CC BY
35
ПОЧВОВЕДЕНИЕ И АГРОХИМИЯ
ВЛИЯНИЕ ПАСТБИЩНЫХ НАГРУЗОК НА СВОЙСТВА ТЕХНОГЕННО-НАРУШЕННЫХ ПОЧВ (ГНП)
ТЕРСКО-КУМСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ
Р.З. Усманов1, В.Г. Ларешин2
1Лаборатория биопродуктивности ландшафтов Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра Российской Академии Наук Махачкала, Россия 2Кафедра почвоведения, агрохимии и агроэкологии Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, 8/2, 117198 Москва, Россия
Регулируемый режим выпаса скота вызывает положительные изменения свойств светло-каштановых почв техногенно-нарушенных пастбищных ландшафтов. В почвах нарушенных ландшафтов происходит постепенное повышение содержания органического вещества в зависимости от норм нагрузок, существенно уменьшается содержание легкорастворимых солей, карбонатов и гипса, снижается плотность, улучшается проводимость воды.
Развитие почв в пределах техногенно-нарушенных аре&тов состоит из двух последовательных стадий.
1. Начальная стадия почвообразования, включающая проявление первичных почвообразовательных процессов, дифференциацию мелкоземистого субстрата по окраске, появление растений и изменение водопроницаемости и плотности сложения.
2. Стадия развития почвенных процессов, включающая последовательное приобретение субстратом характерных для данного биологического ареала признаков почв: появление разновидового сообщества растений, увеличение содержания гумуса, дифференциация верхней толщи на генетические горизонты разной мощности, различной степени солонцеватости и засоления.
Первая стадия почвообразования начинается непосредственно после прекращения разрушающих воздействий на земли техногенно-нарушенных ареалов. Этим самым уже создаются условия для заселения их пионерными растениями и первого проявления биолитогенной стадии. Характерной чертой этой стадии является развитое одновидовое сообщество растений и накопление фитомассы в толще субстрата. Протекает она довольно быстро, способствуя развитию вторичных биолитогенных процессов.
Во второй стадии развития почвенных процессов значительно возрастает количество заселяемых растений и их видовое разнообразие. В связи с этим значительно возрастают биопродуктивность и темпы биологического круговорота. На данной стадии большую роль играют заселяющиеся растения, способствующие возобновлению гумусообразовательных процессов, снижению концентрации солей в верхних горизонтах почв и профильной дифференциации по плотности.
В результате деятельности корневых систем растений, почвенной фауны, микроорганизмов в сочетании со свойствами вновь образованных соединений в почве возникает определенная агрегированность твердой фазы, появляются
специфические новообразования. Эти процессы на тестовых полигонах Терско-Кумского междуречья протекают в зависимости от величины пастбищных нагрузок, затухая от менее нагруженного к более нагруженному варианту.
Считается, что восстанавливаемая почва, испытавшая техногенное воздействие, приобретает основные признаки полнопрофильных почв в течение 50 лет, хотя формирование гумусового горизонта происходит уже в период первых десятилетий, начиная с момента заселения пионерными растениями. Однако для восстановления в нарушенной почве характерных для нее генетических горизонтов необходим более длительный период времени. С момента введения нормированных нагрузок мы не получили достоверных материалов, которые бы дали основание для корректных суждений о темпах и признаках восстановления почв: особых изменений в морфологии почв не наблюдается, кроме возрастающей вертикальной протяженности гумусовых горизонтов А+В.
В ареалах светло-каштановых солонцеватых почв трехлетний режим регулируемой нагрузки (1 овца/га) способствовал повышению количества гумуса в почвах по мере увеличения продолжительности пользования пастбищами. При этом накопительный режим гумусообразования характерен как для ареалов биологически продуктивных, так и техногенно-нарушенных почв (габл. 1). Различия проявляются только в темпах: в ареалах биологически продуктивных почв среднегодовой темп не превышает 2,7-3,0 относительных процентов. В тех же самых условиях окружающей среды и хозяйственного пользования в почвах нарушенных ареалов интенсивность возобновления функционирования биологического фактора в 2,5-3 раза выше - 8-9% (габл. 1).
Таблица 1
Влияние пастбищной нагрузки на содержание гумуса (%) в светло-каштановых солонцеватых биологически продуктивных (БПП) и техногенно-нарушенных (ТНП)
почвах
Нагрузка, голов овец/га Глубина слоя почвы, см 1991 1992 1993
БПП ТНП БПП ТНП БПП ТНП
0- 5 0,82 0,25 0,84 0,28 0,89 0,31
5 - 10 0,58 0.17 0.57 0.18 0.55 0,23
10- 20 0.47 0,23 0,45 0,21 0,46 0,22
20 - 30 0,36 0,32 0.34 0,31 0,34 0,33
0- 5 1,68 0.15 1,41 0,16 1,62 0,19
5- 10 1,26 0.19 1,27 0.17 1,23 0.21
А 10- 20 1,20 0.35 1,18 0.35 1,21 0,34
20- 30 0,98 0,27 0,98 0,24 0,97 0,26
0- 5 1.91 0,27 1.83 0.31 1,90 0,29
3 5 - 10 1,36 0,18 1,34 0,22 1.29 0,28
10- 20 1,16 0,20 1,17 0.20 1,15 0,22
20- 30 0,79 0,22 0,83 0,22 0,80 0,21
Контроль (ненормированный выпас) 0-5 -10-20- 5 10 20 30 1.17 0,96 0,73 0,59 0,27 0.17 0,18 0,13 1,12 0,84 0,67 0,52 0,24 0,17 0,19 0,11 1,09 0,91 0.69 0,52 0,19 0,12 0,11 0,09
Накопительный режим гумуса при регулируемой нагрузке на пастбища характерен также для ареалов светло-каштановых солончаковых почв. В результате трехлетнего регулируемого режима выпаса скота содержание гумуса в светло-каштановых солонцеватых почвах увеличилось в среднем на 24, а в солончако-ватых - на 23 относительных процента.
В биологически продуктивных ареалах светло-каштановых солончаковых (солончаковатых) почв просматривается только тенденция накопительного режима гумусообразования (табл. 2). Это, тем не менее, позволяет конкретно
прогнозировать стабилизирующий эффект регулируемой пастбищной нагрузки для Терско-Кумского междуречья в объеме овца/га.
Относительно стабильный режим гумуса сохраняется как в солонцовых, так и в солончаковых светло-каштановых почвах биологически продуктивных ареалов и в условиях регулируемой пастбищной нагрузки, возросшей до 2 и 3 голов овец на га (табл. 1, 2).
Таблица 2
Влияние пастбищной нагрузки на содержание гумуса (%) в светло-каштановых солончаковатых биологически продуктивных (БПП) и техногенно-нарушенных (ТНП)
почвах
Нагрузка, голов овец/га Глубина слоя почвы,см 1991 1992 1993
БПП ТНП БПП ТНП БПП ТНП
0-5 1,96 0,70 1,99 0,73 2,05 0,66
1 5- 10 1,81 0,65 1,81 0,66 1,85 0,71
1 10-20 1,60 0,70 1,58 0,69 1.57 0.63
20-30 1,35 0,67 1,34 0,66 1,35 0,68
0-5 1,81 0,80 1,79 0,85 1,99 0,92
5 - 10 1,63 0,70 1,60 0,75 1,65 0,78
1 10-20 1,52 0,59 1,53 0,60 1,56 0,59
20-30 1,21 0,69 1,21 0,68 1,19 0,70
0-5 2,01 0,79 1,96 0,81 1.97 0,83
5- 10 1,81 0,71 1,73 0,73 1,69 0.75
5 10-20 1,59 0,63 1,60 0,65 1,61 0,64
20-30 1,22 0,55 1,23 0,53 1,42 0,54
Контроль (ненормированный выпас) 0-5 5-10 10-20 20-30 1,97 1,79 1,53 1,28 0,83 0,76 0,67 0,61 1,90 1,71 1,53 1,29 0,81 0,59 0,68 0,59 1,86 1.63 1,51 1,30 0,63 0,51 0,62 0,60
В почвах техногенно-нарушенных ареалов возросший объем пастбищной нагрузки еще не изменяет положительного баланса гумуса. Средневзвешенное содержание гумуса за три года регулируемой пастьбы скота увеличилось на 26%, соответствующий показатель для солончаковых почв не превышает 15%. Устойчивость пастбищных фитоценозов при нагрузке 2 овцы/га остается стабильной на солонцовых и значительно снижается на солончаковатых светло-каштановых почвах. Этот вывод подтверждается и анализом фактического материала при возрастании пастбищной нагрузки до 3 голов овец/га (табл. 1, 2). Сопоставление эти материалов показывает отрицательное воздействие возрастающей пастбищной нагрузки, проявившейся в резком снижении интенсивности возобновления функционирования биологического фактора. Из сопоставления и анализа фактического материала следует еще один важный вывод о граничных пределах пастбищной нагрузки, не приводящей к снижению биопродуктивности пастбищных фитоценозов. Очевидно, что плотность поголовья овец, не превышающая 3 головы/га, должна стать нормой для безопасного функционирования почвенно-растительного покрова Терско-Кумского междуречья.
Обобщенный анализ результатов исследований показал, что трехлетний нормированный выпас скота не вызвал существенных изменений в режимах карбонатов, гипса и реакции почвенных растворов в биологически продуктивных ареалах тестового полигона. В светло-каштановых почвах техногенно-нарушенных ареалов pH почвенных растворов снижается до уровня слабощелочного диапазона в слое 0-5 см, оставаясь относительно стабильным в нижележащих слоях. Одновременно отмечается отмывка почв от карбонатов и гипса.
С целью выявления динамики была исследована плотность почв. Статистическая обработка полученных данных с использованием критерия Фишера
показывает, что плотность почвы находится в зависимости от режимов пользования. В 1991 году заметные различия отмечаются только на контроле (естественная пастьба, превышающая допустимые нормы нагрузок). Осенне-зимний регулируемый выпас способствует резкой дифференциации плотности почвы по участкам. Снизилась плотность почвы на участках с нормой выпаса 1 овца/га по сравнению с контролем и вариантом с максимальной нагрузкой.
Выявлены сезонные различия плотности сложения почв. Разность значений плотности сложения почвы осеннего и весеннего отбора составляет 0,07 г/см3. Исследования показали, что сезонной динамике в наибольшей степени подвержены техногенно-нарушенные почвы. Размах варьирования изменчивости составляет 1,48-1,22 г/см3.
На горизонтном уровне структурной организации почв важное значение приобретают знания о различных категориях пористости. Анализ результатов исследований показал, что пористость агрегатов в исследуемых почвах низкая, неудовлетворительная и колеблется от 29 до 39%, на техногенно-нарушенном участке - 29,5%. Зависимости пористости почвенных агрегатов от режима выпаса не обнаружено. Расчеты показывают, что при возрастании нагрузки выпаса наблюдается тенденция к уменьшению общей пористости за счет снижения межагрегатной. Так, на контроле по сравнению с вариантами минимальной нагрузки общая пористость уменьшилась на 6%, а межагрегатная - на 5,6%. Интенсивность и длительность режимных наблюдений оказались недостаточными для выявления динамики изменения пористости на макроагрегатном уровне организации почвенного покрова.
Введение нормированных нагрузок на пастбища, расположенные на ареалах биологически продуктивных почв (БПП), не вызывает значимых изменений. Наоборот, плотность почв техногенно-нарушенных ареалов снижается до уровня плотности почв биологически продуктивных ареалов (1,11-1,42 г/см3) со значительным улучшением пористости аэрации. Если в 1990 году до введения нормированных нагрузок пористость аэрации в светло-каштановых солонцеватых и светло-каштановых солончаковатых почвах техногенно-нарушенных ареалов составляла 13,1-25,2% от объема, то после трехлетнего периода нормированного выпаса достигла уровня 19,1-30,7%. В момент введения нормированных нагрузок пористость аэрации почв биологически продуктивных ареалов была в два раза выше, чем в соответствующих почвах техногенно-нарушенных ареалов.
Сравнительная оценка влагопроводных свойств светло-каштановой солонцеватой (К-1,54 мм/мин.) и светло-каштановой солончаковатой (К-0,54 мм/мин.) показывает лучшую водопроницаемость первой почвы, что является следствием их разного гранулометрического состава. Длительное техногенное воздействие на почву способствует значительному снижению водопроницаемости БПП. Не выявляется значимая временная динамика в водопроницаемости БПП в отличие от техногенно-нарушенных почв (ТНП). Трехлетнее исключение воздействия техногенных нагрузок и регулирование выпаса скота выявили тенденцию к оптимизации влагопроводных свойств почв.
Регулируемый выпас способствует дифференциации влагопроводных свойств как светло-каштановых солонцеватых, так и солончаковато-солончаковых продуктивных и техногенно-нарушенных ареалов пастбищных угодий тестовых полигонов.
В варианте с нагрузкой 4 гол./га установившиеся значения коэффициента насыщенной влагопроводности за 1993 год составляют в светло-каштановых солонцеватых БПП 1,65, а в ТНП - 0,87 мм/мин. Соответствующие показатели для
светло-каштановых солончаковых БПП и ТНП составляют 0,34 и 0,19 мм/мин., что значительно ниже по сравнению с другими вариантами нагрузок.
Относительно тяжелый гранулометрический состав светло-каштановой солончаковатой почвы ухудшает ее влагопроводные свойства. Водопроницаемость за первые полчаса достигает 2,26 мм/мин., повышаясь к концу первого часа до 3,82 мм/мин. После шестичасового наблюдения гидравлическая проводимость устанавливается на уровне 0,54 мм/мин. Полученные значения водопроницаемости позволяют отнести данную почву по шкале Качинского к 3-й группе и охарактеризовать как «удовлетворительную».
Значениям крайне неудовлетворительной водопроницаемости соответствуют величины, полученные для светло-каштановых солонцеватых и светло-каштановых солончаковатых почв в 1993 году. Водопроницаемость почв в биологически продуктивных (БП) ареалах соответственно составляла 0,84 и 0,31 мм/мин., а в техногенно-нарушенных (ТН) ареалах - 0,39 и 0,05 мм/мин.
На территории исследуемого региона не засоленные почвы составляют не более 3,5% от общей территории. Полученные данные показывают, что почвы тестовых полигонов Терско-Кумского междуречья имеют достаточно высокое исходное засоление.
Сравнительный анализ данных показывает, что в БПП по сравнению с ТНП характерно пониженное содержание солей. Так, если до введения нормированных нагрузок в БП светло-каштановых солонцеватых почвах среднее содержание солей в слое 0-60 см равно 0,51% (вариант 1 овца/га), то в ТНП их содержание повышается до 1,485%. Анапогичные изменения наблюдаются и в других вариантах эксперимента. С момента введения нормированных нагрузок на БП-ареалах светло-каштановых солонцеватых и солончаковатых почв значимых изменений по вариантам пастбищных нагрузок, как и по годам исследований, не выявляется. Исключение составляют ТНП, где после трехлетнего периода введения нормированных нагрузок отмечается снижение концентрации солей в верхнем 20-сантимегровом слое. В отличие от них в почвах пастбищ с нерегулируемой нагрузкой наблюдается повышение концентрации солей.
Выводы.
1. Увеличение ареалов техногенно-нарушенных почв пастбищных экосистем Терско-Кумской низменности связано с перевыпасом, несоблюдением сроков стравливания и своевременного высвобождения пастбищ от скота, в связи с чем за три года эксперимента на контроле площадь техногенно-нарушенных ареалов почв возросла от 5,15% до 8,28%.
2. Снижение темпов техногенного нарушения пастбищных экосистем возможно только при условии введения нормированных пастбищных нагрузок и соблюдения сроков стравливания.
3. Растения-пионеры, заселяющиеся в первый и второй годы введения пастбищных нагрузок на ТНП, не отличаются видовым разнообразием в зависимости от почвенных условий и нормы пастбищных нагрузок. Со временем в зависимости от плотности выпасаемого овцепоголовья видовой состав растений меняется. Появляются те виды растений, которые свойственны данному типу почв. Заселение этих растений происходит, в отличие от начального этапа, в зависимости от почвенных условий и норм пастбищных нагрузок.
4. Регулируемый режим пастьбы, не допускающий перегруженности пастбищ, оказывает положительное влияние на процессы восстановления растительного покрова биологически продуктивных светло-каштановых солонцеватых и
солончаковатых почв: обогащается видовой состав травостоя, увеличивается фитомасса на единицу площади.
5. Изменение видового состава травостоя при восстановлении гехногенно-нарушенных ареалов почв наблюдается на третьем году введения регулируемых пастбищных нагрузок. В восстановлении ТНП экспериментального участка, в основном, принимают участие следующие виды солеустойчивых растений: петросимония супротиволистная, петросимония толстолистная, солянка мясистая. В структуре фитоценоза ТНП экспериментального участка в первый и второй год эксперимента их доля в составе травостоя составляет 95-98%. Заселение ТНП растительностью больше там, где ниже уплотненность верхних почвенных горизонтов, ниже пастбищная нагрузка.
6. В целом для фитоценозов тестового полигона Терско-Кумской низменности является характерным снижение их продуктивности с увеличением нагрузки на единицу площади пастбищ, изменение структуры фитоценоза с выбыванием более ценных в кормовом отношении видов растений. Продуктивность эфемерных растений (мятлик луговой, бурачок пустынный, ясколка зубчатая, веснянки) к концу весеннего периода (в зависимости от года) уменьшается, и зеленая масса ассоциации к летнему периоду состоит только из однолетних солянок и разнотравья.
7. Даже непродолжительный регулируемый режим выпаса вызывает положительные изменения свойств светло-каштановых почв. Выявленные за короткий срок регулирования выпаса изменения в свойствах почв не всегда были существенными при 5% уровне значимости. Однако установленная тенденция объективно отражает характер изменений в свойствах светло-каштановых почв, используемых в условиях различного режима пастбищной нагрузки.
8. Содержание органического вещества в слое 0-5 см функционирующей части почвенного покрова исследуемых почв Терско-Кумской низменности (по системе показателей гумусового состояния) низкое, которое с введением пастбищных нагрузок существенно не меняется, а в техногенно-нарушенной части происходит постепенное повышение в зависимости от норм нагрузок. Существенно уменьшается содержание легкорастворимых солей, карбонатов и гипса в верхних горизонтах техногенно-нарушенных почв. Значительно снижается плотность, улучшается проводимость воды.
INFLUENCE OF PASTURE INTENSE ON THE CONDITION OF HUMAN-DAMAGED SOILS IN TF.RSKO-
KUMSK AMONGST RIVERS REGION
R.Z. Usmanov1, V.G. Lareshin2
1Laboratory of bioproductivity of landscapes Prikaspian Institute of biological resources Dagestan scientific center of Russian Academy of Science ‘ Deparament of pedology, agrochemistry and agroecology Russian People’s Friendship University st. Miklucho-Maklay, 8/2, 117198 Moscow, Russia
Regulated regime of using cattle pastures causes positive changes of light-chestnut soil conditions of human-damaged pasture landscapes. In damaged landscapes soils steady increasing of organic matter content takes place, content of easy-soluble salts, carbonates and gypsum decreases greatly, density goes down, water insertion improves.
