Свойства лугово-черноземных почв под культурой риса и динамика почвенной фауны

Сидоренко, Александр Вячеславович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Свойства лугово-черноземных почв под культурой риса и динамика почвенной фауны
ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Свойства лугово-черноземных почв под культурой риса и динамика почвенной фауны"

На правах рукописи

СИДОРЕНКО АЛЕКСАНДР ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

СВОЙСТВА ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ ПОД КУЛЬТУРОЙ

РИСА И ДИНАМИКА ПОЧВЕННОЙ ФАУНЫ (на примере орошаемого экспериментального участка ВНИИ риса)

Специальности 06.01.03 - Агрофизика 03.00.08-Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

- з ноя 2011

Москва-2011

4858976

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии Кубанского государственного аграрного университета

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Н.В. Елисеева

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Л.О. Карпачевский

доктор биологических наук З.С. Артемьева

Ведущая организация:

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Защита состоится «29» ноября 2011 г. в 15 ч. 30 мин. в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.002.13 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, д.1, стр.12, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан «27» октября 2011 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета. Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, стр.12, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, Ученый совет.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук, профессор г.М. Зенова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Краснодарский край считается одним из самых уникальных по почвенному покрову и плодородию. Дельта реки Кубани - территория с богатыми природными ресурсами. Однако на Кубани имеется достаточно большая площадь гидроморфных почв, которые ранее практически не использовалась в сельском хозяйстве, хотя они обладают высоким потенциальным плодородием. В начале прошлого века им нашли достойное применение в рисосеянии. Рис - один из древнейших злаков, который использует человек для своих нужд. Производство риса оказывает огромное влияние на социально-экономические, культурные и многие другие аспекты жизни. В настоящее время рис выращивают в 113 государствах Мира. Благоприятные климатические условия края позволяют получать высокие урожаи качественного зерна. Понятие рисовых почв было введено на Кубани в начале прошлого века с первыми посевами риса. Отличие рисовых почв в том, что они имеют строгую периодичность затопления в период вегетации. Это накладывает свой специфический отпечаток на физические свойства и соответственно на почвообитателей. Из-за периодичности затопления и быстрого обсыхания проявляются признаки слитости в рисовых почвах. Это приводит к ограниченному использованию объема почвенной массы корнями растений и ее почвообитателями. Почвенная фауна один из основных показателей ее состояния и играет важную роль в экосистемах. Поэтому изучение и сохранение биоразнообразия, в условиях усиливающегося антропогенного пресса в рисосеянии - в настоящее время актуальная проблема.

Цель и задачи исследований. Цель исследования - изучение свойств рисовых почв и почвенной фауны на участках с разной антропогенной нагрузкой.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

- изучить особенности формирования рисовых почв;

- изучить свойства рисовых почв при разном сельскохозяйственном использовании;

- установить влияние затопления на изменение физических условий лугово-черноземных почв и почвенной фауны рисовых почв;

- определить качественный и количественный состав почвенной фауны на изучаемых участках.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Лугово-черноземные почвы рисовых систем при разном сельскохозяйственном использовании в целом не изменяют свои естественные свойства.

2. Затопление сохраняет схожие с естественными гидрологические условия лугово-черноземных почв и слитизацию этих почв.

3. В рисовых агроэкосистемах, подверженных сильному антропогенному влиянию при сельскохозяйственном использовании, резко изменяется численность и в меньшей степени разнообразие почвенной фауны.

4. Почвенная фауна может быть биоиндикатором степени агровоздействия на почвы и срока последствий этих изменений.

5. Лугово-черноземные почвы с неблагоприятными свойствами наиболее пригодны для выращивания риса.

Научная новизна. На лугово-черноземных почвах Кубани под культурой риса затопление фактически не изменяет природные свойства лугово-черноземных почв, но резко уменьшает численность почвенной фауны. Неблагоприятные физические свойства (уплотнение) лугово-черноземных почв благоприятны для выращивания риса: они уменьшают расход воды и увеличивают эффективность затопления (увеличение урожайности риса). Выращивание традиционных зерновых культур требует улучшения свойств почв.

Сезонная динамика почвообитателей на участках с разным сельскохозяйственным использованием в первую очередь определяется обработкой почв и режимом их орошения. Механическая обработка лугово-черноземных почв в рисовых чеках в осенне-весенний период увеличивает аэрацию почвы и поступление питательных веществ и как следствие происходит увеличение численности почвенной фауны и ее разнообразия.

Практическая значимость исследований. Результаты исследований позволяют предложить наиболее рациональное использование лугово-черноземных почв Кубани. Впервые разработана диагностика состояния рисовой системы с использованием учета почвенной фауны. Прикладное значение работы состоит в том, что ее материалы могут быть использованы в различных природоохранных мероприятиях.

Полученные результаты используются на предприятиях по выращиванию риса, в практических целях лабораторией экологии и мониторинга рисовых агроландшафтов ВНИИ риса, в учебном процессе в курсе прикладной экологии, растениеводства, почвоведения и др., на экологическом факультете КубГАУ, Академии ИМСИТ (г. Краснодар).

устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону, 2006); V Всероссийском съезде общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008); IV международной научной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2010). Принимал участие в составлении годовых научных отчетов ВНИИ риса.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 2 статьи в рецензируемом журнале перечня ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 165 страницах печатного текста. Состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержит 11 таблиц, 35 рисунков, 6 приложений и 14 фотографий. Список литературы включает 199 источников, из них 14 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

В главе рассматривается зарождение и перспективы рисосеяния на Кубани, изменение свойств рисовых почв, рассмотрены рисовые почвы зарубежных стран, показано значение почвенной биогы в экологической оценке рисовых полей, дана характеристика почвенной фауны и показана ее роль в формировании плодородия почв. Следует отметить, что изучением изменений почвенной фауны на рисовниках практически не занимались.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ РАЙОНА (ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА)

В главе дана характеристика физико-географическому положению района исследования, почвообразующим породам и почвам, климатическим условиям и растительности. В регионе количество осадков составляет 500600 мм, часты засухи, индекс увлажнения менее 1. Климатические условия периода исследования, по данным метеоплощадки «Белозерное», практически не отличались от средних многолетних. Недостаток влаги заставляет использовать земли под рисоводство, что наиболее рационально для низкоплодородных почв, которые ранее не были задействованы в сельскохозяйственном производстве.

3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Объекты и методы исследования

Исследования почвенной фауны выполнены с использованием общепринятых в биологии, экологии и почвоведении методов. Для оценки

экологического состояния рисовых почв были использованы отдельные качественные и количественные показатели почвенной фауны.

Объектами изучения явились участки с лугово-черноземными почвами. Участки были выбраны с разным сельскохозяйственным использованием, на которых изучались свойства лугово-черноземных почв, а также группы почвенной фауны, которые, по нашему мнению, являются более информативными при экологической оценке почв:

> Класс Nematoda (Нематоды)

> Класс Rotatoria (Коловратки)

> Класс Oligochaeta (Малощетинковые черви)

> Класс Crustacea (Ракообразные)

> Класс Arachnida (Паукообразные)

> Тип Tardigrada (Тихоходки)

> Надкласс Myriapoda (Многоножки)

> Класс Insecta-Entognatha (Насекомые-скрыточелюстные)

> Класс Insecta-Ectoguatha (Насекомые-открыточелюстные)

Одновременно с взятием почвенных проб измерялась температура,

отбиралась почва для определения влажности. Общепринятыми полевыми и лабораторными методами изучены свойства почв исследуемых участков.

В работе используются в основном обобщенные количественные характеристики почвенной фауны (общая численность, групповой состав, набор доминантов). Пробы для количественного учета брались по общепринятой в почвенной зоологии методике. Крупные беспозвоночные учитывались методом раскопок с применением ручной разборки почвы (размер проб 0,25 х 0,25 м в 10-ти кратной повторности, общее количество проб 360). Отбор проб проводился трижды в мае (весна), июле (лето), октябре (осень). Для изучения почвенной микрофауны отбор проб проводился металлической рамкой объемом 125 см3 на глубину до 30 см послойно по 5 см в 10-ти кратной повторности методом почвенных раскопок

(общее количество проб 360).

На рисовом чеке отбор проб почвенной фауны в весенний период (май) проводился до посева риса. В летний период (июль) отбор проб проводился из-под воды (с использованием бура). В осенний период (октябрь) отбор проводился после сброса воды.

Для выборки почвенной фауны использовались следующие методы:

а) ручной способ разборки пробы и выборки животных из почвы.

б) извлечение животных из почвы путем использования их таксисов на свет, на повышение температуры, на сухость среды с помощью эклектора, материал анализируется под бинокуляром.

Для изучения почвенных нематод и коловраток использовался вороночный метод. В работе представлены результаты комплексных исследований. В их реализации кроме автора принимали сотрудники лаборатории экологии и мониторинга рисовых агроландшафтов ВНИИриса.

Однако все данные, представленные в диссертационной работе, были получены при непосредственном участии автора, что подтверждается наличием совместных публикаций. Сбор, определение группового состава, анализ, статистическая обработка фаунистического материала проведены совместно с сотрудниками кафедр зоологии КубГАУ и ЮФУ: Кавказского государственного природного биосферного заповедника.

3.2. Характеристика объектов исследования

Комплекс почвенной фауны изучался на орошаемом экспериментальном участке (ОЭУ) ВНИИриса в период 2005-2008 гг. на четырех почвенных площадках (фото 1.):

Фото 1. Общий вид изучаемой агроэкосистемы ВНИИ риса

1. Чек с бессменным посевом риса (с 1937 г.);

2. Чек выведенный из севооборота риса (с 1990 г.) используемый для выращивания сельскохозяйственных культур без полива;

3. Участок богары - земельная площадь, предназначенная для выращивания сельскохозяйственных культур без полива;

4. Контрольный участок - метеоплощадка «Белозерное» (создана в 1950 г.). Размер площадки 0,5 га, площадка огорожена, проложены специальные дорожки для подхода к метеоприборам для снятия показаний. За время существования метеоплощадки никакие работы на ней не проводились, кроме снятия метеоданных Антропогенного прессинга не наблюдается. Поэтому этот участок был выбран в качестве контрольного.

Все участки характеризуются одним типом почв - лугово-черноземная. К типу рисовых почв относятся все почвы используемые в рисовом севообороте. Специфические условия и происходящие в этих почвах процессы связаны с культурой риса.

Профили рисовой лугово-черноземной почвы характеризуются ниже отмеченным морфологическим строением:

Разрез заложен 26.04.2005 г., на ОЭУ ВНИИриса.

Вид угодия: рисовая оросительная система, функционирует с 1937 г. (карта 15, чек 5); многолетние травы 1 года.

- А„ах (0-20 см) - сырой, темно-серый, легкоглинистый, очень слабые признаки гидроморфизма в виде сизовато-ржавых редких пятен; переход по сложению.

- А) (20-40 см) - сырой, темно-серый с оливковым оттенком, глинистый, среднеуплотнен, слабые сизые пятна; переход постепенный.

- АВ, (40-77 см) - сырой, темно-бурый, глинистый, слабоуплотнен, на срезе глянцевые блики, слабогидроморфный; переход постепенный.

- АВ2 (77-100 см) - сырой, серо-бурый, глинистый, уплотнен, признаки гидроморфизма в виде сизых пятен и конкреций полуторных окислов, их меньше чем в АВ,; переход постепенный.

- ВС (100-130 см) - сырой, серо-бурый, глинистый, слабоуплотнен, затеки гумуса, охристые конкреции, сизые пятна оглеения; переход постепенный.

- С (>130 см) - сырой, оливково-бурого цвета, глинистый, рыхлый,

слабо оглеен.

Вскипание с поверхности слабое, с 60 см сильное.

Как видно из описания разреза, с поверхности профиль имеет высокую плотность, а с глубины 70 см отмечается оглеение, переуплотнение, появляются ржавые пятна полуторных окислов. Это говорит о том, что почвы подвержены слитизации. Слабое вскипание с поверхности профиля не делает почву структурной, слитость почвы сохраняется.

Рисовые лугово-черноземные уплотненные почвы занимают значительную часть ОЭУ ВНИИриса. Изучение свойств лугово-черноземной почвы и почвенной фауны проводили на антропогенно-преобразованных почвах для выращивания риса.

Почвообразующими породами для них являются лессовидные глины. Характерной особенностью данных почв являются наличие гидроморфных признаков, особенно в горизонте В и С.

Лугово-черноземные почвы рисовых чеков содержат в верхнем горизонте 3,6-3,2% гумуса, фульватно-гуматного типа, имеют слабощелочную реакцию в Апах рН = 6,8-6,9. Гранулометрический состав почвы рисового чека тяжелосуглинистый по всему профилю Содержание физической глины в верхних горизонтах равно 54 %. На долю илистой фракции в пахотном горизонте приходится 29 % (табл. 1).

Таблица 1. Некоторые свойства лугово-черноземной почвы рисового чека

(используемого с 1937 г. по настоящее время)

Глубина, см Гумус (по Тюрину), % рН водный 1 Плотность | твердой фазы почвы, г/см' Объемная плотность почвы, г/см' Пористость, % Физический песок >0.01 мм Физическая глина < 0,01 мм Ил < 0.001 мм

0-20 3,6 6,8 2,75 1,31 50,2 45,8 54,2 28,6

40-50 3.2 6,9 2,78 1,35 52,4 50,5 49,5 32,4

100-110 2.5 6,9 2,75 1,53 44,4 50,5 49,5 32,6

140-150 1,2 7,1 2,81 1,54 45,2 48,7 51,3 29,5

180-190 0,9 7,4 2,81 1,58 43,6 47,4 52,6 26,6

Для лугово-черноземных почв рисового чека характерна повышенная плотность горизонтов В1 и В2. Плотность увеличивается с 1.31 до 1,58 г/см3. Соответственно и общая порозность снижается с 52,4 % до 43,6%. Повышенная плотность приводит к резкому сокращению запасов подвижных форм питательных веществ, особенно нитратов. Она также делает менее доступной для растений почвенную влагу в горизонте В, где количество доступной влаги не превышает 20,0 мм. В пахотном горизонте эта величина равна 68,4 мм. Для возделывания риса свойства этих почв благоприятны, а для выращивания других зерновых культур они не подходят.

Лугово-черноземные почвы неиспользуемого рисового чека (в течение 15 лет) по сравнению с используемым рисовым чеком содержат меньше гумуса - 3,1 %, обладают более высокой плотностью - 1,36-1,40 г/см0, а также большим содержанием ила - 38,6 % (табл. 2).

Таблица 2. Некоторые свойства лугово-черноземной почвы неиспользуемого

рисового чека (выведен из рисового севооборота в 1990 г.)

5 о 5 в я Гумус(по Тюрину), % рН водный ..... 3 с-. !■§•! Р '§ 3 о =! а с; с. у г— 1» о " ? с Объемная плотность почвы, г/см' Пористость, % Физический песок >0.01 мм Физическая глина <0,01 мм Ил < 0,001 мм

0-25 3,! 7,0 2,67 1,36 52,8 34,2 65,8 38,6

30-40 2,8 6,9 2,69 1,40 48,7 35,4 64,6 36,7

50-60 2,7 7,3 2,71 1,40 48,7 32,4 67,6 37,3

75-85 2,2 7,5 2,72 1,40 48,5 38,8 61,2 38,3

110-120 1,4 7,6 2,73 1,42 47,9 37,7 62,3 30,5

165-175 0,8 7,7 2,72 1,40 48,5 34,4 65,6 34,6

При выведении этих почв из рисового севооборота структура и поровое пространство в будущем практически не восстанавливается. Пахотный и подпахотный горизонт описываемых почв имеет крупнокомковатую или глыбистую структуру.

Почвы богарного участка обладают большой мощностью гумусовых горизонтов и относятся к мощным и сверхмощным. По содержанию гумуса

(2,2-3,7 %) они относятся к слабогумусовым. Реакция почвенной среды нейтральная (рН = 6,2-7,0). По гранулометрическому составу они тяжелосуглинистые (табл. 3).

Таблица 3. Некоторые свойства лугово-черноземной почвы богарного участка

Глубина, см ( Гумус(по Тюрину), % 1 рН водный ' 1 Плотность твердой фазы почвы, г/см' Объемная плотность почвы, г/см5 - ■X Б с О С. с а 5 * ? о с. - с о 1 Л Физическая глина <0,01 мм 2 о V

0-27 3,7 6,2 2,70 1,57 39Л 41,1 58,9 29,9

27-70 3.3 6,4 2,70 1,57 38,2 38,9 61,1 34,3

70-105 2,2 6,5 2,70 1,57 36,7 38.9 61,1 39,1

105-135 1,9 6,6 2,75 1,61 32,2 40.0 60,0 38,0

135-160 1,4 6,8 2,76 1.63 35,9 39,6 60,4 38,5

160-200 0,9 7,0 2,76 1,66 35,8 40,4 59,6 37,2

На контрольном участке растительный опад полностью поступает в почву, поэтому количество гумуса значительно выше, чем на остальных участках, а объемная плотность составляет с 1,30 до 1,40 г/см3 по всему профилю (табл. 4).

Таблица 4. Некоторые свойства лугово-черноземной почвы контрольного

участка (метеоплощадка)

Глубина, см Гумус (по к Тюрину), % рН водный Плотность твердой фазы почвы, г/см3 Объемная плотность почвы, г/см' Пористость, % Физический песок > 0.01 мм Физическая глина < 0,01 мм Ил < 0,001 мм

0-22 4,3 6,9 2,67 1,30 51,4 35,4 64,6 40.4

22-60 4,0 7,5 2,70 1,28 52,6 33,9 66,1 38,1

60-120 3.0 7,5 2.72 1,34 50,8 35,2 64,8 40,8

120-170 1,6 7,5 2,74 1,43 47,9 37,7 62,3 40,9

170-180 1,3 7,9 2,70 1,45 46,3 38,5 61,5 39,5

190-200 0,7 7,8 2,69 1,40 48,0 37,2 62,8 36,4

Лугово-черноземная почва на рисовой оросительной системе по сравнению с контрольным участком претерпела заметные изменения своего морфологического строения. В результате произошло уплотнение и разагрегирование почвенных частиц, зафиксировано угнетение деятельности почвенной фауны и подвижка гумусово-глинистого вещества, его перекомпоновка и уменьшение количества органики в целом. Это свидетельствует о деградации гумусовых горизонтов лугово-черноземных почв рисового поля.

По удельному весу среди других основных типов почв рисовников края лугово-черноземные являются преобладающими, на них сосредоточено примерно треть рисовых оросительных систем Кубани. Под влиянием рисосеяния лугово-черноземные почвы ухудшают свои природные свойства

плодородия для традиционных культур. Для рисосеяния такие изменения благоприятны.

Урожайность риса в чеках на лугово-черноземной почве в 2005 г. в среднем составила 89,2 ц/га. В 2006 г. урожайность падает, что связано с погодными условиями, температура воздуха ниже, чем в 2005, 2007 гг. Урожайность 2007 г. незначительно увеличилась 73,9 ц/га, а погодные условия были такие же, как и в предыдущем году. Погодные условия, также как и почвенные значительно влияют на урожайность риса (табл. 5).

Сорт Урожайность, ц/га

2005 г. 2006 г. 2007 г. средняя

Лиман 85,4 69,5 78,0 77,6

Рапан 84,4 62,0 64,0 70,5

Янтарь 95,3 65,8 80,3 80,5

Лпаер 88,6 67,0 68,6 74,7

Аметист 92,3 81,4 78,4 84,0

Средняя урожайность по чекам, ц/га 89,2 69,1 73,9 77,5

Урожайность зернобобовых в неиспользуемых чеках культур в эти же годы колебалась незначительно. Погодные условия на эти культуры влияли в меньшей степени (табл. 6).

Таблица 6. Урожайность зернобобовых культур в неиспользуемых чеках _на лугово-черноземной почве_

Сорт Урожайность, ц/га

2005 г. 2006 г. 2007 г. средняя

Озимая пшеница (Краснодарская 99) 41,3 45,7 48,4 45,1

Озимый ячмень (Добрыня 3) 38,0 39,1 40,6 39,2

Горох (Лавр) 20,6 18,3 21,4 20,1

На богарном участке урожайность культур значительно выше, чем в неиспользуемом чеке (табл. 7).

Таблица 7. Урожайность зернобобовых культур на богарном участке _на лугово-черноземной почве_

Урожайность, ц/га |

Сорт 2005 г. 2006 г. 2007 г. средняя J

Озимая пшеница (Краснодарская 99) 50,9 54,2 56,2 53,8

Озимый ячмень (Добрыня 3) 44,9 46,4 49,3 46,9

Горох (Лавр) 24,6 21,4 25,8 23,9 1

Из приведенных данных следует, что на одном и том же типе почв, но при разном антропогенном прессинге урожайность сельскохозяйственных культур значительно различается. Неблагоприятные свойства затапливаемых чеков положительно сказываются на урожайности риса. Для зернобобовых культур лучшими являются участки на богаре. В чеках, используемых под зернобобовые культуры урожайность значительно ниже, чем на богаре. Из выше изложенного видно, что основные свойства почв на разных участках имеют значительное различие, особенно это касается плотности почв.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

4.1. Характеристика и особенности формирования рисовых почв

Обычно почвы, вовлекаемые под культуру риса, с момента освоения вступают в фазу изменений вне зависимости от генезиса. Под воздействием режима орошения на рисовом поле формируется новый тип антропогенных «рисовых» почв.

Введение в процесс почвообразования дополнительного антропогенного фактора - длительного затопления - обусловливает создание в почвах ежегодно в течение 4-5 месяцев восстановительных условий. Такая резкая смена экологической обстановки неизбежно вызывает изменение основных элементарных почвообразовательных процессов, приводит к нарушению сложившегося в почвах равновесия. Вследствие изменения окислительно-восстановительного режима меняется характер и направленность биологических, химических, физико-химических превращений. В силу этого в почвах рисовых полей развиваются процессы, которые не были свойственны исходным почвам или обладали в них иной степенью выраженности и формой проявления. В частности, наблюдается разрушение почвенных агрегатов, происходит сильное оглинивание, утяжеление и уплотнение почв; уменьшается водопроницаемость, наблюдается вынос мелкопылеватых и иловатых частиц из верхнего слоя, частично разрушается почвенный поглощающий комплекс, уменьшается содержание гумуса в пахотном горизонте и изменяется его состав,

опресняется профиль почв.

Общим показателем интенсивности анаэробрых процессов является величина окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) (табл. 8).

Таблица 8. Динамика ОВП в лугово-черкоземной почве рисового чека, мВ

Глубина, см Апрель 2008 г. Май 2008 г. Июнь 2008г. Июль 2008 г. Август 2008 г. Сентябрь 2008 г.

0-10 +450 +200 -45 -80 -90 +370

10-20 +405 +180 -110 -90 +70 +295

20-30 +410 +190 +220 -95 +50 +335

По совместным данным с лабораторией экологии и мониторинга рисовых агроландшафтов ВНИИ риса установлено, что до затопления рисовых почв величина ОВП в зависимости от генезиса почв и содержания гумуса составляет + 300-400 милливольт (мВ). При этом считается, что полное окисление восстановительных продуктов достигает при ОВП + 360370 мВ. Через три дня после затопления рисовой почвы ОВП снижается на 60-90 мВ. Через 10 дней под залитым полем в почве уже отсутствует свободный кислород и ОВП снижается до +200 мВ. Далее происходит его постепенное снижение до отрицательных значений. При ОВП менее - 20 мВ начинается восстановление соединений железа. При значениях примерно -

100 мВ наблюдается распад белков и в почве появляется сероводород. В конце вегетации, когда ОВП может опускаться ниже - 150 мВ, происходит восстановление сульфатов. При ежегодном возделывании риса по рису обнаруживается явная тенденция к возрастанию суммы недоокисленных продуктов, в том числе и двухвалентного железа, к началу вегетации.

Преимущественное развитие восстановительных процессов в почвах рисовых полей способствует появлению в пахотном слое восстановленных соединений железа, азота, серы, марганца и других элементов. Эти соединения более подвижны и реакционноспособны, они легче вступают во всевозможные реакции с внесенными удобрениями, изменяя форму последних, увеличивая или снижая потребление растениями риса содержащихся в них элементов питания.

Своеобразный водно-воздушный режим рисового поля в значительной степени сказывается на интенсивности процессов гумусообразования. Почвы богарных или целинных участков отличаются от почв, используемых под рис и относящихся к тем же типам на момент освоения, содержанием и составом гумуса. Характер этих изменений, степень их выраженности различны и обусловлены генетическими особенностями почв.

При использовании почв под рис наблюдается определенная конвергенция их свойств, при исходных различиях. Вместе с тем, лугово-черноземные слитые почвы исходно близки к рисовым почвам по своим свойствам и практически не изменяются. Они сохраняют высокую плотность почвы, рН, относительно низкое содержание гумуса. Хотя определенные изменения в составе гумуса есть (табл. 9).

Таблица 9. Фракционный состав гумуса почв различного гидрологического

режима в слое 0-20 см (По совместным данным с ВНИИ риса)

Вид угодья Собиь % Фракция ГК Фракция ФК Гу-МИННЫ Си С;,

! 1 2 | 3 la I 1 1 2 I 3

Лугово-черноземная тяжелосуглинистая

Целина 1.73 1.16 28,90 10,40 3,47 2,31 1,74 9,25 42,77 2,41

Рисовая система 1,68 1,78 20,24 11,31 1,78 4,17 8,92 8,93 42,87 1,40

4.2. Общая характеристика основных групп почвенной фауны

на изучаемых участках

Свойства почвы во многом определяют характер деятельности почвенной фауны.

В почвообразовательных процессах большую роль играют животные, обитающие в почве. От их деятельности зависит естественное плодородие почв, урожай сельскохозяйственных культур. Взаимосвязь и взаимообусловленность организмов и среды их обитания особенно четко проявляются в почве, представляющей не только среду обитания

многообразных групп организмов, но и результат их совокупной деятельности.

Почвенная фауна рисовой агроэкосистемы Краснодарского края еще недостаточно изучена. Исследования, которые проводились в течение 3 лет дали возможность выделить зоологические группы, которые встречались в рисовых агроэкосистемах края.

На изучаемых участках лугово-черноземной почвы были определены следующие группы почвенной фауны (рис. 1-4).

Обнаруженные группы почвенной (Ьауньт г

■ Тип/ | КетаШеМпЛм: 1

{Круглые черви)

- Класс'" . КсШлЫ.Ч КНематодй)

шшжшя®® Класс Rotatoria' .(Коловратки)

' Тип Tardigrada :(Тихоходки)

ТипАйпеМа (Кольчатые черви)

-1

Тип Arthropoda (Членистоногие)!:

ятттшттт^' яяяяичв'

КлаРс Oligocbaeta ' ■ (Малощетинковые 'черви)

«Семейство Entiíytreidae ■ (Эйхитреиды)

'Семейство Lumbricidae ! (Дождевые черви')

Рис. 1. Обнаруженные группы почвенной фауны

Подтип Branclriata (Жабродышащие) ■ I

Гни Аг||1Г(фо<!а (Членистоногие)

Подтип Ctelicerata ■ (Хелтгеровые) г

' Подтип Tiacheata (Трахейнодышащие)

lOiaccCruStacea (Ракообразные)■

ПоШасс Malacostraca ] ' (Bactiníé раки) ;

Отряд Isopoda (Равноногие)

Подотряд Опвсокка (Мокрицы)

Класс Arachnida (Паукообразные)

Отряд Aránei (Падки)

Отряд Асагй'оппез (Акариформные клещи")

«■■■шашмисю«' П » : 1 VIII.' и ¡оппе-(Сарксштиформные

К Ю1ЦИ . 1

г А . ........

Группа Ог:Ъа»<За (Панцирные клеши) :■

Подкласс Acariña (Клещи)

Отряд РапетГапис* (Паразитиформные клеши)

(Меэостиг)цатвческие . клещи)

Группа Gamasina (Гамазовые клещи)

' > ' • 1 Асагогйае-' \ ТтошЬМИог-

(Акароидно- ; Тромбиди- . формный комплекс)

ШШ Ш ШЯш

Рис. 2. Обнаруженные группы почвенной фауны

Подтип Trechéate jTgn^tmaiwHe)

Надкласс Myriapoda (Многоножки)

Класс Sytnpftyla ССимфилы)

Класс Pauropoáa. (Пауроподы)

- -" ■ ■ ■... ,

Класс Díplopoda J (Двупарноногие I— многоножки) I

Класс Ghilopoda : : (Губойогие) ' Г

Надкласс Hexapoda (Шестииогие)

Класс Insecta-Entognatlia (Насекомые-скрыточелгостные)

Класс Insecta-Ecíogualha I ((Йасекомые-открыточелюстные) |

: Отряд Prótura (Бессяжковые)

Отряд Dip'.uia I (Двухвостки) Г

Отряд Collembola ' (Ногохвоетки) :

Отряд Orthopíera (Прямокрылые)

Отряд Lepidoptera (Чешуекрылые)

Рис. 3. Обнаруженные группы почвенной фауны

■ Т . ... - ' Л . '

Отряд Heteroptera (Полужесткскры- ■

ЛЬ1Й

Отряд Нушеп-optera (Перепончатокрылые)

Отряд Coleóptera ; (Жуки) : з

Отряд Coleóptera (Жуки)

Семейство Carabidae (Жужелицы)

Семейство Staphylinidae (Кородконадкрылые) j. Семейство Cantharidae (Мягкотелки) Семейство СагЫюпШаг (Долгоносики)

Семейство Silpbidae (Мертвоеды)

Семейство Elateridae (Щелкуны) Семейство Tenebrionidae (Чернотелки) Семейство Chrysoroelidae (Листоеды)

Рис. 4. Обнаруженные группы почвенной фауны

4.3. Экологическая оценка доминирующих групп почвенной фауны на участках с разным сельскохозяйственным использованием

Изменение численности и состава почвенной фауны в рисовых почвах обусловлено комплексным воздействием разнообразных факторов, среди которых не последнее место занимают антропогенные факторы.

В работе подробно рассмотрены доминирующие группы почвенной фауны, которые наиболее существенны в структуре всего комплекса почвенной фауны рисовых почв. К таким группам' относятся: Nematoda (Нематоды), Enchytreidae (Энхитреиды), Lumbricidae (Дождевые черви) Acariña (Клещи), Myriapoda (Многоножки), Collembola (Ногохвостки)' Coleóptera (Жуки). Приведем описание некоторых групп почвенной фауны.

В естественных почвенных скважинах живут многие группы микрофауны, среди которых наиболее существенную роль играют клещи и ногохвостки. Они являются наиболее активными разрушителями растительных остатков среди организмов почвенной микрофауны.

Численность Acariña в 2005 году в чеке с посевом риса составила 870 экз./'м2, в июле при затоплении чека полное отсутствие, а в октябре 40 экз./м" (см. рис. 5). На неиспользуемом чеке численность весной составила 5420 экз./м2, летом - 3700 экз./м2, осенью - 6870 экз./м2. На богарном участке наибольшая численность наблюдалась в мае -8360 экз./м2, в июле и октябре 6300 экз./м2 и 6870 экз./м2 соответственно. На контрольном участке (метеопло-шадка) весной также наблюдалась высокая численность -27810 экз./м", летом -14740 экз./м2, осенью 19300 экз./м2.

весил лето осснь

■ чек с рисом И неиспользуемый чек & богара И контроль

, 2

Рис. 5. Динамика численности Acariña исследуемых участков в 2005 г., экз./м

В 2006 году на чеке с рисом и неиспользуемом чеке в мае численность Acariña составила 570 экз./м2 и 6120 экз./м2 соответственно (см, рис. 6). В летний период затопления чека с рисом водой клеши отсутствуют, а осенью достигают 50 экз./м2. На неиспользуемом чеке в июле 4410 экз./м", а в октябре -4750 экз./м2. На богаре численность сопоставима с неиспользуемым чеком - 7270 весной, летом - 4840 экз./м2, осенью 4750 экз./м2. На контрольном участке (метеоплошадка) - 23130 экз./м" в мае, 15130 экз./м в июле, 16490 экз./м2 в октябре.

Ш чеке рисом а исисдолыусмый чек И богара И контроль

Рис. 6. Динамика численности Acariña исследуемых участков в 2006 г., экз./м"

В 2007 году на метеоплощадке численность Acariña в весенний период наиболее высокая - 19780 экз./м2, в летний период - 16860 экз/м2 осенью - 12370 экз./м2 (см. рис. 7). На богаре в мае -6160 экз./м2 в июле -7290 экз./м", в октябре - 4830 экз./м2. На неиспользуемом чеке для выращивания риса эти же показатели в соответствующие периоды составили - 7690 экз./м , 5070 экз./м2' и 3760 экз./м2. В чеке с рисом наблюдается наименьшая численность по сравнению с другими участками и составила в мае - 870 экз./м , октябре - 110 экз./м2, а в июле полностью отсутствовали

Рис. 7. Динамика численности Acariña исследуемых участков в 2007 г., экз./м2

В результате исследования в 2005 году выявлено, что на чеке с рисом в мае численность Collembola составила - 170 экз./м2, в июле снизилась до 10 экз./м , а в октябре немного увеличилась до 40 экз./м2 (см. рис. 8). На неиспользуемом чеке соответствующие периоды составила 750 экз./м2, 610 экз./м , 500 экз./м". На богаре в мае численность составила - 1560 экз 'м2 в июле - ИЗО экз./м2, в октябре - 990 экз./м2. На контрольном участке (метеоплошадка) самая высокая численность в мае - 7490 экз./м2, в июле 5130 экз./м2, в октябре 3410 экз./м2

к с рисом Q неиспользуемый ч

3 богаре 0 контра

Рис. 8. Динамика численности Со11ешЬо1а исследуемых участков в 2005 г., экз./м2

В 2006 году динамика численности Со11ешЬо1а выглядит следующим образом: в весенний период наибольшая численность на контрольном участке (метеоплошадка) - 10770 экз./м2, богаре - 3140 экз./м2, на неиспользуемом чеке 1230 экз./м2, в чеке с рисом - 280 экз./м2. (см. рис. 9). В

летний период на этих участках соответственно - 6120 экз./м2, 2710 экз./м", 880 экз./м2, 30 экз./м2. В осенний период самая низкая численность в чеке с рисом - 120 экз./м2, на неиспользуемом чеке - 950 экз./м2, на богаре - 2090 экз./м2 и на контрольном участке (метеоплошадка) - 7900 экз./м .

Рис, 9. Динамика численности Collembola исследуемых участков в 2006 г,, экз./м"

В 2007 году в чеке с рисом весной численность Collembola составила - 90 экз./м2, в летний период ногохвостки отсутствуют, в осенний период - 30 экз./м2 (см. рис. 10). На неиспользуемом чеке в мае - 550 экз./м2, в июле -720 экз./м2, в октябре - 590 экз./м2. На богаре в эти же периоды - 1320 экз./м , 1010 экз./м2, 870 экз./м2. На метеоплощадке численность самая высокая по сравнению с агроценозами и составила в мае - 6070 экз./м", в июле - 4460 экз./м2, в октябре-2530 экз./м2.

■ чексрисо.м езнсиспозытсмыя чек а богара га контроль

Рис. 10. Динамика численности Collembola исследуемых участков в 2007 г., экз./м"

В 2005 году в мае Coleóptera в чеке с рисом было обнаружено в общем итоге - 9,6 экз./м2, в июле полностью отсутствовали, в октябре - 1,6 экз./м2. (см. рис. 11). В неиспользуемом чеке в эти же периоды численность составила 8 экз./м2, 9,2 экз./м2, 1,2 экз./м2 соответственно, На^ богаре наибольшая численность наблюдалась летом и осенью - 32 экз./м" и 22,4 экз./м2, а весной - 19,2 экз,/м2. Наибольшая численность наблюдалась на контрольном участке (метеоплошадка) летом - 33,6 экз./м", весной - 35,2 экз./м2, осенью 22,4 - экз./м",

Рис. 11. Динамика численности Coleóptera исследуемых участков в 2005 г., экз./м2

В 2006 году на контрольном участке (метеоплошадка) численность весной составила Coleóptera 41,3 экз./м2, летом 36,8 экз./м2. осенью 14 4 экз./м" (см. рис. 12). На богаре в эти же периоды численность составила соответственно 25,6 экз./м", 33,6 экз./м2 и 17,6 экз./м2 соответственно Наименьшая численность наблюдалась на неиспользуемом чеке и в чеке с рисом: в мае - 9.6 экз./м2 и 8 экз./м2 соответственно. Численность на неиспользуемом чеке в июле составила 9,6 экз./м2, а в октябре 4 8 экз /м2 В

чеке с рисом в летний и осенний период представители Coleóptera не обнаружены. ^

■ чек с píreo» В неиспользуемый чек В богара а контроль

Рис. 12. Динамика численности Coleóptera исследуемых участков в 2006 г., экз./м2

В 2007 году на метеоплощадке численность Coleóptera в весенний период наиболее высокая - 38.4 экз./м2, в летний период - 32 экз /м2 осенью - 16 экз./м (см. рис. 13). На богаре в мае - 27,2 экз./м2, в июле - 22,4 экз /м2 в октяоре - 14,4 экз./м". На неиспользуемом чеке для выращивания риса эти же показатели в соответствующие периоды составили - ! 7,6 экз./м2. 8 экз./м2' и 3.2 экз./м", В чеке с рисом наблюдается наименьшая численность по сравнению с другими участками и составила в мае - 6,4 экз./м2, октябре - 1.6 экз./м", а в июле полностью отсутствовали.

На контрольном участке (метеоплощадка) установлена высокая плотность и численность почвенных беспозвоночных. Практически полное

исчезновение почвенной фауны наблюдается на подвергающейся затоплению почве, и связано это с нарушением обычного водно-воздушного режима и наиболее сильным уровнем антропогенной нагрузки.

весна лето осень

■ чек с рисом а исисподыииыи чек Ш богара 5 контроль

Рис. ¡3. Динамика численности Со1еор1ега исследуемых участков в 2007 г., экз./м"

Происходит разрушение структурных частиц почвы и превращение структурного чернозема в неагрегированную массу, образующую при засыхании мощную корку. Покрытая длительное время слоем воды почва быстро теряет запасы воздуха, обедняется обменным кислородом, связанным в форме окисных соединений железа других элементов. В ней появляются продукты деятельности анаэробных микроорганизмов, многие из которых ядовиты. Все это отрицательно сказывается на почвенных организмах, в результате чего большинство из них полностью исчезает с рисового поля.

Таким образом, применение орошения приводит к сложным и многогранным изменениям самых различных условий в окружающей среде. Эти изменения, а также непосредственное воздействие орошения оказывает глубокое воздействие на почвенную фауну. Очевидно, самое страшное для почвенной фауны - затопление почвы на длительный срок.

Влияние антропогенных факторов приводит к тому, что в рисовом чеке в период затопления, комплекс почвенной фауны практически отсутствует. На затопляемом рисовом поле происходит полная деградация всего комплекса почвенных беспозвоночных. В результате рисовые почвы испытывают огромную антропогенную нагрузку, которая влечет за собой изменение не только свойств почв, но и изменение условий обитания почвенных животных. Здесь следует отметить, что ухудшение свойств почвы благоприятно сказывается на урожайности риса.

Гранулометрический состав определяет порозность, водопроницаемость и воздухопроницаемость, связность частиц и другие свойства почвы, имеющие первостепенное значение для животных при прокладывании ходов или проникновении в глубокие горизонты.

Почвенная фауна имеет немаловажное значение в перераспределении и накоплении биогенных элементов и микроэлементов по профилю почвы. В чеках, где выращивается рис, исчезают многие группы почвенной фауны.

Одна из причин этого факта, - чрезмерные химические обработки рисовых чеков. Это также приводит к загрязнению биотопа остатками удобрений и пестицидов, нарушения связи между отдельными частями биогеоценоза.

Исследования показали возможность использования данных по природной и антропогенной динамике комплексов почвенной фауны в качестве показателя при анализе антропогенной нагрузки на агроэкосистемы.

Поэтому можно сделать вывод о том, что почвенная фауна - одно из ключевых звеньев биологического круговорота в наземных экосистемах Она играет существеннейшую роль в функционировании почвы, поддержании и увеличении ее плодородия. Снижение ее активности в результате антропогенных нагрузок приводит к необратимым изменениям почвы и в конечном итоге, влиять на продуктивность и устойчивость всей экосистемы, то есть на те параметры, которые рассматриваются в качестве базовых при оценке состояния природных комплексов. Поэтому показатели почвенной фауны должны включаться в качестве обязательного элемента в системы оценки состояния окружающей среды.

Полученные данные позволяют отметить, что почвы рисовых агроэкосистем бедны в качественном и количественном отношении почвенной фауны по отношению к богарному, залежному и контрольному участку. Особенно ярко бедность проявляется на рисовых почвах. Даже на рисовом чеке, где рис не возделывался 15 лет, качественный и количественный состав почвенной фауны ниже по сравнению с богарным участком.

Эти данные позволяют отметить, что почвы рисовых полей преобразуются под влиянием деградационных процессов, свойственных только рисовым мелиоративным агроландшафтам (засоление, заболачивание дегумификация, слитизация, загрязнение остатками удобрений и пестицидов)'

Использование почв под рис с 1937 г. привело к существенным изменениям почвенного профиля и его фауны, а это негативно сказывается на экологическом состоянии почвообитателей. Применение орошения приводит к сложным и многогранным изменениям самых различных условий в окружающей среде.

4.4. Сравнительная характеристика групп почвенной фауны изучаемых участков (по коэффициенту Жаккара)

На изучаемых участках одной из задач ставилось изучение экологической характеристики почвенной фауны и ее сравнительная оценка по участкам. По нашему мнению наиболее информативным, с точки зрения экологии, является сравнение количества обнаруженных групп по участкам по сезонам и годам относительно контрольного участка. Поэтому для сравнения общности групп почвенной фауны изучаемых участков используется коэффициент Жаккара

Исследования показали, что весной наибольший коэффициент сходства у богарного участка по отношению к контрольному участку (метеоплощадка) - 73-74 %. Летом и осенью отмечается та же тенденция - 67-77 % соответственно. На чеке с рисом наблюдается наименьшее сходство в течение всего срока наблюдений, который в летний период снижается до 8-12. На неиспользуемом чеке коэффициент во все периоды года составляет 52-65 %, что немного ниже, чем на богарном участке.

ВЫВОДЫ

1. Использование лугово-черноземных почв под культуру риса существенно не изменяет их физические свойства, что позволяет получать высокие урожаи этой культуры.

2. Мониторинг рисовых систем показал, что методы оценки и изучения состояния почвенных экосистем с использованием живых организмов напрямую отражают изменения водного режима почв при рисосеянии, соответствующие обработки почв и влияние приемов земледелия на биоразнообразие почв.

3. Количественная и качественная оценка почвенной фауны рисовых почв более информативна и технически менее сложна, так как дает возможность получения информации о состоянии экосистем с меньшими затратами. Информационные возможности почвенной фауны важны не только для диагностики изменения некоторых свойств рисовых почв, но и могут быть использованы для оценки чувствительности и устойчивости агроэкосистемы к антропогенным нагрузкам при ж сельскохозяйственном использовании.

4. При использовании других почв под культуру риса наблюдается определенная конвергенция их свойств при исходных различиях. Технология возделывания риса, предусматривающая содержание рисового поля под слоем воды, связана с изменением окислительно-востановительных условий в почве. Вместе с ними существенно трансформируются свойства почв. Почвообразовательный процесс в новых условиях направлен на сближение и объединение почв различной типовой принадлежности в один тип - рисовых почв. Использование гидроморфных почв под культуру, риса как не парадоксально, приводит к увеличению их бонитета, так как неблагоприятные свойства почв для богарных культур, благоприятны для получения высоких урожаев риса.

5. Лугово-черноземные слитые почвы имеют ограниченное использование, в основном под овощные культуры. Использование их под культуру риса дает возможность получать высокие урожаи «белого золота» -риса.

6. Использование почв под рис с 1937 г. привело к существенным изменениям почвенного профиля и его фауны, а это негативно сказывается на экологическом состоянии почвообитателей. Такие почвы не рекомендуется

использовать под богарные культуры, так как они будут угнетены и малопроизводительны.

7. Почвенная фауна принимает участие не только в образовании гумусового слоя почвы, но играет большую роль в распределении органического вещества по почвенному профилю рисовых почв. Именно благодаря энехитреидам, коллемболам, панцирным клещам, личинкам двукрылых, пластинчатоусым, щелкунам, чернотелкам, долгоносикам, дождевым червям и некоторым другим представителям почвенной фауны' почва имеет зернистую структуру, и создаются наиболее благоприятные условия для поступления элементов минерального питания в корни растений. Это наиболее информативно на эталонном участке и на богаре.

8. При сравнении характеристики групп почвенной фауны изучаемых участков (по коэффициенту Жаккара) установлено, что в разные периоды года и по годам наибольший процент сходства по отношению к контрольному участку (метеоплощадка) отмечается на богарном участке и, неиспользуемом рисовом чеке (52-77%). На используемом рисовом чеке самый низкий процент сходства (особенно в летний период) (8-12%), это связано с неблагоприятными свойствами почв и окислительно-восстановительными процессами.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Сидоренко A.B. Изменение почвенной биоты как биоресурса рисовых агроэкосистем при разных антропогенных нагрузках // Труды Кубанского государственного аграрного университета. № 1(10), 2008. С. 121-124.

2. Стрельников В.В, Елисеева Н.В., Сидоренко A.B. Оценка экологического состояния рисовых агроэкосистем Краснодарского края (на примере ОЭУ ВНИИ риса) // Труды Кубанского государственного аграрного университета. № 2(29), 2011. С. 61-65.

Статьи и тезисы в других изданиях:

3. Сидоренко A.B. Почвенная биота рисовых почв Кубани / Материалы шестой научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». Краснодар, КубГАУ, 2004. С. 368-370.

4. Сидоренко A.B., Харитонов Е.М. Динамика содержания азота в водах при выращивании риса / Почвы - национальное достояние России. Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов, 9-13 августа 2004 г. / Наука-Центр. Новосибирск, Кн. 2, 2004. С. 107.

5. Сидоренко A.B. Почвенная биота рисовых почв Кубани / Экология и биология почв. Материалы Международной научной конференции. Ростов н/Д: Ростиздат, 2005. С. 452-454.

6. Сидоренко A.B. Влияние рисоводства на почвенную фауну рисовых почв Кубани / Материалы седьмой научно-практической конференции

«Научное обеспечение агропромышленного комплекса». Краснодар, КубГАУ,

2005. С. 423-424.

7. Сидоренко A.B., Елисеева Н.В., Бочко Т.Ф. Состояние окружающей среды и здоровье человека / Экономические и социально-экологические преобразования в системе устойчивого развития Северо-Кавказкого региона. Материалы межрегиональной научно-практической конференции. Белореченск, КГМУ ИЭиУ МиСС, 2006. С. 328-331.

8. Сидоренко A.B. Изучение влияния рисоводства на почвенную биоту рисовых почв Кубани / Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. №18(02), 2006. - Шифр Информрегистра: 0420600012X0035. Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2006/02/pdfy04.pdf.

9. Сидоренко A.B., Бочко Т.Ф. Изучение почвенной фауны ОПУ ВНИИ риса / Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации. Материалы Международной научной конференции. Ростов н/Д: Ростиздат,

2006. С. 439-442.

10. Сидоренко A.B., Елисеева Н.В., Бочко Т.Ф. Почвенная биота - как индикатор устойчивости рисовых агроэкосистем / Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем. Материалы международной научной конференции. Ростов-на-Дону, 2006. С. 377-378.

11. Сидоренко A.B. Изменение почвенной биоты рисовых агроэкосистем при разных антропогенных нагрузках / Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. №28(04), 2007. - Шифр Информрегистра: 0420700012\0087. Режим доступа: http://ej .kubagro.ru/2007/04/pdf/01 .pdf

12. Сидоренко A.B., Елисеева Н.В. Изменение почвенной биоты рисовых агроэкосистем при разных антропогенных нагрузках / Экология и биология почв Юга России. Материалы Международной научной конференции Ростов н/Д: Ростиздат, 2007. С. 201-204.

13. Сидоренко A.B., Елисеева Н.В. Почвенная биота, как показатель устойчивости антропогенной нагрузки в агроэкосистеме рисовых полей / Региональные аспекты социально-экономических и экологических преобразований на Северном Кавказе. Материалы межрегиональной научно-практической конференции. Белореченск, КГМУ ИЭиУ МиСС, 2007. С. 226228.

14. Сидоренко A.B., Елисеева Н.В. Изменение почвенной биоты как биоресурса рисовых агроэкосистем при разных антропогенных нагрузках / Материалы V Всероссийского съезда общества почвоведов им. В.В. Докучаева, 18-23 августа 2008 г. / ЗАО «Ростиздат». Ростов-на-Дону, 2008. С. 129.

15. Сидоренко A.B., Елисеева Н.В. Способы оценки экологического состояния рисовых систем Краснодарского края / Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах. Материалы IV международной научной конференции. Белгород, 2010. С. 241-245.

Подписано в печать ЗЛ0.2011

Бумага офсетная Печ.л.1 Тираж 120

Формат 60><84

Офсетная печать Заказ № 689

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044 г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Сидоренко, Александр Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА.

1.1. Зарождение и перспективы рисосеяния на Кубани.

1.2. Изменение свойств рисовых почв.

1.3. Рисовые почвы зарубежных стран.

1.4. Значение почвенной фауны в экологической оценке рисовых полей.

1.5. Характеристика почвенной фауны и ее роль в формировании плодородия почв.

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ РАЙОНА (ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА).

2.1. Физико-географическое положение района исследования.

2.2. Почвообразующие породы и почвы.

2.3. Климатические условия.

2.4. Растительность.

Глава 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Объекты и методы исследования.

3.2. Характеристика участков исследования.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

4.1. Характеристика и особенности формирования рисовых почв

4.2. Общая характеристика основных групп почвенной фауны.

4.3. Экологическая оценка доминирующих групп почвенной фауны на участках с разным сельскохозяйственным использованием.

4.4. Сравнительная характеристика групп почвенной фауны изучаемых участков (по коэффициенту Жаккара).

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Свойства лугово-черноземных почв под культурой риса и динамика почвенной фауны"

Понятие рисовых, почв было введено на Кубани, в начале прошлого века с первыми посевами риса. Отличие рисовых почв в том, что они имеют строгую периодичность затопления в период вегетации. Это накладывает свой специфический отпечаток на физические свойства и соответственно на почвообитателей. Выращивание риса требует большого количества воды в течение всего вегетационного периода, в чеках появляется большое количество водорослей (альгофлора). Альгофлора рисовых чеков изучена довольно хорошо, а почвенная фауна, которая самая многочисленная в видовом и количественном отношении в животном мире, изучена еще недостаточно, хотя она является индикатором состояния почвенного биогеоценоза и может быть использована для целей экологического мониторинга (Фанян и др., 2001; Шеуджен и др., 2001).

Из-за периодичности затопления и быстрого обсыхания проявляются признаки слитости в рисовых почвах. Это приводит к ограниченному использованию объема почвенной массы корнями растений и ее почвообитателями.

Почвенная фауна один из основных показателей ее состояния и играет важную роль в экосистемах. Почвенные беспозвоночные характеризуются большим разнообразием видов, которые активно принимают участие в переработке растительного опада, но в тоже время среди них встречается много вредителей сельскохозяйственных растений. До настоящего времени состав, и количество почвенных обитателей в рисовых почвах были изучены не достаточно. Оказалось, что нет данных количеству экологических групп почвенной фауны, распределению и сезонной динамики. Спектры жизненных форм почвенной фауны по видовому и численному обилию могут служить биоиндикаторами состояния почвенно-растительных условий в различных биогеоценозах.

Для получения достоверных данных по экологическому состоянию изучаемых участков, исследования почв необходимо проводить с учетом почвенных организмов. Проблема сохранения биоразнообразия одна из глобальных экологических проблем и связана с разрушением местообитания видов и природной окружающей среды в результате антропогенной деятельности. Поэтому изучение и сохранение биоразнообразия, в условиях усиливающегося антропогенного, пресса в рисосеянии, является в настоящее время актуальной проблемой.

Очевидно, что методы оценки и изучения^ состояния рисовых экосистем с использованием живых организмов имеют ряд преимуществ по сравнению с физическими и химическими методами. Поэтому количественная и качественная оценка почвенной фауны рисовых почв должна быть более информативной и технически менее сложной, так как дает возможность получения информации о состоянии экосистем с меньшими затратами. Информационные возможности почвенной фауны представляют интерес не только для диагностики изменения свойств рисовых почв, но и могут быть использованы для оценки чувствительности и устойчивости агроэкосистемы к антропогенным нагрузкам при их сельскохозяйственном использовании.

В.В. Докучаев еще в конце XIX века указывал на то, что почву правильнее было бы назвать не растительным слоем, как в то время было принято, а животным, тем самым он пытался подчеркнуть важнейшую роль животного населения в почвообразовании, которая и до сих пор1 недооценивается (Докучаев, 1948а, б, в, 19496).

Поэтому в настоящее время назрела необходимость комплексного изучения свойств рисовых почв и состояния почвенной фауны при разных антропогенных нагрузках.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

- изучить особенности формирования рисовых почв;

- изучить свойства рисовых почв при разном сельскохозяйственном использовании;

- определить качественный и количественный состав почвенной фауны на изучаемых участках.

Основные положения, выносимые на защиту:

2. Затопление сохраняет схожие с естественными гидрологические условия лугово-черноземных почв и стилизацию этих почв.

5. Лугово-черноземные почвы с неблагоприятными свойствами наиболее пригодны для выращивания риса.

Сезонная динамика почвообитателей на участках с разным сельскохозяйственным использованием в первую очередь определяется обработкой почв и режимом их орошения. Механическая обработка лугово-черноземных почв-в рисовых чеках в осенне-весенний период увеличивает аэрацию почвы и поступление питательных веществ и как следствие происходит увеличение численности почвенной фауны и ее разнообразия.

Апробация результатов исследований. Материалы диссертационных исследований были представлены на: IV съезде Докучаевского общества почвоведов «Почвы - национальное достояние России» (Новосибирск, 2004); научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2004, 2005, 2006); международной научной конференции «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2005, 2006, 2007); межрегиональной научно-практической конференции «Экономические и социально-экологические преобразования в системе устойчивого развития Северо-Кавказкого региона» (Белореченск, 2006, 2007, 2009); международной научной конференции «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону, 2006); V Всероссийском съезде общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008); IV международной научной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2010). Принимал участие в составлении годовых научных отчетов лабораторией экологии и мониторинга рисовых агроландшафтов ВНИИ риса.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Сидоренко, Александр Вячеславович

выводы

3. Количественная и качественная оценка' почвенной фауны-, рисовых почв- более информативна и технически- менее сложна, так как дает возможность получения информации о состоянии' экосистем с меньшими затратами. Информационные возможности' почвенной- фауны важны не только для диагностики изменения некоторых свойств рисовых почв, но и могут быть использованы для. оценки чувствительности и- устойчивости агроэкосистемы к антропогенным нагрузкам при их сельскохозяйственном использовании.

4. При использовании других, почв под культуру риса наблюдается определенная конвергенция их свойств при-исходных различиях. Технология возделывания риса, предусматривающая содержание рисового поля под слоем воды, связана с изменением окислительно-востановительных условий в почве. Вместе с ними существенно трансформируются свойства почв. Почвообразовательный процесс в новых условиях направлен на сближение и I объединение почв различной типовой принадлежности в один тип — рисовых почв. Использование гидроморфных почв под культуру, риса как не парадоксально, приводит к увеличению их бонитета, так как неблагоприятные свойства почв для, богарных культур, благоприятны для получения высоких урожаев риса.

Информация о работе

Сидоренко, Александр Вячеславович
кандидата биологических наук
Москва, 2011
ВАК 06.01.03

Диссертация

Свойства лугово-черноземных почв под культурой риса и динамика почвенной фауны - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы