CC BY
25
УДК 631.93:631.4
ПЛОДОРОДИЕ ЛЕСОМЕЛИОРИРОВАННЫХ ПОЧВ АГРОЛЕСОЛАНДШАФТА «АЧИКУЛАКСКИЙ» НЕФТЕКУМСКОГО РАЙОНА СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
В. М. Кретинин, д. с.-х. н., профессор, А. В. Кошелев, к. с.-х. н., alexkosh@mail.ru, М. Б. Онищенко, иженер-исследователь - ФНЦ агроэкологии РАН
В статье представлены материалы по влиянию защитных лесных насаждений на плодородие почвы в северо-западной части Терско-Кумского песчаного массива за 26 летний период агролесомелиорации.
Ключевые слова: плодородие, агролесоландшафт, защитные лесные полосы, песчаный массив, Терско-Кумское междуречье, мелиоративное влияние.
Песчаные арены Терско-Кумского междуречья прошли сложный путь формирования структуры поверхности, растительного и почвенного покрова за относительно молодой геологический период развития. Увеличение поголовья скота, неумеренная пастьба привели к уничтожению растительного и почвенного покрова, образованию локальных геосистем, характерных для ландшафта подвижных песков. Современные естественные лесные и степные биоценозы на песках имеют низкую продуктивность, а почвы - примитивное морфологическое строение и низкое плодородие. Они очень неустойчивы и чувствительны к антропогенному воздействию. Развернувшиеся облесительные работы на Бажиганских песках с 1949 года и продолжавшиеся до 90-ых годов преобразили естественный ландшафт. Усилились процессы стабилизации, выравнивания, задернения поверхности, отложения продуктов дефляции и аккумуляции органических и минеральных веществ в почве [3, 5].
Материалы и методика исследований. Исследования проводили в северо-западной части Тер-ско-Кумского песчаного массива в Ачикулакском и Махмудском лесничествах в 1989 году [1, 2].
Агролесоландшафт «Ачикулакский», включающий лесничества «Ачикулакское» и «Махмудское», расположен в Манычско-Донской провинции су-хостепной зоны. Климат умеренно теплый, недостаточно увлажненный. Среднегодовая сумма атмосферных осадков равна 250-350 мм, КУ равен 0,15-0,20. Ландшафтный район Бажиганских песков. Почвы песчаные.
На период лесоустройства в 1986 году на общей площади 10000 га имелось 2574 га защитных лесных насаждений (ЗЛН) преимущественно III и IV классов возраста (75%). Из типов насаждений преобладали массивные (94,7%). Среди узких полезащитных лесных полос пастбищезащитные и кор-момелиоративные составляли наибольшую долю. Насаждения создавались по древесно-кустарнико-вому и древесному типам. Из видового состава преобладают робиния лжеакация, осокорь, тамарикс, вяз приземистый, дуб черешчатый, широко представлены клен ясенелистный, ясень ланцетный, лох серебристый, гледичия трехколючковая, амор-фа, шелюга, скумпия и др. Состояние насаждений неоднородное, производятся рубки ухода путем посадки на пень и удаления рядов кустарников и усыхающих деревьев. Сейчас стало очевидным незаслуженное игнорирование сосновых культур на Бажиганских песках.
Естественные лесные насаждения составляют всего лишь 5,5% от общей площади. Представлены они небольшими группами кустарников: тамарикса, джузгуна и одиночных деревьев ивы, лоха как на буграх песков, так и вблизи водотоков и выходов грунтовых вод на поверхность.
Почвообразующими породами песчаного мас-
сива являются древние третичные лессовидные суглинки, морские и аллювиальные пески. На деструктивно-аккумулятивных карбонатных поли-миктовых песках различной степени задернения и гумусированности сформировались малоразвитые каштановые почвы. Основной обработкой почвы под посадку лесных культур они были разрушены, что вместе с заменой основного биологического фактора травянистой растительности на лесную резко изменило почвообразовательный процесс, увеличило его скорость и емкость.
В связи с особенностями объекта исследования основными вариантами опыта являлись три типа насаждений (естественный, массивный, узкополосный), три возрастных периода роста (< 20, 20-40, >40 лет), две группы основных почвенных разностей по гранулометрическому составу (песчаная, супесчаная) [4]. Преобладала песчаная разность, а супесчаная легкосуглинистая составляла 15% почвенного покрова и в отличие от песчаной была более гумусированной, слоистой и приурочивалось к отрицательным формам рельефа. Не представилось возможным выделить лесомелиорированные зоны вблизи ЗЛН.
Результаты и их обсуждение. В лесных биогеоценозах (БГЦ) образовался новый биогеоценоти-ческий слой лесной подстилки. Средняя его мощность 1-2 см. Сюда включается значительная доля веточек, трухи, травяного войлока. При высокой минерализации опада запас лесной подстилки довольно большой, что, вероятно, связано с включением минеральных частиц в условиях дефляции. В естественных лесных БГЦ на песчаных буграх под тамариксом накапливается большое количество растительных остатков (таблица 1). На более тяжелых почвах с дерновым покрытием поверхности запасы лесной подстилки обычно меньше. Из-за разреженности, низкой продуктивности насаждений не наблюдается четкой зависимости в накоплении запасов подстилки и содержащихся в ней питательных элементов от их возраста.
Биогенные элементы активно аккумулировались в лесной подстилке. Под естественными ЗЛН содержание общего азота в подстилке достигло 4,5%. Вследствие большого содержания веточек, слаборазложившихся листьев, стеблей трав оно уменьшалось в подстилках под массивными и особенно узкополосными насаждениями.
Фосфора и калия содержалось примерно в 10 раз меньше, чем азота.
Исследования показали, что на целине в полуметровом слое песчаных разностей почв гумуса содержалось в среднем 0,22-0,61% и в супесчаных - 0,461,16%. Под естественной лесной растительностью гумуса увеличилось на 0,049-0,12%, причем в большей степени на незаросших буграх. Достоверность различия в прибавке гумуса в аккумулятивном слое 0-10 см составляла 0,60-0,75.
Таблица 1 - Содержание органических и минеральных веществ под лесными насаждениями в Ачикулакском и Махмудском лесничествах (числитель - насаждение, знаменатель - контроль)
Лесной БГЦ Возраст, лет Гранулометрический состав Почва (0-50 см ),% Лесная подстилка,% Масса лесной подстилки, т/га
Гумус N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О
Естественный - песчаный 0,403 0,283 0,028 0,024 0,079 0,080 0,217 0,187 4,473 0,428 0,470 7,06
- супесчаный 0,703 0,654 0,052 0,050 0,083 0,095 0,262 0,257 4,588 0,562 0,348 1,89
Массивный <20 песчаный 0,404 0,339 0,077 0,050 0,077 0,084 0,286 0,275 4,055 0,289 0,294 13,30
20-40 песчаный 0,457 0,339 0,049 0,043 0,080 0,088 0,330 0,269 1,895 0,439 0,388 11,06
20-40 супесчаный 1,104 1,027 0,058 0,051 0,120 0,125 0,251 0,265 4,271 0,404 0,421 14,41
>40 песчаный 0,747 0,613 0,046 0,037 0,085 0,079 0,225 0,209 2,136 0,484 0,451 14,0
>40 супесчаный 0,751 0,664 0,041 0,039 0,042 0,097 0,263 0,259 3,277 0,377 0,285 15,0
Узкополосный <20 песчаный 0,594 0,420 0,059 0,051 0,092 0,094 0,240 0,247 1,583 0,322 0,426 8,98
<20 супесчаный 1,171 1,067 0,059 0,054 0,105 0,109 0,336 0,308 1,611 0,343 0,546 6,54
20-40 песчаный 0,357 0,285 0,026 0,023 0,076 0,082 0,299 0,232 1,158 0,463 0,601 12,08
Узкополосный 20-40 супесчаный 0,707 0.561 0,054 0,048 0,078 0,079 0,245 0,219 0,884 0,391 0,698 6,04
>40 песчаный 0,350 0,227 0,041 0,029 0,084 0,081 0,325 0,293 - - - 13,50
>40 супесчаный 0,970 0,843 0,066 0,058 0,114 0,112 0,287 0,217 - - - 14,00
Под искусственными ЗЛН гумус накапливался активнее, чем под естественными. Под культурами моложе 20 лет содержание гумуса увеличилось на 0,065-0,174%, под 20-40-летними - на 0,087-0,246% и более взрослыми - в среднем на 0,13%. Достоверность различия с контролем изменялась в широких пределах, в среднем от 0,40 до 0,60. В связи с глубокой отвальной вспашкой почвы под насаждением и задернением ее в контроле прибавки гумуса в верхнем слое иногда не наблюдалось. Под молодыми посадками содержание гумуса могло и уменьшаться вследствие его минерализации или дефляции. В то же время в полновозрастных полосных насаждениях происходило отложение продуктов дефляции, усиление абиотической аккумуляции. Содержание валового азота и его увеличение под насаждениями в основном согласовывалось с количеством органического вещества в почве. Оно увеличилось на 0,002-0,027%, что в ряде случаев было недостоверным. Под ЗЛН содержание фосфора в почве увеличивается, хотя при сравнении с агроценозами, на которых систематически вносятся фосфорные удобрения, показатели выравниваются или остаются заниженными. В исследуемом лесопастбищном ландшафте массовыми наблюдениями на 46 пробных площадях установлена тенденция понижения содержания фосфора в почве под лесными ценозами. Возможно, что частично она объясняется более активным выносом и продолжительным удержанием фосфора в фитомассе деревьев и кустарников. На сравниваемых контрольных площадках мог вноситься с экскрементами пастбищных животных. Заметно аккумулировался фосфор под полосами абиотическим путем. Биологическая аккумуляция калия в почве лесных ценозов выражена довольно отчетливо и во многих вариантах опыта и слоях по-
чвы прибавка его была вполне достоверной.
В соответствии с содержанием органических и минеральных веществ в почве и ее плотностью сложения определены объемы аккумуляции в наиболее активном ее полуметровом слое за период роста насаждений (таблица 2). Они в основном согласуются с возрастом культур. Из определяемых веществ на фоне лесоулучшенного агороценоза по выше изложенным предположениям не наблюдалось накопление фосфора. При сравнении лесных биогеоценозов видно, что прибавки гумуса, азота, калия в почве под искусственными насаждениями в среднем за 26- летний период их роста значительно большие, чем под естественными. Также больше под искусственными насаждениями содержится биогенных элементов в лесной подстилке.
Естественные биогеоценозы на Бажиганских песках имеют относительно богатые запасы органических и минеральных веществ в наиболее активном верхнем полуметровом слое почвы. Мы допускаем, что после облесения в почве естественных лесных и степных биогеоценозов запасы определяемых веществ сохранились на том же уровне. Поэтому с большей вероятностью мы определяли запасы органических и минеральных веществ в почве ландшафта Ачикулакского лесхоза до облесения.
За 26-летний период лесомелиорации при общей лесистости лесхоза 31,3% объемы аккумуляции веществ под искусственными насаждениями и защищенными агроценозами довольно существенные.
В лесоаграрном ландшафте гумуса увеличилось на 4,88 т/га, валового азота - на 0,62 т/га, фосфора - на 0,41 т/га, калия - на 3,87 т/га или соответственно на 48132, 6115, 4144, 38170 т.
Темпы аккумуляции всех веществ в почве лесо-аграрного ландшафта довольно высокие. Особенно
следует отметить активное накопление гумуса в Рассчитана эколого-энерго-экономическая эф-искусственном лесном биогеоценозе и фосфора, ка- фективность агролесомелиорации почв АЛЛ «Ачи-лия в агроценозе. кулакский» (таблица 3).
Таблица 2 - Влияние типа и возраста насаждений на прибавку гумуса и биофильных элементов
в почве и лесной подстилке
Лесной БГЦ Возраст, лет Гранулометрический состав Площадь, га Почва ( 0 -50 см ), т/га Лесная подстилка, кг/га Масса лесной подстилки, т/га
Гумус N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О
Естественный - песчаный 470 6,72 0,13 -0,22 1,22 315,61 30,20 33,16 -
- супесчаный 83 1,73 0,03 -52 0,31 86,80 10,63 6,58 -
Широкополосный <20 песчаный 471 5,55 1,33 -0,49 0,49 539,48 38,44 39,11 -
20-40 песчаный 1601 8,09 0,40 -0,60 3,30 209,55 48,54 42,91 -
20-40 супесчаный 283 5,35 0,49 -0,42 -1,10 615,62 58,23 60,68 -
>40 песчаный 71 9,34 0,63 0,39 0,98 299,04 67,76 63,14 -
>40 супесчаный 12 23,52 0,12 -0,41 0,12 491,55 56,55 42,75 -
Узкополосный <20 песчаный 74 11,88 0,53 -0,19 -0,71 112,22 29,93 38,27 -
<20 супесчаный 13 7,32 0,35 -0,27 1,26 105,36 22,43 35,71 -
20-40 песчаный 34 5,00 0,21 0,42 3,29 139,84 55,91 72,58 -
20-40 супесчаный 6 9,79 0,39 -0,11 0,80 53,43 23,63 42,19 -
>40 песчаный 7 17,11 1,85 4,52 16,74 156,33 62,51 81,14 -
>40 супесчаный 2 14,66 2,35 3,13 12,72 123,76 54,74 97,72 -
Естественный - - 553 5,97 0,12 -0,26 1,08 281,27 27,26 29,17 6,28
Искусственный* 26 - 2574 7,53 11,51 0,60 1,29 -0,49 0,17 2,13 6,45 313,53 47,71 45,09 13,8
*Здесь и ниже числителЬ - на фоне лесоулучшенного агроценоза, Знаменатель - на фоне степного БГЦ.
Таблица 3 - Экологический, энергетический и экономический эффект аккумуляции веществ в почве (0-50 см) АЛЛ лесхоз «Ачикулакский» за 26-летний период лесомелиорации
2 н Прибавка веществ, т о Д и к
БГЦ ь, д а щ о л П Лесная подстилка гумуса N сО Р2 сО Накоплен энергии, Т Экономичес эффект, млн.р.
Лесной 553 92,0 3318 6,4 -148 594 80,296 34,595
Лесозащитный 2574 173,7 29601 3320 438 16602 1273,300 360,068
Лесозащищенный пастбищный и пахотный 5300 25970 3286 2173 20511 994,525 331096
Агролесоландшафт 9863 59178 6707 2466 37677 8922,716 725,759
Заключение. Таким образом, наибольшее количество гумуса и биофильных элементов аккумулировано в лесозащищенных БГЦ пастбищных и пахотных БГЦ, меньше в лесозащитном (антропогенном лесном) и очень мало в естественном лесном БГЦ. Всего в почве накоплено 8922,716 ТДж энергии, а общий экономический эффект составил 725,759 млн. р. Очевидно, что продолжение мониторинга плодородия почв на этом типичном объекте Бажиганских песков будет иметь важное экологическое и хозяйственное значение.
Литература:
1. Кретинин В. М. Плодородие лесомелиорированных почв в опытной сети ВНИАЛМИ во второй половине ХХ в. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2017. - 122 с.
2. Кретинин В. М. Почвоулучшающая роль защитных лесных насаждений в семиаридных и аридных регионах Северного Кавказа и Юго-востока ЕТР // Теория и практика лесомелиорации и лесоаграрного освоения аридных территорий. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2001. - С. 91-98.
3. Манаенков А. С., Сурхаев Г. А., Сурхаев И. Г. Актуальные задачи лесной мелиорации в Терско-Кумском ме-
ждуречье // Известия Нижневолжского агроуниверси-тетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2017. - № 2 (46). - С. 97-104.
4. Методика системных исследований лесоаграрных ландшафтов / Под общ. рук. Е. С. Павловского, М. И. Дол-гилевича. - М.: ВАСХНИЛ, 1985. - 112 с.
5. Петров В. И., Кулик А. К., Власенко М. В. Природный потенциал песчаных земель Терско-Кумского междуречья // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. - 2018. - № 1 (69). - С. 6-11.
FERTILITY OF FOREST RECLAIMED SOILS IN AGROFORESTLANDSCAPE «ACHIKULAKSKY» OF
NEFTEKUMSK DISTRICT OF STAVROPOL TERRITORY V. M. Kretinin, D.S-Kh.N., A.V. Koshelev, K.S-Kh.N., alexkosh@mail.ru,
M. B. Onishchenko - FSC agroecology RAS, Volgograd
The materials on the influence of protective forest plantations on soil fertility in the north-western part of the Terek-Kuma sand massif for the 26 year period of agroforest melioration in the article are presented.
Key words: fertility, agroforestlandscape, protective forest belts, sandy massif, Tersko-Kum interfluve, meliorative influence.
