы. Использование разработанных научных основ и
земистого - 5.7, 7.9 м и 8.9 м. Поэтому при дально- технологий создания защитныхлесных насаждений различности защитного влияния лесных полос, равной 25.30 го функционального назначения взасушливыхусловиях [7-10]
высоты деревьев, расстояния между ними в сухостеп- при проведении лесомелиоративных мероприятий в субре-
ной зоне при использовании лиственницы сибирской гионе позволит решить задачу сохранения плодородия почв
должны быть 210.240 м, в степной - 270.300 м и в ле- аридных территорий и их рационального использования.
Литература.
1. Савостьянов В. К. Концепция ведения сельскохозяйственного производства в засушливых условиях юга Средней Сибири// РАСХИ, НИИ аграрных проблем Хакасии. - Абакан, 2006. - 6 с.
2. Савостьянов В.К. Лес в степи//ВестникРаСхИ. - 1995. - № 2. - С. 18-20.
3. Савостьянов В. К. Научные основы создания эффективных, устойчивых и долговечных лесных полос в экстремальных усло -виях степной зоны Средней Сибири //Защитное лесоразведение в аридной зоне. - Абакан, 2003. - с. 3-27.
4. Векшегонов В.Я. Полезащитное лесоразведение в сухостепных районах. - М.: Лесная промышленность, 1970. - 72 с.
5. Фомин П.Ф. Опыт полезащитного лесоразведения в Хакасии. - Абакан, 1952. - 72 с.
6. Лиховид И. И. Использование интродукцированныхдеревьев и кустарников в защитном лесоразведении на юге Средней Сибири // Защитное лесоразведение в аридной зоне. - Абакан, 2003. - С. 28-55.
7. Савостьянов В.К., Грибов А.И. Рекомендации по созданию лесных полос для защиты межгорных котловин от заносов и разрушения в условиях Хакасской АО // Минводхоз, Хакасское отделение СибИИИГиМ. Красноярск, 1983. - 6 с.
8. Технология создания полезащитных лесных полос на богарных и орошае-мых землях Хакасской АО. Сост. И.И.Лиховид // ВАСХИИЛ, Сиб. отд., Хакасская СХОС. - Абакан, 1990. - 26 с.
9. Технология создания двухрядных полезащитных лесных полос с широким междурядьем и освоения лесомелиорируемой территории в степных районах Хакасии. Сост. В.К.Савостьянов, И.И.Лиховид // РАСХИ, Сиб. отд., НИИ аграрных проблем Хакасии. - Абакан, 1995. - 10 с.
10. Технология создания защитных лесных насаждений для целей живот-новодства в степных районах Хакасии. Составители Е.И.Савин, И.И.Лиховид, С.М.Чарков, И.И.Глухов// РАСХИ, Сиб. отд., ИИИ аграрных проблем Хакасии; РАИ, Сиб. отд., Институт леса им. В.И.Сукачева. - Абакан, 1995. - 13 с.
AGROFORESTAL ACTIONS FOR PRESERVATION OF FERTILITY SOIL THE SOUTH OF AVERAGE SIBERIA
AND THEIR RATIONAL USE
V.K. Savost’yanov
Summary. A new scheme of sylvicultural reclamation regionalization of the south of Central Siberia is developed. It includes a forest-steppe zone with Krasnoyarsk, Tuva and Khakassia sub-zones, steppe one with Tuva sub-zone and dry-steppe one with Tuva and Khakassia subzones. To select other taxonomic units (districts) is inappropriate, since every features of creation of shelterbelt forest, which are possible at present and are proposed to implement, you can realize in zones and subzones.
Priority application should have a drill way of shelterbelt forest creation, which features simplicity and possibility to mechanized soil preparation and plantation care with serially manufactured machines and equipment. In dry-steppe and steppe sylvicultural reclamation zones it is reasonable to create single-species double-row belts with row-spacing 6.8 m and tree number up to 1000 units/ha. In a more favourable forest-steppe zone you can create 2-3-row in line field protective single-species forest belts with row-spacing 3 m and tree number up to 1.5.2 thou units/ ha. Introduction of shrubs to field protective forest belts in arid zone on the windward side is impractical, due to the heavy water regime.
It is reasonable to create massive protective forest plantations on unsuitable for agriculture land under condition of critical shortage of moisture as belts 50 ...200 m width, alternating with belts of herbaceous plants.
The optimal distance between protective forest belts in the dry-steppe zone using Siberian larch is 210.240 m, in the steppe one - 270.300 m, in forest-steppe one - 330.360 m. For drooping birch these values are 180.200, 210.240 and 270.300 m, for Siberian elm - 150.210, 210.270 and 240. 270 m.
Key words: arid a zone, agroforestal division into districts, protective wood plantings, species structure, ways of creation.
УДК 631.452:434.52
восстановление плодородия каштановых почв
в условиях залежи
Н.В. КУТЬКИНА, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
И.Г. ЕРЕМИНА, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
НИИ аграрных проблем Хакасии E-mail: cutcina19@mail.ru
Резюме. В статье рассматриваются пространственновременные изменения растительности и плодородия кашта-
новых почв разной степени деградации в условиях залежи. Показаны изменения основных энергетических запасов разновозрастных залежей. Установлен положительный эффект процессов трансформации органических остатков с участием разных сообществ залежной растительности. Выявлены закономерности аккумуляции органического вещества при восстановлении плодородия постагрогенных каштановых почв. Ключевые слова: каштановая почва, залежь, растительное сообщество, запас гумуса, биомасса, корни, деградация, плодородие.
Практически все каштановые почвы в сухой степи Хакасии в процессе землепользования подвергнуты дефляции и утратили свое плодородие, в сравнении с целинными аналогами. При достаточно высокой эффективности разработанных мер защиты почвы от дефляции и водной эрозии сегодня их невозможно осуществить на всей площади деградированной пашни и пастбищ в силу экономических причин. Один из путей сохранения почвенных ресурсов - консервация деградированных пахотных земель. В Сибири, Монголии и Казахстане это привело к существенному улучшению экологической обстановки [1]. Исключенные из оборота пахотные земли заросли растительностью, препятствующей развитию дефляции.
Известно, что когда бывшие пахотные почвы переводят в разряд залежных земель, в них меняется направленность потоков основных биогенных элементов. Из-за отсутствия отчуждения биомассы с урожаем и восстановления многолетней растительности в этих условиях происходит постепенное накопление органического вещества.
Восстановление плодородия почвы определяется сукцессионной сменой растительности и существенно отражается на их гумусном состоянии. На восстановление растительности на деградированных почвах в условиях Хакасии уходит до 20.30 лет и более в зависимости от площади участка, его окружения, природной обстановки местности и др. [2]. Возврат деградированной почвы к целинному состоянию может продолжаться веками [3].
На деградированных степных пастбищах, даже с сильным перевыпасом, демутация растительного покрова протекает значительно быстрее, чем на залежах. У последних, в течение первых 8 лет восстанавливается видовой состав и структура сообщества, в последующие четыре года, то есть к 12 годам, максимально увеличивается продуктивность. С 12 до 20 лет в связи с избыточным накоплением отмершей надземной массы (ветоши, опада, подстилки) нарастают застойные явления, а после 20 лет начинается деградация сообщества - обеднение видового разнообразия, снижение продуктивности, старение [4].
Со сменой растительности, угнетением однолетней сорной флоры и поселением дерновинных злаков с мочковатой корневой системой, на средне- и сильнодеградированных почвах наблюдается тенденция восстановления агрофизических свойств, в сравнении со слабодеградированными молодыми залежами [7].
Для восстановления активного почвообразовательного процесса на залежах необходимо внешнее воздействие на систему «почва - растительность», путем возвращения исконных обитателей - крупных копытных животных или умеренного выпаса домашних [8].
Цель нашей работы - изучить восстановление плодородия каштановых почв в условиях залежи.
Условия, материалы и методы. Каштановые почвы в долинной части Абакано-Енисейского междуречья формируются на древнеаллювиальных отложениях. Преобладающий тип рельефа долиннотеррасовый с плоской поверхностью и слабовыра-женным микрорельефом в форме блюдцеобразных впадинок и бугорков. Проведенные боле 40 лет назад мелиоративные работы позволили активно включить эти почвы в сельскохозяйственный оборот. Вторич-
ное засоление некоторой площади орошаемых земель привело к трансформации пашни в пастбищные угодья уже 1987 г., а после прекращения орошения (1994-99 гг.) из-за низких урожаев сельскохозяйственных культур практически всю площадь пашни оставили в залежь.
Мощность гумусового горизонта слабодеградированных каштановых почв составляет 28.32 см, среднедеградированных - 20.26 см, у сильнодеградированных горизонт А или АВ отсутствует, в распашку включен горизонт Вса.
Постагрогенное состояние почв исследовали с 2001 по 2005 гг. При этом изучали каштановые почвы на разновозрастных залежах 4.15 лет пастбищного использования. Были подобраны залежные участки разной степени деградации почв и стадии восстановления растительности - крупнобурьянная (4 года), мелкобурьянная (6 лет), корневищных злаков (10 лет), переходная от корневищных к рыхлокустовым злакам (15 лет), сравнивали их с целиной. Сопоставление морфологической организации почв целины и залежи проводили на сходных гипсометрических положениях. Для этого были заложены траншеи длиной 3 м на глубину до 1,5 м, по которым удается учесть пространственную вариацию характеристик почвенного профиля, растительных ассоциаций и массы корней.
Результаты и обсуждение. Продукционный процесс в каждом биогеоценозе залежных почв зависел, прежде всего, от степени их деградации и биологии растений, входящих в фитоценоз. В результате естественного отбора сохранились те виды, сообщество которых наиболее жизнеспособно в сложившейся экологической обстановке.
Почва под залежью, несомненно, обогащается в своих верхних слоях питательными веществами, как благодаря переносу корнями растений из нижних горизонтов, так и в результате разложения растительных остатков, в особенности бурьянов первого периода. Большее увлажнение и меньшая плотность сложения верхнего слоя почвы молодых залежей (4 года), отсутствие пастьбы на их корневищной стадии (10 лет), вызвали бурный рост надземной массы растений. Продуктивность их равна целинным сообществам 1,9...1,8 т/га, а запасы подземной органической массы почти в 2-3 раза ниже (см. табл.). Общий запас фитомассы на залежных почвах средней и сильной деградации был в 1,7 и 2 раза ниже, чем на слабодеградированной почве. Согласно десятибалльной шкале Базилевич и Родина [5] все расма-триваемые ценозы характеризуются, как малопродуктивные.
На долю подземной биомассы у всех изученных сообществ приходится от 86 до 96 % ее общих запасов. Поэтому основной источник формирования гумуса каштановых почв - корневые остатки. Значительное количество корней свидетельствует о достаточно жестких условиях жизнедеятельности постагро-генных сообществ (дефицит влаги). При анализе вертикального распределения корней в глубину до полуметра установлено, что больше всего они сосредоточены в верхнем 0.20 см слое почвы. В сильнодеградированной почве их доля составляет до 91 %, в среднедеградированных - 82.94 %, в слабодеградированной - 76 % и в нормальной почве целины до 78 %. Наибольшая подземная биомасса формируется в слое 0...50 см в целинной нормальной почве (30 т/га)
Таблица. Энергетические запасы каштановых почв (в слое 0.. .50 см) на раз ных стадиях зацелинения залежи, т/га (среднее из трёх разрезов)
Показатель Крупно-бурьянная (4 года) Мелко-бурьянная (6 лет) Корне- вищно- злаковая (10лет) Корневищ-но-плотно-кустовая (15лет) Целина-4-х злаковая мелкодерно-винная степь
Мощность гумусового горизонта, см 28 20 26 24 35
Гумус 124 98 92 107 130
Биомасса надземная т/га 1,9 0,9 1,8 1,1 1,8
подземная 17 20 11 14 30
Отношение гумус: подземная биомасса 7,3 4,9 8,4 7,6 4,3
Степень деградации слабая силь- сред- средняя недегради-
ная няя рованная
с низкой степенью минерализации (4,3), что соответствует равновесному состоянию почвы (см. табл.).
Каштановые почвы даже в целинном состоянии характеризуются невысоким содержанием гумуса: в горизонте А1 в каштановых почв его запасы равны 2,0...2,4 % в темно-каштановых почвах - 3,8...4,2 %. С глубины 30 см величина этого показателя резко уменьшается до 0,7 и 1,1 %, что связано с био-климатическими особенностями степей юга Сибири, где почвы формируются в условиях недостаточного поступления гумусообразователей (надземной и подземной органической массы), и при разложении свежего органического вещества большая его часть (в сухой степи) минерализуется в период максимальной биологической активности. Кроме того, низкое природное содержание органического вещества усугубляется деградацией. Так, запасы гумуса в сильно- и среднедеградированных почвах в слое 0.50 см составляли 92 и 107 т/га, в недеградированной целинной и слабодеградированной — 130 и 124 т/га соответственно. Следовательно по шкале [6] они относятся к низким. Независимо от возраста залежи запас гумуса увеличивается от сильнодеградированных (92...98 т/га) к нормальным (130 т/га) почвам.
По величине отношения гумус:корни можно косвенно судить о степени минерализации органического вещества. Интенсивность его разложения в мо-
лодых залежах высокая (отношение 7,3.8,4), а на целине (при равновесном состоянии) и сильнодеградированной залежи процессы гумификации замедляются (отношение 4,3 и 4,9 соответственно). Годичный прирост органического вещества в почве молодой слабодеградированной залежи (4 года) составил 4,2 т/га, 10-летней среднедеградированной - 2,6 , а на целине и сильнодеградированной почве соответственно 0,3 и 1,9 т/га. Однако следует отметить, что залежь в начальной стадии зацелинения бесструктурна, а с увеличением ее возраста (со сменой растительности, угнетением однолетней сорной флоры и поселением многолетних дерновинных злаков с мочковатой корневой системой) на средне- и сильнодеградированных почвах наблюдается тенденция восстановления агрофизических свойств [7].
Выводы. Таким образом, в постагрогенных каштановых почвах, занятых различными растениями (от крупных сорных видов до многолетних корневищных и корневищно-плотнодерновинных злаков), накапливается 11 ...20 т/га органических остатков, что в целом приводит к улучшению гумусного состояния почв.
Пространственно-временные изменения разновозрастных залежей характеризуются интенсивной аккумуляцией органического вещества в молодых залежах, где годичный прирост составляет от 2,6 до 4,2 т/га и слабой (от 0,3 до 1,9 т/га) на целине и сильнодеградированной почве.Активное гумусообразо-вание на начальных стадиях зарастания происходит в основном благодаря краткости жизни (1.2 года) большинства видов растений и высоким запасам их отмершей фитомассы, а на целине, главным образом, за счет запасов корней многолетней растительности (30 т/га).
Литература.
1. Савостьянов В.К. Консервация земель как способ прекращения их дальнейшей деградации и продвижения к устойчивому развитию // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - №2. - 2003. - С.96-99.
2. Зайченко О.А., Хакимзянова Ф.И. Особенности и темпы восстановления залежной растительности в степях ЮжноМинусинской котловины //Аридные экосистемы. - 1999. - Том 5. - №10. - С.65-70.
3. Дзыбов Д.С., Лапенко Н.Г. Зональные и вторичные бородачевые степи Ставрополья. - Ставрополь: ГУПСК «Став-роп. краевая типография», 2003. - 224 с.
4. Щетников И.А., Зайченко О.А. Длительная динамика биотических и почвенно-геохимических параметров степных геосистем юга Средней Сибири// География и природные ресурсы, 2000. - №2. - С. 73-80.
5. Базилевич Н.И., Родин Л.Е. Типы биологического круговорота зольных элементов и азота в основных зонах Северного полушария//Генезис, класификация и картография почв СССР: Докл. к VIII Междунар. конгр. почвоведов. - М.: Наука, 1964. - С. 134-146.
6. Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусного состояния почв : сов. почвоведы кXI межд. Конгрессу поч-в в Канаде//Проблемы почвоведения. - М.: Наука, 1978. - С.42-47.
7. Кутькина Н.В., Еремина И.Г., Воронина М.К. Изменение агрофизических свойств деградированных каштановых почв в условиях их консервации// Совершенствование ведения сельскохозяйственного производства на опустыненных землях аридной зоны: мат. межд. Круглого стола 3-9 окт., 2009 г. «Итоги и перспективы научных исследований по совершенствованию ведения сельскохозяйственного производства на опустыненных землях аридной зоны Монголии и России» Абакан: ООО «Фирма Март», 2010. - С. 96-103.
8. Кандалова Г.Т., Кутькина Н.В. Восстановление растительного покрова и плодородия опустыненных земель Сибири, подвергнутых стихийной консервации // Мат. межд. науч. конф. «Опустынивание земель и борьба с ним» / Россель-хозакадемия, Сиб. Отд., ГНУ НИИ аграрных поблеем Хакасии. - Абакан, 2007. - С. 127-134.
RESTORING SOIL FERTILITY IN DEPOSITS OF CHESTNUT N.V. Cutcina, I.G. Eremina.
Summary. In clause(article) existential changes vegetation and fertilitychestnut of soils different degree of degradation in conditions of a deposit are considered(examined). Changes of the basic power stocks of uneven-age deposits are shown. The positive effect of processes of transformation of fossils, with participation of different communities deposit vegetation is established. Law of accumulation of organic substance is revealed at restoration of fertility deposit chestnut of soils Key words: chestnut soil, plant community, humus, biomass, roots, soil degradation.
