CC BY
10
УДК 581.5
Н. А. Исмаилова
БЛОК ПОЧВЫ - МОДЕЛЬ ПЛОДОРОДИЯ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ЮГО-ВОСТОЧНОГО СКЛОНА БОЛЬШОГО КАВКАЗА
ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНА, БАКУ
N. A. Ismailova
SOIL'S BLOCK IS FERTILITY MODEL OF THE WOOD SOILS FROM THE SOUTH-EASTERN SLOPE OF THE MAJOR CAUCASUS
INSTITUTE OF SOIL SCIENCE AND AGROCHEMISTRY OF AZERBAIJAN NATIONAL AKADEMY OF SCIENCES, BAKU
Аннотация. Дается описание в рамках исследуемого региона юго-восточного склона Большого Кавказа взаимоотношения и зависимости состояния биоценоза от факторов окружающей среды. Выявлена роль основных экологических параметров, установлены реальные и оптимальные параметры среды для создания блоков и подблоков экологических моделей.
Ключевые слова: модель; плодородия; лесные почвы; бук, граб; дуб.
Summary. The mutual relations in biocenosis and dependence of biocenosis state on the environment factors in investigated region (south-eastern slope of the Major Caucasus) are described in the article. A role of the main ecological parameters is revealed, the real and optimal parameters of the environment are established for creation blocks and underblocks of ecological models.
Keywords: model; fertility; wood soils; beech; hornbeam; oak.
Назакет Агамамед Исмаилова
Nakazet Agamamed Ismailova кандидат биологических наук, доцент
naza.ismailova.7@mail.ru
Введение. При составлении экологических моделей плодородия сельскохозяйственных культур и кормовых угодий систематизируются факторы, формирующие плодородие почв и продуктивность растений, создаются зональные модели высокого уровня плодородия. В виде экологических и агроэкологических моделей плодородия могут выступать передовые хозяйства зональных опытных станций и почвы мелких опытных станций. Принимая модель высокого плодородия определенного хозяйства за эталон с применением определенных агротехнических приемов и мелиоративных мероприятий можно управлять плодородием и поднять плодородие почв всего региона за 15-20 лет [1].
Как отмечалось выше, в отличие от агроэкосистем лесные биогеоценозы обладают собственной системой регулирования и управления. Предназначение моделей - для мониторинга, охраны и восстановления лесов, уровни (высокие, средние, низкие) отражают нормальное развитие (высокое) или деградацию (средние и низкие уровни) лесных биогеоценозов, чего мы также придерживаемся в своих исследованиях. При внедрении экологических моделей плодородия почв сель-
скохозяйственных культур и кормовых угодий, для поднятия хозяйственной значимости и мониторинга модели составляются в виде стандартов или паспортов плодородия [2].
Объект и методика. На основе данного принципа нами в исследованиях юго-восточного склона Большого Кавказа было использовано понятие «экологических паспортов». Предложенные нами экологические паспорта лесных почв сформированы на основе информации блоков модели плодородия.
Результаты и обсуждения. Блок почвы. Почва и составляющие ее факторы имеют значимость в формировании биогеоценозов. С одной стороны, огромная роль почв заключается в круговороте веществ и формировании биопродуктивности лесов, а с другой стороны, почва является своеобразным носителем экологической информации о лесных биогеоценозах. С этих площадей при составлении экологической модели лесных почв юго-восточного склона Большого Кавказа почвенный блок имеет более развернутые данные. Нами предлагается выделение следующих подблоков в составе почвенного блока:
1 Почвенный профиль.
2 Почвеннный состав и физико-химические свойства.
В подблок почвенного профиля входят наиболее значимые биодиагностические свойства. Данные свойства являются носителем первичной информации о происходящих процессах в лесных биогеоценозах. Состав и мощность лесной подстилки, мощность горизонтов А0, А1, А2, А2В1 В, В2, С, их соотношения, свойства переходов выступают экологической информацией в объяснении процессов эрозии, деградации, эволюции и климатических изменений.
При характеристике подблока почвенного профиля экологической модели плодородия бурых горно-лесных почв под мезофильной буково-грабово-дубовой растительностью заложен почвенный разрез № 1 в лесах села Басгал. На этой территории бонитет лесов 2, густота 0,7, средний возраст 70 лет, густота крон 0,7, живой покров 60-65 %, уклон северного склона 18-20°.
1) А0 - состоит из различной степени разложенной лесной подстилки мощностью 2-3 см. 2) А1 - черноватого цвета, орехообразная структура, относительно мягкая, мощность 3-17 см. 3) А2 - цвет серо-бурый, структура крупной кучки, толщина 17-35 см. 4) А2В1 - ореховато-кучковатые, мощность 35-80 см. 5) В -черновато-коричневый цвет; выделяются ржавые пятна, структура кучковатая, толщина 80-120 см. 6) В2 -цвет светло бурый; структура крупные кучки, уплотненные, коричневые пятна, толщина 120-160 см.
При характеристике подблока почвенного профиля экологической модели плодородия коричневых горнолесных почв под ксерофитной дубово-грабовой растительностью низкогорья воспользовались показателями разреза № 2, заложенного на территории лесного хозяйства села Талыстан. Бонитет лесов 3, густота 0,7, средний возраст 70 лет, густота крон 0,7, живой покров 18-20 %, уклон южного склона 10-12°.
1) А1 - гумусированный горизонт; цвет темно коричневый, структура кучковато-комковатая; мягковатая; толщина 3-22 см. 2) А2 - элювиальный горизонт; буро-коричневый цвет; крупно кучковатая структура; мягковатая, толщина 22-57 см. 3) В1 - иллювиальный горизонт; светло коричневый цвет; кучковато-ореховая структура, плотноватая, толщина 57-75 см. 4) В2 -синевато-коричневый цвет; структура мягкокучковатая, плотноватая, толщина75-90 см. 5) С - материнская порода. Эти визуальные свойства лесных биогеоценозов в действительности выступают как первичные источники информации протекающих процессов. По итогам показателей подблока почвенного профиля экологической модели плодородия полно развитых бурых горнолесных и коричневых горно-лесных почв, выделенных в двух почвенно-экологических районах, можно изменить существующее фактическое экологическое состояние лесных биогеоценозов.
Показателями подблока состава и физико-химических свойств почв являются: величина гумуса и азота (%, т/га); соотношение С:Ы, общий фосфор (%) и общий калий (%); сумма поглощенных оснований (СПО) (мг-экв/(100 г почвы); показатель рН.
Данные диагностических показателей имеют огромное значение в формировании структуры лесных биогеоценозов. Гумус является экологически важным фактором функционирования биогеоценоза. Он является интегральным показателем плодородия, многие свойства зависят от его состава и количества. Гумус в себе объединяет полностью азот и частично фосфор, серу и другие элементы и микроэлементы. Количество и состав гумуса в лесных биогеоценозах зависит от видового состава и густоты лесов, от климатических и других свойств
почв территории. В лесных почвах юго-восточного склона Большого Кавказа запасы гумуса изменяются в различных пределах [3]. Анализ данных таблицы 1 свидетельствует об изменении величины гумуса как по типам и подтипам исследуемых почв, так и по профилю почв. Содержание гумуса в буково-грабово-дубовых горнолесных почвах среднегорья под мезофильными лесами значительно превосходит аналогичные показатели в дубово-грабовых горно-лесных почвах низкогорья, почвах ксерофитных лесов, изменяясь от 7,0-8,2 % до 1,9-5,4 %. Следует отметить, что наименьшие показатели гумуса горно-лесных почв под мезофильными лесами приходятся на карбонатные бурые горно-лесные почвы среднегорья, составляя 3,8-7,3 %, а для горнолесных почв низкогорья под ксерофитными лесами на карбонатные коричневые горно-лесные почвы показатель составляет 1,9-5,4 %. Соответственно превышают и запасы гумуса, составляя 143-170 т/га и 49-69 т/га.
Наибольшие значения запасов гумуса в горнолесных почвах мезофильных лесов среднегорья наблюдались на выщелоченных олуговелых бурых горнолесных почвах, составляя 150-162 т/га, а на горнолесных почвах под ксерофитными лесами в типично-коричневых горно-лесных почвах составляли 67-89 т/га в верхнем слое 0-20 см (таблица 1).
Высокое содержание гумуса в верхних слоях профиля связано с корковатостью и мощностью лесной подстилки. Значения гумуса и азота в исследуемых почвах подвержены существенному изменению по слоям почвенного профиля 0-20 см, 0-50 и 0-100 см. Если наличие азота и фосфора непосредственно связано с содержанием гумуса, то сумма поглощенных оснований зависит от почвообразовательной породы, наличия илистых частиц, термовлажных условий почв и пр. Среди элементов емкости поглощения (Са2+, Мд2+, Н+, Ыа+) в питании и жизнедеятельности лесной растительности доминирующими являются Са2+ и Мд2+, наличие которых обусловливает нормальное развитие растений. Недостаток Са2+ в почве приостанавливает развитие корневой системы, препятствуя образованию дополнительных корней. Продолжительность такого состояния влечет за собой распад поверхностных тканей уже сформированных корней и гибели растений. Са2+ является важным элементом, участвующим в превращении азота, миграции углеводородов, в расходе ресурсных форм белков и других биохимических процессах, обеспечивающих физиологическое развитие и биопродуктивность растений.
Мд2+ участвует в составе хлорофиллов, фитина и пектина. Оказывает влияние на протекающие в растениях окислительно-восстановительные процессы и на активность фосфатазы и других элементов, регулирует физиологические функции растений. От недостатка Мд2+ в почвах ослабевает синтез хлорофиллов, оказывая отрицательное воздействие на фотосинтезиру-ющие процессы. Поэтому превосходство Са2+ и Мд2+ в составе емкости поглощения является определяющим условием.
Таблица 1 - Почвенный состав и физико-химические свойства подблока
Показатели Буково-грабово-дубовые горно-лесные почвы среднегорья под мезофильными лесами Дубово-грабовые горно-лесные почвы низкогорья под ксерофитными лесами
Выщелоченные бурые горно-лесные Карбонатные бурые горно-лесные Выщелоченные олуговелые бурые горно-лесные Выщелоченные коричневые горно-лесные Типичные коричневые горно-лесные Карбонатные коричневые горно-лесные
Количество гумуса (0-20), % 6,4-9,1 3,8-7,3 7,0-8,2 2,9-6,5 3,8-4,8 1,9-5,4
Запасы гумуса, т/га 0-20 0-50 0-100 143-170 140-180 190-230 99-110 180-205 250-280 150-162 170-200 310-330 50-97 107-191 187-297 67-89 111-217 217-401 49-69 100-151 197-235
С:Ы 3,0-6,0 4,0-8,0 3,0-7,0 3,3-7,1 4,0-6,7 3,5-7,5
Азот (0-20),% 0,28-0,32 0,11-0,38 0,37-0,43 0,15-0,25 0,22-0,23 0,12-0,31
Фосфор (0-20),% 0,20-0,22 0,23-0,24 0,23-0,30 0,25-0,27 0,27-0,35 0,29-0,41
Калий (0-20),% 2,1-2,2 2,1-2,2 2,3-2,4 2,3-2,5 2,4-2,6 2,5-2,7
СПО,мг-экв 20,4-34,7 23,4-29,1 20,1-23,3 29,0-35,0 21,9-40,1 17,6-27,8
рН 6,5 6,5-7,0 5,0-6,0 7,0-7,5 6,1-7,0 6,5-7,2
Как следует из таблицы 2 сумма поглощенных оснований на типичных коричневых горно-лесных почвах в слое почвы 0-20 см в 2 раза превышает аналогичные показатели бурых горно-лесных почв, составляя 40,1 мгэкв оцениваясь высокой и резко понижаясь с глубокой до 21,9 мгэкв, до удовлетворительного [4]. На карбонатных коричневых горно-лесных почвах к нижним (20-40 см) слоям опускаются еще ниже до 17,6, оцениваясь низкой. При этом в бурых горно-лесных почвах эти показатели имеют несколько сглаженный переход к нижним горизонтам, изменяясь от 24,7-20,4 мгэкв на выщелоченных до 23,3-20,1 мгэкв на олуговелых выщелоченных бурых горно-лесных почвах.
Значительное превосходство в комплексе поглощенных оснований приходится на долю Са, составляя при этом 72,1-52,1 %, а Мд колеблется от 47,9 до 27,8 (таблица 2).
С физиологических позиций удовлетворительной считается реакция среды от слабо кислого, нейтрального до слабо щелочного, на что лесные насаждения и кустарники реагирует положительно. При показателе
рН среды ниже 5,5 происходит гибель нитрифицирующих микроорганизмов, что в свою очередь создает нитраты в почвах, слабеет усвояемость фосфора, происходит недостаток Са, Б, К, Мд и др. В щелочной среде (рН более 7,5-8) наряду с дефицитом нитратов и фосфора наблюдается недостаток легкорастворимых солей меди, цинка, а в некоторых случаях бора. Реакция среды лесных почв юго-восточного склона Большого Кавказа определяется составом почвообразовательных пород, климатом и составом лесных насаждений. Исследования показывают, что хвойные деревья способствуют окислению, а широколиственные леса - нейтрализации среды.
Широколиственные буково-грабовые и дубовые леса среднегорий и кустарниковая растительность низ-когорий юго-восточного склона Большого Кавказа имеют реакцию среды, близкую к требованию населяющих территорию растений. К кислой среде (рН=5-6) подходят выщелоченные олуговелые бурые горно-лесные почвы.
Таблица 2 - Показатели суммы поглощенных оснований
Показатели Подтипы почвы Глубина, см Сумма поглощенных оснований
мгэкв/(100 г почвы) %
Са Мд Сумма Са Мд
Буково-грабово-дубовые горно-лесные почвы среднегорья под мезофильными лесами Выщелоченные бурые горно-лесные 0-20 19,2 15,5 34,7 55,3 44,7
20-40 13,6 6,8 20,4 66,7 33,3
Карбонатные бурые горно-лесные 0-20 18,4 10,7 29,1 63,2 36,8
20-40 16,4 7,0 23,4 70,0 30,0
Выщелоченные олуговелые бурые горно-лесные 0-20 16,8 6,5 23,3 72,1 27,8
20-40 11,8 8,3 20,1 58,7 41,3
Дубово-грабовые горно-лесные почвы низкогорья под ксерофитными лесами Выщелоченные коричневые горно-лесные 0-20 18,9 16,1 35,0 54,0 46,0
20-40 15,7 13,3 29,0 54,2 45,8
Типичные коричневые горно-лесные 0-20 20,9 19,2 40,1 52,1 47,9
20-40 10,7 11,2 21,9 48,9 51,1
Карбонатные коричневые горно-лесные 0-20 18,0 9,8 27,8 64,7 35,3
20-40 10,1 7,5 17,6 57,4 42,6
Выводы. На основе качественных показателей составлены экологические модели плодородия: бурых горно-лесных почв среднегорья с преобладанием бука-граба-дуба и коричневых горно-лесных почв низкогорья
с преобладанием дуба и граба. Проведено экологическое районирование с учетом почвенно-экологических условий низкогорья и среднегорья юго-восточного склона Большого Кавказа.
Список литературы
1 Мамедов Г. Ш. Модели плодородия почв Азербайджанской ССР : Тезисы докладов VII съезда ВОП. - Ташкент,1985. - 194 с.
2 Мамедова С. З. Модели плодородия чаепригод-ных почв Ленкоранской области : автореф. дис. ... канд. с -х. наук. - Баку,1989. - 21 с.
3 Гасанов Х. Н. Экология лесных почв и научные основы лесоразделения в Юго-восточной части Большого Кавказа : автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. - 1995.
- 38 с.
4 Мамедов Р. Г. Агрофизическая характеристика почв Приараксинской полосы. - Баку : Элм, 1970.
- 320 с.
