CC BY
63
УДК 631.41
Виталий Савич,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева, Владимир Наумов,
доктор биологических наук, профессор,
Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева, Марина Котенко,
кандидат биологических наук, доцент,
Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала, Виктор Гукалов,
кандидат сельскохозяйственных наук,
Кубанский государственный аграрный университет, г. Краснодар, Владимир Седых,
доктор биологических наук, профессор,
Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева, г. Москва
ЛОКАЛЬНОЕ ПРОТЕКАНИЕ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ КАК ФАКТОР КОРРЕКТИРОВКИ МОДЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ
В работе показано, что в почвах происходит локальное протекание почвообразовательных процессов во времени и в пространстве. В отдельных горизонтах почвенного профиля и в различные периоды года наблюдается как развитие разных почвообразовательных процессов, так и их изменение по скорости протекания и интенсивности. Это обусловлено неоднородностью профиля почв, почв на отдельных элементах рельефа по гранулометрическому составу и плотности, изменениями свойств почв в пределах парцеллы. В течение года и в многолетнем цикле при явлениях гистерезиса протекают разные под режимы влажности и температуры. Наличие указанных явлений подтверждено для мерзлотно-таежных, дерново-подзолистых, каштановых и засоленных почв.
S u m m a r y
It is shown that there is a local occurrence of soil-forming processes in time and space. At some horizons of the soil profile and in different periods, there has been the development of various soil-forming processes and also their change in the flow rate and intensity. This is due to the heterogeneity of the soil profile, the soil in some parts of the relief on the grain texture distribution and density changes in soil properties within the parcel. During the year and in the long-term cycle of hysteresis phenomena occur at different sub-modes of humidity and temperature. The presence of these events proved for cryogenic taiga, sod-podzolic, brown and saline soils.
Ключевые слова: факторы почвообразования, почвообразовательные процессы, гистерезис, модели плодородия почв. Keywords: soil factors, soil formation processes, hysteresis, soil fertility patterns.
Влияние отдельных факторов почвообразования на формирование почв обусловлено действием климата, рельефа, растительности, антропогенного воздействия на почвообразующую породу в течение определенного времени. Дополнительно, в качестве факторов почвообразования, выделяются и геофизические поля Земли. Действие всех этих независимых переменных на отдельные свойства породы пропорционально степени влияния каждого фактора (коэффициента ^ при сумме k = 1. Совокупное влияние зависит от очередности воздействия факторов и изменения интенсивности их действия во времени и в пространстве [15].
В то же время, из-за неоднородности пород в пространстве по гранулометрическому составу и другим показателям, в связи с изменением климатических факторов во времени отмечается локальность протекания почвообразовательных процессов в почве во времени и в простран-
стве [18, 10, 13]. Однако данный вопрос в литературе практически не рассматривается [4, 11].
Объектом исследования выбраны почвы разных почвенно-климатических зон, описанные авторами в предыдущих исследованиях: мерзлотно-таежные, дерново-подзолистые, черноземы, каштановые и засоленные, сероземы, почвы вертикальной зональности Карачаево-Черкесии, Тувы, Таджикистана, Дагестана [2, 3, 5, 9, 12, 13, 14, 19].
Методика исследования состояла в определении физико-химических и агрохимических свойств почв, их микробиологической активности общепринятыми методами, в оценке изменения свойств почв по макро-, мезо- и микрорельефу, в основной массе почвы и в прикорневой зоне в разных слоях и гранях структурных от-дельностей, в сезонной динамике, в определении гистерезиса физико-химических свойств почв.
Экспериментальная часть 1. Локальность протекания почвообразовательных процессов в пространстве в соответствии с рельефом территории Особенности протекания почвообразовательных процессов и сельскохозяйственного использования почв определяются вертикальной зональностью в горных и предгорных районах, вертикальной поясностью в бассейне, изменениями свойств почв в ландшафте, в катене, в пределах структуры почвенного покрова в связи с мезо- и микрорельефом поверхности, уровнем грунтовых вод и сменой пород.
Хорошо известно явление вертикальной зональности или поясности почв с проявлением явлений инверсии, интерференции и миграции. Оно в основном обусловлено изменением с высотой местности условий увлажнения и температуры.
По полученным нами данным, смена почв с высотой значительно отличалась
МСХЖ — 60 лет!
- 49
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 1 / 2017
для южных и северных склонов, склонов, испытывающих влияние ветров разных направлений. Это ярко проявлялось для горных почв Тувы [12, 13].
Согласно проведенным исследованиям, в горных почвах Карачаево-Черкесии из всех факторов почвообразования большее влияние на формирование почв оказывали породы, в связи с чем их рассмотрение в классификации на уровне рельефа вряд ли правильно [13].
Показано значительное влияние на формирование почв и состав растительности разности гравитационного поля на разных высотах, что определяло боковую миграцию веществ в почвах, влияние почв, расположенных на больших высотах, на почвы, расположенные ниже по склону. Установлено наличие увеличения профиля почв не только снизу, но и сверху [8]. Это определило и особенности развития эрозии на почвах разных вертикальных поясов.
Содержание подвижных биофильных элементов и токсикантов закономерно изменяется по профилю почв на разных элементах мезорельефа. Так, по полученным нами данным, изменение валового содержания тяжелых металлов вниз по профилю обыкновенных мощных глинистых малогумусированных черноземов описывалось для северного плакорного участка уравнениями: для N1 У = 55,4 - 0,02 Н см, г = -0,84; для Zn У = 77,2 - 0,08 Н см, г = -0,88; а для южного плакорного участка: для N1 У = 54,0 - 0,03 Н см, г = -0,69; для Zn У = 75,8 - 0,09 Н см, г = -0,95. То есть в почвах южного плакорного участка, по сравнению с северным, убывание содержания цинка и никеля с глубиной было более значимым. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах на разных элементах рельефа было еще более значимым. Так, соотношение элементов в слое 0-40 см и 80-120 см для северного и южного плакорных участков составляло соответственно по никелю 2,1 и 1,4; по цинку — 1,5 и 1,3.
Существенно отличалось валовое содержание тяжелых металлов на склонах и в депрессии исследуемых почв. Причем это проявлялось не только для верхнего слоя почв, но и для глубоких слоев почвенного профиля. Так, по полученным нами данным, валовое содержание цинка в слое 0-40 см составляло на южном склоне, северном склоне и в аккумулятивной зоне соответственно 74,5±0,4; 72,7±0,1 и 76,0±3,5 мг/кг, а на глубине 80-120 см -соответственно 71,2±2,9; 69,9±3,0 и 75,2±3,1 мг/кг. Валовое содержание никеля в слое 0-40 см на южном, северном склонах и в аккумулятивной зоне составляло соответственно 54,2±1,1; 55,1±1,3 и 59,8±3,4 мг/кг, а в слое 80-120 см — соответственно 49,6±0,4; 47,5±1,1 и 51,8±1,8 мг/кг.
По полученным данным, на выполо-женном склоне исследуемых почв содержание N0^ подвижных форм Р2О5 и гумуса составляло соответственно 18,6 мг/100 г, 119 мг/100 г и 4,3%, на северном склоне — соответственно 10,1; 33,0 мг/100 г и 5,3%, на южном склоне 22,0; 28,5 мг/100 г и 3,4%.
Для почв, расположенных на разных элементах рельефа, характерны и свои взаимосвязи свойств почв. Так, по полученным данным, для обыкновенных черноземов зависимость содержания подвижных форм тяжелых металлов от гумуса характеризовалась коэффициентом корреляции на южном склоне г = 0,68±0,10; в аккумулятивном рельефе — 0,88±0,02.
Зависимость их содержания от физической глины соответственно -0,25±0,05 для южного склона и -0,40±0,08 — для почв аккумулятивного рельефа. Зависимость их содержания от количества подвижных фосфатов характеризовалась коэффициентом корреляции для южного склона 0,80±0,06, а для аккумулятивного рельефа — 0,90±0,01.
Почвы, расположенные на разных элементах мезорельефа, характеризуются и разной биопродуктивностью. Так, по полученным нами данным, биопродуктивность с учетом ФАР за период биологической активности почв (ПБА) оценивалась на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Московской области в 294,4 млн кДж/га, на слабосмы-тых — в 251,0 на среднесмытых — в 221,4, в нижней трети склона — в 229,1 и на дерново-подзолистых глеевых почвах — в 199,7 млн кДж/га.
2. Локальность протекания почвообразовательных процессов в зависимости от глубины залегания грунтовых вод
Свойства почв в значительной степени изменяются по отдельным элементам мезорельефа и в зависимости от глубины грунтовых вод. Теоретически, на микроповышениях рельефа на одинаковом уровне пресных вод будут располагаться менее плодородные и гумусированные почвы, при одинаковом уровне соленых вод возможно более интенсивное развитие дернового процесса почвообразования. На ровной поверхности при более близком залегании пресных вод будут образовываться более плодородные почвы, а при более близком залегании соленых вод — более засоленные и менее плодородные почвы.
Таким образом, изменение свойств почв в структуре почвенного покрова по микрорельефу обусловлено как микрорельефом поверхности, так и уровнем и степенью засоления грунтовых вод. Дополнительно протекание рассматриваемых процессов определяется гранулометриче-
ским составом почв (влагоемкостью и высотой капиллярного поднятия). Ниже приведены полученные нами данные.
Как видно из представленных данных, в луговой почве, по сравнению с засоленной, несколько больше поглощенных Са и Мд, отношение Са/Мд менее резко убывает с глубиной почвенного профиля. При этом в обеих почвах отмечается тенденция увеличения количества поглощенных Са, Мд, № вниз по профилю. В луговой почве в микроповышениях, по сравнению с микропонижениями, меньше магния, натрия и шире отношение Са/Мд.
В луговой солончаковой почве и в солончаке в почвах микроповышения, по сравнению с микропонижением, отмечается тенденция меньшего содержания кальция, магния, более широкого отношения Са/Мд, большего содержания гумуса.
3. Локальность протекания
почвообразовательных процессов
в разных горизонтах почв
В разных горизонтах почв интенсивность и скорость протекания почвообразовательных процессов отличается. Это оценивается формой распределения элементов по почвенному профилю [3]. Разные горизонты почв являются и определенными геохимическими барьерами [16]. Так, иллювиальный горизонт в подзолистых и дерново-подзолистых почвах является сорбционным барьером по отношению к катионам, окислительным барьером по отношению к железу и марганцу, щелочным барьером для осаждения железа и марганца. Каждый горизонт является и определенным термодинамическим барьером, интенсивность которого изменяется в сезонной динамике.
В проведенных исследованиях показана необходимость учета содержания в отдельных горизонтах биофильных элементов и токсикантов для более точной оценки плодородия почв и степени их деградации. С нашей точки зрения, для этой цели необходимо вычисление математических зависимостей изменения содержания элементов и свойств почв по почвенному профилю. Из 15 уравнений парной корреляции, описывающих изменение содержания тяжелых металлов по профилю черноземов, в большинстве случаев в большей степени подходили уравнения У = а + ЬХ и У = а + Ь ■ 1дХ при Ь < 1 и Ь > 1.
При этом содержание элементов с глубиной почвенного профиля отличалось как для разных элементов, так и для почв, расположенных на плато, склонах и в депрессиях, для весеннего, летнего и осеннего сроков определения, что свидетельствует о локальности протекания почвообразовательных процессов во времени и в пространстве. Так, например, в изучаемых почвах изменение валового содержания
50 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 1 / 2017
www.mshj.ru
цинка вниз по профилю описывалось летом уравнением Zn = 77,2 - 0,08 Н см, г = -0,88, а для осеннего срока — Zn = 75,8 - 0,09 Н см, г = -0,95. Валовое содержание цинка в слое 0-40 см и 80-120 см в аккумулятивной зоне было соответственно 76,0±3,5 и 75,2±3,1 мг/кг, а на северном склоне — 72,7±0,4 и 69,9±3,0, на северном плато — 35,0±0,4 и 65,0±1,1 мг/кг.
Характеристические для разных типов почв закономерности изменения вниз по профилю почв установлены в проведенных нами исследованиях и для биофиль-ных элементов [16].
Локальность протекания почвообразовательных процессов в профиле почв определяет разное плодородие отдельных горизонтов почв и определенный вклад в баланс биофильных элементов в системе почва-растение, поглощение элементов из разных слоев почв [7].
Особенности свойств почв вертикальной зональности обусловлены не только определенными показателями их физико-химических свойств, но и закономерными взаимосвязями между свойствами и их изменением по профилю почв. Так, по полученным нами данным, в хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах величина рН коррелировала с содержанием гумуса (Х1) и суммой поглощенных оснований (Х2) под ячменем: рН = 0,005Х1 + 0,18Х2 + 5,0; г = 0,44; под многолетними т(завами: рН = -0,01 Х1 + 0,27Х2 + 5,1; г = 0,43.
В черноземах содержание подвижных форм тяжелых металлов хорошо коррелировало с содержанием гумуса (Х): Zn = 2 + 0,73Х, В2 = 0,86; РЬ = 1,5 + 0,92Х, В2 = 0,92; Мп = -1,3 + 65Х; В2 = 0,95.
По полученным нами данным, для каштановых почв содержание гумуса зависело от содержания илистых частиц (Х): Г% = 0,57Х0,7, г = 0,7; содержание подвижного фосфора Р2О5 (мг/100 г) зависело от содержания гумуса и илистых частиц (Х), валового содержания фосфора (Р), %: Р2О5 = 3,92 + 0,8Г% - 0,53Х + 107,4Р, г = 0,95.
Содержание обменного калия (К2О, мг/100 г) зависело от этих же независимых переменных и валового содержания К2О% в соответствии со следующей зависимостью: К2О = -0,8 + 1,0 Г% - 0,28Х + 7,6К.
4. Локальность протекания
почвообразовательных процессов
в парцелле
Свойства почв изменяются в пределах парцеллы [15, 16]. По полученным нами данным, свойства почв существенно менялись на разном расстоянии от ствола яблонь и деревьев в парках г. Москвы. Это обусловлено как влиянием на формирование почв корневых выделений и поглощения корнями воды и биофильных элементов, так и разной массой опада на
МСХЖ — 60 лет!
разном расстоянии от ствола, влиянием на почву растворов, стекающих с листьев и стволов деревьев, влиянием на почву продуктов разложения растительного опада, отличающихся на разном расстоянии от стволов деревьев и при смене в пространстве напочвенного растительного покрова.
Изменение свойств почв в пределах парцеллы под яблоней на дерново-подзолистых почвах характеризовалось следующими показателями в 20 см от ствола на глубине 20 и 70 см: Са — 47,5 и 37,9 мг/л; Ре — 0,4 и 0,2. В парцелле на черноземах в 0,5 м от ствола на глубине 0-20 и 40-60 см содержание Р2О5 (мг/100 г) составляло 13,0 и 4,8; К2О — 10,7 и 4,6, а в 3 м от ствола на глубине 20 см и 40-60 см Р2О5 — 25,2 и 10,2 мг/100 г; К2О — 14,7 и 4,4 мг/100 г.
Интенсивность и скорость развития подзолообразования отличается под разными растительными ассоциациями. У отдельных растений отличается химический и биохимический состав опада, воды, стекающей по хвое, листьям, по стволу деревьев. Глубина распространения корней и их площадь в отдельных слоях почв дополнительно определяют степень проявления промывного типа водного режима. У отдельных растений неодинаково выражена способность поглощать одновременно катионы и анионы. При большем поглощении катионов, по сравнению с анионами, происходит частичный обмен из ППК ионов К+, Са2+ и других на ион Н+ из корней растений, что вызывает локальное оподза-ливание около корней.
Влияние водорастворимых продуктов разложения растительного опада на элюирование катионов из почв обусловлено рН мигрирующих вниз растворов и количеством Н+ в них, константами образующихся комплексов и количеством лигандов комплексообразователей в мигрирующих водах, константами восстановления и количеством восстановителей в мигрирующих водах [17]. Для разных ассоциаций характерно свое специфическое строение парцеллы [15]. При этом влияние продуктов разложения растительного опада дополнительно определяется гидротермическими условиями территории, в том числе типом водного режима и его интенсивностью и изменением во времени, развитием определенной микрофлоры, сочетанием свойств почв, в том числе особенностями минералогического состава.
С нашей точки зрения, изменение определенного свойства почвы ДУ определяется следующим алгоритмом: ДУ = У. !к.Х.п с учетом эффектов синергизма и антагонизма взаимодействия между независимыми переменными — почво обра зовательными процессами на разном иерархическом уровне.
5. Локальность развития
почвообразовательных процессов
в прикорневой зоне растений
Интенсивность и скорость протекания почвообразовательных процессов изменяются локально в прикорневой зоне растений. Так, по полученным нами данным, для дерново-подзолистых слабоокуль-туренных почв изменение содержания подвижных кальция и железа (Д, мг/100 г почв) составляло в прикорневой зоне, по сравнению с остальной массой почвы, для положительно заряженных соединений Са -2,2 мг/100 г, для отрицательно заряженных --1,6, для положительно заряженных соединений Ре — +0,2, для отрицательно заряженных — +0,7 мг/100 г. То есть растениям не хватало кальция и было достаточно железа, что вызвало в прикорневой зоне уменьшение содержания подвижного Са и увеличение содержания подвижного Ре, в связи с выделением корнями комплексообразователей.
Для хорошо окультуренной почвы отмечалась противоположная тенденция. В прикорневой зоне пшеницы было больше положительно заряженных соединений Са (+0,4 мг/100 г) и несколько меньше отрицательно заряженных (-1,1); отмечалось меньшее содержание положительно заряженных соединений Ре (-0,3) и одинаковое содержание отрицательно заряженных соединений. Это обусловлено более нейтральной средой в хорошо окультуренной почве и большим содержанием фосфатов в ней, связывающих подвижные формы железа.
Изменение почв в прикорневой зоне отличалось для здоровых и угнетенных растений. Так, в лугово-черноземной почве при возделывании риса в надкорневой зоне было 127,3±43,5 мг/л Са под здоровыми растениями и 128,8±32,1 мг/л — под больными, а в корневой зоне 63,3±16,0 и 59,5±19,2 соответственно. При этом содержание железа, определенного методом химической автографии на основе ионитовых мембран, составляло в надкор-невой зоне под здоровыми растениями 46,6±18,4 мг/л, а под больными — 26,0±7,5; в корневой зоне содержание железа составляло 286,6±14,1 и 293,1 ±15,3 мг/л соответственно. В корневой зоне, по сравнению с остальной массой почвы, отмечалось расширение отношения №/К, сужение Са/Мд, расширение Ре/Са, в связи с преимущественным поглощением корнями К, по сравнению с №, Са, по сравнению с Ре и Мд. Отношение Са в основной массе почвы и в корневой зоне составляло под здоровыми растениями 2,0; а под больными — 1,8; для Ре эти отношения были 0,16 и 0,09.
Растения, развивающиеся на избыточно увлажненных почвах, выделяют в почву кислород через корни или окисляют желе-
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 1 / 2017
зо, марганец, серу на поверхности или внутри корней. Это приводит к увеличению Eh в почве вблизи корней. Так, по полученным данным, в дерново-глеевой почве под стрелолисткой в 2 см от корня Eh был равен 218 мв, в 4-6 см от корня — 57, а в 1015 см от корня — 35 мв.
В ризосфере риса, развивающегося на каштановой почве, при влажности 100% ПВ величина Eh равнялась 68 мв, а во всей массе почвы — 10 мв. На дерново-подзолистой почве эти показатели были соответственно равны -58 и -152 мв. При этом изменение почв в прикорневой зоне растений обусловлено не только свойствами почв, но также видом и сортом развивающихся растений.
6. Локальность развития
почвообразовательных процессов
на разных гранях структурных
отдельностей почв
Интенсивность и скорость развития почвообразовательных процессов различаются на разных гранях и слоях структурных отдельностей. Так, по полученным нами данным, во внешнем слое призматических структурных отдельностей горизонта в хорошо окультуренных дерново-подзолистых почв содержание водорастворимых Са, Мд и К составляло соответственно 7,6; 8,6 и 1,2 мг/л; во внутреннем слое — 3,8; 3,9 и 0,9 мг/л, то есть внешняя часть была обогащена Са, Мд, К по сравнению с внутренней. Для слабоокультуренной почвы отмечалась противоположная зависимость. Содержание кальция, магния во внешнем слое отдельностей составляло соответственно 2,6; 3,2 мг/л; а во внутреннем слое — 3,5 и 4,2 мг/л [5].
Свойства почв отличаются на поверхности и внутри структурных отдельностей пахотного слоя. Так, по полученным нами данным, в обыкновенных черноземах Краснодарского края во фракции > 10 мм содержание подвижных Са, Мд и К составляло 1860, 870 и 9430 мг/л (вытяжка СН3СОО1\1Н4 с рН = 4,8), а во фракции 1 мм — 3500, 1270 и 12950 мг/л соответственно. В то же время фракции < 0,25 мм содержали несколько меньше подвижных кальция, магния, калия.
Локальность протекания в почвах почвообразовательных процессов хорошо проявляется по цветовой гамме почв, оцениваемой методом компьютерной диагностики в цветовых системах СМУК, Lab, RGB [12].
Протекание почвообразовательных процессов сказывается на свойствах почв, а изменение свойств определяет морфологические признаки почв. Однако существуют прямые и обратные связи свойств почв и морфологических признаков профиля и горизонтов. Так, по полученным нами данным, цветовая гамма почв отличалась не
только по горизонтам, но и по микрозонам почвенного профиля. В дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве на покровном суглинке отражение в системе RGB в микрозонах дернового горизонта составляло для R, G и B соответственно 35-43-41, 64-74-72 и 71-81-80; в горизонте А2 — 165170-176, 142-132-135, 148-147-155.
Характерным для почв и горизонтов было и отношение отражений в разных длинах волн. По полученным данным, отношение отражений в цветовых системах CMYK, Lab для пахотного слоя светло-каштановой почвы составляло: С/К = 1,9; Y/К = 3,6; С/М = 0,7; L/а = 14,0; а/b = 0,3; а для горизонта В : С/К = 2,1; Y/К = 3,5; С/М = 0,8; L/а = 25,8; а/b = 0,1. Отражательная способность почв в разных цветовых системах хорошо диагностировала оглеение, оподзаливание, засоление почв, развитие дернового процесса, степень выраженности эрозии. Изменение свойств почв в пределах микрозон фиксируется и методом химической автографии на основе электролиза и ионитовых мембран [14].
7. Локальность развития
почвообразовательных процессов
во времени
При рассмотрении почвенных и почвообразовательных процессов, с нашей точки зрения, целесообразно учитывать их локальность во времени и в пространстве, совместимость, последовательность действия на почву. Важное практическое значение имеют интенсивность действия, скорость действия, продолжительность действия, степень обратимости.
Для углубленной характеристики протекающих в почвах почвообразовательных процессов рассматривают типы температурного, водного, кислотно-основного, окислительно-восстановительного и других режимов почв. Однако они должны рассматриваться на разном иерархическом уровне во времени и в пространстве. Так, по полученным нами данным, в мерзлотно-таежных почвах при небольшом количестве осадков весной наблюдался непромывной тип водного режима, летом — выпотной. А при малом наклоне глубины распространения мерзлоты до 0,50С — промывной тип при движении воды в мерзлоте по склону. Такое явление наблюдалось нами и в дерново-подзолистых почвах при движении влаги по еще мерзлому надпахотному слою [5].
Локальность протекания отдельных почвообразовательных процессов во времени и в пространстве отмечается и другими авторами. Так, О.И. Худяковым [12] выделяются не только водные и тепловые режимы почв, но и под режимы, рассматриваемые на более низком иерархическом уровне и локально.
Интенсивность и скорость протекающих почвообразовательных процессов отличаются как в разные сезоны года, так и в течение ряда лет, при эволюции почв из одной стадии развития в другую. При действии почвообразовательных процессов на почву и породу проявляются эффекты синергизма и антагонизма. Так, подзолообразование усиливается при временном развитии оглеения, чаще в весенний период и ослабляется при развитии дернового процесса почвообразования, то есть летом и осенью. Эти явления в разной степени выражены в порах и трещинах, на поверхности и внутри структурных отдельностей.
Для исследуемой территории Дагестана установлена корреляция развития дернового процесса почвообразования, огле-ения, засоления с уровнем Каспийского моря, изменяющимся за последние 50 лет, и уровнем грунтовых вод, определяемым отбором воды для орошения [9, 13, 19].
Важное значение для оценки эволюции почв имеет оценка гистерезиса физико-химических, агрохимических, водно-физических свойств почв (статического и динамического). При этом, по полученным нами данным, гистерезис прослеживается не только в годовых и сезонных циклах, но и в изменении свойств почв в течение суток, при изменении давления, влажности и температуры воздуха. Степень разомкну-тости петли гистерезиса характеризовала степень нестационарности состояния почв, величину необратимых изменений, степень эволюции. Эта величина, например, была больше в пахотных дерново-подзолистых почвах по сравнению с целинными [15].
Изменение свойств почв во времени характеризуется кинетикой процессов (внешнедиффузионной, внутридиффузи-онной и химической разных порядков). Однако определенной скоростью характеризуются не только химические реакции, но и изменение водно-физических свойств почв, поглощение растениями элементов питания, все почвообразовательные процессы. Практическая задача состоит в целенаправленном регулировании скорости этих процессов.
8. Поэтапное развитие почвообразовательных процессов, их закономерное чередование во времени, совместное влияние нескольких процессов на почву
Важное агроэкологическое значение имеет поэтапное изменение свойств почв под влиянием естественных и антропогенных факторов и поэтапная смена протекающих процессов. Так, по полученным нами данным, загрязнение почв никелем привело с течением времени к увеличению содержания водорастворимых соедине-
З2
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 1 / 2017
www.mshj.ru
ний N1, РЬ, Zn. Через 1 и 2 недели взаимодействия содержание водорастворимого N составляло 5,2±2,5 (П:Р=1:5) и 9,0±3,4; РЬ — 0,1 ±0,1 и 0,2±0,1; Zn — 0,2±0,1 и 0,3±0,2 мг/л соответственно. Загрязнение почв свинцом увеличило содержание водорастворимого свинца, возрастающего от 1 к 2 неделям, с 0,04±0,01 до 0,58±0,59 мг/л. При этом содержание NО3 упало в черноземе с 25,0±20,2 до 2,5±0,5; в дерново-подзолистой почве — с 12,0±1,0 до 4,0±3,0 мг/л ■ 104 [3].
Существенные изменения свойств почв происходили и за более короткий период взаимодействия с внесенным в почвы сорбатом. Так, в выщелоченном черноземе активность NО3 (мг/л ■ 104) составляла через 15 минут и 3 суток соответственно 11,4±0,9 и 0,8±0,1, при добавлении в почвы РЬ — 20 мг/кг соответственно 9,6±1,9 и 0,6±0,02. При этом отмечались прямые и обратные связи изменения микробиологической активности, продуктов разложения растительного опада, рН, ЕЬ и агрохимических свойств почв.
Интенсивность и скорость протекающих почвообразовательных процессов отличаются при окультуривании и деградации почв. Согласно И.И. Лебедевой с соавторами [10], агрогенные преобразования приводят к созданию новых специфических поверхностных горизонтов, существенно отличающихся по свойствам от естественных и включающих чаще несколько природных.
В то же время антропогенная трансформация усиливает или изменяет естественные процессы и придает отдельным горизонтам почвенного профиля новые свойства. При этом тренд эволюции почв может сохраняться или изменяться. Авторы также указывают на увеличение глубины залегания горизонта А2 дерново-подзолистых почв при окультуривании, что отмечается и при осушении дерново-глеевых почв. То есть антропогенное воздействие на почву приводит к изменению почвообразовательных процессов и их локализации во времени и в пространстве [6, 10]. Аналогичные материалы получены и в проведенных нами исследованиях по локальному развитию эрозии и опустынивания во времени и в пространстве.
Регулирование скорости и интенсивности протекающих почвообразовательных процессов позволяет повысить эффективность ведения сельскохозяйственного производства. Так, по полученным нами данным [5], увеличение интенсивности развития дернового процесса почвообразования на дерново-подзолистых почвах позволило получить урожай зерна 50-60 ц/га без внесения извести в течение
40 лет и при отрицательном балансе в севообороте по подвижным формам фосфора и обменного калия.
Эффект действия почвообразовательных процессов на почву зависит не только от интенсивности воздействующих факторов и продолжительности действия, но и от очередности их воздействия на субстрат. Так, по полученным нами данным, ветровая эрозия в каштановых почвах Тувы развивалась при одновременном воздействии на почву высоких температур, низкой влажности, скорости ветра больше 11 м/сек при отсутствии растительного покрова ранней весной. Она проявлялась, в первую очередь, на ветроударных склонах, микроповышениях, на участках структуры почвенного покрова более легкого гранулометрического состава, меньшей гумусированности.
При оценке развития опустынивания в районе Кизлярских пастбищ Дагестана установлено, что развитие опустынивания возрастало при увеличении дигрессии почв, при большей распашке территории, при поливе земель и опускании при этом уровня пресных грунтовых вод, при вклинивании в эти горизонты соленых вод, при отсутствии удобрений, при техногенном воздействии. Все эти процессы были связаны с переходом части населения из горных районов на равнину.
Таким образом, с нашей точки зрения, необходимо рассматривать факторы почвообразования и почвенные режимы на разном иерархическом уровне. Их совокупность, скорость и интенсивность изменяются локально во времени и в пространстве.
В почвах протекают одновременно несколько почвообразовательных процессов, при действии которых на почву проявляются эффекты синергизма и антагонизма.
С нашей точки зрения, идентификация классификационной принадлежности почв не может проводиться только по совокупности их свойств. Необходим учет взаимосвязей свойств почв во времени и в пространстве, учет протекающих в почвах процессов и режимов.
Важное практическое значение имеет разработка способов регулирования скорости и интенсивности протекания в почвах почвообразовательных процессов.
Литература
1. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988. 324 с.
2. Гукалов В.В. Влияние сложных органо-ми-неральных компостов на свойства и процессы в системе почва-растение на обыкновенном
черноземе, развитие и продуктивность посевов кукурузы: автореф. дис. ... канд. наук. М.: ВНИИА, 2015. 18 с.
3. Гукалов В.Н., Савич В.И., Белюченко И.С. Информационно-энергетическая оценка состояния тяжелых металлов в компонентах агро-ландшафта. М.: РГАУ-МСХА: ВНИИА, 2015. 40 с.
4. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Эволюция почв. М.: МГУ, 2006.
5. Замараев А.Г., Савич В.И., Сычев В.Г. Энер-гомассообмен в звене полевого севооборота. М.: ВНИИА: РГАУ-МСХА, 2005. Ч. 2. 336 с.
6. Караваева Н.А. Длительная агроген-ная эволюция дерново-подзолистой почвы // Почвоведение. 2000. № 2. С. 169-179.
7. Кобзаренко В.И. Фосфатный режим дерново-подзолистых почв. В сб. Актуальные проблемы почвоведения, агрохимии и экологии. М.: МСХА, 2004. С. 210-221.
8. Карпачевский Л.О. Теоретические основы новых методов и методологий в почвоведении. В сб. Экспериментальная информация в почвоведении: теория и пути стандартизации. М., 2005. С. 13-16.
9. Котенко М.Е., Зубкова Т.А. Влияние микрорельефа на засоление почв полупустыни // Почвоведение. 2008. № 10. С. 1171-1178.
10. Лебедева И.И., Тонконогов В.Д., Герасимова М.И. Антропогенное почвообразование и новая классификация почв России // Почвоведение. 2005. № 10. С. 1158-1164.
11. Наумов В.Д. География почв. М.: Колосс. 2008. 286 с.
12. Панов Н.П., Савич В.И., Шестаков Е.И. Экологически и экономически обоснованные модели плодородия. М.: РГАУ-МСХА: ВНИИА, 2014. 380 с.
13. Савич В.И., Саидов А.К., Норовсурэн Ж. Геофизические поля, как фактор почвообразования // Известия ТСХА. 2009. Вып. 3. С. 9-23.
14. Савич В.И., Сычев В.Г., Трубицина Е.В. Химическая автография системы почва-растение. М.: ВНИИА, 2001. 275 с.
15. Савич В.И., Норовсурэн Ж., Никиточ-кин Д.Н., Гукалов В.В. Агроэкологическая оценка почвообразовательных процессов, Международный сельскохозяйственный журнал. 2016. № 1. С. 25-28.
16. Савич В.И., Сычев В.Г., Балабко П.Н. Баланс биофильных элементов в системе почва-растение // Вестник БГАУ. 2016. № 1. С. 14-19.
17. Седых В.А., Савич В.И., Лось К.С. Влияние комплексообразующей способности водорастворимого органического вещества растительных остатков на подвижность поливалентных катионов // Агрохимический вестник. 2012. № 2. С. 18-19.
18. Худяков О.И. Криогенез и гидротермический режим почв: автореф. дис. . д-ра наук. Новосибирск, 1988. 40 с.
19. Kotenko M.E. The influence of sheep pasturing on the humus condition of night chestnut soils of the Tersko-Kumskaya depression // Arid Ecosystems. 2011. V. 1. № 2. P. 115-118.
МСХЖ — 60 лет!
- 53
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 1 / 2017
