Изменение состава и свойств почв зоны Кисловодских парков и прилегающей территории под влиянием агроценозов и древесной растительности

Деркачева, Людмила Юрьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Изменение состава и свойств почв зоны Кисловодских парков и прилегающей территории под влиянием агроценозов и древесной растительности
ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Изменение состава и свойств почв зоны Кисловодских парков и прилегающей территории под влиянием агроценозов и древесной растительности"

На правах рукописи

ДЕРКАЧЕВА Людмила Юрьевна

ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПОЧВ ЗОНЫ КИСЛОВОДСКИХ ПАРКОВ И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ ТЕРРИТОРИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ АГРОЦЕНОЗОВ И ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

03.02.13 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар - 2013

/ ! ' Л О

'I по?,

005537758

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ставропольский государственный аграрный университет» в 2009-2012 гг.

Научный руководитель: Доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Цховребов Валерий Сергеевич

Официальные оппоненты: Бузоверов Анатолий Васильевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры почвоведения ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»

Жуков Виктор Дмитриевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры землеустройства и земельного кадастра ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»

Ведущая организация: ГНУ Ставропольский научно-

исследовательский институт сельского

хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита диссертации состоится «11» декабря 2013 г. в II00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.04 при ФГБОУ ВПО «Кубанским государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», с авторефератом - на сайте: Ь«р-/Луту.уак.е(1.еоУ.ги и ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» http://www.kubsau.ru

Автореферат разослан «. {¿Л НОЯЪРД 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных^аук.

профессор / ъ ¿/г

Слюсарев Валерий Никифорович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Скорость и направленность почвообразовательного процесса во многом обуславливается типом растительности, произрастающей на почве. Корневая система высших растений и сопутствующие ей микрофлора производят выветривание минеральной основы почв, накапливают продукты выветривания и органический материал, изменяют морфологические признаки и свойства почв (JI.O. Карпачевский, 1981; А.Б. Беляев 2007; H.H. Пигарев, 2012 и др.).

Актуальность исследования состоит в том, что вовлечение почв естественных биоценозов в пашню, а также древесная растительность, искусственно высаженная 50-80 лет назад на территории комплекса Кисловодских парков, вносит существенные коррективы в состав и свойства почв. Изучение основных почвенных параметров позволит оценить направленность почвообразовательного процесса и степень изменения состава и свойств почв.

Исследованная территория является уникальной по своему происхождению и антропогенному изменению. До закладки парков она представляла собой разнообразную по рельефу абсолютно безлесную зону, занятую естественным целинным травостоем. Древесная растительность была необходима для озеленения курортной зоны здравниц с огромным комплексом нарзановых источников и санаторно-курортных лечебниц. Таким образом, актуально изучение воздействия полевой культурной и древесной растительности на изменение состава и свойств почв для разработки мероприятий по стабилизации их плодородия.

Работа выполнена на кафедре почвоведения Ставропольского государственного аграрного университета (СтГАУ) в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» на 2011—2015гг. (номер государственной регистрации 1.1.48).

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований является выявление степени преобразования естественных почв под действием антропогенного фактора в агроценозах и под различными древесными насаждениями Кисловодских парков для разработки рекомендаций по сохранению и воспроизводству плодородия почв.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Выявить особенности морфологического строения профилей исследуемых почв и их изменения под действием антропогенного фактора,

2. Определить содержание органического вещества в изучаемых почвах и определить его потери в результате антропогенного вмешательства.

3. Определить кислотно-щелочной потенциал, распределение карбонатов по профилю и установить их снижение под воздействием различных видов растительности.

4. Исследовать содержание подвижных и валовых форм макроэлементов в почвах участков исследований.

5. Определить содержание подвижных форм микроэлементов в почвах агроценоза и древесных посадках.

6. Определить количество основных физиологических групп микроорганизмов на ключевых участках и выяснить степень влияния различных видов растительности на микроорганизмы.

7. Рассчитать продуктивность целины и агроценоза на черноземных почвах и вынос элементов питания вместе с урожаем сельскохозяйственных культур.

Научная новизна исследований. Впервые на территории Кисловодских парков на участках естественного биоценоза, агроценоза и искусственных древесных насаждений проведены комплексные исследования морфологических признаков, агрохимических и микробиологических показателей почв и установлены их разновидности.

Практическая значимость. По материалам исследований даны предложения по стабилизации плодородия почв Кисловодских парков и прилегающей территории для мониторинга почв Ставропольского края. Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению «Экология и природопользование». Основные положения, выносимые на защиту:

1. Использование целинных почв в агроценозе и произрастание древесной растительности приводит к существенному изменению основных морфологических признаков почв и изменению почв на уровне либо рода, либо подтипа и даже типа.

2. Антропогенное вмешательство в целинные экосистемы приводит к потере карбонатов, снижению щелочности и подкислению почв под разными типами растительности.

3. В почвах происходят существенные изменения в содержании органического вещества и основных макро- и микроэлементов питания.

4. Состав почвенных микроорганизмов различных физиологических групп претерпевает существенные изменения, которые зависят от степени антропогенного воздействия и состава растительности.

Личный вклад автора. Автор принимала непосредственное личное участие во всех полевых и лабораторных исследованиях, а также обработке полученных результатов. Доля участия соискателя составляет 87%.

Апробация работы: Материалы диссертации доложены на ежегодных научных конференциях Ставропольского государственного аграрного университета в 2012-2013гг.; на II межрегиональной научно-практической конференции «Молодые ученые СКФО для АПК региона и России»-Ставрополь, 2012г.; на VI съезде Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Петрозаводск-Москва, 2012 г.).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ общим объемом 1,2 печатных листа, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Общий объем диссертации 200 страниц, включает 9 таблиц, 41 рисунок, 170 источников литературы, из которых 22 иностранных, 23 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ИЗМЕНЕНИЕ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ЕСТЕСТВЕННЫХ БИОЦЕНОЗОВ ПРИ РАСПАШКЕ И ВЫСАДКЕ ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ (обзор литературы)

Анализ литературных источников показал, что при сельскохозяйственном использовании почв происходят значительные изменения микробиологических показателей (Д.Г. Звягинцев, 1976; Ross, 1990; Omae et al., 1997), нарушается баланс поступления органического вещества (H.A. Туев, 1989; H.A. Середа и др., 1997), изменяется состав гумуса (В.В. Лаврентьев, 1972; Л.А. Гишина, 1986; В.В. Медведев, 1988). Происходит переуплотнение, обесструктуривание и заметное снижение буферности почв (К.В. Дьяконова, 1984; В.И. Кирюшин, Н.Ф. Гаранжа, И.С.Кауричев и др., 1993; М.С. Соколов, В.И. Тереков, 1994; И.Н. Любимова, 2002). В целом происходит значительное снижение плодородия почв. Высадка древесной растительности существенно влияет на физические свойства почв (Н.Г.Высоцкий, 1899; C.B. Зонн, 1954; A.M. Русанов, 2006; М.М. Лазарев, 2006; С.Г. Гуренко, 2011), содержание гумуса (В.Г. Шаталов, 1997; А.Б. Беляев, 2007; H.H. Пигарев, 2012), морфологические признаки почв (Л.О. Карпачевский, 1981; Г.Н. Попов, Н.Ю. Семенова, 2011). Таким образом, необходимо проводить дальнейшие исследования по изучаемой проблеме в целях стабилизации и восстановления плодородия почв в различных биоценозах.

2. ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1. Условия почвообразования

Кисловодск расположен на юго-востоке Кавказских Минеральных Вод на границе с Кабардино-Балкарией и Карачаево-Черкесией. Он находится в горной долине, образованной реками Ольховка и Берёзовка. Город имеет перепад высот около 250 м. С востока Кисловодск окружен Джинальским хребтом, на юге и юго-востоке - куэстами Скалистого хребта, на севере -Боргустанскнм хребтом. Город находится в условиях нормального увлажнения с ГТК 1,3 и выше. Максимум температуры приходится на июль, август +33°С, минимум - на январь -19°С. Средняя температура воздуха в

июле + 20,7°С, в январе -3,2°С. Среднегодовая температура в Кисловодске +7,7°С.

2.2. Методы исследований

Полевые исследования проводились в 2009-2012 гг. на территории города Кисловодска, в курортном парке, а также во всей парковой зоне, прилегающей к городу.

Таблица 1 - Почвы ключей

Ключ Разрез Угодье Название почвы

] I Естественный биоценоз Чернозем обыкновенный карбонатный среднемощный среднегумусный легкосуглинистый на элювии плотных известковых пород

2 Агроиеноз Чернозем типичный мощный среднегумусный легкосуглинистый на элювии плотных известняков

3 Древесное насаждение(клен) Чернозем обыкновенный среднемощный среднегумусный легкосуглинисгый на элювии плотных известняков

2 4 Естественный биоценоз Горная лугово-степная субальпийская обычная рыхлодернинная среднемощная легкосуглинистая на делювии песчаника

5 Древесное насаждение (сосна) Серая лесная среднемощная среднегумусированная легкосуглинистая на делювии песчаника

3 6 Естественный биоценоз Горно-луговая черноземовидная карбонатная обычная рыхлодернинная среднемощная среднесуглинистая на элювии плотных карбонатных пород

7 Древесное насаждение (береза) Горно-луговая черноземовидная карбонатная обычная рыхлодернинная мощная среднесуглинистая на элювии плотных карбонатных пород

4 8 Естественный биоценоз Дерново-карбонатная маломощная среднегумусированная легкосуглинистая на делювии плотных песчано-карбонатных пород

9 Древесное насаждение (ясень+клен) Дерновая маломощная среднегумусированная легкосуглинистая на делювии плотных песчано-карбонатных пород почвы

10 Древесное насаждение (сосна) Дерновая маломощная среднегумуснрованная легкосугшшистая на делювии плотных песчано-карбонатных пород

5 11 Естественный биоценоз Горно-луговая черноземовидная карбонатная обычная рыхлодернинная среднемощная среднесуглинистая на элювии плотных карбонатных пород

12 Древесное насаждение (дуб) Горно-луговая черноземовидная карбонатная обычная рыхлодернинная среднемощная среднесуглинистая на элювии плотных карбонатных пород

Объектом исследований являлись почвы сопряженных участков целины, пашни и древесных насаждений различных лиственных и хвойных пород. Было выбрано пять ключевых участков на следующих территориях; №1 - Боргустанский хребет, - агроценоз, кленовое насаждение находится в 20 км на северо-запад от г. Кисловодска, №2 - гора Кольцо - сосновое насаждение, находится в 4,5 км на северо-запад от города; №3 - поселок Белореченский - березовая роща, находится в 3,7 км на восток от города; №4 - Курортный парк - сосновое, ясенево-кленовое насаждения, находится в 2,5 км на юго-восток от Кисловодска; №5 - поселок Подкумок - дубовое насаждение, находится в 7 км на северо-восток от города.

Изучались чернозем обыкновенный, чернозем типичный, чернозем выщелоченный (вне парковой зоны), чернозем южный (вне парковой зоны), горные лугово-степные почвы, серая лесная почва, горно-луговые черноземовидные почвы, дерново-карбонатные и дерновые почвы (таблица

На каждой ключевой точке в соответствии с общепринятыми методиками были заложены по два, а на двух участках по три почвенных разреза. Внутри ключа разрезы располагались в наиболее типичных местах исследуемого участка. Было проведено морфологическое описание профилей. Расстояние между разрезами составляет 50-150 метров внутри ключа.

Отбор проб для определения содержания органического вещества, карбонатов, рН, макро- и микроэлементов проводили из каждого генетического горизонта в трехкратной повторности. Образцы для подсчета численности основных групп микроорганизмов отбирались в пятикратной повторности с глубины 0-20 см в агроценозе, 0-30 см в древесных насаждениях и из зоны ризосферы в естественном ценозе.

В отобранных образцах проводились анализы по следующим методикам: подвижный фосфор и обменный калий - по Мачигину модификации ЦИНАО; подвижная сера - по методу ЦИНАО ГОСТ 26490-85; содержание гумуса по методу Тюрина в модификации Симакова-определение содержания карбонатов ацидометрическим методом; определение подвижных форм бора, кобальта, марганца, молибдена, меди, цинка - методом атомно-абсорбционной спектрометрии; определение рН водной суспензии потенциометрическим методом; определение валового азота, калия, фосфора и серы по общепринятым методикам. Количественный учет микроорганизмов различных физиологических групп проводили прямым подсчетом колоний на плотных селективных средах. Статистическая обработка экспериментальных данных - по Б.А. Доспехову (2011).

3. ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ АГРОЦЕНОЗОВ И ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

3.1. Изменение морфологических признаков почв

Вовлечение целинных почв в сельскохозяйственный оборот и под древесные насаждения приводит к ряду изменений морфологических признаков. Отмечено увеличение мощности почвенного профиля как в агроценозе, так и под древесными насаждениями. Выявлено, что под воздействием распашки и при посадке древесных насаждений происходит снижение границы вскипания и уровня залегания белоглазки по сравнению с

целиной (таблица 2).

Таблица 2 - Морфометрические признаки почв ключей

Угодье Нижняя граница горизонтов, см Глубина, см

Ад А пах Ао А АВ В ВС вскипания от 10% НС1 карбонатная плесень белоглазка

К-П./Ш 1 - црпнтем обыкновенный 1). чернозем типичныи(2), че рнозем обыкновенн ый(3)

Естественный биоценоз (1) 10 20 40 53 62 0 - 10

Агроценоз (2) 24 50 62 93 104 52 24 50

Древесное насаждение-клен(З) 5 26 45 65 75 19 - 26,45

Ключ 2 - горная лугово-степная (4), серая лесная (5)

Естественный биоценоз (4) 3 20 30 57 74 12 57 -

Древесное насаждение - сосна(5) 3 24 43 81 97 48 - -

Ключ 3 - горно-луговая черноземовидная (6,7)

Естественный биоценоз (6) 5 20 1 - 39 56 0 20 -

Древесное насаждение-береза(7) 3 25 | - 41 59 0 - -

Ключ 4 - дерново-ка вбонатная (8), дерновая маломощная (9,10)

Естественный биоценоз (6) 8 22 - 36 - 12 30 -

Древесное насаждение -ясень+клен (9) 6 26 - 66 - 23 66 -

Древесное насаждение-сосна(Ю) 3 19 - 56 - 28 65 -

Ключ 5 - горно-луговая черноземовидная (11, 12)

Естественный биоценоз (11) 4 16 - 31 40 0 - 4

Древесное насаждение- дуб (12) 4 20 - 41 60 0 - 41

На ключе 1 произошли изменения почв на уровне подтипа: черноземы обыкновенные карбонатные естественного биоценоза перешли в черноземы типичные в агроценозе и в черноземы обыкновенные под кленом (таблица 1).

На ключе 2 произошли изменения на уровне типа, и горная лугово-степная почва на целине перешла в серую лесную под сосновым насаждением.

На ключе 3 изменения произошли на уровне вида: горно-луговая черноземовидная среднемощная почва естественного биоценоза перешла в горно-луговую черноземовидную мощную в березовом насаждении.

В Курортном парке (ключ 4) произошли изменения на уровне типа, и дерново-карбонатная почва перешла в ясенево-кленовом и сосновом насаждениях в дерновую маломощную. На ключе 5 под дубом изменений в почвенной таксономии не обнаружено.

3.2. Изменение содержания органического вещества в почвах

Установлено, что на ключе 1 в естественном биоценозе в черноземе обыкновенном карбонатном в горизонте Ад содержание гумуса составляет 7,48%. В агроценозе на черноземе типичном исследуемый показатель снижается на 3,11% (рис.1). Это связано с ускоренной минерализацией гумуса за счет обработки почвы и потерей органического вещества из-за разорванности экологической цепи. Отчужденная продукция не возвращается в почву, поэтому не происходит пополнения запасов органического вещества. Под клёном в черноземе обыкновенном в горизонте А0 этот показатель выше на 0,8%. Следовательно, произрастание кленовых

насаждений способствуют накоплению органики. %

Ад АоАпах А АВ В ВС

горизонты

I-1 - естественный биоценоз ИИ-агроценоз КЗ кленовое насаждение

Рисунок 1 - Изменение содержания органического вещества по профилю почв (%). Ключ 1

Вниз по профилю происходит снижение содержания гумуса и в естественном и в агроценозе. Под лесом в горизонте А содержание органики несколько превосходит естественный биоценоз. Достоверность выявленных различий подтверждается результатами математической обработки: 8х%=1,58, НСР05(фактор А)= 0,136, НСР05(фактор Б)= 0,105. Фактор А- это значение показателей математической обработки по профилю разреза, фактор Б - значения сопряженных участков агроценоза, естественного биоценоза и древесного насаждения.

В естественном биоценозе в горной лугово-степной почве возле горы Кольцо (ключ 2) в верхнем горизонте содержится 6,23% органического вещества. В сосновом насаждении в серой лесной почве этот показатель увеличивается на 0,27% (рис. 2), что подтверждается результатами математической обработки (8х%=2,873, НСРО5(А)=0,27, НСР05(Б)= 0,156). В горизонте А при содержании гумуса 6,25% на целине, в сосняке в 1,2 раза больше. Вниз по профилю содержание органического вещества на целине выше, чем в сосновом насаждении.

I 1 -естественный биоценоз -сосновое насаждение Щ -березовое насаждение 81111111-ясенево-кленовое насаждение 1111дубовое насаждение

Рисунок 2 - Изменение содержания органического вещества по профилю почв (%). Ключи: 2 (А), 3 (В), 4 (С), 5 (Э)

На ключевом участке 3 в естественном биоценозе в горно-луговой черноземовидной среднемощной почве в горизонте Ад количество гумуса составляет 8,69%, что на 0,56% больше по сравнению с горно-луговой черноземовидной мощной почвой в березовом насаждении. В гумусо-аккумулятивном горизонте выявлена такая же тенденция, которая сохраняется и в горизонтах В и ВС при значениях 8х%=1,177, НСРО5(А)=0,154, НСР05(Б)= 0,109.

В Курортном парке (ключ 4) на целинном участке в дерново-карбонатной почве содержание органического вещества в горизонте Ад составляет 7,06%, снижается в ясенево-кленовом насаждении в дерновой маломощной почве на 0,54%, и увеличивается на 1,26% в дерновой маломощной почве в сосновом насаждении. В горизонте А содержание

гумуса в сосновом насаждении составляет 6,52%, а на целине и в ясенево-кленовом насаждении соответственно в 1,5 и 1,1 раза меньше при 8х%=1 704 НСР05(А)= 0,123, НСР05(Б)= 0,107.

На ключевой точке 5 в горно-луговых черноземовидных почвах происходит накопление органического вещества в верхней части профиля горно-луговой черноземовидной почвы в дубовом насаждении по сравнению с целинным участком, что связано с богатым лиственным опадом (при 8х%=1,739, НСР05(А)= 0,238, НСР05(Б)= 0,168).

3.3. Изменение в содержании карбонатов и рН

Выявлено, что наибольшее содержание карбонатов на первом ключевом участке в черноземе обыкновенном карбонатном (естественный биоценоз) и составляет 8,2%, снижается в черноземе типичном в агроценозе в 1,35, а в черноземе обыкновенном в кленовом насаждении в 1,24 раза (табл. 3). На целинном участке в горизонте А содержится 8,95% СаС03, снижается в агроценозе и в кленовом насаждении, на 1,76% и на 1,91% соответственно. Установленная разница наблюдается по профилю до горизонта ВС.

Таблица 3 - Содержание карбонатов в почвах ключей (%)

Гори Ключ 1 Ключ 2 Ключ 3 Ключ 4 Ключ 5

зон ты 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 п 12

Ад А» 8,2 6,1 6,6 1,2 0,2 2Д 1,9 1,1 0,6 0,2 7,7 6,7

А 8,9 7,2 7,0 3,6 0,5 4,9 3,5 4,2 3,2 0,7 8,1 7,9

АВ 9,1 7,5 7,1 4^6 0,6 - - - - „ _

В ¡0,3 9,7 _9,2 8,5 2,4 8,9 7,3 9,4 6,6 4,9 9,7 93

ВС 10,6 7,3 9,8 8,7 7,4 10,5 10,6 - - 10,8 10 1

С | - - - 8,8 7,8 - - 10,7 9,7 95 _

5х% 1,81 2,11 1,01 2,15 1,42

НСРЮ(А) 0,21 0,23 0,152 0,27 0,37

НСРм(Б) 0,61 | 0,85 0,107 0,33 0,43

Выявлено, что на ключевом участке 2 в горной луговой и серой лесной почвах, как и на ключе 1 происходит активное разрушение карбонатов в верхнем слое почвы и вынос материала вниз по профилю под влиянием активных кислот, вырабатывающихся при разложении хвойного опада. На ключевых участках 3 и 4 сохраняется тенденция, выявленная на первых двух участках, с той разницей, что под сосновым насаждением содержание карбонатов выше, чем под аналогичным возле горы Кольцо.

Выявлено под дубовым насаждением в горно-луговой черноземовидной почве снижение содержания СаСОэ в верхней части профиля горно-луговой черноземовидной почвы лишь на 1%.

Как показали исследования рН почвенного раствора, на ключевом участке 1 чернозем обыкновенный карбонатный обладает щелочной реакцией среды (рис.3). В агроценозе в черноземе типичном выявлено снижение щелочности до значений близких к нейтральным.

Ад Ао Апах

горизонты

|-1 -естественный биоценоз НИ-агроценоз И-кленовое насаждение

Рисунок 3 - Значения рН по профилю почв. Ключ 1

рН

8,4 8,2 -

1>Н

8,6

8.4 8.2

Ал АО

ГОр1

[-1 -естественный биоценоз -сосновое насаждение в

насаждени^ШШЗ -ясенево-кленовое насаждение дубовое насаждение

Рисунок 4 - Значения рН по профилю почв. Ключи: 2 (А), 3 (В), 4 (С), 5 (Э)

Профиль горной лугово-степной почвы ключевого участка 2 характеризуется щелочной реакцией среды равной 8,53 (рис.4). Под сосновым насаждением произошло подкисление верхних горизонтов, где значения рН достигает 5,82 в горизонте А0 и 6,71 в горизонте А при

значениях 8х%=2,192, НСР05(А)= 0,56, НСР05(Б)= 0,40. Вниз по профилю реакция среды сдвигается в щелочную сторону. Это связано с процессами разрушения, выноса и аккумуляции карбонатов.

В поселке Белореченском на целинном участке горная луговая черноземовидная среднемощная почва имеет рН =8,16 и увеличивается вниз по профилю. В березовом насаждении исследуемая величина колеблется в пределах 7,90, при 8х%=1,38, НСР05(А)= 0,02, НСР05(Б)= 0,15).

В курортном парке подтверждается выявленная ранее закономерность: произрастание хвойных и лиственных насаждений приводит к снижению рН в верхней части профиля.

В ключевом участке 5 в естественном биоценозе профиль горнолуговой почвы обладает щелочной реакцией среды (рН 8,05) и незначительно изменяется в дубовом насаждении, что и подтверждается результатами математической обработки (8х%=2,16, НСР05(А)= 0,12, НСР05(Б)= 1,15).

3.4. Изменение содержания подвижных и валовых форм макроэлементов

В черноземе обыкновенном карбонатном первого ключевого участка содержание нитратного азота составило 9,7 мг/кг (табл. 4).

Таблица 4 - Содержание нитратного и общего азота в почвах ключей

Ключ 1 Ключ 2 Ключ 3 Ключ 4 | Ключ 5

1 1 2 1 3 1 4 1 5 6 1 7 8 | 9 | 10 1 11 | 12

Нитратный азот, мг/кг

А, Ао 9,7 17,4 26,5 13,5 23,1 13,4 17,4 7,0 7,3 6,2 8,5 21,8

А 8,5 12,7 21,1 7,9 21,1 13,5 17,9 5.8 6,2 6,0 6,2 20,1

АВ 6,2 7,2 17,4 9,4 13,5 - - - - - - -

В 5,5 9,7 10,3 9,1 79,8 9,1 17,4 5,0 6,2 4.0 3,2 6,4

ВС ; 5,1 5,5 8,2 8,7 62,2 8,9 12,4 - - - 2,5 5,5

с - - 8,2 24,3 - - 4,3 5,0 3,5 - -

Бх% 1,85 1,25 2,31 2,47 1,64

НСР„,(А) 3,41 6,31 3,18 0,24 2,13

НСР„5(Б) 6,38 9.22 3,27 2,97 12,57

Общий азот, %

Ад А„ 0,11 0,12 0,11 0,11 0,09 0,11 0,14 0,11 0,06 0,09 0,11 0,13

А 0,07 0,11 0,11 0,09 0,09 0,10 0,11 0,09 0,05 0,06 0,11 0,11

АВ 0,04 0,10 0,08 0,09 0,07 - - - - - - -

В 0.03 0,06 0,04 0,08 0,05 0,08 0,01 0,07 0,04 0,05 0,07 0,02

ВС 0,02 0,05 0,02 0,08 0,05 0,07 0,08 - - - 0,03 0,02

с - - - 0,05 0,04 - - 0,04 0,04 0,05 - -

Эх0/« 2,35 2,13 1,46 1,22 1,42

НСРЮ(А) 0,12 0,019 0,19 0,13 0,21

НСР„,(Б) 0.029 0,016 0,38 0,21 0,17

В агроценозе в черноземе типичном и в лесу в черноземе обыкновенном этот показатель выше в 1,8 и 2,7 раза соответственно. По профилю сохраняется выявленная закономерность. В горизонте АВ значима разница только между целиной и пашней

В содержании общего азота в верхнем горизонте нет различий между исследуемыми разрезами. В горизонте АВ разница между целиной и пашней составляет 0,04%, а между целинной и кленовым насаждением 0,6%, при содержании общего азота на целине 0,035%.

Установлено, что на ключевом участке 2 в естественном ценозе в горной лугово-степной почве накапливается меньше нитратного азота по сравнению с серой лесной почвой в сосняке. А запасы валовых форм азота на целине незначительно выше, чем под лесом. Произрастание хвойных пород за пятидесятилетний период приводит к накоплению нитратных форм азота и формированию слоя аккумуляции в нижней части профиля почвенного разреза под сосновым насаждением. Нет взаимосвязи между водорастворимыми и валовыми формами этого элемента питания.

Произрастание березового насаждения на горно-луговой черноземовидной мощной почве за пятьдесят лет не изменяет содержание нитратных и валовых форм азота по профилю.

В почвах Курортного парка (ключ 4) содержание нитратного азота между участками исследований также не претерпевает особых изменений. Содержание общего азота в верхних горизонтах в дерново-карбонатной почве на целине выше, чем в дерновых почвах ясенево-кленового и соснового насаждений.

В поселке Подкумок (ключ 5) в горно-луговой черноземовидной почве в естественном биоценозе содержится 8,5 мг/кг нитратного азота, в дубовом насаждении происходит увеличение этого показателя в 2,6 раза. В горизонте А количество азота в лесной экосистеме выше целинной в 3,2 раза. Исследование валовых форм азота указало на незначительную разницу между участками по этому показателю, что подтверждается результатами математической обработки.

При исследовании содержания подвижного фосфора установлено, что на первом ключевом участке в черноземе обыкновенном карбонатном в верхнем горизонте содержится 27,2мг/кг подвижного фосфора. В агроценозе в черноземе типичном и в кленовом насаждении в черноземе обыкновенном изучаемый показатель выше на 16,3 мг/кг и на 5,2 мг/кг соответственно. В гумусо-аккумулятивном горизонте на целине содержание подвижного фосфора 27,2 мг/кг, на пашне выше, на 16,3 мг/кг. Следовательно, в агроэкосистеме происходит аккумуляция подвижных форм фосфора за счет ежегодного внесения удобрений.

В верхнем горизонте чернозема обыкновенного карбонатного содержится 0,45% валового фосфора, что почти в 2,5 раза выше по сравнению с агроценозом и кленовым насаждением. Следовательно,

целинная экосистема способна накапливать валовый фосфор в верхнем горизонте. Это свойственно не только для дернинного горизонта, но и для горизонта А, но с меньшей разницей в показателях.

В естественном биоценозе на втором ключе в горной лугово-степной почве содержание подвижного фосфора составляет 24,5 мг/кг (табл. 5), снижается в сосновом насаждении в серой лесной почве в 1,3 раза. На целине в горизонте А 30,3 мг/кг подвижного фосфора, что в 1,5 раза больше, чем в лесу. В переходном и иллювиальном горизонтах разница между целинным участком и лесной экосистемой составляет 4,3мг/кг и 5,6мг/кг соответственно. На целинном участке в верхнем горизонте содержится 0,36% общего фосфора, что на 0,2% выше, чем в сосновом насаждении. Разница в гумусо-аккумулятивном горизонте составляет 0,14%.

Таблица 5 - Содержание подвижного и общего фосфора в почвах ключей

Ключ 1 Ключ 2 Ключ 3 Ключ 4 Ключ 5

1 1 2 1 3... 4 1 5 6 1 7 8 | 9 | 10 11 | 12

Подвижный фосфор, мг/кг

Ад Ао 27,2 32,4 43,5 24,5 18,2 38,4 25,2 25,9 26,4 23,8 38,0 52,3

А 25,7 26,1 39,2 30,2 23,2 26,7 23,5 20,4 22,4 21,3 28,2 30,1

АВ 24,1 20,9 38,5 25,1 20,8 - - - - - - -

В 22,5 19,3 31,3 25,3 19,7 18,1 20,3 16,2 18,5 20,5 26,3 29,2

ВС 21,3 16,9 29,5 23,7 17,3 13,7 18,5 - - - 17,5 14,2

С - - - 19,7 15,3 - - 10,3 10,7 17,1 - -

Зх% 2,35 2,43 1,62 2,62 1,84

НСР05(А) 5,12 4,25 8,11 3,52 9,25

НСР„5(Б) 12,15 5,13 12,74 2,17 11,18

Общий фосфор, %

Ад Ао 0,45 0,20 0,20 0,36 0,15 0,31 0,21 0,41 0,19 0,24 0,30 0,12

А 0,33 0,26 0,22 0,40 0,26 0,26 0,34 0,39 0,21 0,32 0,33 0,17

АВ 0,28 0,27 0,27 0,34 0,26 - - - - - - -

В 0,31 0,29 0,28 0,34 0,28 0,22 0,37 0,31 0,22 0,27 0,36 0,24

ВС 0,32 0,34 0,35 0,33 0,33 0,35 0,27 - - - 0,37 0,36

С - - - 0,21 0,48 - - 0,21 0,22 0,24 - -

Бх% 1,21 1,62 1,35 1,83 1,33

НСР„5(А) 0,21 0,19 0,11 0,18 0,19

НСРМ(Б) 0.19 0,12 0,17 0,15 0,12

На ключевом участке 3 в естественном биоценозе в верхней части профиля горно-луговой почвы содержится 38,4 мг/кг подвижного фосфора, снижается на 13,2 мг/кг в березовой роще. На участке разнотравно-злаковой ассоциации в горизонте В содержится 18,1 мг/кг подвижного фосфора, а в березовом насаждении на 2,2 мг/кг больше. При исследовании содержания

валовых форм фосфора на этом ключевом участке установлено, что на целине его 0,31%. Это на 0,1% выше, чем в горизонте А0

В Курортном парке (ключ 4) между целиной, ясенево-кленовым и сосновым насаждением разница в содержании подвижного фосфора не обнаружена. Содержание общего фосфора в дерново-карбонатной почве естественного ценоза в верхнем горизонте составляет 0,41% и снижается в дерновых почвах в ясенево-кленовом и сосновом насаждениях в 2,2 и в 1,7 раза соответственно.

На ключе 5 в естественном биоценозе в горно-луговой черноземовидной почве содержание подвижного фосфора составляет 38,1 мг/кг, что на 14,2 мг/кг ниже, чем под дубовым насаждением. Вниз по профилю разницы в исследуемой величине не выявлено. Целинный участок на этой ключевой точке характеризуется более высоким содержанием валового фосфора по сравнению с лесом.

При исследовании содержания подвижного и валового калия на ключевых участках 1 и 2 выявлено, что разница в этих показателях между почвами естественных биоценозов, агроценозом и древесными насаждениями незначительна или вообще отсутствует.

Таблица 6 - Содержание обменного и общего калия в почвах ключей

Ключ 1 Ключ 2 Ключ 3 Ключ 4 Ключ 5

1 1 2 | 3 4 1 5 6 1 7 8 1 9 I 10 И 1 12

Обменный калий, мг/кг

Ад А„ 265 240 255 151 141 319 227 183 158 179 235 121

А 229 215 231 100 138 210 130 161 149 131 197 115

АВ 224 185 217 107 112 - - - - - -

В 175 173 181 100 1 101 185 116 137 140 121 140 107

ВС 115 ИЗ 117 100 102 101 115 - - - 102 1 100

С - - - 99.3 100 - - 101 102 104 - 1-

5х% I 1,72 1,62 1,82 1,37 2,18

НСРмСА) ! 29,71 14.7 54,61 35,18 34,7

НСР„5(Б) | 25,38 32,15 68,57 24,56 81,19

Общий калий, %

Ад А„ 2,36 2,24 2,22 0,87 0,84 1,92 1,47 2,31 1,32 1,59 1,15 1,27

А 2,12 2,14 2,13 0,82 0,75 1,89 1.17 1.37 1,21 1,25 0.92 1,22

АВ 1.99 1,49 1,55 ' 0,80 0,67 - - - - - - _

В 1,42 1,39 1,41 0,75 0,65 1.23 1,13 1,12 1,11 1,22 0,85 0,79

ВС 1,33 1,35 1,31 0,86 0,68 0,75 0,14 - - - 0,82 0,77

С - - - 0,68 0,67 - - 1.11 1.09 0,99 1 "

2,51 2,31 2,64 1,92 1,62

НСР„«(А) 1,35 0,17 0,19 0,85 0,12

НСР„5(Б) 2,14 0,21 0,43 0,69 0,09

В горно-луговой почве естественного биоценоза в поселке Белореченском (ключ 3) в горизонте Ая содержится 319 мг/кг обменного калия, под лиственным насаждением в горизонте А0 снижается на 92 мг/кг (табл. 6). На целинном участке в горизонте А и В содержится на 80-90мг/кг обменного калия больше, чем в березняке. В содержании общего калия наблюдается такая же тенденция.

На 4-м ключевом участке в дерново-карбонатной почве естественного биоценоза в верхнем горизонте содержится 183 мг/кг обменного калия. В горизонте А на целинном участке исследуемый показатель составляет 161 мг/кг, что на 12 мг/кг и на 30 мг/кг больше, чем под лиственными и хвойными породами. Выявлено, что на целинном участке в дернинном горизонте содержится 2,31 % общего калия. В ясенево-кленовом и сосновом насаждениях происходит снижение исследуемой величины на 0,99 % и на 0,72 % соответственно.

В поселке Подкумок (ключ 5) сохраняется выявленная на предыдущем ключевом участке закономерность с той разницей, что в горно-луговой почве дубового насаждения содержание обменного калия выше, чем в сосновой и ясенево-кленовой посадках на ключе 3. При изучении содержания общего калия установлена обратная тенденция.

Как показали исследования, на ключевом участке 1 чернозем типичный агроценоза в верхнем горизонте имеет более низкие показатели как подвижных, так и валовых форм серы по сравнению с черноземами обыкновенными естественного ценоза и леса. Это объясняется постоянным отчуждением этого элемента питания вместе с урожаем. В кленовом насаждении выявлено накопление подвижной серы, как в горизонте А0, так и в горизонте В. В лиственных насаждениях сера накапливается в верхней части профиля. В почвах ключей 2 и 3 содержание подвижной серы на целине меньше, чем в лесу, в то время как содержание валовых форм выше на целине. Следовательно, нет взаимосвязи между содержаниями этих двух форм изучаемого элемента питания. На ключевых участках 4 (дерновые почвы) и 5 (горно-луговая почва) не просматривается выявленная закономерность, которая может быть вызвана особенностью почвообразующей породы. В сосновых насаждениях образуется слой аккумуляции подвижной серы в горизонтах В и ВС.

3.5. Изменение содержания подвижных форм микроэлементов

На ключевом участке 1 происходит резкое снижение в содержании всех микроэлементов в верхнем горизонте в черноземе типичном агроценоза по сравнению с черноземами обыкновенными естественного биоценоза и леса. Наиболее заметно изменение в содержании бора, марганца, цинка и кобальта, где их количество по сравнению с естественными угодьями снижается на 32%, 19,8%, 28,3% и на 69,2 % соответственно (табл. 7).

Таблица 7 - Содержание подвижных форм микроэлементов по профилю в черноземе обыкновенном карбонатном (1), в черноземе типичном (2) и в черноземе обыкновенном обычном (3)(Ключ 1)

горизонт В, мг/кг Мп,мг/кг Си, мг/кг 2п, мг/кг Со, мг/кг Мо, мг/кг

1 2 3 I 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

АДА» Ащх 2,5 1,7 2,2 21,7 17,4 19,6 0,27 0,21 0,29 0,67 0,48 0,51 0,13 0,04 0,07 0,053 0,049 0,042

А 1,5 1,6 1,8 19,2 16,3 18,7 0,24 0,20 0,25 0,48 0,35 0,41 0,06 0,03 0,05 0,04 0,036 0,037

АВ 0,9 1,1 1,2 16,1 14,8 15,3 0,18 0,21 0,16 0,32 0,31 0,36 0,02 0,02 0,04 0,031 0,028 0,033

В 0,5 0,8 0,9 14,6 11,7 12,9 0,12 0,14 0,11 0,20 0,25 0,33 0,01 0,01 0,02 0,02 0,017 0,016

ВС 0,7 0,7 0,8 11,8 11,4 11,9 0,11 0,10 0,11 0,12 0,11 0,14 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02

Бх0/« 1,4 2,51 1,38 2,24 2,53 1,94

КСР„5(А) 0,35 2,17 0,13 0,15 0,03 0,028

НСРо5(Б) 0,27 1,33 0,25 0,11 0,024 0,047

Таблица 8 - Содержание подвижных форм микроэлементов по профилю в дерново-карбонатной почве (8), в дерновых маломощных почвах ясенево-кленового (9) и соснового (10) насаждений (Ключ 4)

горизонт В, мг/кг. Мп, мг/кг Си, мг/кг 7л, мг/кг Со, мг/кг Мо, мг/кг

8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10

Ад Ар А 2,54 2,16 2,24 20,5 21,2 18,7 0,52 0,53 0,55 1,92 1,45 1,37 0,11 0,05 0,04 0,05 0,049 0,047

1,92 1,39 1,51 19,3 17,1 15,8 0,49 0,45 0,31 1,64 1,26 1,21 0,06 0,04 0,03 0,045 0,036 0,031

В 1,23 0,93 0,73 12,5 13,2 11,5 0,22 0,11 0,12 1,71 1,31 1,22 0,02 0,02 0,02 0,031 0,033 0,023

С 0,71 0,72 0,69 9,6 9,2 9,5 0,11 0,11 0,11 1,13 1,14 1,13 0,02 0,03 0,01 0,019 0,017 0,018

1,71 2,18 2,24 2,13 1,93 2,45

НСР05(А) 0,56 7,41 1,84 0,27 0,015 0,022

НСРМ(Б) 0Д5 1,76 0,23 0,35 0,018 0,012

На втором ключевом участке возле горы Кольцо в горной лугово-степной почве в дернинном горизонте содержание подвижного бора составляет 2,3 мг/кг В горизонте подстилки в серой лесной почве соснового насаждения этот показатель ниже на 0,4 мг/кг. Вниз по профилю разницы между участками в исследуемой величине не обнаружено (табл 9) В содержании подвижного марганца установлено, что в естественном биоценозе в верхнем горизонте его количество составляет 20 1 мг/кг а в сосновом насаждении снижается на 1,7 мг/кг. Вниз по профилю разницы в исследуемом показателе не обнаружено. Такая же картина наблюдается и по содержанию остальных микроэлементов

Таблица 9 - Содержание подвижных форм микроэлементов по профилю в дерново-карбонатной (4) и в серой лесной почве (5) (Ключ 2)

гор изо В, м г/кг, | Мп, мг/кг Си, мг/кг мг/кг Со, мг/кг Мо, мг/кг

нт 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5

Ал А0 2,3 1,9 20,1 18,4 0,32 0,29 2,1 2,3 0,09 0,07 0,047 0,049

А 2,4 2,3 18,3 16,2 0,25 0,21 2,8 2,7 0,07 0,06 0,048 0,054

АВ 1,9 2,3 15,1 14,9 0,21 0,18 2,2 7 0 0,05 0,04 0 039 0 042

В 1,1 1,8 14,9 13,1 0,17 0,15 2,0 2,2 0,03 0,02 0,028 0,031

ВС 0,9 1,2 11,8 12,7 0,11 0,13 1,9 2,1 0,01 0,02 0,019 0,026

0,Ь »3 | 1,0 10,5 9,6 0,11 0,12 1,5 1,8 0,01 0,01 0.02 0.021

1,35 1,85 1,52 2,17 2,12 1,73

НСРЮ(А) 0,83 1,71 0,13 1,13 0,05 0,024

НСРозСБ) 0,25 1,52 0,22 0,47 0,017 0,013

В поселке Белореченском (ключ 2) при изучении содержания подвижного бора, установлены незначительные различия только для верхних горизонтов исследуемых почв. Так, на целинном участке в верхней части профиля исследуемый показатель составляет 2,4мг/кг, что на 0 4 мг/кг больше по сравнению с березовым насаждением. Вниз по профилю'разница также незначительна или отсутствует. Схожая ситуация наблюдается и по другим микроэлементам.

На ключе 3 (табл. 8} и на ключе 4 содержание микроэлементов и закономерность их распределения по профилю почв соответствует второму ключевому участку.

4. ЧИСЛЕННОСТЬ ПОЧВЕННОЙ МИКРОФЛОРЫ

4.1. Численность аммонификаторов

При исследовании численности аммонификаторов выявлено, что на первом ключевом участке в агроценозе их количество составляет 2,3 млн.кл/г (табл. 10). В этот период пашня не была занята сельскохозяйственной культурой, находилась в паровом состоянии и была приготовлена к посеву озимой пшеницы. В отсутствии растительности количество микроорганизмов закономерно снижается. В кленовом насаждении исследуемый показатель ниже на 1,6 млн.кл/г по сравнению с целиной при 8х%=2,18, НСР05 = 1,15. Эта разница объясняется плохо развитым травянистым покровом в древесном насаждении.

Таблица 10- Численность почвенной микрофлоры в почвах ключей

ключ № разре за Аммонификато ры Млн. кл /г Нитрификато ры Млн. кл /г Целлюлозо разрушающие Тыс.кл/г Микромице ты Тыс.кл/г Аэробные Азотфиксато ры Тыс.кл/г

1 1 9,2 8,1 466,2 192,8 2,1

2 2,3 0,8 23,6 42,7 0,7

3 7,6 2,4 251,3 224,3 1,0

2 4 27,5 27,8 357,0 173,3 27,9

5 10,3 1,1 20,3 91,0 1,3

3 6 22,3 39,6 308,5 204,6 20,7

7 20,4 35,9 428,3 254,2 15,4

4 8 25,8 18,4 468,7 283,2 1,4

9 14,3 4,4 230,4 215,4 0,8

10 12,7 0,6 27,7 48,6 0,3

5 11 16,3 22,7 417,8 182,7 12

12 24,8 36,2 442,3 193,0 18

На втором ключевом участке около горы Кольцо в сосновом насаждении происходит снижение численности аммонификаторов на 17,2 млн.кл/г по сравнению с естественным биоценозом, при 8х%=2,53, НСР05=15,28. Такая разница обусловлена плохо развитым травостоем в сосновом насаждении, а также бедным и кислым хвойным опадом.

На третьем ключевом участке количество аммонификаторов на целине и в березовом насаждении изменяется незначительно (8х%=1,85, НСРо5=1,12). Это обусловлено богатым химическими элементами питания лиственным опадом и мощным травостоем в насаждении.

В Курортном парке количество исследуемой группы микроорганизмов была также наиболее высокой в естественном биоценозе, в ясенево-кленовом

насаждении исследуемый показатель снизился до 14,3 млн.кл/г, а в сосняке в 2 раза по сравнению с целиной при 5х%=2,71, НСР05= 10,13.

В поселке Подкумок (ключ 5) в дубовом насаждении произошло увеличение численности на 8,5 млн.кл/г по сравнению с целиной (5х%=2,15, НСР05= 7,2). Тому, вероятно, способствовал богатый дубовый опад и относительно мощный травостой в древесном насаждении.

4.2. Численность ннтрификаторов

При исследовании численности микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, выявлено, что на первом ключевом участке в естественном биоценозе численность исследуемой микрофлоры составляет 8,1 млн.кл/г. Это почти в 10 раз выше, чем в агроценозе и в 4 раза выше чем в кленовом насаждении, при 8х%=3,16, НСР05= 4,52. На ключевом участке №2 их количество составляет 28,7млн.кл/г. В сосновом насаждении численность этой физиологической группы микробов снизилась более чем в 20 раз (5х%=2,25, НСР05= 25,21). В поселке Белореченском (ключ 3) в естественном биоценозе отмечается незначительное снижение исследуемого показателя. Изменение содержания нитрификаторов согласуется с изменением численности аммонификаторов на этом ключевом участке (Бх%=2,18, НСР05= 3,16). В Курортном парке (ключ 4) численность нитрификаторов в ясенево-кленовом насаждении снижается до 4,4 млн.кл/г, под сосняком почти в 30 раз меньше, чем на целине, при 8х%=2,37, НСР05= 12,51. На пятом ключевом участке в п. Подкумок изменения в количестве микроорганизмов использующих минеральные формы азота, согласуются с изменениями в количестве аммонификаторов (8х%=1,68, НСР05= 13,5).

4.3.Численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов

При исследовании целлюлозоразрушающих микроорганизмов на первом ключевом участке наиболее высокая численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов установлена в естественном ценозе и составляет 466,2 тыс.кл/г. Возле горы Кольцо (ключ 2) численность этой группы микроорганизмов снижается более чем в 17 раз по сравнению с целиной, при Бх%= 1,49, НСР05=325,31. На третьем ключевом участке выявлено, что численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов возрастает в березовом насаждении по сравнению естественным биоценозом (5х%-2,51, НСР05=115,25). В Курортном парке (ключ 4) исследуемый показатель составляет 468,7 тыс.кл/г. Под ясенево-кленовым насаждением эта цифра снижается в 2 раза. В сосновом насаждении, как и на первом ключевом участке, произошло резкое уменьшение численности этой группы микроорганизмов почти в 17 раз, при 5х%=2,64, НСР05= 225,36. На пятом ключевом участке, как и в случае с аммонификаторами и нитрификаторами, произошло увеличение численности целлюлозоразрушающих

микроорганизмов в дубовом насаждении по сравнению с целиной (8х%=1,85, НСР05= 23,71).

4.4. Численность микроскопических грибов

При исследовании численности микроскопических грибов установлена та же закономерность в изменении их количества, как и у целлюлозоразрушающих микроорганизмов. Эти изменения характерны как внутри ключа, так и между ключевыми участками. Можно лишь отметить менее значительную разницу между сопряженными участками.

4.5. Численность аэробных азотфиксаторов

При исследовании численности аэробных азотфиксаторов рода Аг^оЬаЛег сЬгоососсиш выявлено, что на первом ключевом участке их численность наиболее низкая в агроценозе, что объясняется незанятостью пашни культурой (8х%=2,61, НСР05= 0,98). На ключевом участке 2 численность этой группы микроорганизмов снизилась более чем в 21 раз в сосновом насаждении, при 8х%=2,11, НСРо5= 23,41. В поселке Белореченском (ключ 3) под березовой посадкой обнаружено снижение количества азотфиксаторов, хотя и незначительное, при 5х%=2,32, НСРо5=4,87. На четвертом ключевом участке численность азотфиксаторов низкая по всем исследуемым угодьям. В сосняке эта величина снизилась почти в 5 раз по сравнению с целиной (5х%=1,59, НСРо5= 0,52). В поселке Подкумок (ключ 5) в дубовом насаждении, как и в случае с другими участками произошло увеличение численности азотфиксаторов, при 8х%=2,17, НСР05 =5,49.

5. ПРОДУКТИВНОСТЬ АГРОЦЕНОЗОВ И БИОЦЕНОЗОВ

Проведенный учет урожайности показал существенную разницу между исследуемыми участками по этому показателю. Если сравнить величину урожайности в кормовых единицах, то она на черноземе типичном агроценоза в 6,8 раза превосходит показатель естественного биоценоза на черноземе обыкновенном. Установлено, что на черноземе типичном ежегодно с урожаем отчуждается 13,51 мг/т азота, 3,86 кг/т фосфора, 7,72 кг/т калия. Возврата их с удобрениями не происходит. Это приводит к обеднению почв агроценозов элементами минерального питания.

ВЫВОДЫ

1. В результате вовлечения почв в сельскохозяйственное использование и искусственного высаживания древесной растительности на целинных почвах происходят изменения их морфологических признаков, выраженных в увеличении влажности, мощности почвенного профиля, снижения границы вскипания от 10 % НС1 и залегания карбонатов, особенно в сосновых

насаждениях и агроценозе пашни. На таксономическом уровне происходят изменения почв на уровне рода, подтипа и типа.

2. В лесных почвах накапливается больше органического вещества по сравнению с целиной на 1,36 % под сосной, 1,46 % в ясенево-кленовом насаждении, 2,01% под сосняком, 1,2 % под дубовым и на 1,4 % под кленовым насаждением. Под березой и в агроценозе наблюдается снижение этого показателя на 2,23 % и 3,11% соответственно.

3. Происходит значительное снижение содержания карбонатов и особенно в верхних горизонтах по сравнению с целиной на 4,03 % под сосной, 1,61 % под березой, 2,73% в ясенево-кленовом насаждении, 4,43% под сосняком, 1 % под дубом, 2,08 % под кленовым насаждением и на 2,16% на пашне. При этом закономерно снижается и рН верхних горизонтов по сравнению с целиной на 2,71 в сосновом насаждении, 0,18 в березовом, 1,28 в ясенево-кленовом, 1,82 в сосновом, 0,04 в дубовом, 1,36 в кленовом насаждении и на 0,35 на пашне. В нижней части профиля особых различий между сопряженными участками не наблюдается.

4. В почвах агроценозов и лесных почвах происходит увеличение содержания нитратного азота, снижение содержания подвижного фосфора, кроме березового и соснового насаждений, а также обменного калия.' Снижается и содержание подвижной серы. Валовое содержание данных элементов питания часто не согласуется с содержанием подвижных форм и на целине их количество выше по сравнению с лесом и пашней.

5. Наблюдается снижение в содержании подвижных форм бора, марганца, меди, цинка, кобальта и молибдена в агроценозе и под лесом. Наиболее значимое такое снижение в содержании подвижных кобальта, бора и марганца под сосной.

6. Численность аммонифицирующих микроорганизмов наибольшая на целине и снижается в 2,7 раза под сосной, 1,2 раза под березой, 1,8 раза под ясенево-кленовым насаждением, 2,1 раза под сосной, 1,2 раза под кленовым насаждением и в 4 раза в агроценозе. Под дубовым насаждением наблюдается увеличение численности этой группы микроорганизмов в 1,5 раза.

7. Количество микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, согласуется с количеством аммонификаторов.

8. Численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов на целине выше по сравнению с почвой под сосновыми насаждениями в 17, 9 и 16,9 раза, под ясенево-кленовыми и кленовыми посадками в 2,1 и 1,9 раза соответственно и на пашне в 19,7 раза. Под березой и дубом наблюдается увеличение показателя на 119,8 и 24,5 тыс.кл/г соответственно. Изменение численности микроскопических грибов аналогично целлюлозоразрушающим организмам за исключением кленового насаждения на Боргустанском хребте.

9. Количество аэробных азотфиксаторов снижается по сравнению с целиной в 21,5 раза под сосной, 1,3 раза под березой, 1,75 раза под ясенево-

кленовым насаждением, 4,7 раза под сосной, 2 раза под кленовым насаждением и в 3 раза на пашне. В дубовом насаждении наблюдается увеличение численности данной группы микроорганизмов в 1,5 раза. 10. Продуктивность почв агроценозов в 6,8 раза выше, чем естественных ценозов. На черноземе типичном ежегодно с урожаем отчуждается 13,51 мг/т азота, 3,86 кг/т фосфора, 7,72 кг/т калия.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Предложения по стабилизации плодородия почв Кисловодских парков и прилегающей территории используются при мониторинге почв Ставропольского края и в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению «Экология и природопользование.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Цховребов, B.C. Содержание микроэлементов в системе целина-лес и целина-пашня в почвах Центрального Предкавказья / B.C. Цховребов, Л.Ю. Чистоглядова (Деркачева), A.M. Никифорова// Вестник АПК Ставрополья. - 2013. - №3 (11). - С.135-138

2. Фаизова, В.И. Влияние распашки черноземов выщелоченного и южного на численность микромицетов / В.И. Фаизова, Л.Ю. Чистоглядова // Вестник АПК Ставрополья.-2013,- №3(11).- С.131-134.

Статьи в других изданиях

3. Цховребов, B.C. Влияние древесной растительности на морфологические свойства черноземов выщелоченных в Кисловодском районе Ставропольского края // B.C. Цховребов, Л.Ю. Чистоглядова / Аграрная наука, творчество, рост: сборник научных трудов по материалам международно-практической конференции. Ставрополь. - 2012. - С.78-80.

4. Цховребов, B.C. Влияние древесной растительности на рН и гумус выщелоченных черноземов // B.C. Цховребов, Л.Ю. Чистоглядова / Аграрная наука, творчество, рост: сборник научных трудов по материалам международно-практической конференции. Ставрополь- 2012. -С.81-82.

5. Чистоглядова, Л.Ю. Изменение свойств черноземов выщелоченных под влиянием посадок древесной растительности (на примере района г.Кисловодска Ставропольского края ) /V Л.Ю. Чистоглядова / Материалы докладов VI съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Всероссийская с международным участием научая конференция "Почвы России: современное состояние, перспективы изучения и использования". Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2012. - С.255-256.

6. Чистоглядова, Л.Ю. Влияние сообществ лесных насаждений на состав и свойства почв культурно-парковой зоны г. Кисловодска П Л.Ю Чистоглядова / Молодые ученые СКФО для АПК региона и России. Сборник научных статей по материалам II межрегиональной научно-практической конференции. - Ставрополь. - 2013. - С.50-56.

7. Чистоглядова, Л.Ю. Изменение некоторых параметров почвенного плодородия в системе целина-насаждение в районе г. Кисловодска // Л.Ю. Чистоглядова / Аграрная наука, творчество, рост: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции -Ставрополь,-2013.-С.268-270.

8. Чистоглядова, Л.Ю. Влияние древесных насаждений на содержание подвижной серы в почвах г. Кисловодска // Л.Ю. Чистоглядова, В.Я. Лысенко, Д.В. Калугин / Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе: материалы международной научно-практической конференции. - Ставрополь. - 2013.-С. 131-134.

9. Чистоглядова, Л.Ю. Влияние посадок искусственной древесной растительности на содержание гумуса в почвах //Л.Ю. Чистоглядова, В.И Фаизова, A.M. Никифорова / Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе: материалы международной научно-практической конференции. - Ставрополь. - 2013. - С. 134-137.

Подписано в печать 07 Ц. 2013 г. Бумага офсетная Печ. л. 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ № 745

Отпечатано в типографии Кубанском ГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Деркачева, Людмила Юрьевна, Краснодар

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

04201 451 969 На правах рукописи

ДЕРКАЧЕВА Людмила Юрьевна

ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПОЧВ ЗОНЫ

КИСЛОВОДСКИХ ПАРКОВ И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ ТЕРРИТОРИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ АГРОЦЕНОЗОВ И ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

03.02.13 - Почвоведение

Диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.С. ЦХОВРЕБОВ

Краснодар, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ.................................................................. 4

1. ИЗМЕНЕНИЕ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ЕСТЕСТВЕННЫХ БИОЦЕНОЗОВ ПРИ РАСПАШКЕ И ВЫСАДКЕ ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ (обзор литературы).................................................................... 8

1.1. Изменение свойств почв при их использовании в

сельскохозяйственном производстве...................................... 8

1 2

Изменение свойств почв при высадке древесной растительности 12 ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИИ 40

2.1. Условия почвообразования................................................ 40

2.2. Методы исследований...................................................... 45

3. ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ АГРОЦЕНОЗОВ И ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ........................................................ 53

3.1. Изменение морфологических признаков почв........................ 53

3.2 Изменение содержания органического вещества в почвах........... 60

3.3 Изменения в содержании карбонатов и рН.............................. 68

3.4 Изменение содержания подвижных и валовых форм макроэлементов.............................................................. 79

3.5 Изменение содержания подвижных форм микроэлементов......... 117

4. ЧИСЛЕННОСТЬ ПОЧВЕННОЙ МИКРОФЛОРЫ 131

4.3. Численность аммонификаторов.......................................... 132

Численность микроорганизмов, использующих минеральные

4.2.

формы азота..................................................................... 135

4.3. Численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов.......... 138

4.4. Численность микроскопических грибов................................. 141

4.5. Численность аэробных азотфиксаторов..................................................................143

5. ПРОДУКТИВНОСТЬ АГРОЦЕНОЗОВ И

БИОЦЕНОЗОВ..................................................................................................................................147

ВЫВОДЫ..........................................................................................................................................148

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 150

ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................................151

ПРИЛОЖЕНИЯ 169

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования состоит в том, что вовлечение почв естественных биоценозов в пашню, а также древесная растительность, искусственно высаженная 80-100 лет назад на территории комплекса Кисловодских парков, вносит существенные коррективы в состав и свойства почв. Изучение основных почвенных параметров позволит оценить направленность почвообразовательного процесса и степень изменения состава и свойств почв.

работ ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» на 2011-2015гг. (номер государственной регистрации 1.1.48).

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований является выявление степени преобразования естественных почв под действием антропогенного фактора в агроценозах и под различными древесными насаждениями Кисловодских парков и прилегающей территории для разработки рекомендаций по сохранению и воспроизводству плодородия почв.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Выявить особенности морфологического строения профилей исследуемых почв и их изменения под действием антропогенного фактора.

4. Исследовать содержание подвижных и валовых форм макроэлементов в почвах участков исследований.

5. Определить содержание подвижных форм микроэлементов в почвах агроценоза и древесных посадках.

Научная новизна исследований: Впервые на территории Кисловодских парков и прилегающей территории на участках естественного биоценоза, агроценоза и искусственных древесных насаждений проведены

биоценоза, агроценоза и искусственных древесных насаждений проведены комплексные исследования морфологических признаков, агрохимических и микробиологических показателей почв и установлены их разновидности.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Использование целинных почв в агроценозе и произрастание древесной растительности приводит к существенному изменению основных морфологических признаков почв и изменению почв на уровне вида, рода, либо подтипа и даже типа.

Ставрополь, 2012г.; на VI съезде Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Петрозаводск-Москва, 2012 г.).

Автор выражает глубокую благодарность за осуществление руководства диссертационной работы доктору сельскохозяйственных наук, заведующему кафедрой почвоведения им. В.И. Тюльпанова, профессору B.C. Цховребову, а также коллективу кафедры почвоведения за помощь в полевых и лабораторных исследованиях. Особую благодарность автор выражает ректору Ставропольского государственного аграрного университета профессору В.И. Трухачеву и декану агрономического факультета А.Н. Есаулко за поддержку в проведении исследований и подготовки материалов к публикации.

1. ИЗМЕНЕНИЕ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ЕСТЕСТВЕННЫХ БИОЦЕНОЗОВ ПРИ РАСПАШКЕ И ВЫСАДКЕ ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

1.1. Изменение свойств почв при их использовании в сельскохозяйственном производстве

Многие ученые занимались проблемой изменения состава и свойств почв под влиянием интенсивной сельскохозяйственной нагрузки. Такие исследователи как П.Г. Адерихин (1962), Е.А. Афанасьева (1966) считают, что окультуривание черноземов может иметь положительный эффект при их правильном научно-обоснованном использовании. По мнению И. Либерота (1965), JI. И Бреховой, Д.И. Щеглова (1996), Н.В. Гниненко, В.Е. Коваленко, В.И. Габаня и др (1998), JI.O. Карпачевского (1993) при распашке происходит ухудшение свойств и может снижаться потенциальное плодородие.

Большинство ученых предпочитают считать сельскохозяйственные мероприятия антропогенным влиянием на почву, которое может вызывать значительные изменения микробиологических показателей (Е.Н. Мишустин, 1972; Д.Г. Звягинцев, 1976; 1978; А.В Кураков, 1983; Doram, 1987. Follett, Schimel, 1989; Ross, 1990; Sakamoto Oba, 1991; Campbell et.al, 1992; Carter, 1991; Insam et al., 1991; Wander et al., 1997; Salinaa - Garcia et al., 1997; Omae etal., 1997).

В результате исследований Е.Н. Мишустина (1972, 1975); В.Ф. Павленко (1982), Г.В. Добровольского, Г.С. Куста (1996) установлено, что при распашке изменяется численность микробных популяций в почве. Эти ученые считают, что микробиологические процессы в сельскохозяйственных угодьях протекают более интенсивно, чем на целинных участках.

Следует отметить, что накоплено недостаточно экспериментального материала об изменении микробных сообществ черноземов и близких к ним

типов почв при вовлечении почв в сельскохозяйственное использование. По мнению многих авторов при распашке происходит активизация почвенной микрофлоры, что способствует увеличению темпов минерализации органического вещества.

А.М.Гринченко с соавторами (1979) исследовали черноземы Украины. Они установили, что при вовлечении целинной почвы в сельскохозяйственный оборот происходит увеличение его биологической активности. По мнению Л.И.Васильевой с соавторами (1986) при распашке целинных почв, в которых изначально содержится значительное количество органики, происходит увеличение содержания различных микроорганизмов, что сопровождается усилением минерализации органического вещества.

Д.Г.Звягинцев, Л.М. Полянская, Г.Г. Гончиков, В.М. Курсунов (1999) изучили ряд контрастных по сельскохозяйственной нагрузке почв и дали оценку микробной биомассы. Как показали их исследования под воздействием антропогенного фактора среди эукариот увеличивается доля спор грибов. На целинном участках изучаемых черноземов их содержится составляет 2,4 млн. спор/ 1 г почвы, а на распаханном - 3,8 млн. спор/ г. Бактерий оказалось больше на целине (более 1 млрд.кл/г), а на пашне - 0,6 млрд.кл/г.

При изучении черноземов Кубани Н.Ф. Коробским, О.В. Енкиной (2000) установлено, что внесение минеральных удобрений приводит к повышению активности почвенной микробиоты на 20-25%. Также происходят отрицательные изменения в структуре микробоценозов, увеличивается количество микромицетов. Внесение удобрений приводит к возрастанию биологической токсичности почв, ускоряются процессы минерализации, при этом содержание органики по сравнению с целинным участком, уменьшается на 0,1%.

По мнению Т.С. Демкиной, Н.Д. Ананьевой (1998) происходит трансформация параметров актуальной и потенциальной дыхательной

активности почв при затяжном сельскохозяйственном использовании. Исследования показали, что длительное использование черноземных и дерново-подзолистых почв приводит к снижению скорости базального дыхания в 1,4-1,9 раза, а субстратиндуцированного в дыхания 2,1-2,8 раза по сравнению с целиной.

Другие исследователи, наоборот, наблюдали возрастание метаболического коэффициента (q СО) в почве: более чем в 2 раза в монокультуре хмеля по сравнению с целиной (Zelles L., Bai Q Y. Ma R. Etal

1994) в четыре раза на удобряемом пастбище по сравнению с лесом (Sparling А.Р., Hart Р.В., August J.A., Leslie D.M., 1994) и в 2 раза на вспаханном участке по сравнению с непахотным (Alverz R., Diar R A Barbero N el al

1995).

Возрастающие нагрузки на почвы в условиях их интенсивного сельскохозяйственного использовании привели к повсеместному ухудшению их гумусного состояния. Сельскохозяйственное использование почв нарушает естественный ход гумусообразования.

Непрерывное поступление в почву органических остатков и их биохимическая трансформация - необходимые условия гумусообразования. Совершенно очевидно, что поступление органических остатков в почву может быть сбалансированным лишь в условиях природных экосистем. Отчуждение значительной биомассы растений в агроценозах нарушает баланс поступления опада в почву (H.A. Туев, 1989).

Исследования H.A. Середы, Ф.М. Богданова, A.A. Сахибгореева (1997) подтверждают изменения гумусного состава при ее длительном сельскохозяйственном использовании. Количество общего гумуса в почве пашни уменьшилось на 20% по сравнению с целинным аналогом и более чем на 10% по сравнению с бессменным паром. Соответствующим образом изменился и азотный фонд почвы.

С.Н. Чуков (1998) в результате проведенных исследований пришел к выводу, что при антропогенном воздействии в пахотных почвах происходит существенная трансформация молекулярной структуры гумусовых веществ. В таких почвах происходит накопление инертных конденсированных ароматических структур.

Исследователями органических веществ черноземов (Л.А. Гишина, 1986; В.В. Лаврентьев, 1972; В.В7 Медведев 1988; В.В. Пономарева, Т.А. Николаева, 1965 и др.) установлено, что при распашке целинных черноземов разлагается от 16-23 до 30-40% гумуса, если он не компенсируется внесением органических удобрений.

К.Ш. Казеевым, С.И. Колесниковым, В.Ф. Вальковым (1998) изучено гумусное состояние целинных и старопахотных бурых лесных, серых лесостепных почв и черноземов выщелоченных слитых. Доказано, что многолетнее использование почв в пашне приводит к резкой дегумификации. В лесных почвах деградация гумуса более интенсивна. При сельскохозяйственном освоении почв наряду с дегумификацией изменяется качественный состав гумуса.

На фоне дегумификации пахотных почв по сравнению с целинными, усиливается отрицательное влияние агрогенного переуплотнения, обесструктуривания и загрязнения различными токсическими соединениями при сильном снижении буферности почв (В .И. Кирюшин, Н.Ф. Гаранжа, И.С. Кауричев и др. 1993; К.В. Дьяконова, 1984; М.С. Соколов, В.И. Тереков, 1994; И.Н. Любимова, 2002).

По мнению П.Г. Адерихина (1964) почти единодушны утверждения исследователей о том, что на пашне по сравнению с целиной, уменьшается содержание агрономически ценных агрегатов, их водопрочность, общая пористость и пористость аэрации.

А.Г. Бондарев, И.В. Кузнецова (1999) отмечают, что в результате уплотняющего воздействия на почву техники при распашке земель

разрушается структура почвы, повышается плотность и твердость пахотного и подпахотного горизонтов, что ведет к снижению водо- и воздухопроницаемости, снижению нитрификационной способности, а в конечном итоге к снижению урожаев на 5-20%. Авторы проводили исследования на типичном мощном черноземе, где содержание углерода органического на целинном участке составляет 4,44% в то время как на пахотном участке 3,29%. На пашне по сравнению с целиной в 2 раза снижется содержание фульвокислот,а детрита в 2-3 раза. На пашне в 2-4 раза увеличивается содержание глыбистой фракции и значительно сокращается содержание агрономически ценной фракции, на 21-53% уменьшается содержание водопрочных агрегатов.

По данным O.A. Бирюковой, Н.Е. Кравцовой, В.Д. Коваленко (2000) при длительном сельскохозяйственном использовании черноземов обыкновенных карбонатных и черноземов южных без удобрений наблюдалось снижение активных минеральных фосфатов по всем генетическим горизонтам, наиболее существенное в горизонте А. Однако, в пахотных почвах выявлены такие формы фосфатов, которые в целинных почвах имели ограниченное значение. В частности, уровни фосфатов алюминия увеличился по всем генетическим горизонтам.

В.П. Царенко, С.А. Волков (2000) иссл�

Информация о работе

Деркачева, Людмила Юрьевна
кандидата сельскохозяйственных наук
Краснодар, 2013
ВАК 03.02.13

Диссертация

Изменение состава и свойств почв зоны Кисловодских парков и прилегающей территории под влиянием агроценозов и древесной растительности - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы