CC BY
52
ЭКОЛОГИЯ
УДК 630.181 Ю.В. Беховых,
А.Г. Болотов СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОДУКТИВНЫХ ЗАПАСОВ ВЛАГИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЛЕНТОЧНЫХ БОРОВ АЛТАЙСКОГО КРАЯ В ЗОНАХ ЗАСУШЛИВОЙ И СУХОЙ СТЕПИ
Ключевые слова: дерново-подзолистые почвы, зона сухой степи, зона засушливой степи, гранулометрический состав, плотность, плотность твёрдой фазы, почвенногидрологические константы, почвенный профиль, влажность почвы, влагоёмкость почвы, продуктивные запасы влаги, запас труднодоступной влаги.
Введение
Дерново-подзолистые почвы сформированы в основном под уникальными ленточными сосновыми борами Алтайского края и составляют всего около 4% почвенного покрова края [1]. Этот тип почв в зонах сухой и засушливой степи является нетипичным, так как для формирования требует промывной водный режим, несвойственный для почв данных климатических зон, что создаёт дополнительный исследовательский интерес. В ленточных борах промывной водный режим обеспечивает песчаный субстрат ложбин древнего стока. Лесная подстилка формирует запас химических элементов, без которых невозможен процесс подзолообразования. Сосновые боры и дерновоподзолистые почвы являются примером саморегулирующейся дополняющей друг друга экологической системы. Однако любые внешние факторы, такие как антропогенное воздействие, лесные пожары, изменение климатических условий могут привести к нарушению равновесия, что может поставить под вопрос факт существования ленточных боров в критических условиях засушливой и сухой степи. В связи с этим изучение почвенных и экологических условий произрастания ленточных боров является актуальной задачей.
Один из основных факторов, определяющих все стадии жизни и развития растения, — почвенная влага. Именно она является основным источником воды для обеспе-
чения жизнедеятельности растений. Особо актуально для почв юго-западной части ленточных боров определение значений запаса продуктивной влаги (ЗПВ) — части влагоза-паса, доступного для потребления растений. Это во многом может способствовать разработке и планированию лесовосстановительных работ в этом районе, опираясь на конкретные научные результаты.
Целью исследований было определение влагосодержания в почвах ленточных боров Алтайского края, расположенных в зонах сухой и засушливой степи. В задачи исследований входил расчет значений продуктивных и труднодоступных запасов влаги на различных элементах мезорельефа в различные периоды наблюдений, а также анализ данных для рекомендаций по лесовосстановлению.
Объект и методы исследований
Исследования проводились в юго-западной части ленточных боров Алтайского края на территории Угловского лесничества То-полинского лесхоза, расположенного в зоне сухой степи и на территории Волчихинского лесхоза, расположенного в зоне засушливой степи. В качестве опытных участков были выбраны различные экспозиции дюнноувалистого мезорельефа. Объектом исследований были дерново-подзолистые почвы ленточных боров. Предметом исследований являлось изучение запасов влаги на различных элементах мезорельефа дерновоподзолистых почв.
Определение общих физических и водных свойств почв было проведено с использованием общепринятых в почвоведении методик [2].
Результаты исследований
Почвы боровых песков, формирующиеся под сосновыми насаждениями, по комплек-
су признаков можно разделить на две группы [3]: дерново-подзолистые песчано-
супесчаные, образующиеся на возвышенных холмистых участках бора, и дерновоподзолистые оглеенные, развитые по понижениям мезорельефа в условиях постоянной связи с грунтовыми водами.
Морфологические признаки дерновоподзолистых почв зон засушливой и сухой степи довольно схожи для соответствующих элементов мезорельефа. Некоторые различия наблюдаются в морфологии низинных участков. В почвах зоны засушливой степи более заметно по сравнению с почвами сухостепной зоны проявляется глеевый процесс в нижних почвенных горизонтах. Это легко объясняется более высоким количеством годовых осадков в зоне засушливой степи (350 мм) по сравнению с зоной сухой степи (110-250 мм) [4], что ведет к более интенсивному вымыванию илистых частиц из вышележащих горизонтов почвы в нижележащие. Свою роль в процессе оглеевания играет и уровень грунтовых вод, который в зоне засушливой степи выше к поверхности почвы, чем в сухостепной зоне [5].
В гранулометрическом составе боровых почв засушливой степи преобладает песчаная фракция 0,25-0,05 мм. В боровых почвах сухостепной зоны максимально представлена фракция крупного песка 1-0,25 мм (табл. 1).
Плотность исследованных почв лежит в пределах 1220-1590 кг/м3. Порозность почвенных слоёв постепенно уменьшается с глубиной, при этом показатели зоны засушливой степи выше соответствующих показателей сухостепной зоны на 3-10%. Различия плотности сложения и порозности дерновоподзолистых почв зон засушливой и сухой степи можно объяснить различным характером растительности и особенностями гранулометрического состава (табл. 2).
Плотность твердой фазы изученных почв незначительно изменяется с глубиной от 2600 до 2700 кг/м3.
Особенности гранулометрического состава исследованных дерново-подзолистых почв определили значения почвенно-гидрологических констант данных почв (табл. 3).
Максимальная гигроскопичность (МГ) песчаных почв только в гумусовом слое достигает 1,1-1,4% от массы сухой почвы. Малы по сравнению с почвами других типов значения влажности завядания (ВЗ), наименьшей влагоемкости (НВ) и полной влаго-ёмкости (ПВ).
Дифференциация почвенного профиля дерново-подзолистых почв по физическим свойствам и гранулометрическому составу, а также различия в количестве осадков и растительном покрове нашли отражение в распределении запасов продуктивной влаги (рис. 1).
Таблица 1
Гранулометрический состав дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края (числитель — зона засушливой степи р. 4/99, знаменатель — зона сухой степи р. 5/98)
Глубина, Содержание фракций, %, размер, мм
см 1-0,25 0,25-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005 0,005-0,001 менее 0,001 менее 0,01
3-10 3 «Ч-. 35 1^ 75,6 18,95 10,4 1,08 0,9 1,32 2,6 0,20 8,0 3,32 11,5 4,84
15-20 5.1 73,27 77,7 6,28 7,9 0,40 0,8 1,32 2,1 2,64 6,0 2,72 8,9 6,68
30-40 5.9 81,94 81,7 13,98 6,6 0,32 0,5 0,01 1,6 0,47 3,4 3,28 5,5 3,75
50-60 5.6 83,52 84,5 12,50 5,0 0,64 0,8 0,04 1,0 2,32 2,8 0,92 4,6 3,28
90-100 2,3 78,96 80,3 18,11 7,2 0,20 0,1 1,92 0,6 0,52 9,0 0,28 9,7 2,72
Таблица 2
Общие физические свойства дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края (числитель — зона засушливой степи р. 4/99, знаменатель — зона сухой степи р. 5/98)
Глубина, см Плотность, кг/м3 Плотность твердой фазы, кг/м3 Порозность, %
3-10 1220 1475 2600 2610 53,1 43,5
15-25 1304 1490 2600 2650 49.8 43.8
50-60 1370 1590 2650 2700 48,3 41,1
90-100 1510 1580 2700 2700 44,1 41,5
Таблица 3
Почвенно-гидрологические константы дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края (числитель — зона засушливой степи р. 4/99, знаменатель — зона сухой степи р. 5/98)
Глубина, см МГ ВЗ (1,34 МГ) НВ ПВ
% от массы сухой почвы
3-10 1,1 1,4 1,5 1,8 8,6 5,6 43,1 30,0
50-60 34 о[ о" 46 о[ о" І ~ 44 35,3 25,9
90-100 44 о[ о" 55 о[ о" 00 чО] ^ 29.2 26.2
И, ММ вершина увала
□ 'ЗТВ
■ П'ЗВ ппр ель
□ П'ЗВ июль
□ ГТЗВ сентябрь
зона засушливой степи
зона сухої і степи
зона засушливом степи
зона сухой степи
11, мм южный склон увала
0^— . ... ■— г 0-
зона засушливой зона сухой зона засушливой
степи степи степи
Рис. 1. Продуктивные запасы влаги (Wl мм) на различных элементах мезорельефа в метровом слое дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края
зона сухой степи
На рисунке 1 представлены диаграммы запасов продуктивной влаги (ЗПВ) в метровом слое дерново-подзолистых почв югозападной части ленточных боров Алтайского края, расположенных в зонах засушливой и сухой степи на различных элементах мезорельефа. Для сравнения представлены данные запасов труднодоступной для растений влаги (ЗТВ). Исследования проводились в конце апреля — в период начала активного роста и развития растений, в июле — в период наибольшей активности растений и в середине сентября — в период угасания жизненной активности растительного покрова.
Анализ диаграмм влагосодержания в метровом слое показывает, что продуктив-
ные запасы влаги в зоне засушливой степи выше запасов продуктивной влаги почв сухостепной зоны во все сроки наблюдения на всех элементах мезорельефа (рис. 1). Это является естественным следствием различного количества годовых осадков в соответствующих климатических зонах [4]. Также необходимо отметить, что запас труднодоступной влаги в дерново-подзолистой почве зоны засушливой степи практически в два раза меньше запаса труднодоступной влаги почвы сухостепной зоны. Этот факт также влияет на количество продуктивной влаги. Чем больше труднодоступной влаги, тем меньше продуктивной. Количество труднодоступной влаги определяется особенно-
стями гранулометрического состава, плотностью, порозностью, гумусированностью почвенных горизонтов.
В апреле наиболее низкий запас продуктивной влаги в метровом слое дерновоподзолистой почвы наблюдается на вершине увала. Причем эта закономерность прослеживается и в сухостепной зоне, и в зоне засушливой степи. Максимальный апрельский запас продуктивной влаги в метровом слое в обеих климатических зонах наблюдается на южном склоне увала. В низине увала и на северном склоне для рассматриваемых климатических зон апрельский характер содержания продуктивной влаги также схож. Таким образом, качественный характер распределения продуктивных запасов влаги в метровом слое дерновоподзолистых почв в ленточных борах сухостепной зоны и зоны засушливой степи по элементам мезорельефа в апреле одинаков. Абсолютные значения продуктивных запасов влаги в зоне засушливой степи превышают аналогичные значения зоны сухой степи на 30-50% и более в зависимости от элемента мезорельефа.
В июле наименьший запас продуктивной влаги в метровом слое почвы зоны засушливой степи наблюдается в низине увала, а наибольший — на северном склоне. В сухостепной зоне наименьший июльский запас
продуктивной влаги зафиксирован на северном склоне, а наибольший — в низине увала и на южном склоне. Таким образом, характер влагосодержания метрового слоя почвы на различных элементах мезорельефа в зонах сухой и засушливой степи в июле изменяется. Это может быть обусловлено различным количеством осадков, а также различным типом растительного покрова.
В сентябре наименьший запас продуктивной влаги в зонах сухой и засушливой степи был зафиксирован на северном склоне увала. Наибольший за сентябрь запас продуктивной влаги в зоне засушливой степи наблюдался в низине, а в зоне сухой степи — на вершине и на южном склоне. Необходимо отметить, что абсолютные значения продуктивных запасов влаги становятся минимальными в сентябре за весь период наблюдения практически на всех элементах мезорельефа в обеих климатических зонах.
Особенно показательны наблюдения за запасами влаги в двадцатисантиметровом слое дерново-подзолистой почвы (рис. 2). Данный слой почвы наиболее важен с точки зрения лесовосстановления, так как в него попадают семена сосны, и в нем начинает формироваться корневая система молодого дерева. От влагообеспеченности данного слоя во многом зависит результат возобновления леса.
Рис. 2. Продуктивные запасы влаги (W, мм) на различных элементах мезорельефа в двадцатисантиметровом слое дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров
Алтайского края
Анализируя данные исследования, можно сделать вывод, что в двадцатисантиметровом слое почвы сухостепной зоны наблюдаются критические условия влагосодержа-ния. Особенно напряженный режим складывается на вершине увала, где продуктивные запасы влаги меньше запаса труднодоступной влаги уже с апреля. К сентябрю продуктивные запасы влаги в этом слое почвы в сухостепной зоне становятся меньше запасов труднодоступной влаги на всех элементах мезорельефа. В зоне засушливой степи продуктивные запасы влаги к сентябрю также уменьшаются, однако их значения не пересекают границу труднодоступной влаги. Также необходимо отметить, что максимальные значения продуктивных запасов влаги в двадцатисантиметровом слое зафиксированы почти на всех элементах мезорельефа обеих климатических зон в апреле. Только на северном склоне увала в почве зоны засушливой степи запас продуктивной влаги в июле превышал апрельский.
Выводы
1. Максимальные запасы продуктивной влаги дерново-подзолистой почвы ленточных боров Алтайского края в условиях засушливой и сухой степи за период апрель-сентябрь наблюдаются практически на всех элементах мезорельефа в апреле и июле, однако характеризуются низкими абсолютными значениями.
2. Продуктивные запасы влаги в двадцатисантиметровом слое дерново-подзолистых почв сухостепной зоны к сентябрю практически на всех элементах мезорелье-
фа становятся меньше запасов труднодоступной влаги.
3. Во всем почвенном профиле, а особенно в верхнем двадцатисантиметровом слое дерново-подзолистой почвы ленточных боров сухостепной зоны формируются критические условиях произрастания растений с точки зрения влагосодержания.
4. Для восстановления соснового леса в сухостепной зоне Алтайского края необходима разработка влагосберегающих и влагозадерживающих мелиоративных мероприятий.
5. Проведение влагосберегающих мелиоративных работ при лесопосадках на дерново-подзолистых почвах зоны засушливой степи также требует более детального изучения.
Библиографический список
1. Бурлакова Л.М., Татаринцев Л.М., Рассыпнов В.А. Почвы Алтайского края: учебное пособие. — Барнаул: Изд-во Алт. СХИ, 1988. — 72 с.
2. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. — М.: Агропромиздат, 1986. — 416 с.
3. Почвы Алтайского края. — М.: Изд-во АН СССР, 1959. — 382 с.
4. Агроклиматический справочник по Алтайскому краю. — Л.: Гидрометиздат, 1957. — 167 с.
5. Заблоцкий В.И. Динамика экологических условий на гарях в сосновых лесах юго-востока западной Сибири: автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. — Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006. — 30 с.
+ + +
УДК 579.64 Ю.В. Батаева,
И.С. Дзержинская, Чан Минь Куан Мвале Камуквамба
СКРИНИНГ ЦИАНО-БАКТЕРИАЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ ИЗ ЭКОСИСТЕМ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ, ОБЛАДАЮЩИХ ФИТОСТИМУЛИРУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ
Ключевые слова: цианобактерии, циано- Введение
бактериальные сообщества, почвенные В настоящее время в агропромышленном
водоросли, фитостимулирующая актив- комплексе отдается предпочтение не хими-
ность, ростстимулирующая активность, ческим препаратам, влияющим отрицатель-
Астраханская область, всхожесть, кресс- но на плодородие почв, окружающую сре-
салат, фитотоксичность. ду, качество продукции, а биологическим
