CC BY
51
ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ——
УДК 631.4
ВЛИЯНИЕ ВЫПАСА НА СВОЙСТВА ПОЧВ В УСЛОВИЯХ СУХИХ СУБТРОПИЧЕСКИХ
СТЕПЕЙ АЗЕРБАЙДЖАНА
© 2019 г. С.А. Ганиева*, Н.Я. Дюнямалиева*, Ф.М. Рамазанова**
*'Азербайджанский университет архитектуры и строительства Азербайджан, AZ1073, г. Баку, ул. А. Султанова, д. 11. E-mail: [email protected] **Институт почвоведения и агрохимии Национальной академии наук Азербайджана Азербайджан, AZ1073, г. Баку, ул. М. Рагима, д. 5
Поступила в редакцию 05.06.2018. После доработки 21.12.2018. Принята к публикации 14.01.2019.
В статье представлены изменения морфологических и диагностических показателей серо -коричневых почв сухих степей под влиянием выпаса скота при заповедном режиме, регулируемом и бессистемном выпасах. Установлено, что по сравнению с заповедным режимом выпаса скота при длительном интенсивном бессистемном выпасе в серо-коричневых почвах сухих степей снизилось покрытие поверхности почвы на 50-55%, ухудшились структурность (рассыпчатость), сложение (уплотненность), гумусное состояние (содержание гумуса в верхнем горизонте снизилось на 9.45% и органического углерода - на 6.07%), произошла потеря около 50% мощности гумусового горизонта, в два раза снизилось содержание азота и относительно в меньшей степени - подвижных соединений фосфора и калия. Также ухудшились физико-механические свойства почв: увеличилась плотность почвы в слое 0-10 см на 0.13%, в верхней части профиля смылись ценные илистые частицы, ухудшилась структурность почвы за счет распыления, снизилось содержание ценных водопрочных агрегатов и их водопрочность. Исследования направлены на улучшение режима использования пастбищ для выпаса скота в сухих степях. DOI: 10.24411/1993-3916-2019-10063
Повышение продуктивности пастбищ - одна из главных и актуальных задач сельского хозяйства (Усманов и др., 2010). Это мероприятие является радикальной мерой повышения интенсивности и экономической эффективности пастбищного хозяйства (Асанов и др., 1992). Повысить продуктивность пастбищ можно изменением элементов среды хозяйственной деятельности человека (Котенко, 1993; Мусейибов, 1998; Насиев, 2015; Сушко, 2015).
Территории сухих субтропических степей Азербайджанской республики испытывают интенсивную пастбищную нагрузку. Экологически необоснованное увеличение поголовья скота и нерациональное ведение пастбищного хозяйства привело к истощению зимних пастбищ, деградации растительного покрова, выраженной в выпадении из травостоя ценных кормовых компонентов и в смене их сорными, не поедаемыми вредными растениями. Одновременно снизилось проективное покрытие почвы и задернованность, играющие важную роль в защите почв от эрозии.
При бесхозяйственном использовании пастбищ существенному экологическому изменению подвергается и почвенный покров. В результате чрезмерного выпаса происходит уплотнение почв, разрушение структуры. Уничтожение растительности способствует усилению эрозионных процессов.
Объекты и методы исследований
Исследуемая территория составляет около 2198 тыс. га. Абсолютные отметки колеблятся от 70 до 1010 м н.у.м БС. В геоморфологическом отношении данная территория относится к предгорьям и низкогорьям. Рельеф местности широковолнистый, представлен овражно-балочной сетью, равнинами и холмисто-платообразными повышениями. По геологическому строению данная территория сравнительно молодое образование, которое сложено отложениями третичного и четвертичного времени. Основными почвообразующими породами являются галечниковые пласты, песчаники, карбонатные и гипсоносные глины, а также лессовидные суглинки, податливые смыву и размыву.
Климат - умеренно-теплый, субтропический с сухим жарким летом, среднегодовая температура
воздуха колеблется в пределах от +13 до +14°С, температура холодного месяца (января) - 0-5°С, почвы не промерзают. Сумма активных температур - от +4000 до +5200°С, приход ФАР - 120135 ккал/см2, количество выпадающих осадков - 250-400 мм в год. Наибольшее их количество выпадает весной (140-155 мм), наименьшее - летом (40-90 мм). В большинстве случаев осадки выпадают в виде ливней, которые способствуют интенсивному развитию эрозионных процессов (Бабаев и др., 2015). Растительный покров характеризуется в основном степными и полупустынными формациями, основными представителями которых являются различные эфемерно-злаковые и злаково-полынно-эфемеровые растения. Участки для исследований выбраны на территориях серо-коричневых (каштановых - kastanozems) почв.
Схема опытов: 1) заповедный режим, 2) регулируемый выпас, 3) бессистемный выпас. Анализы для установления физико-химических свойств серо-коричневых почв проводили традиционными методами (Агрофизические методы ..., 1966; Аринушкина, 1970; Вадюнина, Корчагина, 1998; Мусейибов, 1998).
Результаты и их обсуждение
Морфологические и физические свойства почвы, регулирующие водный, воздушный и тепловой режимы почвы, являются важными факторами плодородия почвы (Сыдыкбаев, 1990).
По вопросу влияния выпаса скота на свойства почв имеются немногочисленные и довольно противоречивые сведения (Бабаев и др., 2015). В последние годы к разрушающему воздействию на почвенный покров пастбищ кроме эрозии, переуплотнения, засоления и других добавился еще один мощный фактор - деградация сухих субтропических экосистем (Насиев, 2015; Ramazanova, 2017).
Морфологические и морфометрические показатели серо-коричневых почв характеризуются достаточно мощным для сухих субтропических почв профилем и мощными гумусовыми горизонтами. На основных территориях этих почв поверхность хорошо защищена растительностью и средне задернована. Биопродуктивность настолько невысокая, что наблюдается формирование сухого степного войлока, служащего материалом для гумусообразования (Шамсутдинов, Шамсутдинов, 2012; Бабаев и др., 2015).
Исследованиями установлено, что пастбищное использование существенно отражается на морфологических и диагностических показателях серо-коричневых почв (табл. 1). В результате выпаса произошло снижение содержания гумуса в серо-коричневых почвах: на эталонных участках заповедника - в меньшем количестве, при бессистемном выпасе - сильно, а регулируемый участок занимал промежуточное положение.
Таблица 1. Изменение морфологических и диагностических показателей серо-коричневых почв под влиянием выпаса скота.
Варианты опыта Проективное покрытие почвы, % Задернованность, % Мощность дернины, см Мощность почвы, см Мощность гумусового горизонта, см Мощность корнео-битаемого слоя, см Деятельность почвенной фауны Сложение Оструктуренность
Заповедный режим 90-95 85-90 4-5 110 65 60-65 интенсивная рыхлое хорошая
Регулируемый выпас 70-80 60-75 2-3 105 60 50-60 средняя уплотненное удовлетворительная
Бессистемный выпас 35-45 нет нет 90 40 25-30 слабая уплотненное рассыпчатая
ГАНИЕВА, ДЮНЯМАЛИЕВА, РАМАЗАНОВА
Бессистемное использование пастбищ способствовало разрушению и удалению верхних горизонтов почвы и выходу на дневную поверхность почвы нижних карбонатных горизонтов. Регулирование выпаса приводило к улучшению покрытия поверхности почв, а, следовательно, к уменьшению смыва и выдуванию почвенного материала. Биологическое состояние почв существенно снижалось на участках бессистемного выпаса скота. Оно выражалось в уменьшении количества корней, заметном снижении бусовидности, значительном уменьшении количества ходов почвенных животных. Кротовины имели давно заброшенный вид, обсыпаны, копролиты червей минерализованы и легко разрушались в руке. Существенно ухудшались структурность и сложение почв. Почвы таких участков с поверхности сильно уплотнены либо сильно распылены. Оценка морфологического состояния почв исследуемых участков позволяет сделать вывод, что длительное бессистемное пастбищное использование (20-25 лет) наносит большой ущерб почве. Особенно катастрофическими последствиями чревато использование почв в предгорных условиях, где положение осложняется геоморфологическими условиями. Пастбищное использование, особенно бессистемное и интенсивное, существенно изменяют гумусное состояние исследуемых почв (табл. 2).
Таблица 2. Состав гумуса в почве (в % от общего органического С почвы).
Варианты опыта, географические координаты Горизонт и глубина, см Гумус, % Органический углерод, %
Заповедный режим, 39° 34' 15.76" с.ш., 49° 06' 30.53" в.д. АО - 0-4 AUp - 4-26 AYzca - 26-65 BTzca - 65-103 BTca - 103-142 12.50 4.50 2.20 0.56 0.32 7.26 2.61 2.27 0.32 0.18
Регулируемый выпас, 40° 03' 01.32" с.ш., 48° 53' 47.63" в.д. АО - 0-2 AYvp - 2-25 AYzca - 25-48 BTzca - 48-92 BTzca - 92-140 9.70 3.90 1.80 0.52 0.13 5.63 2.26 1.04 0.30 0.07
Бессистемный выпас, 39° 31' 27.55" с.ш., 48° 59' 18.87" в.д. АYvzp - 0-18 AYvz - 18-39 AYca - 39-63 BTzca - 63-108 BTzca - 108-146 2.05 0.92 0.54 0.19 0.09 1.19 0.53 0.31 0.11 0.05
При этом, прежде всего, значительно сокращаются содержание и запасы гумуса. На участках с бессистемным выпасом происходит значительное снижение содержания питательных веществ по сравнению с почвами заповедного участка и при регулируемом выпасе (табл. 3). В тоже время использование заповедного режима благоприятно влияет на питательный режим почвы.
Выявлено, что под влиянием выпаса в сухих субтропических экосистемах сильно изменяются физические и водно-физические свойства почвы, особенно в верхних горизонтах, и существенно изменяется структурное состояние почвы (табл. 4).
Результаты сухого просеивания почвы показали, что почвы заповедного участка характеризуется благоприятной структурой с содержанием ценных агрегатов (88.5%). У варианта с регулируемым выпасом по сравнению с заповедным режимом наблюдалось несколько ухудшенное структурное состояние почв. Содержание агрономически ценных агрегатов было на 10.7% ниже, чем на заповедном участке.
При бессистемном использовании почв, особенно с высокой нагрузкой, происходит деградация почвенной структуры, которая выражается в образовании глыбистости при уплотнении влажной почвы и затем ее распылении при действии копыт животных в результате высыхания почвы при влажности 8-9% и менее от веса почвы (Гурбанов и др., 2012). Ухудшение структуры усугубляется и тем, что при чрезмерном выпасе уничтожается растительность, ее надземная и подземная части, а,
следовательно, уничтожается оструктуривающее воздействие корневой системы растений.
Результаты мокрого просеивания также показали значительное ухудшение водопрочности почвенных агрегатов (табл. 4). Так, если на участках в ненарушенном состоянии в почве 46.2% водопрочных агрегатов, то в почве участка бессистемного выпаса их содержание снижается до 30.4%.
Таблица 3. Изменение содержания подвижных питательных веществ серо-коричневых почв под влиянием выпаса скота.
Варианты Глубина, см Общий азот В том числе соединений, мг/100 г почвы
опыта Легкогидролизуемый азот Р2О5 К2О
Заповедный режим 0-10 10-20 20-30 0.26 0.19 0.11 51.2 36.8 12.5 4.1 3.2 1.6 202.0 180.5 210.6
Регулируемый выпас 0-10 10-20 20-30 0.21 0.15 0.09 43.7 25.6 10.2 3.8 2.9 1.2 200.5 175.6 160.0
Бессистемный выпас 0-10 10-20 20-30 0.18 0.12 0.07 31.4 21.2 8.1 2.2 1.8 1.1 175.6 140.5 120.3
Таблица 4. Изменение структурных и водопрочных агрегатов серо-коричневых почв под влиянием выпаса скота (в % к воздушно-сухой почве).
Варианты Глубина, Фракции, мм Сумма
опыта см >10 10-7 7-5 5-3 3-1 1-0.5 0.5-0.25 <0.25 агрегатов
0-10 31.2 23.5 12.8 8.3 12.2 7.5 7.7 14.5 88.5
- - 2.5 7.3 2.0 8.6 16.2 53.8 46.2
Заповедный 10-20 22.2 7.5 64.8 6.2 99 8.8 11 39.5 60.5
режим - 1.1 1.3 1.0 9.2 13.9 23.0 56.5 44.5
7.9 3.2 3.5 10.6 20.4 12.4 11.5 39.6 60.4
20-30 - 2.2 0.7 1.3 6.0 16.9 18.6 54.3 45.7
0-10 26.8 4.2 3.7 5.6 14.4 13.1 7.0 22.2 77.8
- 2.2 5.5 7.7 10.6 10.9 13.5 65.9 34.1
Регулируемый 10-20 18.1 4.9 2.1 7.5 15.5 14.8 14.2 23.0 77.1
выпас 0.6 3.2 2.4 4.1 13.0 12.8 15.7 47.2 52.8
18.7 4.9 3.9 7.9 15.5 10.3 12.9 24.0 76.0
20-30 - 0.5 0.9 1.2 2.9 11.7 16.5 66.6 33.4
0-10 21.7 7.0 4.6 7.8 9.6 16.6 10.2 20.6 75.4
- 0.4 0.8 0.8 7.2 5.4 11.8 79.6 30.4
Бессистемный 1П оп 19.7 6.9 4.3 6.2 7.6 4.4 7.0 44.0 66.0
выпас 10-20 3.5 1.2 0.9 2.2 4.9 7.2 15.5 64.5 35.5
48.0 9.3 4.8 7.3 5.8 2.9 2.6 19.3 80.7
20-30 - - 1.0 1.8 4.0 6.6 10.5 76.1 23.9
Примечания к таблице 4: в числителе - сухое просеивание, в знаменателе - мокрое просеивание.
Таким образом, анализ структурного состояния под участками различного способа использования показал, что существенно изменяется и ухудшается структура почв, снижается водопрочность почвенных агрегатов на пастбище с бессистемным выпасом скота. Интересно отметить, что изменения в структурных свойствах почвы под воздействием выпаса скота сказывается и на второй генетический горизонт серо-коричневой почвы.
ГАНИЕВА, ДЮНЯМАЛИЕВА, РАМАЗАНОВА
Исследования показали, что под влиянием выпаса скота существенно изменяется плотность почвы, особенно в верхних горизонтах, а также происходит ощутимое уплотнение поверхностного слоя (табл. 5). Плотность почвы на участках с бессистемным выпасом скота, особенно поверхностный слой, существенно выше, чем на участках с регулируемым выпасом.
Установлено, что плотность почвы в слое 0-10 см на участке регулируемого выпаса на 0.07 г/см3 больше, чем на заповедном участке. Больше всего почва уплотнялась на участках при бессистемном выпасе скота (1.16 г/см3), что на 0.13 г/см3 выше, чем на заповедном участке, и на 0.06 г/см3, чем на участке с регулируемым выпасом.
Под воздействием выпаса скота (табл. 5) в верхних слоях профиля (0-10 и 10-20 см) при регулируемом выпасе порозность почвы снизилась на 0.96% , при бессистемном выпасе скота - на 5.40%, а по отношению к исходным данным - на участке регулируемого выпаса снизилась на 1.122.98%, при бессистемном выпасе скота - на 3.73-11.16%.
Таблица 5. Влияние выпаса скота на уплотнение серо-коричневых почв.
Варианты Глубина, см До выпаса После выпаса
плотность, г/см3 порозность, % плотность, г/см3 порозность, %
Заповедный режим 0-10 10-20 20-30 1.03 1.12 1.36 61.56 58.20 49.62 - -
Регулируемый выпас 0-10 10-20 20-30 1.10 1.18 1.39 58.95 56.13 48.51 1.18 1.21 1.39 55.97 55.01 48.51
Бессистемный выпас 0-10 10-20 20-30 1.16 1.21 1.42 52.98 55.01 47.40 1.36 1.21 1.42 49.25 43.85 47.40
Выводы
Выявлено, что все почвы, подверженные выпасу (регулируемый и бессистемный), имеют среднюю и низкую степень содержания гумуса (не более 2.5%) по сравнению с почвами заповедного режима, которые характеризуются высокой степенью гумусированности (12.5%). Серо-коричневые почвы в течение 20-25 лет при интенсивном бессистемном выпасе теряли треть мощности своего профиля, что составляет половину мощности гумусового горизонта.
Установлено ощутимое ухудшение физических и физико-механических свойств серо-коричневой почвы под влиянием выпаса скота: увеличивается плотность почвы, порозность становится неэффективной, ухудшается структурность за счет большого распыления, снижения содержания наиболее ценных по размерам агрегатов и водопрочности; в верхней части профиля смываются ценные илистые частицы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Агрофизические методы исследования почв. 1966. М.: Наука. С. 5-42. Аринушкина Е.В. 1970. Руководство по химическому анализу почв. М.: МГУ. 476 с.
Асанов К.А., Алимаев И.И., Смоилов К.Ш. 1992. Выпас и его влияние на почвенный и растительный покров в
Северной Казахстанской пустыне // Проблемы освоения пустынь. № 2. С. 7-13. БабаевМ.П., Гурбанов Э.А., Рамазанова Ф.М. 2015. Основные виды деградации почв в Кура-Аразской
низменности Азербайджана // Почвоведение. № 4. С. 501-512. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. 1998. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат. 416 с.
Гурбанов Э.А., Ганиева С.А., Вердиев С.Б., Мехдиев Д.Т. 2012. Влияние выпаса скота на деградацию почв в пастбищных экосистемах Кура-Аразской низменности // Роль почв в биосфере. М.: МАКС Пресс. С. 88-89. Котенко М.Е. 1993. Некоторые изменения светло-каштановых почв Терско-Сулакской низменности при
различных пастбищных нагрузках // Почвоведение. № 4. С. 108-111. Мусейибов М.А. 1998. Физическая география Азербайджана. Баку: Мариф. 416 с.
Насиев Б.Н. 2015. Агрохимические параметры деградации почв кормовых угодий полупустынной зоны
западно-Казахстанской области // Агрохимия. № 9. С. 20-26.
Сушко К.С. 2015. Деградация каштановых почв сухих степей долины Маныча под влиянием хозяйственной деятельности. Автореф. дисс. ... канд. геогр. наук. Ростов-на-Дону. С. 23.
Сыдыкбаев Т.Н. 1990. Влияние выпаса на состояние и свойства горных каштановых почв Северного склона хребта Киргизского Ала-Тоо. Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. М. 22 с.
Усманов Р.З., Баламирзоев М.А., Котенко М.Е., Бабаева М.А., Осипова С.В. 2010. Проблемы борьбы с деградацией и опустыниваем Кизлярских пастбищ в связи с аридизацией климата и антропогенных воздействий на природные экосистемы // Сельскохозяйственная экология. № 3. С. 117-122.
Шамсутдинов З.М., Шамсутдинов Н.З. 2012. Биогеоценотические принципы и методы экологической реставрации пустынных пастбищных экосистем Средней Азии // Аридные экосистемы. Т. 18. № 3 (52). С. 5-21
Ramazanova F.M. 2017. Influence of the Intermediate Sowings of Fodder Crops on the Agrophysical Indicators of the Irrigated Soils in Azerbaijan Dry Subtropics // Russian Agricultural Sciences. Vol. 43. No. 5. P. 410-413.
