АГРОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ГУМУСНОГО СОСТОЯНИЯ ЗОНАЛЬНЫХ ТИПОВ ПОЧВ СТЕПНОГО ОРЕНБУРЖЬЯ

AGROGENIC TRANSFORMATION OF HUMUS CONDITION OF STEPPE SOILS TYPES IN ORENBURG REGION

И.В. Ложкин¹, А.И. Климентьев², Д.Г. Поляков³

I.V. Lozhkin¹, A.I. Klimentyev², D.G. Polyakov³ 

¹Оренбургский государственный педагогический университет

(Россия, 460844, г. Оренбург, ул. Советская, 19)

²Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт степи Уральского отделения Российской академии наук (ИС УрО РАН)

(Россия, 460000, г. Оренбург, ул. Пионерская, 11)

³Отдел геоэкологии Оренбургского научного центра Уральского отделения РАН

(Россия, 460014, г. Оренбург, ул. Набережная, 29) 

¹Orenburg State Pedagogical University

(Russia, 460844, Orenburg, Sovetskaya St., 19)

²Institute of Steppe of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (IS UB RAS)

(Russia, 460000, Orenburg, Pionerskaya St., 11)

³Department of Geoecology of the Orenburg scientific center, Ural Branch,

Russian Academy of Sciences

(Russia, 460014, Orenburg, Naberezhnaya St., 29)

e-mail: ospu@ospu.ru, orensteppe@mail.ru, geoecol-ONC@mail.ru

На основе анализа обширного фактического материала рассмотрены различные аспекты процессов дегумификации почв Оренбуржья под влиянием агрогенных нагрузок. Впервые для зональных типов почв изучены закономерности распределения лабильных форм органического вещества в целинных и пахотных почвах региона

Based on an analysis of extensive factual material examined various aspects of the processes of soil dehumification in Orenburg region influenced agrogenic loads. For the first time for the zonal soil types studied the patterns of distribution of labile forms of organic matter in virgin and arable soils of the region. 

Проблема изучения природы и свойств органического вещества в почвах (в т.ч гумусовых веществ) занимает центральное место в современном почвоведении благодаря уникальной роли, которую они играют в функционировании почв и экосистем в целом. Практически все экологически значимые свойства почв замыкаются на её органическом веществе, и в первую очередь, на его главном компоненте гумусе [10].

Являясь важнейшей характеристикой почвенного плодородия гумусное состояние почв и составляющие его элементы (т. е. общее содержание, запасы, фракционно-групповой состав, свойства и особенности распределения и т.д.) могут быть использованы в качестве индикаторов (диагностических показателей) развития различных деградационных процессов в почвах агроландшафтов.

Среди множества актуальных вопросов изучения гумуса почв в последние годы особое внимание получила проблема, связанная с экологической и агрономической ролью легкоразлагаемого (лабильного) органического вещества (ЛОВ) [1, 3, 4, 8, 9]. В отличие от консервативных соединений данная группа веществ включает неразложившиеся органические остатки растительного и животного происхождения, детрит, промежуточные продукты разложения и гумификации, не связанные с минеральной частью почвы [3]. И хотя их (ЛОВ) общее содержание в пахотных почвах весьма незначительно – в среднем от 0,1% до 1,5-2% от массы почвы [4], именно они являются важнейшим источником питательных веществ для растений.

Целью нашей работы являлась оценка уровней содержания легкоразлагаемого (лабильного) органического вещества в целинных и пахотных почвах территории Оренбуржья и анализ географических факторов, влияющих на данные показатели.

В качестве объектов исследований нами рассмотрены следующие почвы зонального ряда юго-востока Восточно-Европейской равнины (в пределах Оренбургской области), представленные основными подтипами черноземов: черноземы выщелоченные тучные, черноземы типичные, черноземы обыкновенные, черноземы южные, а также темно-каштановые почвы южных сухостепных районов.

В ходе полевых исследований, проведенных в 2004-2008 гг., по ряду меридиональных и широтных трансектов, заложенных в пределах основных ландшафтных зон региона, было осуществлено опробование целинных (залежных) почв перечисленного ряда, а также их пахотных аналогов (всего было отобрано около 800 образцов). Образцы отбирались из верхнего (0-25 см) гумусово-аккумулятивного горизонта и нижележащего (25-50 см) (для освоенных почв - подпахотного) слоя.

В образцах почв было определено общее содержание гумуса – по И.В. Тюрину в модификации ЦИНАО и лабильные органические вещества – по методике Н.Ф. Ганжары и Б.А. Борисова [4]. Образцы анализировались в аккредитованной лаборатории центра агрохимической службы «Оренбургский».

Обработанные методами математической статистики результаты определений позволили провести анализ полученных данных и рассчитать ориентировочный баланс гумуса для исследуемых почв. В качестве дополнительной информации использованы материалы двух туров крупномасштабных почвенных исследований (1965-1980 гг. и 1988-2012 гг.) Оренбургской области института «Волгогипрозем» и некоторые ранее полученные результаты наших исследований [5-7].

Результаты расчетов основных показателей накопления указанных выше гумусовых веществ в основных зональных почвах Оренбуржья представлены в таблице 1 (табл. 1). Анализ полученных данных позволяет констатировать следующие особенности географического распределения  гумусовых веществ.

Важнейшей закономерностью накопления гумусовых веществ в почвах региона является устойчивая тенденция уменьшения данных показателей в направлении с северо-запада на юго-восток, в соответствии с зональными изменениями гидротермических условий, определяющих количество и состав растительного опада и выступающих в качестве основных факторов процессов гумусообразования.

Таблица 1

Показатели накопления гумусовых веществ целинных (залежных) и пахотных аналогов основных зональных почв Оренбуржья

Примечания:

* НСР₀₅ - наименьшая существенная разность для 5%-го уровня значимости.

**  0,28   в числителе даны значения для горизонта с глубиной 0-25 см, а в знаменателе -

      0,125   с глубиной 25-50 см. 

Максимальные уровни накопления гумусовых веществ (в т.ч. и ЛОВ) отмечаются на крайнем северо-западе в типичных черноземах Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Наиболее высокие показатели в целинных почвах достигают 8,79/6,38% гумуса, а пахотные аналоги содержат соответственно 7,43/5,55%. Даже в сильно эродированных разновидностях типичных черноземов пахотных зафиксированы содержания гумуса 4,17/2,88%. Средние показатели содержания ЛОВ изменяются в диапазоне 0,28-0,12%.

Следует отметить, что именно в пределах этих территорий (Бугурусланский и Бузулукский уезды) пионерные полевые исследования гумусного состояния почв были проведены ещё во второй половине 19 века основоположником генетического почвоведения В.В. Докучаевым (им зафиксированы значения содержания гумуса в некоторых исследованных разрезах в диапазоне 13-16%) [2]. На наш взгляд результаты этих исследований (аналитические данные и картографические материалы) не потеряли до сих пор своей научной ценности, представляя сравнительный материал для выявления направленности динамики гумусного состояния почв во времени.

В полосе распространения, расположенных южнее подтипов черноземов обыкновенных и южных и темно-каштановых почв, на фоне проявления главной зональной закономерности, статистически выявляется увеличение степени неоднородности (вариабельности) выборочных данных показателей содержания легкоразлагаемых органических веществ особенно в пахотных аналогах. С учетом высокой естественной динамичности этого показателя (скорость обновления ЛОВ в почвах составляет годы и десятки лет [3]), можно предположить влияние разнообразных антропогенных факторов: характер и степень использования пашни (степень «выпаханности» до перехода в залежь) и удобрений, состав возделываемых культур, уровень агротехники и т.п.

Отчуждение значительной биомассы растений в агроценозах нарушает естественный баланс поступления свежего органического опада в почву, оказывая существенные изменения экологических условий гумусообразования. Наиболее низкие по области показатели среднего содержания ЛОВ составляют в пахотных почвах Зауралья – 0,13-0,07%. Содержания общего гумуса закономерно снижаются в направлению к югу до 2,7-2,1% в темно-каштановых пахотных почвах. Какое либо влияние литогенных факторов на показатели гумусного состояния почв, связанных с принципиально иным геоструктурным положением Зауралья по сравнению с Предуральем не выявлено. Безусловно, важное значение в распределении и негативной динамике всех групп гумусовых веществ в почвах играют эрозионные процессы, широко развитые почти повсеместно на территории региона [5].

Анализируя современное гумусное состояние почв региона, в т. ч. наиболее подвижных форм органического вещества, таких как ЛОВ, необходимо учитывать изменения в сельскохозяйственном использовании земель, происходившие в течение двух последних десятилетий. На фоне общего снижения антропогенных нагрузок, доля земель области выведенных из под пашни достигала в некоторые годы 50% [12]. К сожалению, сравнительный материал по динамике содержания ЛОВ в почвах пока отсутствует, однако результаты исследований, проведенных в последние годы [11, 12], свидетельствуют о значительном самовосстановлении свойств почв на залежной пашне за этот период, в том числе основных показателей гумусного состояния. Следовательно, можно говорить о наступлении нового постагрогенного этапа эволюции почвенного покрова региона, когда воздействие человека с учетом совершенных ранее просчетов примет более цивилизованные экологически оптимальные формы, что позволит сохранить плодородие черноземных почв - главного богатства нашего степного края. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Артемьева З.С. Органические и органо-глинистые комплексы агрогенно-деградированных почв: автореф. дис... докт. биол. наук. М.: Изд-во МГУ, 2008. 51 с.
2. Блохин Е.В., Климентьев А.И., Хопренинов В.Д. Гумус в почвах Оренбургской области // Пути регулирования почвенного плодородия в условиях интенсификации земледелия: тез. науч.-практ. конф. Челябинск, 1987. С. 6-7.
3. Борисов Б.А., Ганжара Н.Ф. Географические закономерности распределения и обновления легкоразлагаемого органического вещества целинных и пахотных почв зонального ряда Европейской части России // Почвоведение. 2008. № 9. С. 1071-1078.
4. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А. Гумусообразование и агрономическая оценка органического вещества почвы. М.: Агроконсалт, 1997. 82 с.
5. Климентьев А.И., Тихонов В.Е. Оценка эрозионных потерь органического вещества в почвах степной зоны Южного Урала // Почвоведение. 1994. № 3. С. 117-122.
6. Климентьев А.И. Водная эрозия в степях Южного Урала / А.И. Климентьев, А.А. Чибилёв, Ю.М. Нестеренко, И.В. Ложкин, Д.Г. Поляков // Вод. ресурсы. 2010. Т. 37, № 1. С. 102-112.
7. Климентьев А.И. Почвенно-экологические основы степного землепользования. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 248 с.
8. Когут Б.М. Принципы и методы оценки содержания трансформируемого органического вещества в пахотных почвах // Почвоведение. 2003. № 3. С. 308-316.
9. Когут Б.М. Оценка содержания гумуса в пахотных почвах России // Почвоведение. 2012. № 9. С. 944-952.
10. Кононова М.М. Органическое вещество и плодородие почв // Почвоведение. 1984. № 8. С. 6-20.
11. Русанов А.М. Гумусное состояние черноземов Уральского региона как функция периода их биологической активности // Почвоведение. 1998. № 3. С. 302-308.
12. Русанов А.М., Тесля А.В. Изменение основных свойств степных черноземов как результат их постагрогенной трансформации // Вестн. ОГУ. 2012. № 6. С. 98-102.