CC BY
40
Агишева С.Ю., Достова Т.М.
Оренбургский государственный университет E-mail: sveta3333@yandex.ru
ОСОБЕННОСТИ ЭКОЛОГИИ ГУМУСООБРАЗОВАНИЯ ПОЧВ ЛЕСОСТЕПНОГО И СТЕПНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ
Представлены обобщенные данные по особенностям экологии гумусообразования почв Южного Предуралья как в зонально-генетическом, так и в региональном аспектах. Представлены основные факторы, влияющие на формирование системы показателей гумусового вещества почв: климат, растительность, островные леса и склоновая асимметрия.
Ключевые слова: гумус, зональность почв, склоновая асимметрия, островные леса.
Гумус и его качественно-количественные свойства находятся в ряду важнейших показателей почв, определяющих как их экологические функции в биосфере, так и хозяйственные признаки. Повсеместно наблюдаемые процессы деградации гумуса почв агроландшафтов ставят задачу всестороннего изучения экологических условий гумусообразования в естественных, целинных условиях с целью моделирования их в агроценозах, в том числе и в пределах Южного Предуралья, важного аграрного региона России.
Гумусообразование является незаменимой составляющей почвообразовательного процесса, его высшей, завершающей стадией. Оно тесно связано с условиями почвообразования. Гу-мусное состояние почв формируется в специфической среде, в создании которой принимают участие все факторы почвообразования.
Основной закономерностью гумусообразо-вания черноземов Урала является зональная смена типов и подтипов почв, которая связана с последовательными изменениями совокупности климатических показателей. Вместе с гидротермическими условиями меняются и естественная растительность, ее видовой состав, проективное покрытие, высота травостоя[7].
Объектами работы послужили черноземы и темно-каштановые почвы Предуралья, расположенные под хорошо сохранившейся естественной растительностью. Все выбранные почвенные объекты по фундаментальным свойствам, таким как гранулометрический состав (тяжелосуглинистый), плотность, удельная поверхность и др. мало отличались друг от друга.
Показатели состава и структуры естественных фитоценозов исследовались общепринятыми геоботаническими методами [2,3]. Для учета
корневой массы использовался метод почвенных монолитов (20?20?20 см), отобранных с поверхности в 3-х кратной повторности. Надземная фитомасса определялась укосным методом. Для определения интенсивности разложения целлюлозы применялся метод аппликации [1] с закладкой стерильного льняного полотна в верхний слой почвы (0-20 см) на срок, близкий к длительности вегетационного сезона.
Основная закономерность гумусообразования связана с географической зональность почв. В Южном Предуралье в направлении с севера на юг происходит последовательная широтно-зональная смена почвенных подзон: от черноземов выщелоченных и типичных лесостепи до темнокаштановых почв сухих степей. От таких климатических показателей, как температура и увлажненность почв, зависит вероятность, направленность и скорость многих химических, биохимических и биологических процессов, лежащих в основе процессов биосинтез гумуса. Динамика важнейших показателей климата черноземной полосы Урала представлена в таблице 1.
Гидротермический условия территории, в свою очередь, во многом определяет видовой состав и объем ежегодно производимой фитомассы естественной растительности.
Основные показатели растительных группировок приведены в таблице 2. Из представленных данных следует, что ряду исследуемых подтипов почв наблюдается снижение величины проективного покрытия, высоты травостоя, уменьшение количества ярусов и подъярусов.
Отмечается снижение запасов надземной растительной биомассы и происходит увеличение запасов подземной фитомассы. Это отношение возрастает по мере аридизации климата и связано с заменой разнотравья на злаковую рас-
тительность с мочковатой структурой коренных систем. Одновременно это явление свидетельствует о существовании генетической взаимосвязи и взаимозависимости между свойствами почв и видовым составом растительности [4].
На широтно-зональную смену почвенных подзон в Южном Предуралье накладывается местный, провинциальный комплекс экологически значимых для экологии гумусообразования условий. Среди них особо следует отметить ландшафтную асимметрия водоразделов, связанную с их широтным простиранием, и влияние островных лесов на соседние с ними территории.
С целью изучения влияния экспозиции склона на условия формирования системы показателей гумусового вещества почв в подзоне обыкновенных черноземов, на водоразделе рек
Салмыш и Сакмара были выполнены комплексные исследования, результаты которых приведены в таблице 3.
Полученные данные свидетельствуют, что по всей совокупности абиотических и биотических экологических факторов на северном склоне формируются более благоприятные условия для гумусообразования, чем на водоразделе и на склоне южного направления. По факторам почвообразования и условиям формирования гумуса на северном склоне складывается ситуация, более характерная для подзоны типичных черноземов, а на склонах южной экспозиции -для подзоны черноземов южных [6].
На территории южноуральского региона распространение лесных ландшафтов носит ограниченный характер Островные леса, вмес-
Таблица 1. Основные климатические показатели черноземной зоны Урала
Показатели Чернозем выщелоченный Чернозем типичный Чернозем обыкновенный Чернозем южный Темно-каштановая почва
X > 10°С 2200-2400 >2400 2400-2600 2400-2600 >2600
Г идротермический коэффициент (ГТК) > 0,8 0,8-0,7 0,7-0,6 0,6-0,5 < 0,5
Глубина промерзания, см 80-100 менее 80 менее 80 100-120 120-140
Осадки, мм 370-420 450 и > 350-400 300-350 310-335
Продолжительность залегания снежного покрова, в днях 146-160 140-155 140-155 135-145 135-145
X июля, оС 20-20,2 20,2-21,9 20,2-21,9 20,5-22,3 20,5-22,3
X января, оС -14,2-14,4 -14,4-15,0 -15,5-15,8 -15,8-16,5 -16,9-17,2
Таблица 2. Геоботаническая характеристика черноземной зоны Урала
Показатели Почвы, геоботаническая ассоциация
Черноземы выщелоченный, кострово- разнотравная Чернозем типичный, ковылково- типчаковая Чернозем обыкновенный, ковылково- типчаковая Чернозем южный, полынково-ковылково-типчаковая Темно-каштановая почва, ковылково-полынково-типчаковая
Общее проективное покрытие 80-90 85-90% 65-70% 60-65% 60-63%
Средняя высота травостоя, см 43-48 30-33 27-30 22-27 15-20
Число ярусов и подъярусов 6 5 4-5 4 3
Фитомасса надземная, ц/га 67,9 72,7 58,5 39,5 35,2
Фитомасса подземная, ц/га 134,3 174,6 152,0 142,2 144,5
Подземная Надземная 2,0 2,4 2,6 3,6 4,1
Общий запас, ц/га 202,2 247,3 240,5 181,7 179,7
Таблица 3. Некоторые условия гумусообразования разных участков асимметричного склона
подзоны обыкновенных черноземов
Часть водораздела
Показатели Склон Водораздельное Склон
северной экспозиции плато южной экспозиции
Растительность типчаково-ковыльная ковыльно-типчаковая полынково-типчаковая
Проективное покрытие, % 70-75 65-70 55-60
Средняя высота травостоя, см 35-37 30-35 27-29
Число ярусов 5 5 4
Общая фитомасса, ц/га: 206.6 191.0 177.4
в т.ч. надземная 62.1 52.8 37.4
подземная ( 0-20 см) 144.5 138.2 140.0
Запасы воды в снеге, мм 33 31 26
Температура почв на поверхности, ОС, июль 25.5 26.2 28.8
Глубина промерзания, см, февраль 95 97 110
Период биологической активности почв, сутки 148 140 130
Биологическая активность, 28 31 23
убыль ткани, % за 21 день
те с лесополосами, занимают около 12% лесостепной зоны и 4% территории степи. Древесная растительность способна аккумулировать в лесных экосистемах воду. Атмосферная влага, за счет своей высокой теплоемкости, влияет на температурный режим лесного массива и прилегающих биогеоценозов. Под влиянием относительно влажного и менее континентального мезоклимата, вокруг островных лесов формируются растительные сообщества с доминированием злаков-мезофитов, обладающие высоким проективным покрытием, ярусностью и большим объемом ежегодно производимой фитомассы, т. е. на сопредельных с лесом пространствах формируется комплекс экологически значимых условий, которые в своей совокупности влияют на качественно-количественные свойства гумуса [5,8]. Особо следует отметить следующее. Гумусное состояние, прежде всего гу-миновые кислоты, можно отнести к относительно консервативному признаку почвы. Соглас-
но концепции памяти почвы всю педосферу следует рассматривать как особый источник информации об эволюции и взаимоотношении биосферы, геосферы и общества [9]. Принимая во внимания, что значительная часть островных лесов в настоящее время сведена в результате хозяйственной деятельности, ареалы почв с несвойственными для окружающей территории показателями гумуса, ранее сформированные под лесами и на примыкающих к ним пространствах, нередко встречаются в пределах теперь уже типично степных ландшафтов.
Резюмируя вышеизложенное, можно сделать вывод, что экологические условия гумусо-образования почв Южного Урала отличаются высокой степенью неоднородности, что связано с причинами как зонального, так и регионального уровня. Они, в свою очередь, определяют широкий спектр качественно-количественных признаков органического вещества почв региона.
29.04.2013
Список литературы:
1. Агишева С.Ю. Гумусообразование и гумус почв Оренбургского Предуралья: автореф. дис. канд. биол. наук / ОГПУ. -Оренбург: ОГПУ, 2012. - 16 с.
2. Востров Н.С., Петрова А.Н. Определение биологической активности почв различными методами//Микробиология. Т.30 - 1961. - №4. - С. 665-672.
3. Гришина, Л. А. Учет биомассы и химический анализ растений - М.: МГУ, 1971. - 156 с.
4. Раменский Л.Г. Введение в комплексное почвенно-ботаническое обследование земель. - М.: Сельхозгиз, 1938. - 215с.
5. Русанов А.М., Милякова Е.А. Роль ландшафтной асимметрии в формировании почв и почвенного покрова Предуралья // Вестник Оренбургского государственного университета, 2005. - №4. - С 108-113.
6. Русанов А.М., Шеин Е.В., Милановский Е.Ю. Влияние Бузулукского бора на прилегающие ландшафты и свойства почв // Почвоведение, 2008. - №2. - С146-152.
7. Русанов А.М., Агишева С.Ю. Экологические условия гумусообразования черноземов Урала// Вестник ОГУ, 2009. -№6. - С. 597 - 600.
8. Русанов А.М. Почва как фактор восстановления растительности естественных пастбищ // Экология, 2011. - №1. - С.34 - 42.
9. Русанов А.М., Агишева С.Ю, Прихожай Н.И. Особенности экологии гумусообразования почв лесостепного и степного Предуралья // Мат. Всероссийской конф. с международным участием «Современные проблемы генезиса, реографии и картографии почв». Томск. 2011. - С.163-166.
10. Таргульян В.О., Горячкин С.П. Память почв: Почва как память биосферно-геосферно-антропогенных взаимосвязей. - М. -692с.
Сведения об авторах:
Агишева Светлана Юлаевна, методист ООДТДМ им. В.П. Поляничко, кандидат биологических наук 460018, г. Оренбург, ул. Советская 41, каб. 103, ООДТДМ им. В.П. Поляничко,
e-mail: sveta3333@yandex.ru Достова Татьяна Максимовна, аспирант кафедры общей биологии Оренбургского государственного университета 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, тел. (3532) 372480, e-mail: tatyana_dost@mail.ru
Agisheva S.Y., Dostova T.M.
Orenburg state university, e-mail: sveta3333@yandex.ru
ESPECIALLY HUMUS SOIL ECOLOGY STEPPE AND STEPPE PREURALYA
The generalized data on the environmental characteristics of soil humus in the Southern Urals zone-genetic and regional aspects. The key factors influencing the formation of a system of indicators of soil humic substances: the climate, vegetation, island forests and slope asymmetry.
Key words: humus, soil zonation, the asymmetry of the slope, island forests.
Bibliography:
1. Agishev, S.Y humus and soil humus Orenburg Ural region: Author. dis. Candidate. biol. Science / GPU. - Orenburg OGPU, 2012. - 16 p.
2. Vostrov, N.S. Determination of the biological activity of soils by different methods / NS eyes open A. N. Petrov // Microbiology. - 1961. - T.30. - № 4. - P. 665-672.
3. Grishina, L.A. Accounting biomass and chemical analysis of plant / L. A. Grishina. - Moscow: Moscow State University, 1971. - 156 p.
4. Ramenskii, L., Introduction to complex soil-botanical survey of land / L. Ramenskii. - Moscow: Sel’khozgiz, 1938. - 215 p.
5. Rusanov, A. M. The Role of Landscape asymmetry in the formation of soils and soil Urals / A.M. Rusanov, E.A. Milyakova // Bulletin of the Orenburg State University. - 2005. - № 4. - P. 108-113.
6. Rusanov, A. M. Effect of boron on Buzuluksky surrounding landscapes and properties of soils / A. M. Rusanov, E. V. Shein, E. Y Milanovsky // Soil Science. - 2008. - № 2. - P. 146-152.
7. Rusanov, A. M. Environmental conditions humus chernozems Ural / A. M. Rusanov, S. Y Agishev // Herald OSU. - 2009. - № 6. - P. 597 - 600.
8. Rusanov, A. M. Soil as a factor in re-vegetation of natural pastures / A. M. Rusanov // Ecology. - 2011. - № 1. - P. 34 -42.
9. Rusanov, A. M. Features of humus soil ecology of forest-steppe and steppe Urals / A. M Rusanov, S. Y Agishev, N. I. Parishioners // Math. All-Russian conference. with international participation «Modern problems of genesis, rheography and mapping of soils.» Tomsk. - 2011. - P. 163-166.
10. Targul’yan, V. O. Memory Soil: The soil as a memory-geosphere-biosphere interactions anthropogenic / V. O. Targul’yan,
S. P. Goriachkin. - M. - 692 p.
