CC BY
8ПЛОДОРОДИЕ И ОХРАНА ПАХОТНОПРИГОДНЫХ ПОЧВ КРИОЛИТОЗОНЫ ЗАБАЙКАЛЬЯ
Н.Н. Пигарева, д.б.н., ИОЭБ СО РАН
Комплексная почвенно-агрохимическая оценка выявила перспективные почвы и установила их общие закономерности функционирования. При освоении пахотнопригодных мерзлотных почв необходимо внесение минеральных удобрений и проведение мелиоративных мероприятий.
Ключевые слова: комплексная оценка, мерзлотные почвы, удобрения, мелиорация.
Вследствие общей гористости рельефа, суровых климатических условий сельское хозяйство в криолитозоне Забайкалья развито слабо и носит очаговый характер. Развитие сельского хозяйства осложняется низким биоклиматическим потенциалом: короткий вегетационный период, повсеместный недостаток тепла, поздневесенние и раннеосенние заморозки, наличие многометровой толщи вечной мерзлоты, залегающей в непосредственной близости от поверхности почвы.
Особенностью мерзлотных почв является преобладание периодически промывного водного режима, небольшая мощность почвенного профиля, наличие торфянистой подстилки, обусловленной небольшим количеством тепла и слабым разложением органических остатков. Наиболее ценными для сельского хозяйства являются почвы межгорных котловин. Почвенно-агрохимическими исследованиями установлено, что в межгорных котловинах криолитозоны Забайкалья для сельскохозяйственного производства могут использоваться лугово-черноземные, лесолуговые, дерново-глеевые, дерново-карбонатные, аллювиальные дерново-глеевые мерзлотные почвы [1].
Лугово-черноземные мерзлотные почвы составляют основной тип остепненной части ландшафта мерзлотной лесостепи. Формирование этих почв происходит в суровых климатических условиях при близком контакте с многолетней мерзлотой под лугово-степной растительностью на относительно выровненных, слабодренированных, остепненных территориях. Лесолуговые мерзлотные почвы занимают выположенные шлейфовые и обширные участки излучин пойм. В естественном состоянии эти почвы находятся под ерниковой растительностью с редким лиственничным древостоем, на незалесенных открытых площадках - под луговой разнотравной растительностью. Дерново-карбонатные мерзлотные почвы распространены в межгорных понижениях на надпойменных террасах рек. Формируются дерново-карбонатные почвы под березово-лиственничными лесами. Обычно это старая залежь, используемая под сенокос. Дерново-глеевые мерзлотные почвы формируются внутри котловин на надпойменных террасах, а также на узких, относительно холодных участках с луговой и лугово-болотной растительностью. В большинстве случаев эти почвы имеют дополнительный приток влаги с окружающих массивов. Аллювиальные дерново-глеевые мерзлотные почвы расположены в поймах и на конусах выноса, покрытые разнотравно-злаковыми лугами. Для них характерно чередование слоев различных по гранулометрическому составу, накопление органического вещества и наличие погребенных горизонтов.
В мерзлотных почвах межгорных котловин даже при легком гранулометрическом составе, всегда отмечаются черты луговости, что связано с близким залеганием многолетнемерзлотного слоя. Более интенсивное и длительное переувлажнение приводит к накоплению глеевых признаков.
На основании почвенно-картографических исследований, оценки уровня плодородия почв, гидрологических
особенностей физико-химических и агропроизводственных свойств на северо-востоке Бурятии выявлено 22 тыс. га почв, пригодных в перспективе для освоения под пашню. Кроме того, под сенокосы и пастбища можно использовать дополнительно 175 тыс. га [2].
Недостаток тепла в летние месяцы и короткий безморозный период ограничивает в условиях криолитозоны Забайкалья набор возделываемых культур. Агрохимические опыты показали, что в числе сельскохозяйственных культур здесь можно возделывать ячмень на зерно, овес на сено и силос, картофель, однолетние и многолетние травы [3]. Для введения почв в сельскохозяйственный оборот, рационального их использования необходимо знание их исходного потенциального и эффективного плодородия, прогноз направленности его изменения при агромелиоративном воздействии.
Потенциальное плодородие почв определяется, прежде всего, количеством органического вещества. Более благоприятные условия увлажнения мерзлотных почв способствуют лучшему росту растений и большему поступлению в почву органических остатков, а это сказывается на общем количестве вновь поступающего органического вещества. Все пахотнопригодные мерзлотные почвы отличаются высоким содержанием гумуса. Расчет запасов гумуса показал, что их величины (111-198 т/га в слое 0-20 см) значительно варьируют в зависимости от генетических особенностей почв, но наблюдается следующая закономерность: по мере увеличения гидроморфности почв запасы гумуса в них увеличиваются [4]. При высоких запасах гумуса для мерзлотных почв свойственно резкое снижение его с глубиной, что определяется неблагоприятным тепловым режимом нижних горизонтов. Особенностью мерзлотных почв является наличие гумусовых затеков (глубоких трещин), которые обусловлены криогенными процессами [5].
Для гумуса мерзлотных почв характерно значительное содержание негидролизуемого остатка, невысокая степень гумификации, высокий процент гуминовых кислот, связанных с устойчивыми полуторными окислами, средняя обогащенность гумуса азотом. По мере возрастания гидроморности мерзлотных почв в них снижается количество негидролизуемого остатка, степень гумификации, обогащенность гумуса азотом и увеличивается количество фульвокислот [4]. Жесткие гидротермические условия в процессе гумусообразования способствуют формированию гумусовых кислот относительно насыщенных азотом, даже при низком содержании азота в растительных остатках, поступающих в почву.
Основная доля общего азота (до 80%) находится в верхней части почвенного профиля. Высокая концентрация гумуса и азота в верхнем горизонте определяется биологической аккумуляцией. Азотный фонд мерзлотных почв на 96-98% представлен органическими соединениями, в составе которых преобладают негидролизуемые (78-80%) и
трудногидролизуемые (16-18%) формы. На долю легкогидролизуемых соединений азота, которые служат основным резервом для минерализации, приходится 6-8% общего азота. Количество подвижного минерального азота в исследуемых почвах составляет 0,9-1,5% [6]. Такое соотношение форм азота неблагоприятно для питания растений, поэтому проявляется недостаток почвенного азота для сельскохозяйственных культур.
Мерзлотные почвы характеризуются высоким содержанием валового фосфора (0,18-0,23%). Между количеством гумуса и валовым фосфором в почвах
криолитозоны наблюдается средняя корреляционная зависимость, г =0,61, большее влияние на содержание валового фосфора здесь оказывает количество этого элемента в породе. В мерзлотных почвах до 70% валового фосфора составляют фосфаты органических соединений, которые могут быть использованы растениями только после их минерализации. Распределение органического фосфора по профилю почв находится в прямой зависимости от содержания и распределения в них гумуса, что подтверждается достоверным коэффициентом корреляции (г = 0,78). Высокая увлажненность мерзлотных почв способствует образованию органического фосфора и сдерживает его минерализацию [7]. В пахотном слое содержание минеральных фосфатов составляет 33% от количества валового фосфора. Рыхлосвязанных, наиболее доступных растениям фосфатов содержится в мерзлотных почвах около 7% от содержания минерального фосфора. В целом, мерзлотные почвы отличаются низким запасом непосредственно доступного для растений фосфора, что определяет высокую эффективность фосфорных удобрений.
Как и все почвы Забайкалья, мерзлотные почвы содержат много калия, что обусловлено составом горных пород. Калийный фонд представлен в основном минеральной (8597%) и необменной (4-13% от общего) формами [8]. При недостаточной обеспеченности почв обменным калием зернофуражные культуры не проявляют положительной реакции на внесение калийных удобрений, что обусловлено обогащенностью почв калийсодержащими минералами и способностью растений усваивать калий из труднорастворимых калийных соединений. Вследствие этого не наблюдается четкой зависимости между содержанием в почве перед посевом обменного калия и прибавкой урожая от калийных удобрений.
Несмотря на высокое содержание гумуса и повышенную обеспеченность валовыми формами азота, фосфора и калия, сельскохозяйственные растения испытывают потребность во внесении минеральных удобрений, так как для мерзлотных почв характерно низкое содержание подвижных форм питательных веществ, что является лимитирующим фактором продуктивности агроценозов. Выявлено, что напряженное сочетание таких факторов, как неблагоприятный термический режим, короткий вегетационный период и содержание доступных (усвояемых) форм питательных веществ определяют на мерзлотных почвах приоритет фосфорных удобрений, поэтому в условиях криолитозоны Забайкалья минеральные удобрения по эффективности можно расположить в следующий ряд: Р>Ы>К Результаты многолетних агрохимических опытов проведенных нами показали, что внесение азотно-фосфорных удобрений в дозах 40-60 кг/га способствует значительному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур, ускоряет их созревание и улучшает качество. При внесении высоких доз азота и фосфора проявляется положительное действие калийных удобрений [3].
Введение в сельскохозяйственный оборот мерзлотных почв требует осторожный подход к их освоению. Большим недостатком проводимых в настоящее время мероприятий по освоению под пашню земель путем одновременной корчевки и собирания в валы деревьев летом является большой вынос
массы поверхностного гумусированного слоя (200-300 м3/га), что при содержании в нем 5-10% гумуса дает потерю гумуса в размере 10-25 т/га. Меньший вынос в валы дернины поверхности почвы идет при раздельной корчевке и уборке деревьев, а также при срезке и сгребании деревьев и кустарника зимой.
Во всех случаях распахиваемые, при введении в сельскохозяйственный оборот, почвы лишаются защитного действия растительного покрова. Возникают условия для развивания, а при интенсивных осадках - поверхностного смыва или размыва почв. В мерзлотных почвах возможны заплывание, заболачивание, просадки и обвалы местности, образование оврагов и рытвин, поэтому в каждом конкретном случае освоения участка должен применяться соответствующий набор мероприятий по охране и рациональному использованию почвенно-растительного покрова.
В системе мероприятий по созданию эрозионно-устойчивых ландшафтов на пахотнопригодных землях криолитозоны Забайкалья необходимо предусмотреть такие, которые практикуются в ряде районов Сибири: чересполосный посев многолетних и однолетних трав на длинных склонах, сочетание отвальных, безотвальных и плоскорезных обработок, мероприятий по регулированию снегоотложения (система защитных полос), посев строчных кулис). В системе мероприятий должны быть предусмотрительные, профилактические акты использования лесных угодий (сокращение промышленной рубки лесных массивов).
Для успешной защиты почв от оврагообразования в системе мероприятий необходимо обратить внимание на улучшение впитывания талых вод в почву. Одним из первоочередных приемов сброса избытка вод с более возвышенных участков должна быть закладка ловчих и водоотводных канав и рассредоточение вод на неразмываемые участки. У кромки леса целесообразно сооружение нагорных валов [2].
Поймы рек - наиболее «ранимые» ландшафты, их неправильное использование приводит к нежелательным последствиям. Учет исторически сложившихся природных особенностей свидетельствует, что в сельскохозяйственном производстве поймы рек в основном должны использоваться как луговые угодья.
Литература 1.Вторушин В.А., Пигарева Н.Н. Криоморфные почвы: перспектива их эффективного использования.- Улан-Удэ:БНЦ СО РАН, 1996. - 295 с. 2. Пигарева Н.Н., Корсунов В.М. Рекомендации по освоению и охране пахотнопригодных почв криолитозоны Забайкалья. - Улан-Удэ:БНЦ СО РАН, 2005. -43 с. З.Пигарева Н.Н., Корсунов В.М.Агрохимия почв криолитозоны Забайкалья. - Улан-Удэ:БНЦ СО РАН, 2004. - 204с. 4. Пигарева Н.Н., Корсунова Т.М. Особенности гумусного состояния почв криолитозоны Забайкалья//Агрохимия. - 2006. - №10.С. 19-27. 5.Куликов А.И., Соболев С.Д. Морозобойные трещины и их почвенно-генетическое значение //Почвоведение. - 1986. - №2. - С. 151-154. 6. Пигарева Н.Н. Азотный фонд мерзлотных почв // Агрохимия. - 1998. - №°7.С. 12-19. 7.Пигарева Н.Н. Фракционный состав фосфатов мерзлотных почв Бурятии// Агрохимия. - 1996. - №3.С. 14-19. 8.Пигарева Н.Н., Пьянкова Н.А. Калийный режим почв Бурятии. Почвы и повышение их производительной способности. Матер. Всесоюз. науч. конф. Красноярск, 1993. С.55-59.
Fertility and Protection of Arable Soils in the Cryolithozone of the Transbaikalia
N.N. Pigareva
Institute of General and Experimental Biology, Siberian Division, Russian Academy of Sciences, ul. Sakhyanovoi 6, Ulan-Ude, 67047
Russia, e-mail: [email protected]
Summary. Integrated soil-agrochemical assessment revealed promising soils for agricultural use and their general functioning features: relatively favorable water-physical characteristics and a potentially high level of fertility. In spite of the high potential fertility of cryogenic soils, agricultural plants need the application of mineral fertilizers. Reclamation measures are necessary for the development of arable cryogenic soils.
Key words: integrated assessment, cryogenic soils, fertilizers, amelioration.
