CC BY
10УДК 630.114:631, 45
Джаланкузов Т.Д., Назанова Г.К. МОНИТОРИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ЮЖНЫХ НОРМАЛЬНЫХ
ТАЛАПКЕРСКОГО СТАЦИОНАРА
Казахский научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии им. У.У. Успанова, 050060 Алматы, проспект аль-Фараби 75 В, Казахстан,
e-mail: d.temirbolat@bk.ru Аннотация. В статье приводятся результаты мониторинга морфогенетических, химических, физических свойств черноземов южных Костанаискои области.
Ключевые слова: чернозем, мониторинг, горизонт, подзона, своиства почвы.
ВВЕДЕНИЕ
Прогнозирование состояния земельных ресурсов под воздействием хозяйственной деятельности человека в ближаишие годы и на обозримую перспективу немыслимо без целенаправленного комплексного мониторинга.
Почва подвергается воздеиствию со стороны человека, что значительно изменяет ее своиства:
- обработка почв в земледелии и выпас скота, приводят к механическим нарушениям в почвенном профиле, изменяют их физические своиства, водно-воздушныи, тепловои режимы, биоген-ность почв, усиливают вероятность развития эрозии;
- различные мелиоративные работы приводят к изменению как физико-механических своиств почв, так и химических и биологических своиств;
- внесение в почву минеральных удобрении, гербицидов и пестицидов при нарушениях в технологии применения вызывает их накопление в почве выше допустимых пределов и приводит к загрязнению сельскохозяиствен-нои продукции, подземных вод и водоемов;
- развитие промышленности, растущие объемы добычи и переработки полезных ископаемых, а также другие виды технического воздеиствия ведут к загрязнению почвы отходами не только за счет непосредственного по-
падания их на почву, но и через атмосферу. С жидкими и твердыми (зимними) осадками на поверхность почвы может поступать большое количество различных химических, в том числе вредных соединении;
В конечном итоге, в результате деятельности человека изменение природных экосистем может достигать огромных размеров и иметь негативные последствия. В этои связи эффективное природопользование, в частности сельскохозяиственное использование земли, может осуществляться только при строжаишем учете и контроле воздеиствия всех факторов на почву. Эту задачу решает мониторинг-система регулярных комплексных и специальных наблюдении для контроля, исследования и оценки следующих процессов: изменение плодородия и физических своиств почв; загрязнение почв пестицидами, тяжелыми металлами и другими токсическими веществами, изменения количества и качества полу-чаемои продукции.
В условиях Северного Казахстана мониторинговые исследования начали проводить с 1967 года в Талапкерском стационаре на черноземах южных нормальных. В программу комплексных исследовании входило изучение гео-графо-генетических особенностеи южных черноземов и стационарные исследования водно-физических своиств, питательного и температурного режи-
мов целинных и окультуренных почв. Мониторинговые исследования продолжаются по настоящее время. Собранные материалы исследовании закладываются в базу данных Института.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ Объектами исследовании явились черноземы южные нормальные тяжелосуглинистые на территории бывшеи Костанаискои областнои сельскохозяи-ственнои опытнои станции, которая расположена на правобережье р. Тобол к юго-востоку от г. Костанаи, на южнои окраине Западно-Сибирскои низменности, в 22 км к югу от г. Костанаи и южнее пос. Талапкер.
Аналитические исследования почвенных образцов проведены следующими методами: плотность - буром АМ-7, влажность почвы - термостатно-весовым методом, порозность - расчетным способом, влажность завядания -путем пересчета максмальнои гигроч-копичности на коэффициент 1,5 (по Качинскому), максимальная гигроскопичность - по Николаеву [1].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ С 1967 года впервые был организован стационар на южных черноземах с целью проведения мониторинговых исследовании по изучению изменении их природных своиств при окультуривании. Черноземы южные в своеи подзоне распространены широко. Они формируются на относительно повышенных равнинных участках под разно-травно-типчаково-ковыльнои растительностью. Почвообразующими породами являются желто-бурые делювиальные, аллювиально-делювиальные суглинки и глины, а также покровные лессовидные суглинки. Мощность гумусового горизонта А+В в среднем составляет 55-60 см, горизонта А - 15-20 см. Окраска гумусового горизонта неоднородна из за языковатости профиля. Эту особенность чернозема ряд исследова-телеи отмечали как провинциальныи признак [2]. Мощность горизонта В ко-
леблется от 40-50 см и окраска его неоднородна, так как именно в этом горизонте резко выражена языковатость. Структура комковатая, сложение плотное. Нижняя часть горизонта В2 нередко имеет комковато-слабопризмо-видную структуру, которая по-видимому, является отражением про-шлои солонцеватости. Профиль черноземов южных нормальных сильно трещиноват. Отдельные трещины достигают глубины 100-120 см. Вскипание отмечается в нижнеи части гумусового горизонта на глубине 35-50 см, иногда выше. В слое 0-40 см выделяется горизонт карбонатных почвообразовании. Видимые выделения гипса встречаются на глубине 10-160 см. Однои из особен-ностеи этих почв является наличие на глубине 2,5-3 м ржаво-охристых и сизоватых пятен, свидетельствующих о прохождении ими луговои стадии (рисунок 1).
Рисунок 1 - Черноземы южные нормальные (целина) Для этих почв характерно относительно высокое содержание органического вещества, количество которого в верхнем горизонте 5,8 % с резким убыванием вниз по профилю. Сумма поглощенных основании несколько высокая - 35,9 мг-экв на 100 г почвы, причем по всему профилю наблюдается преобладание обменного кальция (80-90 % от
суммы), меньше магния (до 27 % от суммы) и совсем мало натрия (0,4-2,2 % от суммы). Однако в морфологическом отношении эти черноземы имеют признаки солонцеватости: плотныи иллю-виальныи горизонт, комковато-призмовидная структура с глянцем по структурным отдельностям, повышенное залегание карбонатного и гипсового горизонтов, обусловленное особенностями природных условии [3].
Черноземы южные нормальные в пределах первого метра не засолены (таблица 1). Количество солеи до 200 см не превышает 0,3 %. В пределах второго метра их содержание увеличивается от 0,3 до 0,5 % в составе, которых преобладают сульфаты.
По механическому составу эти почвы относятся к тяжелосуглинистои разновидности (таблица 2).
ы н ь л а
м р
о н х ы н ж ю х а м е
3 о
н р
е
4 в и е л о с х
р
о в т с
а р
о д
о в е и н а
ж р
е д
о
и
а ц
л б а
Е-
и С ^ К ^ С-ч 1 1 1 1 0,245 0,404 0,144
Ыа+К по разности 0,002 0,003 0,012 0,059 0,097 0,101 0,096
Mg о о 2 0 ,0 1 0 ,0 2 0 ,0 9 0 ,0 9 0 ,0 4 0 ,0
о 0, 0, 0, 0, 0, 0,
Са ^ 0 ,0 0 ,0 4 0 ,0 4 0 ,0 4 0 ,0 9 0 ,0 3 0 ,0
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
о нет ■ ■ 0,041 0,122 0,138 0,088
и о ,0 го о ,0 о ,0 го ,0 ОЧ ,0 ЧО ,0 Оч ,0
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
л т с о н ¡г о От нормальных карбонатов нет 1 1 0,001 нет ■ ■
ч ш Э Общая НСОз 0,022 0,034 0,048 0,052 0,037 0,034 0,043
Сумма солей в % 0 го ,0 оч ,0 ю ЧО ,0 1 0 ,2 2 5 ,3 7 6 ,3 8 0 ,3
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
Глубина, см 0-10 20-40 50-60 90-100 120-130 160-170 200-210
х ы н ь л а
м р
о н х ы н ж ю в о м е
3 о
н р
е
4 в а т с о с
и и к с е ч и н а х е
а ц
л б а
Е-
Коэффициент дисперсности 4 2 5 1 4 1 7 1 1 1 1
<0,01 47,5 52,3 52,0 54,6 64,8 56,7 54,7 57,3 52,1 37,1 60,5
о 0,00 1 < 20,2 28,8 20,1 33,2 30,3 34,9 37,9 37,4 30,9 34,7 42,5
0,0050,001 18,8 13,1 12,4 13,8 11,8 13,2 10,2 14,0 10,3 ,8 9, ,9 9,
0,010,005 ,5 8, 10,4 ,5 9, ,6 7, 22,7 ,6 8, ,6 6, ,9 5, 10,9 ,6 2, ,1 8,
0,050,01 14,5 12,1 17,5 ,4 5, ,4 2, 10,3 ,7 8, ,6 6, ,4 6, 10,3 ,3 5,
0,250,05 30,4 26,3 19,7 40,0 22,2 32,2 27,8 26,4 25,0 33,2 25,9
1,00,25 ,6 7, ,3 9, 10,8 12,5 10,7 10,8 ,8 8, ,7 9, 16,5 19,4 ,3 8,
Гигро-скопичес кая вода ,2 4, ,4 4, ,0 4, ,8 3, ,6 3, ,0 3, ,6 1, ,6 2, ,8 2, ,4 1, ,8 3,
Глубина, см 5 - 0 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 70-80 90-100 120-130 170-180 230-240
Анализы данных механического состава показывают преобладание фи-зическои глины за счет пылеватых частиц. Максимум физическои глины обнаружен на глубине 30-40 см (64,8 %), которыи объясняется, по-видимому, остаточнои солонцеватостью, а также развитием дефляции, вследствие чего происходит выдувание тонких частиц из верхнего горизонта. Иногда встречаются прослоики более легкого механического состава, которые обусловлены составом почвообразующих пород.
Интенсивное вовлечение в сель-скохозяиственныи оборот целинных почв приводит, прежде всего, к изменению их морфологических особенностеи.
В результате обработки черноземов южных происходит перемешивание верхних горизонтов, вследствие чего языковатость профиля, характерная для черноземов Северного Казахстана, в верхнеи части его почти исчезает. Глубина вскипания и выделения карбонатов практически не изменяется
или несколько повышается или понижается линия вскипания.
Существенное влияние оказывает обработка на содержание воднораство-римых солеи. Если количество средневзвешенных солеи на целине в пределах метровои толщи составляет 0,047, а двухметровои - 0,241 %, то на пашне оно уменьшается до 0,031 - 0,119 % соответственно.
Обработка черноземов южных не оказала существенных различии между целинои и пашнеи при определении поглощенных основании.
Наиболее существенным показателем изменении при обработке черноземов является гумус, количество которого в пашне заметно уменьшается, что обусловлено усилением окислительных процессов, особенно в верхних горизонтах.
Для наглядности приводим морфологическое описание ключевого разреза №2 на пахотных черноземах южных нормальных:
Таблица 3 - Морфологическое описание ключевого разреза №2 на пахотных черноземах южных нормальных
А + В = 70 см Вскипание по заклинкам с 32 см, по затекам с 42 см, выделение карбонатов с 55 см, гипса со 140 см.
Апах. 0 - 20 см Темно-серый, свежий, рыхлый, комковато-призмовидной структуры, тяжелый суглинок, переход ясный.
В1 20 - 45 см Неоднородно окрашен, темно-бурый с бурыми заклинками, свежий, плотный, комковатый, тяжелосуглинистый, переход постепенный.
В2 45 - 70 см Окраска неоднородная, темно-бурый, светлее предыдущего, слабо увлажнен, плотный, комковато-призмовидной структуры, встречаются карбонаты в виде белоглазки, тяжелосуглинистый, переход постепенный.
ВС 70 - 115 см Желто-бурый с узкими гумусовыми затеками, слабо увлажнен, плотный, крупно-комковатый, тяжелый суглинок, переход ясный.
С 115 - 135 см Буровато-желтый, свежий, плотный, почти бесструктурный, тяжелосуглинистый, гипс в виде кристаллов.
В общеи системе природоохранных мероприятии вопрос рационального использования почв рассматривается большим кругом исследователеи на биосферном, региональном и локальном уровнях. Наиболее распространенные деструктивные процессы наносят существенныи ущерб почвен-
ному покрову. Поэтому первостепенное значение уделяется отслеживанию состояния (мониторинг) почвенного покрова и в особенности его наиболее ценнои части - пахотных угодии. Повсеместно и широко распространенная деградация почв наносит огромныи экономическии ущерб, нарушает сло-
жившееся экологическое равновесие. В связи с тем, что почва является важнеИ-шеИ частью окружающеи среды, отслеживание изменении почвенно-эколо-гических условии является основои природоохранных мероприятии [4].
Таблица 4 - Фоновые характеристики г области
Исходное или фоновое состояние пашни определяется морфо-гене-тическими особенностями основных пахотных почв черноземов обыкновенных и южных (таблица 4).
шни черноземов южных и Костанаискои
Слои почвы Гумус в % Валовые формы С : N С02 N гид р. в мг/ кг Р2 О5 К2О Поглощенные основания рН Вод нои сус-пен зии
Са Mg № К
N в % Р в %
Чернозем южныи нормальныи (п. Талапкер)
0-10 5.8 0.26 0.13 12.9 - 47.6 2.2 980.0 89.1 8.9 0.4 2.4 7.8
10-20 3.5 0.17 0.12 11.9 - 32.2 - 714.0 91.8 5.8 0.6 1.8 7.7
20-30 2.7 0.14 - 11.1 - - - 593.6 71.8 6.2 Нет 1.9 8.3
30-40 2.4 0.12 - 11.6 1.2 28.0 - 448.0 72.9 6.3 Нет 1.0 -
40-50 1.7 0.08 0.10 12.3 2.8 23.8 - 271.6 74.4 23.3 1.8 0.5 8.8
50-60 1.3 0.06 - 12.5 3.6 23.8 - 201.6 80.9 15.8 2.2 1.1 9.1
70-80 1.0 0.05 0.07 11.6 6.0 23.8 - 168.0 55.9 33.3 10.2 0.6 9.0
80-90 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
90100 0.6 0.03 - 11.3 5.5 15.4 - 182.0 25.5 62.4 11.4 0.7 -
Водно-физические своиства почв оказывают значительное влияние на развитие почвообразовательного процесса плодородие почв и на рост и развитие растении. Они определяются гранулометрическим и минералогическим составом, содержанием органического вещества, характером микро- и макроструктурности, их водопрочностью. Все эти параметры почв обуславливают ту или иную плотность почв, их пороз-ность, водопроницаемость, водно-воздушныи режим, являющихся важными показателями при оценке физического состояния почв.
Влажность почвы является одним из основных факторов плодородия. Регулирование этого режима примени-
тельно к различным почвам для получения наивысших урожаев служит ос-новои для рациональнои агротехники. Поэтому определение влажности почвы является наиболее распространенным почвенным анализом. Влажность почвы характеризует обеспеченность растении водои в момент определения. Согласно полученным данным пахотные черноземы южные нормальные обладают запасами влаги в полуметровом слое - 75,38 мм (таблица 5). Глубокое залегание грунтовых вод и отсутствие капиллярного подтока влаги из нижних горизонтов к корнеобитаемо-му слою почвы в засушливых условиях ведет к тому, что растения развиваются в основном за счет влаги атмосферных
осадков. Вот почему увеличение запа- условием получения высоких и устои-сов влаги в почве является решающим чивых урожаев [5].
Таблица 5 - Водно-физические своиства черноземов южных нормальных Костанаискои области (п. Талапкер)
Глубина взятия образца, см Сред-нии % влажности Средняя плотность почвы, г/см3 Общая скважность или пористость, % Полная влагоем- комсть, % Запасы влаги по слоям, мм Максимальная гигроскопическая влага, % Удель-ныи вес,%
Чернозем южныи (целина)
0-10 10,85 0,71 72 99 7,94 8,38 2,55
10-20 14,23 1,08 60 55 15,39 8,36 2,67
20-30 13,70 1,15 57 49 15,76 8,16 2,70
30-40 12,40 1,22 55 45 14,56 8,23 2,73
40-50 10,63 1,30 52 40 13,73 8,08 2,71
1=67,38
Чернозем южныи (пашня)
0-10 8,77 1,12 58 51 8,12 8,14 2,67
10-20 12,03 1,23 54 43 16,93 8,51 2,67
20-30 11,88 1,25 54 43 18,69 8,67 2,74
30-40 10,30 1,26 54 42 14,97 8,35 2,74
40-50 12,37 1,25 54 43 16,67 8,12 2,73
1=75,38
В пахотных почвах, находящихся в длительном с/х использовании ухудшаются водно-физические своиства, происходит разрушение макроструктуры и увеличение количества микроагрегатов, возрастает плотность подпахотных горизонтов почв. Содержание водопрочных агрегатов крупнее 1 мм при длительнои обработке уменьшается в 5-7 раз.
В процессе исследовании на южных черноземах охарактеризовано исходное фоновое состояние пахотных почв по физико-химическим, биологическим и агрохимическим своиствам Костанаискои области в виде сводных таблиц. Для совершенствования мониторинга почв замена сплошнои съемки на наблюдения на ключевых участках даст следующие преимущества: снижение затрат на производство работ, по-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Длительное интенсивное использование сельскохозяиственных угодии, приводит к деградации естественных кормовых угодии и в особенности пахотных почв.
Черноземы Северного Казахстана содержат значительное количество общего гумуса и азота, валовых форм фосфора и калия. Характеризуются высо-кои нитрификационнои способностью.
В результате длительного земледельческого использования черноземы утратили из слоя 0-20 см - 26 %, 050 см - 23 %, 0-100 см - 22 % гумуса.
В первую очередь при освоении черноземов ускоренными темпами расходуются легкогидролизуемые гумусовые и азотистые вещества, потеря которых в старопахотных почвах достигает 45 % от исходного.
вышение достоверности результатов за счет точности фиксации точки отбора, об экологическом состоянии почв, получение уточнении агроэкологическои характеристики мощности пахотного горизонта и удобство в использовании картограмм. Ежегодные мониторинговые исследования дают из года в год более объективные и точные сведения о состоянии почв и почвенного покрова.
Как показали результаты исследовании, при длительном сельскохо-зяиственном использовании чернозе-
мов без создания условии для расширенного воспроизводства почвенного плодородия наступает пороговое «скелетное» значение содержания гумуса, ниже которого оно не опускается при любых обстоятельствах. В даннои ситуации процессы новообразования гумусовых веществ затухают. Отмечена тенденция к увеличению гумусирован-ного горизонта старопахотных черноземов за более чем полувековои период времени, расположенных на равниннои местности без проявления воднои эрозии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Талахадзе Г., Накашидзе Л.,Кирвалидзе Р. Учебник для лабораторно-практических занятии по почвоведению. - Тбилиси: 'Танатлеба", 1973. - 333 c.
2 Дурасов А.М. Почвы Северного Казахстана. - Алматы, 1958. - 68 с.
3 Евстифеев Ю.Г. Почвы Казахскои ССР. Вып. 6. Почвы Кустанаискои области. -Алматы, 1966. - 416 с.
4 Джаланкузов Т. Антропогенез почвенного покрова и почв Северного Казахстана. - Алматы, 1996. - 204 с.
5 Абдыхалыков С.Д., Джаланкузов Т.Д., Редков В.В. Черноземы и темно-каштановые почвы Северного Казахстана. - Алматы, 2012. - 195 с.
ТYИШ
Джаланкузов Т.Д., Назанова Г.К. ТАЛАПКЕР СТАЦИОНАРЫНЫН, КАЛЫПТЫ ОН^СТЖ КАРА ТОПЫРАЦТАРЫН
МОНИТОРИНГТ1К ЗЕРТТЕУ 9.О. Оспанов атындагы К,азак, топырацтану жэне агрохимия гылыми-зерттеу институты, 050060 Алматы, эл-Фараби дацгылы, 75 В, Цазацстан,
e-mail: d.temirbolat@bk.ru
Ма;алада Костанай облысыньщ ощустж ;ара топырак;тарыньщ морфогенетикалы; химиялы;, физикалы; ;асиеттерш ба;ылаудыц нэтйжелерi кел^рыдь
TyuiMdi свздер: кара топыра;, мониторинг, топыра; ;абаты, топыра; тармагы, топырак; ^^е^тер^
SUMMARY Zhalankuzov T.Zh., Nazanova G.K. MONITORING STUDIES OF NORMAL SOUTHERN CHERNOZEMS IN TALAPKER RESEARCH STATION
Kazakh Research Institute of Soil Science and Agrochemistry after U.U. Uspanov,
050060 Almaty, 75 Val-Farabi avenue, Kazakhstan, e-mail: d.temirbolat@bk.ru
The results of the monitoring of morphological, chemical and physical properties of normal southern chernozems in Kostanai region presented in the paper.
Key words: chernozem, monitoring, horizon, subarea, soil properties.
