CC BY
25
УДК 631.459.41
DOI 10.24411/0235-2516-2018-10011
ВЛИЯНИЕ ЭКСПОЗИЦИИ СКЛОНОВ И СТЕПЕНИ СМЫТОСТИ НА ПЛОДОРОДИЕ ЧЕРНОЗЕМОВ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ
Е.А. Празина (научный руководитель - профессор С.В. Лукин, д.с.-х.н.)
Белгородский государственный национальный исследовательский университет,
e-mail: [email protected]
Изучение влияния экспозиции склонов и степени смытости пахотных почв на величину рН и содержание органического вещества проводили в лесостепной зоне Белгородской области. Почвенный покров был представлен черноземами типичными и черноземами выщелоченными. Установлено, что с увеличением степени смытости наиболее сильно, по сравнению с водоразделами, снижается содержание органического вещества на склонах теплых экспозиций, чуть меньше — на склонах нейтральных и еще меньше — на склонах холодных экспозиций. В то же время, значения величин pHKa и pHH2O с увеличением степени смытости в большей степени возрастают на склонах теплых экспозиций, а в меньшей — на нейтральных и особенно холодных склонах.
Ключевые слова: чернозем, эрозия, склон, смыв почвы, экспозиция склона, органическое вещество, кислотность.
INFLUENCE OF THE SLOPES EXPOSITION AND DEGREE OF THE EROSION ON SOME INDICATORS OF CHERNOZEM FERTILITY IN FOREST-STEPPE ZONE
E.A. Prazina (research supervisor - Dr.Sci. S.V. Lukin)
Belgorod State National Research University, e-mail: [email protected]
Researches were conducted in a forest-steppe zone of the Belgorod region. The soil cover has been presented by chernozems typical and chernozem leached. The purpose of researches consisted in studying of influence of an exposition of slopes and degree of a washout of arable soils at a size рН and the content of organic substance. It is established that at by chernozems typical and chernozem leached with increase in degree of erosion it is the strongest, in comparison with watersheds, the content of organic substance on slopes of warm expositions decreases, it is slightly less - on slopes neutral and even less - on slopes of cold expositions. At the same time, values of the sizes pHKCl and pHH2O with increase in degree of an erosion more increase on slopes of warm expositions, and in smaller - on neutral and especially cold slopes.
Keywords: chernozem, erosion, slope, washout of the soil, slope exposition, organic matter, acidity.
Черноземы Центрально-Черноземных областей (ЦЧО) - самые плодородные почвы в России, однако и они подвержены деградационным процессам, таким как водная эрозия, дегумификация, подкис-ление почвенного раствора. Поэтому мониторинг кислотности почв и содержания органического вещества является важной составной частью сплошного агрохимического обследования, проводимого агрохимической службой России [1-5].
Среди областей Центрального Черноземья наиболее эродирована территория Белгородской области. Склоновый тип местности (склоны крутизной более 1° занимают около 76% площади), сильная расчлененность овражно-балочной сетью (до 1,5 км/км2), ливневый характер выпадения осадков, высокая распаханность территории и слабая облесенность, невыполнение землепользователями противоэрозионных мероприятий привели к интенсивному проявлению процессов эрозии. Доля
эродированных пахотных почв Белгородской области составляет 47,9% [1, 2]. В структуре годового стока сток талых вод составляет 60-80%, ливневых вод - 20-40% [6]. Экспозиция склона оказывает значительное влияние на микроклиматические условия и интенсивность смыва почв. На южных склонах снеготаяние проходит более интенсивно, в результате чего увеличивается сток и смыв почвы
[7, 8].
По образному выражению И.А. Крупенникова [9], «Эрозия выполняет по отношению к почве роль гильотины - она ее в буквальном смысле обезглавливает: лишает верхних гумусовых горизонтов, в которых сосредоточено почвенное плодородие». Ежегодные потери гумуса в области от развития эрозионных процессов составляют по разным оценкам от 135,8 тыс. т [8] до 242,2 тыс. т [10, 11]. Уменьшение содержания органического вещества в почве на 1% ниже оптимума приводит к снижению
урожайности зерновых культур в среднем на 0,51,0 т/га [1]. Подкисление почвенного раствора своеобразный «пусковой механизм» деградации почвы, приводящий к ухудшению агрофизических параметров и микробиологической активности почвы, снижению эффективности удобрений, ухудшению качества растениеводческой продукции и другим негативным последствиям [1, 2].
Цель работы - установить влияние экспозиции склонов и степени смытости черноземов типичных и выщелоченных лесостепной зоны Белгородской области на величину рН и содержание органического вещества.
Методы исследований. В работе использованы материалы почвенно-эрозионного обследования, проводимого в лесостепной зоне Белгородской области в 2013-2016 гг. ФГБУ «ЦАС «Белгородский». В отобранных почвенных образцах определяли pHKCl в соответствии с ГОСТ 26483-85, pHH2O по ГОСТ 26423-85, содержание органического вещества по методу Тюрина (ГОСТ 26213-91).
По ориентациям относительно сторон света склоны делятся на «холодные» (северной экспозиции), «теплые» (южной) и «нейтральные» (западной и восточной).
При статистической обработке данных использовали расчеты доверительного интервала для среднего значения (д: ± и коэффициента ва-
риации (V, %).
Результаты и обсуждение. За годы агрохимического обследования средневзвешенная величина содержания органического вещества в почвах области находилась в пределах 4,8-5,0% [1, 2]. В слое 10-20 см целинных черноземов типичных содержание органического вещества составляет 10,1, черноземов выщелоченных - 9,7% [11]. По нашим данным, среднее содержание органического вещества в пахотном слое почвы на водоразделах у не-смытых черноземов типичных составило 5,98 и 5,83% - у черноземов выщелоченных.
Склоны разных экспозиций имеют различия по водному и питательному режимам почвы, количеству поступающей солнечной радиации, неоднородности снежного покрова, следствием чего являются разные скорости накопления и гумификации органического вещества. На холодных склонах сформированы черноземы, содержание органического вещества которых превышает аналогичный показатель на склонах нейтральной и теплой экспозиции.
Например, на склонах холодных экспозиций среднее содержание органического вещества в пахотном слое черноземов типичных слабосмытых и черноземов выщелоченных слабосмытых составля-
ет соответственно 5,27 и 5,17%, нейтральных - 4,97 и 4,87%, теплых - 4,79 и 4,55%. Среднее содержание органического вещества в черноземах типичных и выщелоченных среднесмытых составляет соответственно 4,70 и 4,74% на холодных склонах; 4,68 и 4,63% - на нейтральных; 4,12 и 4,03% - на теплых (таблица).
В результате значительного проявления водной эрозии на склонах южной экспозиции формируются черноземы с меньшим содержанием органического вещества. Так, П. А. Костычев [13] относительно содержания гумуса в почвах склонов Воронежской области отмечал, что на склонах, обращенных к югу, его меньше, по сравнению с северными склонами.
На склонах разных экспозиций среднее содержание органического вещества в черноземах типичных и выщелоченных слабосмытых было на 0,97% ниже, чем на водоразделе, а на черноземах среднесмытых эта величина возрастала до 1,48 и 1,36% соответственно.
По данным агрохимического обследования, в 1976-1983 гг. доля кислых почв составляла 22,9%, в 2010-2014 гг. она увеличилась до 45,8% [2]. В слое 10-20 см целинных черноземов типичных величина pHKCl составляет 6,0, черноземов выщелоченных -5,3 [11]. В условиях Белгородской области с увеличением степени смытости почвы значения величин pHKCl и pHH2O возрастают [14].
Средняя величина pHKCl на водоразделах составляла 5,64 у несмытых черноземов типичных и 5,15 - у черноземов выщелоченных, а величина pHвOд соответственно - 6,7 и 6,21. Солевая вытяжка извлекает из почвы обменно-поглощенные ионы водорода, поэтому значения pHKCl ниже, чем pHH2O. Как правило, у черноземов типичных значения pHH2O выше pHKCl на 1,0-1,04, а у черноземов выщелоченных - на 1,03-1,07 [14].
На теплых склонах черноземы характеризовались более высокими значениями величин pHKCl и pHH2O, чем на водоразделах, а также на склонах холодных и нейтральных экспозиций.
Например, на склонах теплых экспозиций среднее значение величины pHKCl в пахотном слое черноземов типичных слабосмытых и черноземов выщелоченных слабосмытых составляет соответственно 6,19 и 5,88, нейтральных - 5,95 и 5,75, холодных - 5,70 и 5,58. Среднее значение pHKCl черноземов типичных и выщелоченных среднесмытых составляет соответственно 6,55 и 6,13 для теплых склонов, 6,18 и 5,94 - для нейтральных, 6,03 и 5,77 - для холодных. Аналогичным образом в зависимости от экспозиции склона и степени смытости почвы менялись значения величины pHH2O.
Величина рН и содержание органического вещества в зависимости от экспозиции и степени смытости черноземов
Показатель Экспозиция Степень смытости Число образцов я ± min-max V, %
Чернозем типичный
рНт водораздел несмытая 35 5,62±0,09 5,3-6,2 4,8
теплая слабосмытая 23 6,19±0,20 5,7-7,1 7,6
среднесмытая 26 6,55±0,12 6,2-7,1 4,6
холодная слабосмытая 23 5,70±0,05 5,6-6,0 1,9
среднесмытая 24 6,03±0,10 5,8-6,6 3,8
нейтральная слабосмытая 20 5,95±0,12 5,6-6,4 4,3
среднесмытая 24 6,18±0,08 5,7-6,5 3,3
pHH2O водораздел несмытая 35 6,65±0,07 6,4-7,0 2,9
теплая слабосмытая 23 7,16±0,20 6,6-8,0 6,6
среднесмытая 26 7,52±0,13 7,0-8,1 4,2
холодная слабосмытая 23 6,68±0,07 6,5-6,9 2,3
среднесмытая 24 6,99±0,12 6,6-7,6 4,0
нейтральная слабосмытая 20 6,96±0,14 6,5-7,5 4,5
среднесмытая 24 7,13±0,09 6,8-7,5 3,1
Органическое вещество, % водораздел несмытая 35 5,98±0,08 5,8-6,8 4,1
теплая слабосмытая 23 4,79±0,23 3,7-5,5 11,3
среднесмытая 26 4,12±0,37 2,4-5,1 22,3
холодная слабосмытая 23 5,27±0,14 4,4-5,7 6,3
среднесмытая 24 4,70±0,26 3,4-5,5 13,1
нейтральная слабосмытая 20 4,97±0,29 3,6-5,6 12,9
среднесмытая 24 4,68±0,22 3,5-5,3 11,5
Чернозем выщелоченный
рНт водораздел несмытая 34 5,15±0,06 4,7-5,4 3,5
теплая слабосмытая 23 5,88±0,39 4,6-7,1 15,3
среднесмытая 24 6,13±0,38 4,9-7,2 14,6
холодная слабосмытая 26 5,58±0,20 5,0-7,0 9,1
среднесмытая 24 5,77±0,21 5,1-7,0 8,5
нейтральная слабосмытая 23 5,75±0,32 5,0-7,1 12,8
среднесмытая 23 5,94±0,33 5,1-7,2 12,9
pHH2O водораздел несмытая 34 6,21±0,06 5,8-6,4 2,7
теплая слабосмытая 23 6,87±0,41 5,5-8,2 13,7
среднесмытая 24 7,14±0,39 5,8-8,2 12,9
холодная слабосмытая 26 6,60±0,18 6,1-7,9 6,9
среднесмытая 24 6,77±0,22 6,0-8,0 7,6
нейтральная слабосмытая 23 6,78±0,29 6,1-8,1 9,9
среднесмытая 23 6,90±0,30 6,2-8,1 9,9
Органическое вещество, % водораздел несмытая 34 5,83±0,07 5,6-6,4 3,6
теплая слабосмытая 23 4,55±0,35 3,2-5,5 17,6
среднесмытая 24 4,03±0,36 2,8-5,1 20,9
холодная слабосмытая 26 5,17±0,10 4,5-5,6 4,9
среднесмытая 24 4,74±0,19 3,8-5,3 9,7
нейтральная слабосмытая 23 4,87±0,22 4,1-5,5 10,2
среднесмытая 23 4,63±0,18 4,0-5,2 8,7
Таким образом, у черноземов типичных и выщелоченных с увеличением степени смытости наиболее сильно, по сравнению с водоразделами, снижается содержание органического вещества на склонах теплых экспозиций, чуть меньше - на склонах нейтральных и еще меньше - на склонах холодных экспозиций. В то же время, значения величин pHKCl и pHH20 с увеличением степени смытости в большей степени возрастают на склонах теплых экспозиций, а в меньшей - на нейтральных и особенно холодных склонах.
Литература
1. Лукин С.В. Динамика основных агрохимических показателей плодородия почв Центрально-Черноземных областей России // Агрохимия, 2011, № 6. - С. 11-18.
2. Лукин С.В. Динамика агрохимических показателей плодородия пахотных почв юго -западной части Центрально-Черноземных областей России // Почвоведение, 2017, № 11. - С. 1367-1376.
3. Веденеева Н.В., Рогов В.А., Наклейщикова Л.В., Налиухин А.П. Почвенный покров и агрохимическая характеристика пахотных почв Вологодской области. Динамика почвенного плодородия по циклам агрохимического обследования // Достижения науки и техники АПК, 2016, № 8. - С. 22-27.
4. Кобякова Т.И., Уфимцева Л.В. Динамика кислотности черноземных почв северной лесостепи Курганской области // Агрохимический вестник, 2017, № 5. - С. 34-36.
5. Симакова С.А., Ваганов Е.С., Колмогорова И.В. Состояние плодородия почв на юго-западе Алтайского края // Достижения науки и техники АПК, 2018, № 1. - С. 13-17.
6. Котлярова О.Г. Ландшафтная система земледелия Центрально-Черноземной зоны. - Белгород: Изд-во Белгородской ГСХА, 1995. - 292 с.
7. Каштанов А.Н., Явтушенко В.Е. Агроэкология почв склонов. - М.: Колос, 1997. - 240 с.
8. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехноло-гий / В.И. Кирюшин, А.Л. Иванов, М.В. Буланова и др. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. - 784 с.
9. Крупенников И. А. Почвенный покров Молдовы: прошлое, настоящее, управление, прогноз. - Кишинев: Шти-ница, 1992. - 264 с.
10. Шатилов И.С., Силин А. Д., Полев Н.А. Состояние и перспективы повышения плодородия почв в Центрально -Черноземном экономическом районе РСФСР / Повышение эффективности земледелия и агропромышленного производства Белгородской области: материалы совместного заседания президиума ВАСХНИЛ и президиума Всероссийского отделения ВАСХНИЛ (6-7 июня 1989 г., г. Белгород). - М.: Агропромиздат, 1990. - С. 33-43.
11. Здоровцов И.И. и др. Белгородчине - почвоводоохранную систему земледелия // Повышение эффективности земледелия и агропромышленного производства Белгородской области. - М.: Агропромиздат, 1990. - С. 111-132.
12. Лукин C.B., Соловиченко В.Д. Результаты мониторинга плодородия почв государственного заповедника «Белогорье» // Достижения науки и техники АПК, 2008, № 8. - С. 15-17.
13. Костычев П.А. Почвы черноземной области России. - М.: Сельхозгиз, 1949. - 239 с.
14. Празина Е. А. Изменение кислотности черноземов лесостепной зоны ЦЧО в зависимости от степени смытости // Владимирский земледелец, 2017, № 4. - С. 7.
ПАМЯТИ Р.М. АЛЕКСАХИНА (15.12.1936-02.05.2018)
2 мая 2018 г. на 82 году ушел из жизни выдающийся ученый-радиоэколог, доктор биологических наук (1974), профессор (1985), академик РАСХН (1992) и РАН (2013), участник ликвидации последствий аварии на Южном Урале (1957) и на Чернобыльской АЭС (1986), лауреат Государственной премии СССР (1974) и Государственной премии Российской Федерации (2002), заслуженный деятель науки России (1997) Рудольф Михайлович Алексахин.
В 1959 г. Р.М. Алексахин закончил Биолого-почвенный факультет МГУ им. М.В. Ломоносова. Работал на кафедре биофизики этого факультета (1959-1961), в лаборатории лесоведения АН СССР (1961-1966), в Научно-техническом совете Министерства среднего машиностроения СССР (1966-1975), с 1975 г. трудился во Всероссийском НИИ радиологии и агроэкологии, пройдя путь от старшего научного сотрудника до директора, а с 2015 г. был научным руководителем института. Вся научная деятельность Р.М. Алексахина связана с радиоэкологией, он - фактически ровесник этой научной дисциплины. В 1959 г. начал работу на Опытной станции ПО «Маяк» на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа, где выполнил цикл уникальных исследований по миграции радионуклидов в лесных биогеоценозах и действию ионизирующих излучений на лесные экосистемы. Более чем 30-летний период работы Р.М. Алексахина связан с ликвидацией последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Он - автор многочисленных рекомендаций по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения. Авария на японской АЭС «Фукусима Дайичи» в 2011 г. стала третьей, в ликвидации последствий которой Р.М. Алексахин принял участие, выезжая в радиологические центры Японии и в загрязненные районы для консультаций и помощи японским специалистам. В последние годы Р. М. Алексахин активно работал над обоснованием концепции экологической безопасности перспективных технологий замыкания ядерного топливного цикла, являясь главным экологом проекта «Прорыв» Государственной Корпорации «Росатом».
Р.М. Алексахин награжден орденом «Дружбы народов» (1987), орденом Почета (2007), лауреат премии им. В.Н. Сукачева и Золотой медали им. В.М. Клечковского, лауреат медалей и премий им. Н.В. Тимофеева-Ресовского, В.Р. Вильямса, Н.И. Вавилова, П.В. Рамзаева, лауреат ведомственного ордена Государственной Корпорации «Росатом», награжден медалью им. В.И. Вернадского Международного союза радиоэкологов.
Р.М. Алексахин - автор более 900 научных публикаций, в том числе 22 монографий. Он был членом редколлегий 11 научных журналов, в том числе и журнала «Агрохимический вестник». Среди его учеников 27 кандидатов и 19 докторов наук.
Коллектив редакции и редколлегия журнала выражают глубокие соболезнования родным и бли зким Рудольфа Михайловича Алексахина. Память о нем навсегда сохранится в наших сердцах.
