Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агрофизическая характеристика почв пастбищных экосистем Терско-Кумской дельтовой равнины при различном режиме их использования

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Агрофизическая характеристика почв пастбищных экосистем Терско-Кумской дельтовой равнины при различном режиме их использования"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА

Р Г Б О А правах рукописи

• г ПИВ 19г:

ГУРУЕВ МАГОМЕД АБДУЛЛАЕВИЧ

АГРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ ПАСТБИЩНЫХ ЭКОСИСТЕМ ТЕРСКО-КУМСКОЙ ДЕЛЬТОВОЙ РАВНИНЫ ПРИ РАЗЛИЧНОМ РЕЖИМЕ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 06.01.03. - агропочвоведение и агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученной степени кандидата биологических наук

Москва, 1994

Работа шполисна : в лаборатории биопродуктивности ландшафтов Прикаспийского института биологических ресурсов Даг.НЦ РАН, г. Махачкала; лаборатории мониторинга почв Института почвоведения и фотосинтеза РАН, г. Пущино.

Научный руководитель: доктор биологических наук,

Залибеков З.Г.

Официональные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор Шеин Е.В.

доктор биологических наук, Поздняков А.И.

Ведущая организация : Почвенный институт им. В.В.Докучаева Защита состоится /4/ 199-Г" г. в

на

заседании Специализированного Совета К053.05.16 в МГУ им. М.В. Ломоносова : 119899 Москва , ГСП, Ленинские горы , МГУ , факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан " ^_ '*__199.fr.

Ученый секретарь Специализированного Совета

М0ТУ30ВА Г.В.

Актуальность. Проблема сохранения и устойчивого функционирования естественных ценозов аридных и семиаридных областей находящихся под сильным антропогенным воздействием является актуальной. Особую остроту она приобретает в условиях Терско-Кумской дельтовой равнины и зоны Кизлярских пастбищ, где процессы деградации почвенного покрова приводят к резкому снижению продуктивности почв вследствие перевыпаса. В целях своевременного предотвращения экологически конфликтных ситуаций стратегия использования пастбищ должна базироваться на их экологической оценке . При решении этого вопроса особую актуальность приобретает проблема мониторинга за состоянием почвы в связи с ухудшением ее физических свойств.

'В оптимизации , регулировании и прогнозе агрофизического состояния почв, ведущая роль принадлежит гидрофизическим , структурно-функциональным свойствам . При этом очень валено изучение Еодоу-держивающей способности , так как она непосредственно связана с плодородием почв и продуктивностью естественных биоценозов.

Для сохранения, восстановления и улучшения агрофизического состояния почв пастбищных экосистем, обеспечивающего динамически устойчивое и экологически безопасное их функционирование, немаловажное значение имеет разработка параметров,критериев и способов оценки, позволяющих районировать территорию по степени физической деградации почв, а также разработка комплекса мероприятий, по охране и рациональному использован™ почв пастбищ.

Цель. Агрофизическая характеристика почв пастбищных экосистем Терско-Кумской дельтовой равнины при различных режимах их использования .

Задачи :

1. Агрофизическая характеристика основных почвенных типов Терско-Кумской дельтовой равнины.

2. Изучение влияния интенсивности выпаса на агрофизические свойства светло-каштановых солонцевато - солончаковатых почв,

3. Обоснование основных параметров и критериев агрофизической оценки почв при почвенно-экологическом мониторинге пастбищных экосистем Терско-Кумской дельтовой равнины .

Научная новизна. 1. Детализирован комплекс эколого-агрофизических исследований при организации почвенно-физического мониторинга за состоянием почв пастбищных экосистем.

2. Обоснованы основные параметры и критерии диагностической оценки деградации агрофизических свойств светло-каштановых солон-

цевато - солончаковатых почв на различных уровнях структурной организации.

Практическая значимость работы. Разработанный комплекс исследований и V критериев оценки дают возможность оценки экологического состояния почв пастбищ. Полученные данные могут служить основой при оптимизации планирования стравливания пастбищ овцепоголовьем. Данные изменения структурно-функциональных гидрофизических свойств и их зависимость от плотности выпаса могут Сыть использованы для целей прогноза.

Апробация. Результаты работ доложены на рабочем совещании по проблеме " Определение и использование параметров влаго- и солепе-реноса е почйах " ( Пущино, 1991); на конференции стран содружества " Физика почв и проблемы экологии " ( Пущино,1992 ); на межлабораторных семинарах Института почвоведения и фотосинтеза РАН , Прикаспийского института биологических ресурсов РАН ( ноябрь, 1994); на заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ ( ноябрь, 1994 ).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Структура и объем работы. Диссертация работа состоит из введения, 6 глав, списка литературы и приложения , включает //^ стр. £ рисунков и 16 таблиц.

Автор выражает искренную благодарность коллективу лаборатории мониторинга почв Института почвоведения и фотосинтеза РАН, оказавшим большую помощь е выполнении НИР , сделавшим пожелания и замечания при подготовке работы.

ГЛА°Л 1 ' ^ rrQTTn ПЛОТЕ/1'''!1""''' 0L'C,C'ii'TrM

Мониторинг псче предполагает рассматривать ее ¡сак динамическую информационную управляемую систему ( Ковда, Керженцев, 1978,1982; КерженцеЕ,1992 ). Обоснованию основных принципов и методов почвен-но-физического мониторинга посвящены работы Е.В. Шеина ( 1987, 1990, 1991, 1992 ), А.Д. Воронина, Е.В.Шеина и др. ( 1990) . Одним из основных условий оптимизации агрофизических свойств при почвен-но-физическом мониторинге, считаются наблюдения за параметрами е их динамике и во взаимосвязи. Анализ состояния накопленных литературных данных показывает, что вопросы ухудшения физических свойст! почв и дальнейшей их деградации в результате сельскохозяйственного

использования достаточно хорошо освещены в новейших исследованиях последних лет по изучению агроценозов, где предусматривается активное влияние человека на почеы, (Бондарев, 1980, 1983,1984 ; Бондарев и др., 1980,1987; Сапожников и др., 1992; Рыбина и др., 1990; Георгиади и др., 1994; Franken et.ell, 1985; Rasmussen, 1985 ) .

В литературе ( Нечаева, 1946,1954,1979,1986; Ярулина, 1980; Ярулина и др.,1978; Базилевич и др., 1986; Залибеков и др.,1989, 1991 ; Абатурова, 1981; Зонн, Николаева, 1981; Ревут,1962; Герцык,1955; Гарунов, 1988; Русанов, 1992; Истомина, 1981; Ковда, 1989 ; W11-lats, Pullar, 1984; Alpiner Boden, Horn, 1985; Fuis, 1992; Tanner end Mamaril, 1959; Federer at el., 1961; Edmont, 1958,1974; Gradwell, 1965 ) достаточно полно исследован вопрос воздействия выпаса на пастбищную растительность, получены некоторые количественные показатели ухудшения агрофизических свойств , обоснованы экологические факторы обусловливающие потерю продуктивности пастбищ вследствии перевыпаса. Однако, на наш взгляд, остаются относительно» слабо исследованными, вопросы физической деградации аридных пастбищ, изменение агрофизических свойств поче , особенно на различных структурных уровнях организации почв , под влиянием выпаса. Практически не разработаны теоретические и методические подходы по выработке системы агрофизических оценочных критериев деградации почв на различных уровнях структурной организации почв. Весьма слабо изучены вопросы воздействия выпаса на энергетику почвенной влаги и, в целом, на весь комплекс структурно-функциональных гидрофизических свойств.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые исследования проводились на участке многолетних стационарных полевых опытов Кочубейской экспериментальной станции Прикаспийского института биологических ресурсов Даг.НЦ РАН . Комплекс лабораторных исследований быль проведен в лаборатории мониторинга поче Института почвоведения и фотосинтеза РАН.

Для исследования агрофизических сеойств езяты типы почв - свет-локаштановые и солончаки - солонцы, включая соответствующие классификационные единицы , которые в наибольшей степени представлены в Терско-Кумской низменности ( Гасаново, 1991 ). Специальный опыт

по исследованию влияния интенсивности Еыпаса на почвенно-физичес-кие свойства проводился на светло-каштановой солонцевато- солонча-коватой лочве.

Мелиорируемый участок ( песчанно-галечные конденсаторы укладываемые на поверхность почвы с кротово-щелевым дренажом) и техногенно нарушенный участок ( почва находящаяся под воздействием автотранспорта не менее пяти лет ) взяты в качестве дополнения к вариантам выпаса с целью получения наиболее крайних значений рассчитываемых параметров. Исследования носили направленный характер по выявлению изменчивости, где закладывался принцип детального изучения верхнего горизонта ( 0-20 см), как наиболее информативного и динамичного горизонта почвы по отношению к антропогенному воздействию.

В полевых условиях исследовались: плотность почвы,,естественная влажность, водопроницаемость .

В лабораторных условиях определялись по общепринятым методикам ( Водюнина, Корчагина, 1973; Долгов, 1966 ) гранулометрический и микроагрегатный состав, плотность твердой фазы , влажность завяда-ция . При анализе порозности почвенных агрегатов использовался общеизвестный гидростатический метод ( Воронин,Березин и др., 1987), дополненный разработанным волюметром, основным элементом которого является фторопластовый поршень.

Для характеристики водоустойчивости почвенных агрегатов (с!=6мм) была использована методика ( Хана, Кузнецова и др.,1991; Хана и др., 1992 ) позволяющая количественно описывать распад макроагрегатов ео Есем диапазоне влажностей.

В два срока, октябрь 1991 и май 1992 гг., с целью изучения динамики структурно-функциональных свойств, буром пробоотборником в специальные алюминевые стаканчики были отобраны образцы ненарушенного сложения, и произведен сопряженный замер плотности сложения почвы.

Кривые водоудерживания в тензиометрическом диапазоне капилляр-но-сорбционного потенциала почвенной влаги ( рР 1-2.7 или 1-50 Дж/кг определяли на тензиосгатах, а в диапазоне рР= 4.45 - 6.5 или 2.8*1О3 - 3.2*103 Дж/кг - гигроскопическим методом .

Учитывая тесную взаимозависимость физических свойств с химическим составом почвенного порового раствора и обменных катионов, проводились анализы водной вытяжки , поглощенный Иа определялся пламенно - фотометрическим методом (Флафо-41).

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ПОЧВ

Сравнительный анализ представленных в таб.1 данных показывает закономерность роста плотности твердой фазы (ps) вниз по профилю на всех изученных разрезах. Охватывач диапазон варьирования от 2.6 до 2.75 г/см~-\ не прослеживаются существенные различия между разрезами. Исключение составляет разрез, заложенный на техногенно-нарушенном участке, где отмечается значительное увеличение ps в поверхностном слое почвы, поеидимому , за счет интенсивного выдувания илистой фракции. Распределение плотности почвы по профилю почвы характеризуется неоднородностью для всех гадов почв. По профщпо лш:с прсслсжшсвтся ело:: с различней плотностью при сравнительно рыхлом сложении Есрхнего 0-10 см слоя почеы. Длительное техногенное воздействие сопровождается значительным увеличением плотности почвы верхнего 0 - 25 см слоя почвы.

Солончак гидроморфный характеризуется относительно повышенными Значениями МГ.ВЗ и HB : 8.3 - 11.7 % ; 11.1-15.7 % ; 26.5-21.9 % -соответственно. Почти половина всей влаги от содержержания при HB доступно и находится в диапазоне активной влаги . Объяснения этому, видимо, следует искать в близком залегании УГВ и накоплением гигроскопичных солей.

В отличие от гидроморфного солончака светло-каштановые почвы характеризуются более низкими значениями МГ.ВЗ, HB и лучшей аэриро-ванностью. Самые высокие показатели порозности аэрации характерны для светло-каштановой слабозасоленной почвы ( от 25.2 до 37.7 % ), формирующейся на повышенных частях рельефа. Особенностью светло-каштановой солоцевато-солончакоЕатой почвы является сближение величин HB и ПВ на глубине 15-25 см. На этой же глубине объемный вес ( р) достигает наибольшей величины . Объясняется это повышенным содержанием обменного натрия, который способствует разрушению микроструктуры и, вследствие этого, уплотнению почвенной массы. Общая порозность уменьшается, величины ВЗ и МГ ( отнесенные к объему ) возрастают.

Водопроницаемость исследовалась на трех разновидностях почв и техногенно нарушенной почве. Такой выбор основан на желании охватить весь спектр градаций по этому критерию. Светло-каштановая слабо-засоленная почва характеризуется "отличными" ,по шкале Ка-

Некоторые водно-физические свойства основных почвенных разностей. Таблица 1

1 1 |Глу-на|Плот. 1 |Плот. 1 |Пороз 1 1 нв, 1 1 мг, 1 1 вз, ДАВ, Паэр. 1 1 кн

Почва 1 |почьы 1 г.ф. 1 1 ^ 1 1 1 % X % |мм/мин.

I см. I |г/см3 1 |г/см3 1 1 % I | об. 1 | об. I | об. I об. об. 1 1

Светло-кашт. 0-10 1 30 2 60 50 0 24.8 7 4 10. 0 14.8 25.2

слабозасоленн. 13-23 1 32 2 .61 49 4 23.3 г-* ! 0 9. 4 14.0 31.7 4.54

30-40 1 55 2 .68 42 1 23.4 7 5 10. о 13.1 18.7

Светло-кант. 0-10 1 32 2 60 49 2 21.4 4 7 6. 3 15.0 27.8

солонцеЕато- 10-20 1 50 о 61 41 / 34.8 9 5 12. 7 22.0 6.9 0.54

солончаковат. 20-30 1 43 о 62 45 4 25.3 8. 3 И. 1 14.1 20.1

35-45 1 51 2 65 43 0 21.3 8. 8 11. 7 9.5 21.7

Техногенн 0-10 1 71 2 70 36 7 ,23.6 8. 1 11. 6 11.9 13.1

нарушенная 15-25 1 50 2 70 44 4 19.8 9. 7 13.0 6.7 24.6 0.11

35-45 1 55 г 74 43.4 16.7 9. 3 12.4 4.3 26.7

Солончак 0-10 1 33 2 60 48 г» О 29.1 11. 7 15. 5 13.5 19.7

гидроморфный 25-35 1 47 2 62 43.9 35.5 13.5 17. 9 17.6 8.4 0.09

45-55 1 37 2 68 48 9 39.7 12.0 16. 1 23.5 9.2

I

о-

чинского, водопроводными свойствами. За первые полчаса проницаемость воды составляет 6.08 мм/мин., достигая к концу первого часа до 9.87 мм/мин. Насыщенная влагопроьодность устанавливается на уровне 4.54 мм/мин. Присутствие солей в почвенном профиле и наличие солонцеватого горизонта ухудшает водопроводные свойства светло-каштановой солонцеЕато-солончаковатой почвы в следствие набухания. При этом водопроницаемость за перЕые полчаса характеризуется значениями до 2.26 мм/мин. достигая к концу первого часа значения 3.82 мм/мин. После шестичасового наблюдения насыщенная гидравлическая проводимость устанавливается на уровне 0.54 мм/мин. Полученные значения водопроницаемости позволяют соотнести данную почву по шкале Качинского к 3-й группе и охарактеризовать как "удовлетворительную".

Значениям крайне неудовлетворительной водопроницаемости, соответствуют величины полученные для гидроморфного солончака ( 1.23, 1.67, 0.09 мм/мин.). Они очень близки с данными техногенно-нару-шенной почвы у которой наихудшая водопроницаемость ( 1.05, 1.35, 0.11 мм/мин.). Причем, если для гидроморфного солончака естественна такая низкая водопроводяпш способность, вследствии комплексного воздействия ряда вышеперечисленных причин, то снижение водопроницаемости на техногенно нарушенном участке обуславливается деградацией ее физических свойств.

Во многом, определяющим фактором неудовлетворительных характеристик водно-физических свойств, являются содержание солей в почвенной толще. Анализ имеющихся данных по водной вытяжке позволяет судить , что описываемые почеы имеют достаточно Еысокое исходное засоление почЕогрунтов 0.320 - 2.180 % по сумме солей на глубине 30 см. Проявляется тенденция повышения засоленности с глубиной до 3.002 - 7.096 % . Генезис засоления почвогрунтов опытного участка характеризуется современным соленакоплением. Засоление является следствием испарения минерализованных грунтовых вод и недостаточной дренированности территории . Тип засоления хлоридно сульфатный.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ РЕГУЛИРУЕМОГО ВЫПАСА НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕТЛО-КАШТАНОВОЙ СОЛОНЦЕВАТО-СОЛОНЧАКОВАТОЙ ПОЧВЫ.

Для изучения влияния выпаса на агрофизические свойства свет-

до-каштановых солонцевато-солончаковатых почв, была произведена искусственная дифференциация по нагрузкам выпаса : на неизменные аналоги - находящиеся под влиянием природной фауны; слабо измененные - в условиях допустимой нагрузки ; сильно измененные при высокой пастбищной нагрузке. Варианты между собой различались по площади отводимой на единицу овцепоголовья . Общая огороженная площадь составило 60 га. Характер содержания овцепоголовья - осенне зимний выпас в огороженных загонах. Продолжительность эксперимента с 1989 по 1992 гг.

Уровень ЭПЧ. Для выявления воздействия регулируемого выпаса на уровне ЭПЧ дана: характеристика гранулометрического, микроагрегатного составов по вариантам и оценка микроструктуры с помощью известных и предлагаемого показателя микроструктурности (Пмс) , который рассчитывается по следующей формуле: Йма

Пмс = (1--) * ЮО , где с1ма, с!Гр - средневзвешенные диа-

сЗгр

Таблица 2

Показатели оценки микроструктуры

Вариант 1 1 |Глубина | 1 | Показатели

1 1 1 см | 1 1 кд i 1 Кф 1 1 Рс | i Пмс

Заловед. реж. 3-7 60. 56 39 44 9.02 14.94

25-30 13.56 86 44 65.60 17.71

40-45 16 19 84 02 23.91 15.02

Выпас 4 гол/га 3-7 87 64 12 35 11.64 12.78

25-45 24 80 75 20 17.90 15.80

40-45 82 66 17 33 8.69 0.20

Техн.наруш. 3-7 56 48 43 51 17.51 9.98

25-30 22 26 70 02 58.63 13.33

40-45 5.39 7.19

Мелиарир. 3-7 35 57 64 42 23.29 29.05

25-30 10 95 89 .05 70.78 9.72

40-45 18 58 81 .41 42.99 10.91

_____________ _________ . ........ — _

о-

метры при микрсагрсгатисм и гранулометрическом анализах.

Достоверные различия по гранулометрическому составу почв между режимами выпаса не выявляются, но на мелиорируемом участке отмечается тенденция утяжеления верхнего 3-7 см слоя почвы.

Влияние режимов использования наиболее полно отражается на микроагрегатах фракций 1-0.25 мм, в верхнем 3-7 см слое почвы. Количественное содержание фракций грубого песка в слое 3-7 см варьирует в пределах от 1.05 £ до 4.09 % '. При этом наибольшая дезагрегация наблюдается в вариантах: с максимальной плотностью выпаса скота и техногенно нарушенной почвы.

Сравнительная оценка известных показателей: коэффициент диспес-ности по Качинскому (Кд), коэффициента структурности по Фагелеру (Кс), показателя структурности (Рс) предложенный Хитровым и Чечуе-вой (1994) с предлагаемым показателем Пмс (табл.2) позволяет сделать вывод, что показатель микроструктурности ( Пмс) наиболее адекватно отражает характер антропогенного воздействия на устойчивость микроагрегатов. Отрицательно коррелируя с уровнем антропогенной нагрузки , Пмс достигает наименьшего значения 9.98 на техногенно нарушенном участке.

Агрегатный уровень. Сделана попытка еыявить количественные закономерности воздействия регулируемого выпаса на агрегатном уровне организации почвы на основе следующих рассчитываемых параметров и показателей: сКИмав) - средневзвешенный диаметр воздушно сухих агрегатов; \ - коэффициент водоустойчивости почвенных агрегатов; Гпв(х) _ потенциала водоустойчивости; Цд1 - коэффициент, отражающий степень деградации почвенных агрегатов. Даются методические и теоретические особенности расчета предлагаемых параметров и показателей.

Обобщенный анализ всех полученных данных ( табл.3) позволяет прийти к заключению, что крайние варианты антропогенной нагрузки выявляются через предлагаемые оценочные показатели. Недостаточное количество экспериментальных данных и относительно короткий срок полевого эксперимента не выявляют характеризующую зависимость между вариантами выпаса и оценочными критериями на агрегатном уровне организации почвенного покрова. При этом различия, в большей мере, определяются почвенной неоднородностью.

Таблица 3

Параметры водоустойчивости агрегатов в различных вариантах опыта

1 Варианты | 1 1 Потенциал водоус-ти агр(Рпв), 1 1 \й(Шс) I мм 1 1 1 Н(Ыкр) I мм 1 1 1 1 А 1 1 1 1 1 Од 1 % |

Заповед. режим 0,990 0,37 2,38 6,35 31.11

Выпас 1 овц./га 1,160 0,41 2,34 5,60 19.28

Выпас 2 овц./га 1,200 0,44 3,10 6,99 18.49

Выпас 3 овц./га 1,060 0,33 2,60 6,45 26.24

Выпас 4 овц./га 0,776 0,26 1,92 6,60 46.00

Контроль 0,862 0,32 2,45 5,85 40.00

Мелиор. уч-к 1.437 0.56 3.23 4.70 100

Горизонтный уровень. Для оценки регулируемого выпаса на уровне почвенного горизонта велись наблюдения за плотностью почвы и его порозностью ( таб.4 ).

Статистическая обработка полученных данных, с использованием критерия Фишера (Р) для оценки достоверности , показывает, что плотность почвы находится в зависимости от режимов использования. За 1991 год опробования существенно значимые различия ( НСР= 0.11) отмечаются только при максимальной нагрузке 4 гол/га. Осенне-зимний регулируемый Еыпас способствует резкой дифференциации плотности почвы по участкам. Существенно значимо ( НСР=0.089) снизилась плотность почеы на участке без выпаса. Относительно варианта с максимальной нагрузкой в варианте без выпаса плотность снизилась на 0.17 г/см3, а относительно контроля - на 0.12 г/см3.

Выявляются сезонные различия плотности почвы. Так, разность значений плотности почвы осеннего и Еесеннего отбора на глубине 3-7 см составляет 0.07 г/см3. Наблюдения и полученные результаты показывают, что сезонной динамике в наибольшей степени подвержена тех-ногенно нарушенная почва. Сезонная изменчивость плотности почвы связана с процессами набухания и усадки почвы, которые являются характерными признаками и солонцеватых почв.

,Таблица 4

Паказатели изменения плотности почвы

Варианты опытов 1 | Плот.почвы | г/см3 Диф. порозность *

1 11991 1 1 1992 Робщ. Рагр. 1 ! Р агр. 1 | Рм. аг

|октяб 1 1 май % % 1 %

Заповед.режим 1.22 1 14 57.30 36 62 12.08 45. 22

Выпас ювц./га 1.20 1 17 56.34 39 04 13.70 42. 64

Выпас 2овц./га 1.29 1 19 55.59 0(0 20 10. 33 45. 26

Выпас 4овц./га 1.32 1 31 51.30 оо 90 11.70 39. 60

Контроль 1.28 1 26 52.98 34 79 12.29 40. 69

Мелиор.уч-к — 1 17 56.01 37 05 12.68 43. 33

Техн.нар.уч-к 1.48 1 36 45.58 29 48 11.15 34. 43

Примечание : * значения диф. порозности расчитаны на основе данных за 1992 год.

Расчеты показывают . что при возрастании нагрузки выпаса наблюдается тенденция к уменьшению общей порозности за счет снижения, прежде всего, межагрегатной порозности, рассчитанный с учетом доли агрегатов в общем объеме почвы. Так, в варианте 4 гол/га по сравнению с вариантом без выпаса, общая псрсзпссть уменьшилась на 6 х , а мзжагрогатнол псрозпссть соотвстстзслко па - £.5 гс. От:: результаты даст основание к утверждению, что уплотнение последующих почв, ь основном, произошло за счет снижения межагрегатной порозности.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ВЫПАСА НА СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

В пятой главе изучены структурно-функциональные свойства светло-каштановой солонцевато-солончаковатой почвы, изменчивость в пространстве и во времени, установлены зависимости характеризующие воздействие дифференцированного выпаса на структуру почвы.

Данные по водоудерживаемости достоверно отличаются как по срокам

о о о

• • •

«3 ^ см

о

СО

о

•Ч'

о

CS?

- 1.Э-

отбора так и по вариантам опробования. Водоудерживаемость почвы в тензиометрическом диапазоне потенциала заметно увеличивается в весенний период ( рис.1а). В тензометрическом диапазоне, при высоких всасывающих давлениях, обнаруживается снижение водоудерживаемости в весенний период в отличие от осеннего периода.

Анализ данных по водоудерживающей способности по глубинам отбора и по вариантам опробования в целом выявляет различия только в области низких значений всасывающего давления ( рис.1 а,б,г ). Отсутствуют достоверные различия в области высоких значений всасывающего давления. Наибольшей водоудерживаемостью характеризуется глубина 25-30 см (рис.1 а). Уже с глубины 40 см наблюдается снижение водоудержиЕающей способности почвы.

• Различия в водоудерживающей способности по вариантам выпаса обнаруживается уже с осеннего срока опробования ( рис.1 в ). Выявляются изменения в содержании влаги между вариантами до величины рР = 2.7. Высокая плотность выпаса способствует снижению водоудерживающей способности почвы относительно режима без выпаса и с оптимальной нагрузкой выпаса. Осенне-зимний регулируемый выпас способствует увеличению водоудерживающей способности почвы находящейся в варианте без выпаса при приблизительно постоянном значении водоудерживаемости в варианте с наибольшей плотностью выпаса. Однако различия проявляются только до рР= 2.3 . Полученные результаты дают основание предполагать, что чрезмерный выпас ухудшает капиллярные свойства и в целом водоудерживание почвы. Проведенный корреляционный анализ показывает отрицательную корреляцию водоудерживающей способности почвы с плотностью почвы. Обнаруживается значимая коррелягаЕная связь при рЯ = 1.0 ( г = - 0.69 ) и тесная коррелятивная связь при рр= 1.5 ( г = - 0.75). При больших значениях рР не выявляется связи между водоудерживающей способностью и плотностью почвы.

В тензиометрическом диапазоне характерны наименьшие значения влажности для почвы мелиорируемого участка , относительно остальных вариантов. На глубине опробования 3-7 см различия достоверны до потенциала почвенной влаги рр= 2.3 включительно.. В то же время морфологическая характеристика и полученные данные свидетельствуют о снижении плотности почвы, лучшей выраженности его структуры, опреснение верхнего горизонта и уменьшение содержания обменного натрия в ППК на 25-30 2 ( 0.7 - 1.3 мг*зкв / 100 г почвы) относитель-

Кус

1.0 0.9

1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

0.8

0.7 0.6

А

Б

{

1 2 3 4 Р г/га 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Кр

Рис.3 А - зависимость коэффициента усадки от нагрузки выпаса ;

Б - сравнение экспериментальных значений с расчетными.

но немелиорируемого участка.

_ Проведенная корреляция обнаруживает значимую связь ( г = 0.56 ) между содержанием обменного натрия в ППК и объемной влажностью до равновесного давления почвенной влаги 0.01 МПа. Сдвиг кривой водо-удерживания на мелиорируемом участке в тензиометрической области в сторону оси ординат произошел именно за счет снижения содержания обменного натрия в ППК, что согласуются с данными других исследований ( Бреслер, 1987).

Зависимость удельных объемов пор в почве (Ф) и агрегатов (О от влажности находятся в динамическом соотношении от нагрузок выпаса (рис.2). Усадочность структуры в наибольшей степени выражена в варианте с максимальной нагрузкой (рис.2 д ). Результаты изучения процесса усадки свидетельствуют об имеющейся тенденции уменьшения степени усадки агрегатов по мере снижения нагрузки выпаса. Характеризующий зависимость й (V/) коэффициент усадки ( Кус) подчиняется линейному прямопропорциональному уравнению (рис.3 А). Это указывает на то, что по мере увеличения нагрузки ьыпаса интенсивность усадки / набухания возростает, что также указывает на ухудшение структурно-гидрофизических свойств поче ( Березин и др. 1987 ). Полученная линейная зависимость Кус от нагрузки выпаса позволяет рекомендовать использовать эту величину для контроля состояния физических свойств почв. Экспериментально определенные значения Кус

не-

достаточно хорошо согласуются с его рассчитанными величинами ( рис.3 Б)

Рассчитанные эмпирические уравнения и полученные результаты дают, в тенденции, основание увязывать процессы хода набухания и усадки с интенсивностью выпаса пастбищ на агрегатном уровне организации почв. Однако считается, что полученные зависимости недостаточны для строгой научной оценки процесса без данных, позволяю-, щих вскрыть механизм взаимосвязи набухания и усадки с интенсивностью выпаса скота на уровне почвенного профиля, который , по видимому , обусловлен изменениями физико-химических свойств поверхности твердой фазы почвы. Отсутствие у автора такого рода данных делает необходимым дальнейшее углубленное исследование взаимосвязи процессов хода набухания и усадки с вопросами интенсивности использования пастбищ на горизонтном уровне организации почвы.

ГЛАВА 6. АГРОЕКШЕСКЛЕ АСПЕКТЫ МОНИТОРИНГА И ОПТИМИЗАЦИИ ПО'ПЗ ПАСТЕИШ,! !ЦХ ЭКОСИСТЕМ

Разработка системы мониторинга и оптимизации псче пастбпщпых экосистем выдвигает на первый план выработку комплекса информативных и диагностических параметров и показателей, которые отражают уровень антропогенной нагрузки и степень физической деградации почв на разных уровнях организации : уровне элементарных почвенных частиц и микроагрегатов , агрегатном, на горизонтном и уровне почвенного индивидума.

На основании анализа и обобщения полученных данных, предлагаются некоторые критерии оценки степени деградации почвы ( таб.5) на различных уровнях ее структурной организации , как для целей экологического нормирования пастбищных нагрузок так и для целей диагностических. В связи с большой пестротой почвенного покрова и связанной с этим естественной неоднородностью почвенных показателей, применение данных критериев оценки ограничена светло-каштановыми солонцевато-солончаковатыми почвами. Однако после определения эталонных значений показателя по другим видам почв и почвенным разностям, с помощью уже разработанных методических особенностей, имеется возможность применять данные критерии и для экологической оценки других видов почв.

ТаСлица 5

Некоторые критерии оценки степени деградации светло-каштановых солоцевато-солончаковатых почв

Уровни струк. орган, почвы 1 | Критерии | оценки 1 1 I Эталон Классификац. шкала

1 ед.| изм. | 1 значе ния 1 1 слабая¡умерен.| 1 1 | 1 1 сильн.|очень |сильн. 1

Уровень Пмс >40 40-30 30-20 20-10 <10

ЭЛЧ и Кд - <30 30-40 40-50 50-60 >60

микроаг.

Агрег. пороз.аг. % >40 40-35 35-32 32-30 <30

уровень Кус - >0.5 0.5-0 6 0.6-0.8 0.8-0.9 0 .9-1.0

Гориз. Плот.п. г/см3 <1.0 1.0-1 1 1.1-1.15 1.15-1.3 >1.3

уровень Фильтрац. мм/мин >1.1 1.1-0 8 0.8-0.5 0.5-0.3 <0.3

Пороз.

межагр. г >50 50-45 45-40 40-35 <35

Почвен. Проектив. X >90 90-80 до 50 до 30 <30

индивид. покрытие

Стадия очень сильной деградации характеризуется проявлением аккумулятивного эффекта негативных последствий, обусловленного необратимым ухудшением комплекса физических свойств почвы, приводящей к полному нарушению водного, воздушного, теплового, питательного режимов и появлению оголенных, чистых от растительности участков почвы.

" Проявление сильной степени деградации, характерно для участков с максимальной плотностью выпаса { > 4 гол/га ), с сильно изреженным травяным покровом. Длительное исключение выпаса ( > 3 лет ) приводит к обратимому восстановлению продуктивности. Слабая и умеренная деградация почв отмечается уже при норме Еыпаса 1 гол/га . Правильно организованный пастбшцеоборот, посев и подсев трав способс-

твует нормальному функционированию пастбищ.

Длительное, более 3 лет, мелиорация почвы песчанно-галечными конденсаторами способствует восстановлению биопродуктивности сильно деградированных почв до уровня эталонной и слабой деградации на фоне общего рассоления поверхностного слоя почвы.

Все показатели и критерии оценки определены для поверхностного слоя почвы ( гл 3-7 см), как наиболее динамичного и наибольшей степени подверженного деструктивным и оптимизационным факторам воздействия.

Практические рекомендация. Резюмируя вышесказанное, в целях оптимизации агрофизических свойств почв пастбищ, правильного их зимнего использования и увеличения запасов пастбищного корма, необходимо отметить следующие ключевые аспекты почвенно-физического мониторинга :

- осуществлять систематический мониторинг экологического состояния зимних пастбищ;

- организованное эксплуатацие грунтовых дорог;

- строго соблюдать научно-обоснованные нормы пастбищной нагрузки и продолжительность пастбищного периода;

- обеспечить повсеместный дифференцированный подход при выборе системы пастбищеоборота и контролировать его соблюдение;

- исключить из оборота на длительный срок ( не менее трех лет) пастбища находящиеся в состоянии очень сильной степени деградации;

- постоянно осуществлять мероприятия по поверхностному и коренному улучшению пастбищ, использоЕать галечно-песчанные конденсаторы для оазисного разведения мелиоративно-кормовых и дре-весно-кустарниковых насаждений .

ВЫВОДЫ

1. Агрофизические свойства почв Терско-Кумской низменности дифференцированы по типам и имеют резкие исходные различия. Светло-каштановые солонцевато-солончаковатые почвы характеризуются более уплотненным и недостаточно аэрироьаным горизонтом на гл. 15-25 см. , удовлетворительной величиной диапазона активной влаги в ризосфере , и близкой к оптимальной водопроницаемостью. Светло-каштановая слабозасоленная почва характеризуется хорошей аэрирован-

ностью ."отличной" водопроницаемостью , но относительно низкими значениями диапазона активной влаги. Крайне неблагоприятным соответствуют водно-физические свойства солончака гидроморфного и тех-ногенно-нзрушенной почеы.

2. Специальны;": эксперимент по слиянию регулируемого выпаса на ос;:;ю сссйстга светло кзштаиогас. солонцевато- сслоичаковатых

псш пскасзл, что ммгрсагрсгироваппссть снижается в ряду экспериментальных участков : мелиорируемый уч. > заповедный режим > выпас 4 г/га > техногенно нарушенный участок. Наилучшим показателем оценки микроструктуры является показатель микроструктурности (.Ими), рассчитываемый по соотношению средневзвешенного диаметра частиц в гранулометрическом и микроагрегатном составах.

3. Регулируемый выпас в наибольшей степени, на горизонтном уровне, проявляется в увеличении плотности почвы. При этом уменьшение плотности происходит, в основном , за счет межагрегатной порознос-ти.

4. Переьыпас поче пастбищ способствует снижению водоудерживающей способности почвы в области низких значений рр. Длительная мелиорация песчанно-галечными конденсаторами приводит к росту водоудерживающей способности при высоких значениях рр и вследствие снижения обменного натрия в ППК и набухания почвы к уменьшению водоудерживающей способности в области низких значений рр.

5. С увеличением нагрузки Еыпаса изменяется способность агрегатов к усадке. Наибольший коэффициент экспоненциальной усадки свойственен максимальной нагрузке выпаса 4 г/га , наименьший - без выпаса. Получена прямолинейно-пропорциональная зависимость Кус от интенсивности выпаса.

6. Для целей мониторинга и оценки воздействия перевыпаса на по\'~ венно-физические свойства могут быть применены следующие параметры и показатели: Пмс- показатель микроструктуры; Кус_ коэффициент текстурной усадки; агрегатная и межагрегатная порозность; плотность почвы; коэффициент насыщенной влагопроводности;

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИЙ

М.П.Волокитин, К.Ю.Хан, Б.К.Сон, С.В.Жиромский, М.А.Гуруев . О составлении картограммы структурного состояния почв . - материалы международного совещания " Принципы и методы экологического кар-

тографирования" - Пущино, 1991. с.69.

М.А.Гуруев . Физическая деградация почв пастбищных экосистем. -тез. докладов конференции стран содружества " Физика почв и проблемы экологии " 7-10 октября 1992, Пущино, с.23.

М.П.Волокитин, К.Ю.Хан, Б.Н.Золотарева, Б.К.Сон, М.А.Гуруев. Эколого-агрофизическая оценка деградации почв. ( там же ) с.15.

Р.М.ЗагидоЕа, М.А.Гуруев. Сравнительное изучение роли имитации и накопления надземной фитомассы при заповедном режиме,- в кн.: Экологические проблемы Прикаспийской низменности ., Махачкала, 1991, с. 93-97.

М.А.Гуруев. К вопросу конструирования пастбищных экосистем., тезисы 12-й научно-практической конференции по охране природы, часть 2, Махачкала, 1994,- с. 96-97.

13.12.94 г. Зак.6403Р. Тир.100 экз. Уч.-изд.л. 1,0 Отпечатано на ротапринте в ОНТИ ПЩ РАН