CC BY
51
ЮБИЛЕЙ КАФЕДРЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
_
5. Фаизова В.И., Никифорова А.М., Лысенко В.Я. Влияние антропогенного фактора на изменение агрохимических показателей черноземов Центрального Предкавказья // Вестник АПК Ставрополья, 2015, № 2 (18). -С. 178-181.
6. Слюсарев В.Н. Онищенко Л.М., Осипов А.В. Современное состояние почв Северо-Западного Кавказа // Труды Кубанского ГАУ, 2013, № 3 (42). - С. 92-94.
7. Вальков В.Ф., Штомпель Ю.А., Трубилин И.Т. Почвы Краснодарского края, их использование и охрана. - Ростов на Дону: СКНЦ ВШ, 1996. - 192 с.
8. Ковда В.А., Розанов Б.Г., Николаева С.А. Разработка системы мероприятий по длительному поддержанию благоприятной почвенно-мелиоративной обстановки в условиях Нижней дельты Кубани. - М.: МГУ, 1981. - 341 с.
9. Черниченко И.Д., Осипов А.В. Изменение минерализации грунтовых вод и засоления почв за 20-летний период эксплуатации рисовых оросительных систем современной дельты Кубани // Почвоведение, 2001, № 5. -С. 623-627.
УДК 631.837:631.415.1:630*272 (470.638)
ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КАРБОНАТОВ И РН ПОЧВ КИСЛОВОДСКИХ ПАРКОВ ПРИ СМЕНЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ
В.С. Цховребов, д.с.-х.н, Л.Ю. Деркачева, к.с.-х.н., А.М. Никифорова, к.с.-х.н.
Ставропольский государственный аграрный университет, e-mail: tshovrebov@mail.ru
Исследовано содержание карбонатов и кислотно-щелочного потенциала почв целинных участков и почв искусственных насаждений Кисловодских парков на различных материнских породах: элювий известковых пород, делювий песчаников, элювий плотных карбонатных пород, с преобладанием доломита и кальцита. Установлено, что произрастание древесной растительности более чем за 100-120-летний период приводит к разрушению карбонатного материала и выносу его в нижнюю часть профиля. Наиболее активно эти процессы происходят под хвойными породами. Вовлечение почвы в сельскохозяйственное производство также приводит к обеднению верхней части профиля карбонатным материалом и его иллювиированием вниз лежащий горизонт. Как чистые, так и смешанные сосновые насаждения приводят к подкислению верхней части профиля. Некоторые лиственные породы - ясень и клен также вызывают подкисление в верхней части почвенного профиля, а такие как береза и дуб хотя и снижают значения рН, но менее значительно, чем остальные изучаемые породы.
Ключевые слова: Кисловодский парк, карбонаты, рН, целина, пашня, древесные насаждения.
CHANGES OF CARBONATES CONCENTRATION AND PH IN SOILS OF KISLOVODSK PARKS UNDER VARIATION OF VEGETATION
Dr.Sci. V.S. Tshovrebov, Ph.D. L.Yu. Dergacheva, Ph.D. A.M. Nikiforovа
Stavropol State Agrarian University, e-mail: tshovrebov@mail.ru
The content of carbonates and acid-base potential of soils of virgin lands and soils of artificial plantings of Kislovodsk parks on various parent rocks has been studied: eluvium of calcareous rocks, deluvium of sandstones, eluvium of dense calcareous rocks, dominated by dolomite and calcite. It is established that the growth of woody vegetation in more than 100-120-year period leads to the destruction of carbonate material and its removal to the lower part of the profile. Most actively, these processes occur under coniferous species. The involvement of soil in agricultural production also leads to a depletion of the upper part of the profile by carbonate material and its illuviation into the lower lying horizon. Both pure and mixed pine plantations lead to acidification of the upper part of the profile. Some deciduous species such as ash and maple also cause acidification in the upper part of the soil profile, and such as birch and oak, although they lower the pH values, but less significantly than the rest Studied rocks.
Keywords: Kislovodsk parks, carbonates, pH, virgin soil, arable land, tree plantations.
Скорость и направленность почвообразовательного процесса во многом обусловливается типом произрастающей растительности. Корневая система
высших растений и сопутствующая ей микрофлора производят выветривание минеральной основы почв, накапливают продукты выветривания и орга-
нический материал, изменяют морфологические признаки и свойства почв [1-5]. Различные по своей природе и химическому составу корневые выделения высших растений и их растительный опад определяют темпы выветривания и преобразования почвенного тела. Наибольшей трансформации подвергается не стойкая к биохимическому выветриванию минеральная часть почвы. К ней относится карбонатный комплекс. Д.Л. Роуэлл [6] отмечает, что карбонаты поддерживают в почвах щелочные условия и влияют на рост растений непосредственно и косвенно.
При изменении рН меняется растворимость и доступность питательных веществ [7, 8]. К тому же этот показатель может свидетельствовать о старении почв и трансформации ее плодородия [9-11]. При разложении органических остатков образуется много органических кислот, которые при известных условиях нейтрализуются, не полностью и сообщают почве кислую реакцию. Особенно часто это наблюдается под лесной растительностью, что отражается на ходе почвообразования и многих свойствах лесных почв. Первоисточником любой кислотности в почвах являются водородные ионы угольной и органических кислот, образующихся при разложении органических остатков и выделяемых корнями растений и микроорганизмами [12, 13].
Цель исследований - определение изменений в содержании карбонатов и рН почв при искусственной смене растительности.
Объекты и методы. Исследования проводили на территории Кисловодска, в курортном парке, а также во всей парковой зоне, прилегающей к городу. Современный облик Кисловодска и прилегающей зоны не имеет ничего общего с началом освоения этих мест. Более двух веков назад эта была холмистая и абсолютно безлесная территория. Склоны, как и долины, были заняты целинной травянистой растительностью преимущественно разнотравно-злаковых ассоциаций. Озеленение Кисловодска происходило поэтапно и началось сразу после заложения крепости, которая затем стала городом.
Для исследований по методу ключей было выбрано 5 сопряженных участков, включающих целинные угодья и различные насаждения: 1. Боргу-станский хребет - кленовое насаждение (Acer platanoídes), агроценоз (зерно-пропашной севооборот) ООО ЭТК «Меристемные культуры»; 2. Гора Кольцо - сосна крымская (Pinus nigra subsp. pallasiana); 3. Поселок Белореченский - березовая роща (Bétula péndula); 4. Курортный парк - сосновое, ясенево-кленовое (ясень высокий - Fraxinus excelsior и клен остролистый - Acer platanoídes) насаждения; 5. Поселок Подкумок - роща дуба че-решчатого (Quércus róbur).
Внутри ключа разрезы располагали в наиболее типичных местах исследуемого участка. Расстояние между разрезами составляет 50-150 м. Целинная растительность представлена преимущественно разнотравно-злаковыми ассоциациями.
Материнская порода ключевого участка 1 представлена элювием известковых пород, почва - чернозем обыкновенный; участка 2 - делювием песчаников, почва - горная лугово-степная; участков 3 и 5 - элювием плотных карбонатных пород, с преобладанием доломита и кальцита, почва - горнолуговая черноземовидная; участка 4 - делювием плотных карбонатных песчаников, почва - дерново-карбонатная. Классификация почв представлена только для целинных участков. В насаждениях они преобразованы под действием растительности и имеют другую таксономическую принадлежность.
Определение содержания карбонатов проводили ацидометрическим методом; определение pHH2O потенциометрическим методом.
Результаты. Наибольшее содержание карбонатов на Боргу станском хребте (ключ 1) выявлено в черноземе обыкновенном в естественном биоценозе и составляет 8,22% (табл. 1). В почве кленового насаждения в горизонте Ао исследуемая величина ниже в 1,24 раза.
В горизонте А содержится 8,95% СаСО3. В кленовом насаждении на 1,91% меньше. Содержание карбонатов в почве агроценоза выше, чем в кленовом насаждении, но ниже, чем в естественном биоценозе на 1,76%. Установленная закономерность сохраняется по профилю до горизонта ВС. В переходном горизонте содержание карбонатов в кленовом насаждении составляют 9,83%, что на 0,78% меньше по сравнению с естественным биоценозом. В агроценозе эта разница значительнее: исследуемый показатель ниже на 3,35%.
На участке 2 возле горы Кольцо происходит накопление карбонатов в нижней части профиля. В целинном биоценозе в горной лугово-степной почве в верхнем горизонте содержится 1,16% CaCO3, что в 5,8 раза выше по сравнению с серой лесной почвой в сосновом насаждении. Выявленная тенденция сохраняется по профилю. В переходном горизонте и в породе разница между целиной и лесом не столь значительная и находится в пределах 0,9-1,35% при более высоких показателях на целине. Таким образом, произрастание хвойной растительности в течение семидесяти лет привод к активному разрушению карбонатов в верхнем слое почвы и выносу материала вниз по профилю.
Возле поселка Белореченский (участок 3) в естественном биоценозе в горно-луговой черноземо-видной почве в верхнем горизонте содержится 2,08% карбонатов, в березовой роще на 0,13% меньше. В горизонте А на целине изучаемый показатель составляет 4,98%, что на 1,44% больше, чем
1. Содержание карбонатов по профилю почв на ключевых участках
Горизонт Участок 1 Участок 2 Участок 3 Участок 4 Участок 5
целина пашня клен целина сосна целина береза целина ясень + клен сосна целина дуб
Ад / Апах. / А0 8,22 6,06 1,61 1,16 0,22 2,08 1,95 1,08 0,59 0,22 7,7 6,7
А 8,95 7,19 2,04 3,56 0,45 4,98 3,54 4,18 3,18 0,7 8,1 7,9
АВ 9,13 7,5 7,05 4,64 0,61 - - - - - - -
В 10,32 9,68 9,17 8,52 2,43 8,89 7,28 9,37 6,64 4,94 9,7 9,25
ВС 10,61 7,26 9,83 8,73 7,38 10,5 10,58 - - - - -
С - - - 8,76 7,82 - - 10,68 9,73 9,52 10,8 10,1
2. Значения рН по профилю почв на ключевых участках
Горизонт Участок 1 Участок 2 Участок 3 Участок 4 Участок 5
целина пашня клен целина сосна целина береза целина ясень + клен сосна целина дуб
Ад / Апах. / А0 8,27 7,92 6,91 8,53 5,82 8,16 7,98 7,55 6,27 5,73 8,05 8,01
А 8,21 7,91 7,2 8,37 6,71 8,21 7,96 7,25 7,08 6,35 8,2 8,02
АВ 8,46 8,24 7,25 8,33 6,86 - - - - - - -
В 8,48 8,08 8,04 8,32 7,26 8,29 7,92 8,27 7,82 7,24 8,42 8,21
ВС 8,49 8,41 8,52 8,27 8,25 8,44 8,24 - - - - -
С - - - 8,25 8,06 - - 8,51 8,21 8,33 8,57 8,34
в древесном насаждении. В иллювиальном горизонте сохраняется выявленная тенденция. В переходном горизонте разница в этом показателе между участками отсутствует. По-видимому, это обусловлено той же причиной, что и на участке 1.
В исследованных разрезах на территории курортного парка (участок 4) сохраняется тенденция, выявленная на других участках. Таким образом, и на этом участке в лесной экосистеме происходит более интенсивное разрушение и вынос карбонатного материала по профилю. Наиболее выражено это в сосновой, чем в ясенево-кленовой посадке.
В поселке Подкумок в горно-луговых почвах, также как и на других участках, наибольшее содержание карбонатов выявлено на целине. Разница между травянистой и лесной экосистемами не так значительна, как на остальных исследуемых точках. Так, количество СаС03 в Ад составляет 7,75%, а в подстилочном горизонте леса на 1% ниже. Выявленная тенденция характерна для почвенного профиля обоих разрезов. На основании этого можно сделать вывод, что под дубовыми насаждениями разрушение почвенных карбонатов менее активно по сравнению с сосновыми и ясенево-кленовыми посадками.
Произрастание древесной растительности за 70 лет на участке 2 и более чем 100-120 лет на остальных участках приводит к разрушению карбонатного материала и выносу его в нижнюю часть профиля, где происходит его аккумуляция. Наиболее активно эти процессы происходят под хвойными породами по сравнению с лиственными. Вовлечение почвы в сельскохозяйственное производство также приводит к обеднению верхней части профиля карбонатным материалом и выносу его в иллювиальный горизонт.
При исследовании кислотно-щелочного потенциала выявили, что чернозем обыкновенный це-
линной экосистемы на Боргустанском хребте обладает щелочной реакцией среды (табл.2). Вниз по профилю значения рН увеличиваются. В кленовом насаждении верхняя часть профиля характеризуется нейтральной реакцией среды. Вниз по профилю отмечается подщелачивание. Значения рН достигают 8,52 в горизонте ВС. В агроценозе реакция среды слабощелочная, близкая к нейтральной. По профилю сохраняется выявленная тенденция. Разница между естественным биоценозом и агроцено-зом составляет 0,3-0,4 единицы в верхней и средней части профиля и практически выравнивается в переходном горизонте.
На ключевом участке 2 профиль горной лугово-степной почвы в целинном биоценозе возле горы Кольцо характеризуется щелочной реакцией среды. Вниз по профилю значения рН практически не изменяются и составляют 8,53 в верхних горизонтах и 8,27 в переходном горизонте ВС. Под сосновым насаждением выявлено сильное подкисление верхних горизонтов, где значения рН достигают 5,82 в горизонте А0 и 6,71 в горизонте А. Вниз по профилю реакция среды сдвигается в щелочную сторону. В горизонте ВС этот показатель составляет 8,25. Это связано, прежде всего, с процессами разрушения, выноса и аккумуляции карбонатов под действием кислых продуктов гниения хвои.
В поселке Белореченском (участок 3) в целинном биоценозе профиль горно-луговой черноземо-видной почвы имеет щелочную реакцию среды (рН 8,16). В нижней части происходит подщелачивание и рН в горизонте ВС составляет 8,44. В лесной экосистеме этот показатель на 0,2-0,3 единицы ниже по сравнению с целиной.
В исследованиях, проведенных в курортном парке (участок 4), подтверждается выявленная ранее закономерность: хвойные насаждения приводят к снижению рН в верхней части профиля. Так, дер-
новая почва целины характеризуется более щелочной реакцией среды и рН в верхнем горизонте составляет 7,55. Под ясенево-кленовым насаждением происходит резкое снижение исследуемого показателя на 1,28 ед. Наиболее низкие значения рН отмечены в горизонте А0 в сосновом насаждении и составляют 5,73%. Аналогичная картина наблюдается в горизонтах А и В. В горизонте С значения рН между участками слабо различаются. Таким образом, при высаживании древесной растительности и ее произрастании на протяжении длительного времени происходит подкисление дерновых почв курортного парка. Наиболее активно это подкисле-ние, как и следовало ожидать, выявлено под хвойной растительностью.
При исследовании горно-луговых почв в поселке Подкумок (участок 5) также подтверждается тенденция, выявленная на предыдущем участке. Установлено снижение исследуемого показателя, но менее значительное, чем под ясенево-кленовым насаждением. В естественном биоценозе профиль почвы обладает щелочной реакцией среды (рН 8,05). Значение рН вниз по профилю увеличиваются на 0,5 единиц и составляют 8,5 в горизонте ВС. В дубовом насаждении почва также обладает щелочной реакцией среды. Этот показатель ниже по сравнению с целиной на 0,2-0,4 единицы. Происхо-
дит подкисление почв, но менее значительное, чем в ясенево-кленовом и сосновым насаждении. Тем не менее, по всему профилю почва и порода под лесом имеют меньшие значения кислотно-щелочного потенциала, чем на целине.
Таким образом, произрастание древесной растительности в течение 100-120 лет не приводит к разрушению карбонатного материала и выносу его в нижнюю часть профиля. Наиболее активно эти процессы происходят под хвойными породами. Вовлечение почвы в сельскохозяйственное производство также приводит к обеднению верхней части профиля карбонатным материалом и его иллювиирование вниз лежащий горизонт. Разные типы древесных насаждений по-разному влияют на значения рН. Как чистые, так и смешанные сосновые насаждения приводят к подкислению верхней части профиля за счет поступления органических кислот, образующихся в процессе гниения грубого хвойного опада и микробиологической деятельности. Некоторые лиственные породы, такие как ясень и клен также вызывают подкисление в верхней части почвенного профиля, а такие как береза и дуб хотя и снижают значения рН, но менее значительно, чем остальные.
Литература
1. Вольтерс И.А., Трубачева Л.В., Тивиков А.И. Влияние непаровых предшественников на агрофизические факторы плодородия // Вестник АПК Ставрополья, 2012, № 3 (7). - С. 20-23.
2. Терпелец В.И., Слюсарев В.Н., Бузоверов А.В., Осипов А.В., Швец Т.В., Баракина Е.Е., Плитинь Ю.С. Изменение свойств и гумусного состояния чернозема выщелоченного в агроценозах Азово -Кубанской низменности // Труды Кубанского ГАУ, 2015, № 53. - С. 157-162.
3. Швец Т.В., Баракина Е.Е. Гумусное состояние чернозема выщелоченного в агроэкологическом мониторинге равнинного агроландшафта Западного Педкавказья // Труды Кубанского ГАУ, 2011, № 30. - С. 114-118.
4. Цховребов В.С., Фаизова В.И., Калугин Д.В., Никифорова А.М., Новиков А.А. Эволюция и деградация черноземов Центрального Предкавказья // Вестник АПК Ставрополья, 2012, № 3 (7). - С. 123-125.
5. Цховребов В.С., Новиков А.А., Фаизова В.И. Изменение содержания органического вещества черноземов Центрального Предкавказья // Агрохимический вестник, 2005, № 4. - С. 18-19.
6. Роуэлл Д.Л. Почвоведение: методы и использование / Пер. с англ. Е.К. Кубиковой; Под ред. и с предисл. Б.Н. Золотаревой. - М.: Колос, 1998. - 486 с.
7. Ковда В.А. Основы учения о почве. - М.: Наука, 1973. - 447 с.
8. Барбер С.А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. Механический подход / Пер. с англ. Ю.Я. Мазеля. - М.: Агропромиздат, 1988. - 376 с.
9. Подколзин А.И., Подколзин О.А., Шкабарда С.Н. Реакция среды почвенного раствора земель агроландшафтов Ставропольского края // Агрохимический вестник, 2007, № 4. - С. 24-27.
10. Гречишкина Ю.И., Есаулко А.Н., Сигида М.С., Коростылев С.А. Изменение реакции среды почвенного раствора чернозема выщелоченного в связи с длительным применением систем удобрений // Агрохимический вестник, 2016, № 3. - С. 7-10.
11. Слюсарев В.Н., Онищенко Л.М., Осипов А.В. Современное состояние почв Северо-Западного Кавказа // Труды Кубанского ГАУ, 2013, № 42. - С. 99-103.
12. Фаизова В.И., Никифорова А.М., Чистоглядова Л.Ю., Лысенко В.Я., Оганесова О.А. Сезонная динамика численности микроорганизмов в черноземе обыкновенном целины и пашни // Вестник АПК Ставрополья, 2013, № 1 (9). - С. 115-118.
13. Фаизова В.И., Чистоглядова Л.Ю. Влияние распашки черноземов выщелоченного и южного на численность микромицетов // Вестник АПК Ставрополья, 2013, № 3 (11). - С. 131-134.
