КАМЕННАЯ СТЕПЬ – ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА В ЛЕСОКУЛЬТУРНОМ АГРОЛАНДШАФТЕ
THE STONY STEPPE – TRENDS CHANGES IN SOIL COVER IN SILVICULTURAL LANDSCAPES
Ю.И. Чевердин1,3, М.Ю. Сауткина2
Yu.I. Cheverdin1,3, M.Yu. Sautkina2
1Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева
(Россия, 397463, Воронежская обл., Таловский р-н, п. 2-го участка института им. Докучаева, уч. 2)
2Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции, биотехнологии
(Россия, 394087, г. Воронеж, ул. Ломоносова, 105)
3Каменно-Степное опытное лесничество
(Россия, 397463 Воронежская обл., Таловский р-н, п. 2-го участка института им. Докучаева, уч. 2)
1V.V. Dokuchaev Scientific Research Institute of Agriculture of the Central-Chernozem zone
(Russia, 397463, Voronezh region, Talovaya district, The settlement of the 2nd plot of the Institute. Dokuchaev)
2All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology
(Russia, 394087, Voronezh, Lomonosova Str., 105)
3Stony Steppe experimental forestry
(Russia, 397463, Voronezh region, Talovaya district, The settlement of the 2nd plot of the Institute. Dokuchaev)
e-mail: 1cheverdin62@mail.ru; 2sautmar@mail.ru; 3ksolnauka@mail.ru
Проведенные исследования позволили выявить основные направления изменения почвенного покрова степных почв под влиянием агролесомелиоративного комплекса. Доказана эволюционная направленность трансформации исходно автоморфных черноземов в гидроморфные. Древесные насаждения не являются фактором усиления гидроморфизма черноземов.
The conducted researches allowed to reveal the main directions of change of a soil cover of steppe soils under the influence of agroforestry complex. Proven evolutionary direction of transformation of the original automorphic hydromorphic black soil in. Wood plantings are not enhancement factor hydromorphism black soil.
Каменная Степь является одним из уникальных научных объектов, в котором уже на протяжении более чем 100-летнего периода (с 1892 г.) ведутся комплексные научные исследования по трансформации почвенного покрова. Исходно ландшафты Каменной Степи были в основном представлены естественными степными угодьями. В структуре почвенного покрова лидирующее положение занимал чернозем обыкновенный с высоким содержанием гумуса. Одной из основных задач, решаемых на протяжении всей истории научных исследований в Каменной Степи, являлась оценка эволюционного развития исходно степных почв естественных биоценозов в условиях увеличивающейся антропогенной нагрузки. И одним из основополагающих факторов, наложивший серьезный отпечаток на течение и направленность почвенных процессов, явилась посадка искусственных лесных полос. В результате этого девственный степной ценоз был преобразован в высокоинтенсивный агролесомелиоративный комплекс. В связи с этим оценка современного состояния почвенного покрова является одной из актуальнейших задач стоящей перед исследователями, занимающимися изучением эволюции степных почв.
Для оценки трансформации степных почв под влиянием агролесомелиоративного комплекса нами была заложена сеть мониторинговых участков с постоянным шагом опробывания.
Важным генетическим диагностическим показателем почвенных характеристик является оценка изменения мощности почвенных горизонтов. Средние значения мощности генетических горизонтов максимальное значения имели в почвах залежи косимой. Нижняя граница темногумусового горизонта находилась на уровне 78,24±3,99 см, что существенным образом отличается от остальных угодий. Наиболее заметное снижение общей мощности темногусусового горизонта отмечается на пашне 1952 г. Она равнялась 64,4±2,6 см. Таким образом, за прошедший период с момента распашки (62 года) потери гумусового горизонта составили 13,8 см или 0,22 см ежегодно. При этом наиболее заметные потери отмечены для верхнего гумусового горизонта AU. На залежи косимой он равнялся 41,24±1,09 см, то в почве пашни 1952 годы всего 26,93±1,21 см.
Можно было ожидать, что чернозем под лесной полосой будет отличаться более активным процессом увеличения гумусового горизонта за счет листового опада. Но на самом деле увеличения мощности темногумусового горизонта нами не установлено. Мощность горизонта AUb составила в этом случае 73,9±1,64 см. Но при этом мощность верхнего наиболее гумусированного горизонта AU составила максимальную величину из всех исследованных угодий – 44,3±1,11 см. Эти изменения связаны, по всей видимости, с изменившимся характером почвообразовательного процесса под лесной полосой. Продукты распада растительных остатков концентрируются в верхних горизонтах, и существенной миграции в нижние слои почвы не наблюдается.
Важным диагностическим критерием почвообразовательного процесса является граница залегания карбонатов, диагностируемая по вскипанию от 10% соляной кислоты. Анализ полученных данных показывает, что максимальные значения характерны для почв залежи косимой – 67,05±4,01 см. Близкие, но все же несколько меньшие показатели отмечены для почв, находящихся под широкой старовозрастной лесной полосой – 63,2±3,01 см. Распашка почв естественных угодий привела, наряду с уменьшением мощности темногумусового горизонта, и к смещению линия залегания карбонатов к дневной поверхности. Глубина вскипания на разновозрастных участках пашни была примерно одинаковой и составила на пашне 1992 года 53,08±6,14 см и на пашне 1952 года – 53,73±6,44 см.
Г.М. Тумин в свое время (1923) высказывал опасения возможного развития процессов выщелачивания карбонатов и начала подзолообразования черноземов под влиянием древесных культур [2]. Им было установлено снижения линии горизонта вскипания под лесными полосами и прогрессирующая эволюция чернозема обыкновенного в выщелоченный. Эти закономерности нашли также свое подтверждение в работах П.Г. Адерихина (1967) проводивших повторные исследования в 1953-1957 гг. [1]. Он отмечал, что в почвах под лесной полосой у выщелоченного чернозема глубина вскипания составила 88-96 см, у переходного чернозема лесных полос – 66-82 см, в то время как у обыкновенного чернозема среди лесных полос эта величина составила 59-72 см. Таким образом, сравнивая наши данные с результатами работ, проведенных в более ранние периоды исследования почвенного покрова Каменной Степи, можно говорить о стабилизации данного показателя. За более чет 60-ти летний период заметных изменений в этом направлении в почвах Каменной Степи не установлено. Опасения о развития процессов подзолообразования не оправдались.
В результате проведенных нами исследований установлено изменение направленности почвообразовательных процессов из-за поднятия уровня грунтовых вод в лесокультурном ландшафте. Отмечается эволюционная трансформация черноземов в лугово-черноземные, черноземно-луговые и даже в луговые почвы, а также возникновение опасности развития засоленных и осолонцованных почв. Вследствие этого необходима разработка мероприятий по регулированию водного баланса территории.
Преобразование степного ландшафта в агролесоландшафты в течение XX века способствовало изменению сочетания факторов почвообразования, спровоцировало антропогенную трансформацию свойств черноземов под пашней и новый этап эволюционного развития автоморфных черноземов в полугидроморфные и гидроморфные почвы.
Впервые за время проведения почвенных исследований и существования стационара «Каменная Степь» создана карта затапливаемых и сезонно переувлажненных почв. На обследуемой территории отмечено более 120 ареалов, подверженных временному переувлажнению. Длительность весеннего срока затопления определяется складывающимися метеорологическими условиями предшествующего осенне-зимнего периода и характером распределения осадков. Наибольшая длительность отмечается при высокой влажности почвенной толщи в осеннее время и значительным количеством выпавшего снега в зимние месяцы. Существенным фактором, способствующим росту переувлажненных почв, является уменьшение их промерзания в зимние месяцы вследствие повышения температуры воздуха.
В научной литературе существует довольно много противоречивых мнений о роли лесных насаждений в балансе почвогрунтового увлажнения. Несмотря на длительный период изучения данного вопроса, он и до настоящего времени недостаточно изучен.
В последние годы стало отмечаться все более интенсивное проявление сезонной переувлажненности сельскохозяйственных угодий, и поэтому вновь возникает вопрос об их происхождения в связи с хозяйственной деятельностью человека, в частности под влиянием искусственных лесных защитных насаждений, преобразивших степные ландшафты в лесокультурные.
Материалы наших собственных наблюдений за уровнем грунтовых вод, а также представленные Каменностепным гидрологическим отрядом (Иванов В.А.) показывают, что во всех случаях лесные полосы не являются причиной грунтового переувлажнения почв. Наиболее информативным в этом отношении является ландшафтно-гидрологический профиль между верхним прудом балки Озерская и балки Таловая. Маршрут охватывает различные элементы рельефа местности и основные сельскохозяйственные угодья.
Данные наблюдений за режимом уровня грунтовых вод (УГВ) дают довольно ясную картину состояния увлажненности территории под действием естественных и антропогенных факторов. Максимальный УГВ как по крайним, так и по среднегодовым данным отмечен на западе у пруда, понижается постепенно к водоразделу и затем вновь повышается на склоне к балке Таловая. Ниже скважины № 819 вплоть до русла балки Таловая грунтовые воды не обнаруживаются. Они залегают намного глубже верхних геологических отложений.
У пруда в балке Озерская максимальный уровень грунтовых вод за период наблюдений 1992-2002 гг. поднимался к поверхности почвы и составил в среднем +0,38 см. По мере удаления от русла балки и приближения к водоразделу отмечается уменьшение уровня подземных вод. Под лесополосой № 40, расположенной на водоразделе, он находиться в пределах 2,84-3,33 м. На склоне к балке Таловая УГВ поднимается до отметки 0,93 м.
Такая же закономерность характерна и для минимальных значений показателя уровня грунтовых вод. У русла балки Озерская он в среднем составил 0,82 м с понижением на водоразделе (под лесополосой № 40) до 4,82-5,09 м. Ниже по склону (балка Таловая) поднимается до отметки 3,1-3,43 м.
Сопоставляя максимум УГВ и даты их наступления под лесонасаждениями и на прилегающих участках ландшафта, можно утверждать, что лесные полосы по этому маршруту не являются причиной усиления гидроморфности почв смежных с ними угодий. Более того, под лесными насаждениями УГВ как по максимальным и минимальным, а также по средним значениям является более низким, по сравнению с прилегающими участками. Характерными в этом отношении являются лесные полосы 40 и 131. Максимальный уровень грунтовых вод под лесополосой № 40 составляет 2,84 – 3,48 м и он значительно ниже, чем по соседним скважинам расположенным выше и ниже по склону. У скважины 716 находящейся выше по склону – 2,63 м, у скважины 58 (ниже по склону) – 2,34 м. Характерной особенностью здесь является то, что он наступает под лесополосой значительно позже. В отдельные годы эта разница может достигать 2-3 недель и более.
В самой лесной полосе № 40 максимальный, минимальный и среднегодовой уровни являются наиболее низкими в центре ее и повышаясь в западной и восточной стороне. Причем на восточной стороне УГВ более высокий по сравнению с западной. Так, например, максимальный уровень грунтовых вод, за период наблюдений, в среднем составил в центре лесной полосы 3,48 м, на западной стороне 3,33 м, то на восточной – 2,84 м. Эта разница, по нашему мнению, по всей видимости, обусловлена разницей в количестве атмосферных осадков, достигающих поверхности почвы в этих местах.
Дренирующая гидрологическая роль лесных насаждений прослеживается и в гидрологически влажные годы. Так, в 1993 году был отмечен максимальный уровень подъема грунтовых вод по Докучаевскому колодцу – 2,65 м. Но складывающийся характер режима обводненности территории сохранился и под лесополосой № 40 был в пределах 2,05-2,47 м, тогда как на близлежащих участках 1,31-1,78 м.
Подтверждением более активной дренирующей роли лесонасаждений является скорость снижения УГВ в вегетационный период. Под лесонасаждениями скорость спада УГВ выше, чем на прилегающих площадках. С большей скоростью под лесонасаждением происходит и подъем УГВ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: