CC BY
48
Краткие итоги изучения и современное состояние агроландшафтного комплекса «Каменная степь»
(К 70-летию Постановления Совета Министров СССР и ЦК ВКП(б) от 20 октября 1948 г. «О плане полезащитных лесонасаждений, внедрения травопольных севооборотов, строительства прудов и водоемов для обеспечения высоких и устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах европейской части СССР»)
DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10604 УДК 631.6:630.232.22: 631.4
В. И. ТУРУСОВ, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН, директор (e-mail: [email protected]) Ю. И. ЧЕВЕРДИН, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Научно-исследовательский институт сельского хозяйства ЦентральноЧерноземной полосы им. В.В. Докучаева, квартал 5, 81, пос. 2 участка Института имени Докучаева, Таловский р-н, Воронежская обл., 397463, Российская Федерация
Представлены основные итоги изменения почвенного покрова и свойств почв агро-ландшафта «Каменная Степь». Программа работ по регулированию водного баланса в степных регионах России, выполненная под руководством В.В. Докучаева в Каменной Степив 1892-1894гг. и комплексное исследование Каменной Степи особой экспедицией под его руководством стали фундаментом последующего антропогенного преобразования в течение XX в. степного ландшафта в агролесоландшафт. Благотворное влияние лесных полос на прилегающую территорию наблюдали уже в первое десятилетие после их посадки. Вследствие изменения увлажненности ландшафта происходит эволюция исходно автоморфных черноземных почв в гидроморфныеиполугидроморфные. Однако лесные полосы не служат причиной увеличения гидроморфизма черноземов. Максимальный уровень грунтовых вод под лесополосой №40 составляет2,84...3,48м, что значительно ниже, чем в соседних скважинах, расположенных выше и ниже по склону, - 2,63...2,34 м. Характерная особенность заключается в том, что под лесополосой его наступление происходит значительно позже. В отдельные годы разница может достигать 2...3 недель и более. В почвах лесной полосы сохраняются условия для сохранения и повышения содержания гумуса. Но темпы этих процессов ниже, чем в естественных степных ценозах. Не установлено существенного изменения линии вскипания подлесными полосами. Наибольшие ее величиныхаракгерныдляпочвза-лежикосимой-(67,05+4,01) см. Под широкой старовозрастной лесной полосой глубина линии вскипания составляет (63,2+3,01) см, на разновозрастных участках пашни - от (53,08+6,14) смдо (53,73+6,44) см.
Ключевые слова: лесные полосы, почва, чернозем, увлажненность, агроланд-шафт, гумус, глубина вскипания.
Для цитирования: Турусов В. И., Че-вердин Ю. И. Краткие итоги изучения и современное состояние агроландшафтного комплекса «Каменная степь» (К 70-летию Постановления Совета Министров СССР и ЦК ВКП(б) от 20 октября 1948 г. «О плане полезащитных лесонасаждений, внедрения травопольных севооборотов, строительство прудов и водоемов для обеспечения высоких и устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах европейской части СССР»)//Земледелие. 2018. №6. С. 15-17. ЭО!: 10.24411/0044-3913-2018-10604.
Каменная Степь - уникальный рукотворный природно-ландшафтный комплекс, ставший первым опытом коренного преобразования исходно степного ландшафта в агролесомелиоративный комплекс. Положительные итоги влияния лесных полос на протяжении концаXIX- первой половины XX столетия легли в основу разработки Постановления Совета Министров СССР и ЦК ВКП(б) от 20 октября 1948 г. «О плане полезащитных лесонасаждений, внедрения травопольных севооборотов, строительства прудов и водоемов для обеспечения высоких и устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах европейской части СССР», известного также как Сталинский план по преобразованию природы.
Основной целью созданного по инициативе В. В. Докучаева рукотворного лесомелиоративного ландшафтного комплекса быпоувеличение продуктивности пашни наосновестабилизации и повышение плодородия черноземов в условиях часто повторяющихся засух. Именно отсутствие осадков и приводило к иссушению степных почв и практически полной гибели сельскохозяйственных культур.
История научных исследований в Каменной Степи насчитывает более 125 лет (с 1892 г). На протяжении всего этого периода велись наблюдения за изменением почвенного покрова стационара. В этой связи цель нашей
работы - оценка влияния агролесомелиоративного комплекса на трансформацию основных свойств почв Каменной Степи.
В Каменной Степи в 1892-1898 гг были заложены опыты по преобразованию водного режима степной зоны путем облесения водосборов и строительства прудов. На сегодняшний день возраст первых лесных полос составляет 120 лет и более. Лесные полосы стали мощным фактором, послужившим коренному преобразованию исходного степного ценоза в высокоинтенсивный агролесомелиоративный комплекс. Уже в первые десятилетия после посадки были отмечены положительные изменения микроклиматических и гидрологических условий ландшафта. Лесные полосы способствуют снижению скорости ветра на 30...35 % и уменьшению величины испарения влаги на полях на 30...40% [1]. При этом на облесенных поляхувеличениеурожай-ности сельскохозяйственных культур достигает 15...40 %. Мелиорирующая роль лесных полос заметно возрастает в экстремальные по недостатку влаги годы. Мощный снежный покров, формирующийся на полях межполосного пространства, оказывает благоприятное влияние на режим замерзания и оттаивания почвы, накопления на полях влаги талых вод. В среднем за 15 лет исследований (1944-1958 гг.) запас влаги в метровом слое почвы в облесенных участках был на 47 мм выше, чем на степном участке [1,2].
Положительная роль лесных полос начинает проявляться уже в молодом возрасте (4...6 лет), когда деревья достигают высоты 2...4 м, способствуя повышению продуктивности сельскохозяйственных культур на 2,8.. .8,7 ц/га [1]. Водорегулирующие лесные полосы позволяют существенно снизить эрозионные процессы и смыв почвы (в 10 раз).
В целом результаты исследований, проведенных в Каменной Степи в конце XIX-первой половине XX столетия, продемонстрировали устойчивое положительное влияние искусственных лесных насаждений на увлажненность территории и продуктивность полевых культур. Это позволило рекомендовать их использование для коренного преобразования степныхландшафтов в масштабах всей степной части страны.
Вместе с тем, проведение целена- ы правленной работы по накоплению о влаги в агроландшафте не могло не | отразиться на почвенных процессах, ^ характеристике и свойствах почвенного ® покрова ландшафтного комплекса «Ка- 5 меннаяСтепь». 2
Изучениеэволюционной направлен- ™ ности почвообразовательных процес- м сов-ключеваяпроблемасовременно- ® го почвоведения. Детальное изучение »
почвенного покрова Каменной Степи в последние годы проводили в тесном сотрудничестве с Почвенным институтом им. В.В. Докучаева.
Мощный фактор, коренным образом повлиявший на изменение почвенного покрова, - подъем уровня грунтовых вод. Особенно заметен этот процесс стал со второй половины прошлого столетия [3]. На начальном этапе исследований (до подъема уровня грунтовых вод) на плоских водоразделах со слабо выраженным микрорельефом и сравнительно однородным плащом лессовидных суглинков и глин мощностью более 2 м почвенный покров был представлен трехкомпонентной пятнистостью черноземов типичных, черноземов зоогенно перерытых и черноземов выщелоченных(по классификации 1977 г) [4, 5]. На сегодняшний день в связи с общим подъемом грунтовых вод до глубины 1,5...4,0 м в агролесо-ландшафтном комплексе черноземы постепенно эволюционируют в лугово-черноземные почвы.
В агролесоландшафте Каменной Степи почвы, подвергшиеся поверхностному сезонному переувлажнению, распространены, во-первых, на плоских водоразделах с хорошо развитым западинным микрорельефом, во-вторых, в вогнутых частях склонов, ложбинах и лощинах при близком (1...1,5 м) залегании от поверхности коричневато-бурых глин, отличающихся низкой водопроницаемостью в вертикальном направлении [4, 5]. Отмечается наличие засоленных почв, которые локализуются в местах длительного сохранения гидроморфного режима под влиянием грунтовых вод, залегающих в течение всего года на глубине менее 1,5...2,5 м.
В научной литературе существует довольно много противоречивых мнений о роли лесных насаждений в балансе почвогрунтового увлажнения. Несмотря на длительный период исследований, этот вопрос до сих пор изучен недостаточно.
В последние годы стало отмечаться все более интенсивное проявление сезонной переувлажненности сельско-хозяйственныхугодий и поэтому вновь возникает вопрос об их происхождении в связи схозяйственной деятельностью человека, в частности под влиянием лесных защитных насаждений.
Материалы наших собственных на-5? блюдений за уровнем грунтовых вод, о а также сведения, представленные <о Каменностепным гидрологическим отрядом (Иванов В. А.) свидетельствуют о о том, что лесные полосы не вызывают | грунтовое переувлажнение почв. Наиболее информативен в этом отношении ® ландшафтно-гидрологический про-5 филь между верхним прудом балок $ Озерская и Таловая. Маршрут охва-
тывает различные элементы рельефа местности и основные сельскохозяйственные угодья. Результаты наблюдений за режимом уровня грунтовых вод (УГВ) дают довольно ясную картину состояния увлажненности территории под действием естественных и антропогенных факторов. Максимальный УГВ как по крайним, так и по среднегодовым данным отмечен на западе у пруда. К водоразделу он постепенно понижается, а затем вновь повышается на склоне кбапкеТаловая. Ниже скважины № 819 вплоть до русла балки Таловая грунтовые воды не обнаруживаются. Они залегают намного глубже верхних геологических отложений.
У пруда в балке Озерская максимальный уровень грунтовых вод за период наблюдений (1992-2002 гг.) поднимался к поверхности почвы и в среднем составлял + 0,38 см. По мере удаления от русла балки и приближения к водоразделу он уменьшался. Под лесополосой №40, расположенной на водоразделе, УГВ находился в пределах2,84...3,33 м, а на склоне к балке Таловая поднимался до отметки 0,93 м.
Аналогичная закономерность характерна для минимального уровня грунтовых вод. У русла балки Озерская он в среднем составил 0,82 м с понижением на водоразделе (подлесополосой №40) до 4,82...5,09 м. Ниже по склону (балкаТаловая)УГВ поднимался доот-метки 3,1...3,43 м.
Сопоставляя максимумыУГВ и даты их наступления под лесонасаждениями и на прилегающих участках ландшафта, можно утверждать, что лесные полосы по этому маршруту не служат причиной усиления гидроморфности почв смежных с ними угодий. Более того, под лесными насаждениями УГВ по максимальным, минимальным и средним значениям ниже, чем на прилегающих участках. Характерны в этом отношении лесные полосы 40 и 131. Максимальный уровень грунтовых вод под лесополосой №40 составляет 2,84..,3,48м, что значительно ниже, чем в соседних скважинах, расположенных вышей ниже по склону. Вскважине716, находящейся выше по склону, - 2,63 м, в скважине 58 (ниже по склону)-2,34м. Характерная особенность заключается в том, что под лесополосой его наступление отмечали значительно позже. В отдельные годы разница может достигать 2.. .3 недель и более.
Мощность генетических горизонтов. Изменение природы естественных степей, преобразование ее в высокоинтенсивный агролесокультурный ландшафт с интенсивным антропогенным воздействием, несомненно, затрагивает течение почвообразовательных процессов. В этой связи большой интерес представляет оценка
мощности генетических горизонтов чернозема и их трансформация под влиянием изменившихся условий функционирования.
Максимальная мощность генетических горизонтов характерна для почв залежи косимой. Нижняя границатем-ногумусового горизонта на этом участке находилась на уровне (78,24±3,99) см, что сильно отличается от остальных угодий. Наиболеезаметное снижение общей мощности темногусусового горизонта отмечено на пашне 1952 г. Она составила (64,4±2,6) см. Таким образом, за период, прошедший после распашки (62 года), потери гумусового горизонта составили 13,8 см, или 0,22 см ежегодно. При этом самые заметные потери установлены для верхнего гумусового горизонта А11. Если на залежи косимой он был равен (41,24± 1,09) см, то в почве пашни 1952 г - всего (26,93±1,21) см.
Можно было ожидать, что чернозем под лесной полосой будет отличаться более активным процессом увеличения гумусового горизонта благодаря листовому опаду. Но на самом деле мы не установили роста мощности темногумусового горизонта. Она составила в этом случае (73,9±1,64) см. При этом мощность верхнего наиболее гумусированного горизонта А11 была наибольшей среди всех исследованных угодий - (44,30±1,11) см. Это, по всей видимости, связано с изменившимся характером почвообразовательного процесса под лесной полосой. Продукты распада растительных остатков концентрируются в верхних горизонтах и значительной миграции в нижние слои почвы не наблюдается.
Важный диагностический критерий почвообразовательного процесса - граница залегания карбонатов, диагностируемая по вскипанию от 10 %-ной соляной кислоты. Анализ полученных данных свидетельствует, что наибольшие ее величины характерны для почвзапежи косимой - (67,05±4,01) см. Близкие, но все же несколько меньшие показатели отмечены для почв, находящихся под широкой старовозрастной лесной полосой - (63,20±3,01) см. Распашка естественных угодий привела, наряду с уменьшением мощности темногумусового горизонта, к смещению линия залегания карбонатов к поверхности. Глубина вскипания на разновозрастных участках пашни была примерно одинаковой и составила на пашне 1992 г (53,08±6,14)см, на пашне 1952 г - (53,73±6,44) см.
При этом снижение горизонта вскипания под лесными полосами и прогрессирующая эволюция чернозема обыкновенного в выщелоченный была установлена еще Г. М. Туминым (1930) [6], изучавшим почвы Каменной Степи в 1921-1929 гг Эти закономерности наш-
(Каменная Степь, 2017). Воронеж: Изд-во «Истоки», 2017. С. 88-96.
6. Тумин Г. М. Влияние лесных полос на почву в Каменной Степи. Воронеж: Изд-во «Коммуна», 1930.40 с.
7. Адерихин П. Г. Влияние полезащитных лесных полос на почвы Каменной Степи // Лесные полосы Каменной Степи: сб. стат. Воронеж: Центрально-Черноземное книжное изд-во, 1967. С. 260-284.
Brief Results of the Study and the Current State of the Agrolandscape Complex Kamennaya Steppe
V. I. Turusov, Yu. I. Cheverdin
V. V. Dokuchaev Research Institute of Agriculture of the Central Black-Earth Zone, kvartal 5, 81, pos. 2 uchastka Instituta imeni Dokuchaeva, Talovskii r-n, Voronezhskayaobl., 397463, Russian Federation
ли свое подтверждение в работах П. Г. Адерихина (1967) [7], проводившего повторные исследования в 1953-1957 гг. Он отмечал, что в почвах под лесной полосой у выщелоченного чернозема глубина вскипания составила 88...96 см, у переходного чернозема лесных полос - 66...82 см. В то время как у обыкновенного чернозема среди лесных полос она находилась на уровне 5Э...72 см. Таким образом, сравнивая наши данные с результатами работ, проведенных в более ранние сроки, можно говорить о стабилизации величины этого показателя. За более чем 60-ти летний период заметных изменений в почвах Каменной Степи не установлено. Опасения о развития процессов подзолообразования не оправдались.
Изменение морфологических признаков черноземов несомненно связано с изменением химических и физико-химическихсвойств почв.
Результаты наших исследований, проведенных в 2014 г. свидетельствуют, что максимальное содержание гумуса характерно для почв залежи косимой. Средняя величина этого показателя в слое почвы 0.. .20 см составляет (10,01±0,17) % при крайних граничных значениях 8,11 % (минимум) и 11,14 % (максимум). Коэффициент вариации содержания гумуса был равен 7,91 %. Квартильныезначения на залежи косимой имели небольшой размах (0,8 %): нижний квартиль -9,68%, верхний - 10,48%.
В почвах под лесной полосой сохраняются благоприятные условия для генезиса черноземов и гумусо-накопления. Но при этом необходимо отметить более низкой содержание гумуса, по сравнению с почвами залежи. Под широкой лесной полосой средняя величина этого показателя в слое 0...20 см составила (9,38±0,16) %, что на 0,63 % ниже, чем в почве занятой естественной растительностью. При коэффициенте вариации 10,5 % наименьшие значения составляли 6,7 %, наибольшие - 11,66 %. Нижний квартиль был на уровне 8,8 %, верхний -10,0 % (размах 1,2%). Таким образом, в отличии от почв степного участка можно констатировать увеличение степени варьирования и расширение размаха, как граничных, так и квартильных значений.
Распашка степных почв приводит к заметному изменению содержания гумуса в обрабатываемом слое почвы. По данным на 2014 г., в пашне 1992 г. распашки (22 года использования) средняя величина этого показателя составила 8,62±0,17 %. При этом наименьшее значение отмечали науровне 7,99 %, наибольшее - 9,59 %. Нижний квартиль находился в пределах8,17%, верхний-8,89% гумуса. Коэффициент
варьирования был равен 6,91 %. На пашне 1952 г. среднее содержание гумуса составляло 6,84 %. Таким образом, можно отметить, что при распашке степных почв, наряду с общим снижением содержания органического вещества, происходит гомогенизация верхнего обрабатываемого слоя почвы, о чем свидетельствуетуменьшение коэффициента варьирования и сужение диапазона варьирования квартильных значений - 0,72 %.
Необходимо отметить, что по данным последнего тура агрохимического обследования среднее содержание гумуса в почвах хозяйств Таловско-го района, составляет 6,1 %, что ниже, чем в Каменной Степи на 0,6... 1,0 %. Таким образом, можно констатировать, что сложившиеся условия в агролесомелиоративном комплексе «Каменная Степь» способствуют стабилизации почвенных процессов и созданию условий для сохранения почвенного плодородия стационара на более высоком уровне.
Заключение. На основании результатов проведенныхисследований можно утверждать, что лесные полосы в степныхусловиях юга Росси не способствуют существенному подъему уровня грунтовых вод. Не оправдались и опасения усиления процессов выщелачивания черноземов поддре-весной растительностью. Можнолишь констатировать флуктуацию глубины вскипания в зависимости от складывающихся условий увлажнения.
Под влиянием агролесомелиоративного комплекса Каменная Степь сохранились условия характерные для черноземообразовательного почвенного процесса.
Литература.
1. Сухарев И. П. Гидрологическая и противоэрозионная роль лесных полос. Воронеж: Центрально-Черноземной книжное издательство, 1966. 120 с.
2. Сухарев И. П. Регулирование и использование местного стока. М.: Изд-во «Колос», 1967. 191 с.
3. Хитров Н. Б., Чевердин Ю. И. Причины возникновения и география временно переувлажненных и затопленных почв Каменной степи // Бюллетень Почвенного института им. В. В. Докучаева. 2007. Вып. 59. С. 3-13.
4. Хитров Н. Б., Чевердин Ю. И. Почвы Каменной Степи: от В. В. Докучаева до наших дней //Живые и биокостные системы. 2016. №16.С.2.
5. Хитров Н. Б., Чевердин Ю. И. Изменение почвенного покрова Каменной Степи: от Докучаева до наших дней // Докучаевское наследие и развитие научного земледелия в России: сборник науч. докл. Всеросс. научно-практ. конф., посвящ. 125-летию организации «Особой экспедиции лесного департамента по испытанию и учету различных способов и приемов лесного и водного хозяйства в степях южной России»
Abstract. The paper presents the main results of changes in soil cover and soil properties of the agrolandscape Kamennaya Steppe. The program of works on water balance regulation in the steppe regions of Russia, carried out under the leadership ofV. V. Dokuchaev in Kamennaya Steppe in 1892-1894, and an integrated study of this territory by a special expedition under his leadership became a basis for the subsequent anthropogenic transformation of the steppe landscape in the agroforestry landscape during theXXcentury. The beneficial effect of forest belts on the adjacent territory was observed already in the first decade after planting. Automorphic chernozem soils evolved into hydromorphic and semi- hydromorphic ones as a result of moisture changes in the landscape. However, forest belts did not cause the increase in the hydromorphism of chernozems. The maximum groundwater level under the forest belt is 2.84-3.48 m, which is much lower than in neighboring wells located higher and lower along the slope (2.34-2.63m). A characteristic feature is that under the forest belt the maximum groundwater level is registered well after. In some years the difference can be 2-3 weeks or more. In the soils of the forest zone, conditions for the preservation and increase in humus content remain. But rates of these processes are lower than in natural steppe cenoses. There is no significant change in the line of soil effervescence under the forest belts. Its greatest values are characteristic for soils of mowed idle land: (67.05 ± 4.01) cm. Under the broad old-growth forest belt, the depth of the effervescence line is (63.2 ± 3.01) cm, in different-growing areas of arable land - from (53.08 ± 6.14) cm to(53.73 ± 6.44) cm.
Keywords: forest belts; soil; chernozem; moisture; agrolandscape; humus; effervescence depth.
Author Details: V.I. Turusov, D. Sc. (Agr.), ® member of the RAS, director(e-mail: niish1c@ | mail.ru); Yu. I. Cheverdin, D. Sc. (Biol.), chief ® research fellow.
For citation: Turusov V. I., Cheverdin Yu. I. s Brief Results of the Study and the Current State ® of the Agrolandscape Complex Kamennaya Z Steppe. Zemledelije. 2018. No. 6. Pp. 15-17. (in Russ.). DOI: 10.24411/0044-3913-2018- M 10604.
■ «
