CC BY
20
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2014, том 20, № 1 (58), с. 33-38
=————— СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ -
УДК 631.48.
БИОСФЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ДЕЛЬТОВО-АККУМУЛЯТИВНЫХ РАВНИН ЗАПАДНОГО
ПРИКАСПИЯ
© 2014 г. М.А. Баламирзоев, Д.Б. Асгерова, Э.Р. Мирзоев, И.А. Магомедов
Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН Россия, 367025. Махачкала, ул. Гаджиева, 45, E-mail: [email protected]
Поступила 16.08.2013
Рассмотрены показатели плодородия основных типов почв Терско-Сулакской низменности, используемых в орошаемом земледелии. Интенсивные антропогенные воздействие на орошаемые почвы в засушливых климатических условиях привели к снижению их плодородия. Определена динамика и факторы повышения продуктивности почв дельтово-аккумулятивных равнин, проведена оценка степени влияния гумуса, поглощенных оснований, гранулометрического состава и засоления на плодородие почв.
Ключевые слова: климат, гранулометрический состав почвы, гумус, питательные элементы, засоление, антропогенный фактор, урожай.
Рациональное использование земель, сохранение и воспроизводство почвенного плодородия является важным условием повышения биологической продуктивности почв. Плодородие почв выражается как необходимое условие продуктивности растений, определяется наличием элементов питания и гумусом. Экологические свойства почв и их количественно-качественные соотношения, обуславливают новые направления почвенных процессов. В этом аспекте нами рассмотрены показатели состояния плодородия основных типов почв и их динамика в условиях дельтово-аккумулятивных равнин Терско-Сулакской низменности.
Материалы и методы исследований
Исследования проводились профильно-маршрутным методом с использованием топографических карт масштаба 1:50000. В качестве картографической основы были использованы также почвенные и почвенно-мелиоративные карты административных районов масштаба 1:50000, составленных в разные годы (Мирзоев, 1975; Баламирзоев, Аличаев, 1983; Баламирзоев, 1997).
Для определения ведущих свойств почв, коррелирующих с урожайностью зерновых культур, были отобраны по почвенным картам на территории выше указанного региона 156 ключевых участков с охватом основных типов обрабатываемых почв. Прямой учет урожая озимой пшеницы проводился на делянках 10 кв.м. в 5-ти кратной повторности, в течении четырех лет. Одновременно отбирались по генетическим горизонтам почвенные образцы, для проведения физико-химических анализов по общепринятой методике.
Результаты и их обсуждение
Терско-Сулакская низменность является одним из важных регионов орошаемого земледелия Республики Дагестан, где возделывается широкий набор сельскохозяйственных культур (зерновых, кормовых, овощебахчевых, технических культур и многолетние насаждения).
Территория региона, (К.К. Гюль и др. 1959), представляет собой слегка наклонную на
восток и северо-восток слабоволнистую равнину, состоящую из мощной толщи аллювиальных отложений рек Терека, Сулака, Акташа, Аксая. Отметки низменности колеблются в диапазоне минус -27 м у побережья Каспийского моря до плюс 100-120 м над уровнем моря на юге и юго-западе региона.
По данным агроклиматического справочника Дагестанской АССР (1975) климат характеризуется сухим, жарким летом и умеренно холодной зимой с неустойчивым термическим режимом. Годовое количество осадков возрастает по направлению с северо-востока на юго-запад. Соответственно этому увеличивается степень увлажнения (табл.1), что позволяет в течение года получать до двух урожаев кормовых культур.
Таблица 1. Основные климатические показатели по Терско-Сулакской низменности. Table 1. The main climatic shows along the Tersco-Sulak lowland.
Климатические показатели Кизляр Бабаюрт Хасавюрт
Среднегодовая температура воздуха (в градусах) 11.1 10.8 10.8
Абсолютный максимум (в градусах) 41 39 40
Абсолютный минимум (в градусах) 32 30 26
Среднегодовая сумма осадков, в мм 307 356 480
Сумма положительных средних температур воздуха выше 10° 3711 3620 3671
Гидротермический коэффициент 0.54 0.67 0.91
Средние даты последних заморозков 11/1У 2/1У 7/1У
Средние даты первых заморозков 2/Х1 28/1Х 7/Х1
Продолжительность безморозного периода, дней 204 188 213
Число дней с сильным ветром за год 24 31 13
В естественном растительном покрове наблюдается пестрота пустынных сообществ, связанная с характером рельефа, глубиной залегания грунтовых вод и засолением. В пределах элементов микро- и мезорельефа с увеличением высоты местности происходит постепенный переход в сухую степь с преобладанием полыни и гемиксерофильных кустарников.
Процессы почвообразования на территории Терско-Сулакской низменности идут в аридных условиях при интенсивном антропогенном воздействии на почвенный покров, в результате чего прогрессируют процессы вторичного засоления, загрязнения и деградации почв (Керимханов, 1976; Баламирзоев, 1997; Асварова и др. 2013).
Почвенный покров дельтовых равнин Западного Прикаспия формировался в сложных природных условиях на древнеморских, древнеаллювиальных и современных аллювиальных песчано-глинистых отложениях и пережил дельтово-пойменное почвообразование с характерным для него заболачиванием и соленакоплением (Солдатов, 1955; Керимханов, 1976; Мирзоев, 1975; Залибеков, 1995; Баламирзоев, Гичиев, 1982; Баламирзоев и др., 2008; Стасюк и др., 2012).
Основным источником солей являются древнекаспийские четвертичные засоленные породы, погребенные современными дельтовыми отложениями. Значительное влияние на солевой состав оказывает подпор вод Каспийского моря и поступление солей в грунтовые воды из более глубоких водоносных горизонтов.
Большое значение в динамике почвенных процессов имеет колебания уровенного режима Каспия и форма воздействия человека на почвенный покров. Нарушения в строительстве коллекторно-дренажных систем, несовершенные способы полива привели к изменению солевого режима почв и увеличению площадей засоленных земель (табл.2.). Наибольшее распространение здесь получили луговые и лугово-каштановые почвы, занимающие около 60% площади данной территории.
Луговые почвы формируются при близком залегании грунтовых вод (1.5-2.0 м). Мощность горизонтов А+В луговых почв составляет 50-60 см. Емкость поглощения почв находится в пределах 17.6-27.2 мг-экв., вскипание от 10% соляной кислоты наблюдается с
поверхности почвы, содержание легкорастворимых солей по плотному остатку варьирует, от 0.25 до 0.7-0.8%. С повышением количества солей до 0.5% по сухому остатку проявление токсичности компенсируется внесением азотных, фосфорных удобрений.
Таблица 2. Распределение засоленных земель в разрезе административных районов Терско-Сулакской низменности тыс.га/%. Table 2. Distribution of the saline soils in section of administrative regions of the Tersk-Sulak lowland, thousands hectares/%.
Районы Площадь В том числе по степени засоления
Не Слабо Средне Сильно Очень Всего
засоленные сильно засолено
Тарумовский 312.5 22.8 37.56 84.67 52.63 114.88 289.7
7.3 12.0 27.1 16.8 36.8 92.7
Кизлярский 304.7 18.7 53.32 64.62 75.08 93.01 286.0
6.1 17.5 21.2 24.7 30.5 93.9
Бабаюртовский 324.3 124.96 41.64 70.67 87.02 324.3
— 38.53 12.8 21.8 26.8 100
Хасавюртовский 142.8 3.8 106.02 16.55 10.58 6.50 139.0
0.3 74.2 11.6 7.4 4.5 97.7
Кизилюртовский 149.9 28.5 48.91 11.12 27.76 33.66 121.4
19.0 32.6 7.4 18.5 22.5 81.0
ИТОГО 1234 73.8 2370.77 218.60 236.72 335.07 1161.2
5.98 30.05 17.71 19.18 27.15 94.09
Агрохимические показатели луговых почв характеризуются сравнительно повышенным содержанием гумуса (3.5-4%), низким и средним содержанием общего азота (0.2-0.4%)), низким-валового фосфора (0.16-0.18%), подвижные формы питательных элементов имеют динамический характер на уровне вышесредних показателей. Дельтово-аллювиальный бессточный характер рельефа создает потенциальную опасность развития вторичного засоления и потери почвенного плодородия.
Аллювиально-луговые почвы формировались в прирусловых низовьях рек Терека, Сулака, Акташа, Аксая под разнотравно-злаково-луговыми сообществами при сравнительно близком залегании пресных и слабоминерализованных грунтовых вод (1.5-2.0 м).
Обладают высоким потенциальным плодородием, обусловленным следующими обстоятельствами: во-первых, условия их формирования характеризуются дренированностью, что исключает развитие процессов вторичного засоления; во-вторых, близким залеганием слабоминерализованных и пресных грунтовых вод, способствующих созданию запасов доступных форм почвенной влаги.
Биосферно-экологическое значение аллювиально-луговых почв заключается в накоплении запасов грунтовых вод при половодьях с последующим использованием растениями в летний вегетационный период.
Лугово-каштановые почвы развиваются по повышенным элементам рельефа на суглинках и глинах при глубине залегания грунтовых вод 2.5-3.0 м.
Почвы в той или иной степени засолены (0.3-0.5%), легкорастворимые соли могут прослеживаться на различной глубине почвенного профиля. Тип засоления хлоридно-сульфатный и сульфатно-хлоридный. По гранулометрическому составу преобладают средне тяжелые суглинистые разновидности.
Функционально эти почвы выполняют дренирующую роль, находясь под влиянием климатического режима и гранулометрического состава почвообразующих пород. Опасность вторичного засоления присутствует при неправильных поливах, в условиях залегания грунтовых вод выше критической глубины (3.0 м), обладают высоким потенциальным плодородием.
Каштановые почвы являются зональными и сформировались на аллювиально-делювиальных породах различного гранулометрического состава.
Характеризуются низким содержанием гумуса от 2.5 до 3.0% и питательных элементов. Мощность гумусовых горизонтов А+В составляет 35-50 см. Запасы гумуса - 180-200 т/га. Емкость поглощения почв колеблется в пределах от 10.4 до 22.0 мг-экв в зависимости от содержания гумуса.
Нерациональное использование земель, ошибки в мелиорации почв, неправильные поливы привели к снижению почвенного плодородия и вторичному засолению почв (Баламирзоев, Мирзоев и др., 2008; Новикова и др., 2011) (табл.2), где значительную площадь занимают сильнозасоленные почвы и солончаки.
До недавнего времени на прикутанных землях Терско-Сулакской низменности существовало очаговое использование земель под рис, овощи и бахчевые вне коллекторно-дренажной сети. Неправильные поливы при этом приводили к вторичному засолению почв, участки забрасывались через 2-3 года их эксплуатации и начинали осваивать менее засоленные земли. Такое использование земель приводило к деградации использования засоленных почв в локальном, очаговом плане без сооружения коллекторно-дренажной сети. В последствии произошло накопление солей на участках тяжелосуглинистого гранулометрического состава и формирование пятнистого засоления с увеличением площадей засоленных почв.
Для оценки плодородия почв в течение 4 лет проводился прямой учет урожайности озимой пшеницы. По почвенным признакам установлена тесная коррелятивная связь между урожайностью озимой пшеницы и мощностью гумусовых горизонтов А+В, запасов гумуса т/га, емкостью поглощения, гранулометрическим составом почв (табл.3).
Таблица 3. Зависимость урожая озимой пшеницы от свойств почв. Table 3. Winter wheat harvest depending on soil properties.
Гранулометрический Вариация признаков по свойствам почв и урожайности
состав почв Коэф. Урожай Мощность Запасы Общий Емкость
корр. озимой гор. А+В, гумуса, азот, т/га поглощ.,
пшеницы, см т/га мг-экв
ц/га
Луговые
Глинистый 0.80 25.4-36.5 35-40 85-170 73-12.3 17.5-27.2
Тяжелосуглинистый 0.80 29.5-40.5 30-44 90-245 6.5-10.2 11.7-23.8
Среднесуглинистый 0.85 31.3-42.5 33-52 72-203 4.8-12.8 13.6-23.5
Легкосуглинистый 0.60 28.3-35.3 33-36 60-196 3.0-6.7 13.0-21.9
Лугово -каштановые
Глинистый 0.84 28.6-37.7 30-40 90-280 7.3-11.5 14.6-27.8
Тяжелосуглинистый 0.87 31.0-38.3 33-45 10-153 7.7-10.0 13.7-23.2
Среднесуглинистый 0.78 32.6-40.2 33-46 80-178 5.6- 6.7 11.7-17.4
Легкосуглинистый 0.89 24.1-35.3 30-40 75-120 2.0- 3.5 10.2-16.0
Каштановые
Глинистый 0.95 33.8 35-40 150-220 8.1-9.8 13.5
Тяжелосуглинистый 0.94 28.9-45.6 36-45 104-257 6.4-8.3 12.9-20.4
Среднесуглинистый 0.98 26.5-32.6 40-44 130-50 6.5- 6.8 12.1-22.0
Легкосуглинистый 0.96 27.1-28.4 32-39 67-85 2.2- 4.1 10.4-19.0
Аллювиально-луговые
Глинистый 0.9 46.1 40 160 11.0 25
Тяжелосуглинистый 0.9 42.4-49.7 38-43 143-185 6.5-10.1 13.6-18.9
Среднесуглинистый 0.9 44.5-51.8 36-45 120-150 3.5-8.9 8.5-15.4
Легкосуглинистый 0.9 43.7-48.2 32-38 119-159 2.9-3.7 10.1 -26.9
Несмотря на значение питательных элементов P, Ю) коррелятивных связей их с урожайностью не было отмечено ввиду их нестабильности. Влияние степени засоления почв проявляется по обратной коррелятивной связи. Коэффициент корреляции высокий: по суммарному эффекту токсичных ионов при максимальном содержании солей г = 0.96, а по
сумме вредных хлористых солей коэффициент корреляции г = 0.92 (табл. 4). В условиях аридизации климата и возросших антропогенных нагрузок на почвенный покров за последние 50 лет заметно снизилось содержание гумуса в обрабатываемых почвах до 30-40% от его исходного содержания. На пахотных почвах потери органического вещества происходят из-за ее минерализации, отчуждения биомассы растительности и проявления ветровой и водной эрозии.
Таблица 4. Состояние и урожайность озимой пшеницы в зависимости от содержания солей в корнеобитаемой толще почвы. Table 4. Condition and productivity of winter wheat depending on the content of salts in root zone of the soil.
Состояние Максимальное содержание солей, мг / экв. на 100г почвы
Сумма хлористых солей Сумма вредных нейтральных сернокислых солей По суммарному «эффекту токсичных ионов» Ц/га % снижения
Нормальное <1.3 <6 <3.4 >30 —
Слабоугнетенное 1.5-3 6-9 4-6 18-27 30-40
Среднеугнетенное 3-4 9-13 6-8 12-21 45-60
Сильноугнетенное 4-5 13-17 8-10 7-10 70-77
Очень сильно угнетенное >5 >17 >10 <1.5-3 >95
Коэффициент корреляции г = 0.92 г = 0.91 г =0.96 - -
Из-за несоблюдения научно обоснованных норм внесения в почву минеральных удобрений наблюдается отрицательное сальдо по азоту и фосфору. Недостаточное внесение калийных удобрений компенсируется из запасов в почве и высокой агротехники.
В настоящее время на обрабатываемых почвах (Баламирзоев и др., 2008) сложился отрицательный баланс гумуса (от -0.23 до -0.55 т/га) и питательных элементов: по азоту - 26 кг/га, фосфору - 20 кг/га, калию - 57 кг/га.
Для воспроизводства плодородия почв необходимо соблюдать севообороты и совершенствовать структуру размещения сельскохозяйственных культур в севооборотах с насыщением их до 30% бобовыми культурами и многолетними травами и применением органических и минеральных удобрений. Особое значение имеет учет биосферно-экологической роли каждого типа почв в формировании водного и пищевого режимов обусловленных природными факторами: размещение возделываемых культур с учетом изменения высотных отметок микро- мезорельефа, глубины залегания грунтовых вод и специфику метеорологических условий.
Выводы
1. Почвы дельтово-аккумулятивных равнин Западного Прикаспия формировались в аридных условиях и воздействия колебаний уровенного режима Каспия на древнеморских и современных отложениях. Почвенный покров представлен зональными каштановыми и интразональными лугово-каштановыми, луговыми, аллювиально-луговыми, лугово-болотными почвами и солончаками. Рациональное использование может быть осуществлено при учете биосферно-экологических особенностей водного и пищевого режимов обусловленных влиянием аридного климатического режима.
2. Интенсивные антропогенные воздействия на почвенный покров привели к снижению плодородия почв. Содержание гумуса в обрабатываемых почвах снизилось на 30-40% от исходного содержания. Земледелие ведется с дефицитом гумуса и питательных элементов
3. Установлены основные показатели агрохимических свойств почв тесно коррелирующие с урожайностью зерновых культур (мощность гумусовых горизонтов А+В, запасы гумуса в т/га, емкость поглощения почв, гранулометрический состав почв. Дана оценка экологическим последствиям изменения водного режима различных типов почв при
оптимизации и регулировании плодородия освоенных почв региона.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Агроклиматические ресурсы Дагестанской АССР. Л. 1975. 112 с.
Аболин Р.И., Зонн С.В., Банасевич, 1933. Почвенный и мелиоративный очерк бассейна реки
Терек // Труды ЛОВИУА. Вып. 19. Ленинград. 90 с. Асварова Т.А.,Залибеков З.Г., Абдуллаева А.С. 2013. Влияние процессов опустынивания на интенсивность миграции радионуклидов в почвах Терско-Кумской низменности. // Аридные экосистемы. Том 19, №1, С. 28-35. Баламирзоев М.А., Гичиев И.Г. 1982. Плодородие почв и баланс питательных веществ //
Система земледелия в колхозах и совхозах Даг.АССР. Махачкала. Даг. изд. С. 112-118. Баламирзоев М.А. 1997. Качественная оценка почв Прикаспийской низменности Дагестана // Труды ПИБР ДНЦ РАН «Экологические проблемы Прикаспийской низменности». Вып. 2. Махачкала. Изд. ДНЦ РАН. С.35-48. Баламирзоев М.А., Мирзоев Э.М-Р., Аджиев А.М., Муфараджиев К.Г. 2008. Почвы Дагестана. Экологические аспекты их рационального использования. Махачкала. Даг. кн. изд. 336 с.
Гюль К.К., Власова С.В., Кисин И.М., Тертерев А.А. 1959. Физическая география
Дагестанской АССР. Махачкала. Даг. кн. изд. 369 с. Добровольский Г.В., Федоров К.Н., Стасюк Н.В., 1982. Мелиоративное воздействие на
природные ресурсы дельты Терека // Земледелие, №10. С. 17-18. Залибеков З.Г. 1995.Опыт экологического анализа почвенного покрова Дагестана.
Махачкала. Изд. ДНЦ РАН. 146 с. Керимханов С.У. 1976. Почвы Дагестана. Махачкала. Даг. кн. изд. 96 с. Мирзоев Э.М.-Р. 1975. Почвенно-мелиоративное районирование Северо-Дагестанской низменности // Почвенно-мелиоративные процессы в районах нового орошения. Научные труды почвенного института им. В.В. Докучаева. Москва. С. 63-73. Новикова А.Ф., Панкова Е.И., Контобайцева А.А. 2011. Закономерности распространения и площади засоленных почв Северо-Кавказского Федерального округа России // Аридные экосистемы. Том 17. №4(49) С.32-43. Стасюк Н.В., Кравцова В.И. 2012. Оценка изменений почвенного покрова Кизлярского побережья по разновременным картам и космическим снимкам // Аридные экосистемы. Том 18. №3(52) С. 86-94.
ABOUT THE CONDITION OF SOILS FERTILITY OF DELTAIC AND ACCUMULATIVE
PLAINS OF THE WEST CASPIAN
©2014. M.A. Balamirzoyev, D.B. Asgerova, E.R. Mirzoev, I.A. Magomedov
Institution of Russian Academy of Sciences Caspian Institute of Biological Resources of Dagestan Science Center of RAS Russian Federation, 367025, Makhachkala, Gadzhiev St., 45.
Е-mail: pibrdncran@iw t. ru
Indices of fertility of the main types of soils of the Tersk-Sulak lowland used in irrigated husbandry are considered. Intensive anthropogenic impacts on irrigated soils result in decrease in their fertility. Agriculture is conducted with negative balance of humus and nourishing elements in handle soils. Dependence of productivity on humus content, adsorptive capacity, granulometric composition and extent of soils salinization is established.
Keywords: climate, granulometric composition of soil, humus, nourishing elements, salinization, anthropogenic factor, crop.
