Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Некоторые характеристики антропогенных изменений почв Солонцового комплекса Северного Прикаспия

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Тилахун Мулушева Вальдегоргис, Москва

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

ТИЛАХУН МУЛУШЕВА ВОЛЬДЕГОРГИС

некоторые характеристики антропогенных изменений почв солнцового комплекса северного ПРИКАСПИЯ.

(06.01.03 - Агропочвоведение)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

профессор Горчаков В.В.

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

ТИЛАХУН МУЛУШЕВА ВОЛЬДЕГОРГИС

некоторые характеристики антропогенных изменений почв солнцового комплекса северного

прикаспия.

(06.01.03 - Агропочвоведение)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

кандидат биологических наук,профессор

ГОРЧАКОВ В.В.

содержание

Стр.

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

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................................................10

1.1. Экологические особенности региона..............................................................10

- Почвенные породы и геологическое строение................................10

-Климат..............................................................................................................................14

- Растительность.............................................................................15

-Гидрология...................................................................18

1.1.1 .Особенности почвенного

покрова региона........................................................................................................................................19

1.1.2. Современное состояние агросистем региона............................22

1.2. Характеристика структуры почвенного покрова............................26

1.3. Химические и физико-химические свойства наиболее распространенных почв........................................................................................................................29

1.4. Гидрологические и мелиоративные свойства почв................................37

2.УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ..............42

2.1. Объекты исследований................................................................................................42

2.2. Методика исследований..............................................................................................44

3. Характеристика почв Солнцового комплекса и их изменения

в результате антропогенной деятельности......................................................................47

3.1. Строение и морфологическая характеристика почв........................47

3.2. Гланулометрический и минерологический состав..............................55

3.3. Физико-химические свойства почв....................................................................62

3.4. Легкорастворимые соли в почвах Солнцовых комплексов.... 68

4. Влияние неблагоприятных факторов среды на физиологическую

активность растений..............................................................................................................................82

ВЫВОДЫ............................................................................................................................................94

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ..........................................................98

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................................................99

введение

Прикаспийский регион является одним из сложнейших агроэкологиче-ских регионов полупустынного юга России. С одной стороны, это территория высокого гидротермического потенциала, обеспечивающего при орошении продуктивность орошаемой пашни в 5-6 раз выше чем на богаре; с другой, территория характеризуется огромными запасами солей в почвах и грунтовых водах, слабой естественной дренированностью, широким распространением высококонтрастных мезо- и микроструктур почвенного покрова, представленных различными комплексами солонцовых и засоленных почв (Добровольский Г.В., 1986; Зволинский, Петрук, Зимовец 1994). Эти почвы характеризуются низкой способностью к самовосстановлению и подвержены развитию дефляционных и эрозионных процессов, вызванных как природными факторами, так и следствием развития земледелия.

Хозяйственное использование почв Прикаспия имеет важное народнохозяйственное и социальное значение, определяемое длительной историей освоения и активного использования ресурсов региона различными этносами, сложностью современной демографической ситуации, особенно в прибрежных районах, и др. В то же время переоценка экологического потенциала биоценозов Прикаспия и возможности их самовосстановления во многом предопределило нерациональное использование его ресурсов и широкомасштабную деградацию ландшафтов и почв (Каштанов А.Н., 1999). Это выразилось в прогрессирующем антропогенном опустынивании, вторичном засолении и загрязнении почв, утрате и ослаблении почвенным покровом естественных экологических функций, во все большем преобладании литоген-ных процессов над педогенными, существенном ухудшении медико-санитарных показателей среды обитания человека (Залыгин, Никитин, 1994).

Полупустынная зона Северо-Западного Прикаспия, располагая огромной территорий степных пастбищ площадью более 10,3 млн. га, имеет боль-

шие потенциальные возможности для развития здесь пастбищного животноводства, и, прежде всего, овцеводства. На естественных пастбищах полупустыни региона сосредоточено около 5,5-6,0 млн. голов овец, значительное поголовье крупного рогатого скота, лошадей и т. п.

По данным Шамсутдинова (1975) пастбища часто используются практически 9-10 месяцев в году, себестоимость производства баранины в 2 раза ниже, чем производство свинины и говядины, удельный вес дешевых пастбищных кормов в рационе поголовья овец по зоне до 70-80%, тогда как в рационе крупного рогатого скота он составляет 20-25%. Низкие затраты на содержание овец в условиях полупустыни привели к избыточно высокой нагрузке на биоценозы, следствием чего отмечается прогрессирующе распространение опустынивания и деградации ландшафтов.

В послевоенные годы в регионе интенсивно внедряли производство зерна. Искусственное смешение границы рискованного земледелия на юг не повлияло существенно на зерновой баланс страны, но подорвало местное животноводство и перспективы развития исконных его отраслей, породив сложные экологические проблемы (Кирюшин, 1994).

Погоня за расширением посевов зерновых культур, сопряженных с большой долей пара, привело к резкому увеличению зерно - парового клина. Соответственно усилилась нагрузка скота и овец на пастбища, что привело к их дигрессии на больших площадях.

Ученые по-разному понимают и объясняют явление опустынивания, но все определения в конечном итоге можно свести к одному мнению, согласно которому под опустыниванием понимается совокупность физико-географических и антропогенных процессов, приводящих к разрушению экосистем и деградации всех форм органической жизни, что в свою очередь ведет к снижению природно-экологического потенциала этих территорий (Ковда, 1978; Зонн, 1994; Розанов, Таргульян, Орлов, 1989;).

За последние полвека продуктивность пастбищ в Астраханской области и в Калмыкии по данным геоботанических исследований снизилась с 5-6 т/га до 1-1,5 т/га сухой поедаемой массы. Из травостоя пастбищ исчезли такие ценные многолетние злаки, как житняк, волоснец, пырей, а также прутняк и белая полынь. Из-за бессистемного использования пастбищ с ежегодным увеличением нагрузки скота, отсутствием мер ухода возросла их сбитость. Если 30 лет назад в степях правобережья Волги удельный вес злаков в травостое пастбищ составлял 40%, а сбитость пастбищ 44%, то в настоящее время эти показатели значительно изменились и соответственно составляют 4 и 85% (Бананова, 1994; Кирюшин, 1994).

По данным Смирнова (1994) из-за перегрузки пастбищ скотопо-головьем в Северо-Западном Прикаспии начался процесс опустынивания, ежегодные объем которого достигли 50-60 тыс. га.. По данным национального доклада о состоянии земель РФ (1995) развитие процессов опустынивания и расширение площадей пустынных условий осуществляется со скоростью 1-2% в год, а в отдельные годы 3-5%.

При анализе динамики типологического состава пастбищ наметилось постепенная галоксерофитизация растительного покрова под влиянием выпаса. За период (1950-1985 г.) в целом в регионе площадь степных пастбищ сократилась в 1,2 раза за счет увеличения ксерофитных полукустарничковых и галофитных пустынь во всех природных областях (Бананова, 1994).

В отличие от пастбищной дигрессии техногенное опустынивание подвергает разрушению не только растительный покров, но и почву и почво-образующие породы, коренную толщу. Следовательно техногенез более мощный фактор опустынивания, чем пастбищная дигрессия, несмотря на масштабность последствий. Воздействие технических объектов на фитоце-нозы пастбищных экосистем вызывает нарушение естественного природного ритма, что в свою очередь способствует замене более ценных сообществ на менее ценные. Эти воздействия расширяют ареалы почв, лишенных расти-

тельного покрова, и усиливают деградацию экосистем, вызванную процессами сукцессии. В свою очередь увеличение площадей, лишенных растительного покрова, способствует усилению процессов сукцессии (как правило происходит замена наиболее стабильные ассоциации примитивно неустойчивыми группировками).

По данным Банановой (1994); Никитиной, Залогиной (1994) по интенсивности влияния на природно-территориальные комплексы выделены такие техногенные воздействия, как буровые работы, сооружение каналов, дорожное строительство и распашка.

Наибольшее отрицательное влияние на окружающую среду оказывает самоизлив на суглинках. Вокруг этих скважин развивается поясносность. Появляются индикаторы мокрых солончаков галофигного луга - Aeiuropus lit-torabis с участием Tamarix Ramosissima и т.п. При этом происходит замещение ценных природных пастбищ солончаками.

При анализе влияния каналов на окружающую среду отмечается, что распределение сообществ на суглинистых почвах связано с насыпями канала в следствие миграции солей: хлориды натрия удалены на 40-50 м от источника выноса, а ближе концентрируются менее подвижные сульфаты. Типичные суккуленты галофитов: солерос, лебеда бородавчатая, и другие развиваются на периферии, в области аккумуляции хлоридов, a Frankenia, Petro-simonia приурочены к области аккумуляции сульфатов. Одновременно из насыпей выносятся тяжелые илистые фракции почвы, которые образуют плотную трещиноватую корку. Таким образом, сооружение ирригационных объектов привело к развитию антропогенных солончаков, подтоплений. Кроме того более 200 тыс. га степных пастбищ уже затоплено водами поднимающегося Каспия (Бананова, 1994; Смирнов, 1994; Чуйков и др, 1996).

Для того, чтобы остановить дальнейшую деградацию и разрушения природы и почв Прикаспия, необходимо прежде всего четко определить стратегию природосберегающего взаимодействия этносов с экосистемами и

почвами региона и выработать действенные механизмы ее быстрейшей практической реализации.

Экологический анализ недвусмысленно свидетельствует о том, что на протяжении тысячелетий усилия человечества были направлены на преобразование природы. По выражению Н.Ф. Реймерса (1994), «Человечество не создавало механизма, который бы позволил ему «вписаться» в природу, а наоборот, делало все чтобы подняться над нею, победить ее». Эпоха натиска на природу заканчивается. Еще недавно казалось, что достаточно человека накормить и сделать богатым. Сейчас же стало очевидным, что для удовлетворения комплекса его потребностей и здоровой жизни нужна еще благоприятная среда обитания.

Осознание угрозы экологической катастрофы заставляет искать скорейшие выходы из сложившихся ситуаций. Прежде всего нужно собирать и обобщать имеющиеся материалы об антропогенных изменениях состояния и структуры земельных ресурсов и дать оценки об экологической обстановки региона и только на основе этого подступать к практическому действию. Для этого необходимо проведение дальнейших исследований, связанных с изменением почв и почвенного покрова под влиянием антропогенной деятельности. Остаются недостаточно исследованными последствия орошения в отношении трансформации почвенного покрова и отдельных типов почв. В связи с этим мы остановились на светло-каштановых почв первой и второй надпойменной террас как объекте хозяйственного использования. Работа проводилась в рамках программы РАСХН «Разработка научных основ формирования агроландшафтов для основных природных зон России». Нами поставлены задачи:

1.Изучить гранулометрический состав солонцов светлокаштановых и его

изменение в результате хозяйственной деятельности.

2.Изучить изменение физико-химических свойств и количественного и качественного состава легкорастворимых солей в результате хозяйственного использования солонцов светло-каштановых.

3.Рассмотреть реакцию растений на действие таких факторов среды, как степень засоления, влажность почвы, содержание двухвалентных катионов.

i. обзор литературы

1.1. Экологические особенности региона.

Огромная территория Северного Прикаспия в том числе Нижнее Поволжье, относится к зоне рискованного земледелия. Превышение величины испаряемости над количеством выпадающих атмосферных осадков, периодически повторяющиеся сильные засухи, засоленность и бедность почвенного покрова элементами питания обостряют экологическую обстановку региона (Кружилин, Болотин, 1994;Герасимов, 1951).

Почвенные породы и геологическое строение.

Прикаспийская низменность - это по существу бессточная область, в недалеком прошлом потерявшая связь с морем. Трансгрессии Каспия (Бакинская, Хазарская, Хвалынская), занимавшие весьма большую площадь, сыграли значительную роль в формировании рельефа и состава почвообразующих пород Прикаспийской низменности, являющейся в настоящее время областью полупустыни.

Имеющиеся геологические данные, полученные многочисленными исследователями (Ковда, 1976,1950; Розанов,1975; Горецкий, 1966) показывают, что Прикаспийская низменность является бассейном осадочных пород морского происхождения, стратиграфия которых существенно осложняется эрозионной и аккумулятивной деятельностью реки Волги.

По рельефу территория разделяется на три геоморфологических района: равнинная степь в пределах раннехвалынской (на севере) и позднех-валынской (на юге) террас и долина реки Волги, включающая низкую пойменную и первую надпойменную террасы. Надпойменные террасы в Волго-Ахтубинской долине вообще сохранились весьма плохо (Доскач, 1954; Большаков, 1937).

Рельеф террас всех геоморфологических уровней преимущественно однообразный, плоский с микроповышениями (30-100 см) и микропонижениями. Уклоны поверхности очень малые (0,005 - 0,0001), что делает их в своем большинстве практически бессточными.

Помимо общего наклона поверхности к Каспийскому морю, свойственного для всего Прикаспия, наблюдается падение уклона в сторону Сар-пинекой ложбины территорий, относящихся ко второй надпойменной террасе.

Неоднородный микрорельеф способствует перераспределению и легкорастворимых солей: в микрозападинах они выщелачиваются и концентрируются на микроповышениях.

Опубликованные в геологической литературе данные, относящиеся к долине и прилегающим к ней водосборным массивам в Правобережье, показывают абсолютное распространение рыхлых пород, третичного и четвертичного периодов Кайнозойской Эры (Ларешин, Зволинский, 1990).

Отложения среднего неогена, дислоцирующиеся в Правобережной части на глубине 80-100 м от дневной поверхности, представлены толщей глин апшеронского яруса, перекрываемые отложениями четвертичного периода. Осадки апшеронского яруса отличаются спокойным залеганием.

Кровлей апшеронских глин являются нижнебакинские и средне-бакинские тяжелые засоленные глины, имеющие мощность слоев соответственно около 20 и 15 м, перекрываемые в свою очередь, отложениями верхнехазарского яруса.

Нижнебакинские темно-серые глины, неизвестковистые, с частыми остатками морской фауны в основании, представлены в нижней части дельтовыми разностями. Среднебакинские отложения, более пестрые по ли-тологическому составу, состоящие не только из глин, но также из суглинков и супесей, с частыми прослоями мелких и тонких песков. Характеризуются большим развитием карбонатных разностей, включением карбонатных стя-

жений, наличием многочисленных растительных остатков, морской и пресноводной фауны.

Между связанными породами нижнебакинского и верхнебакинского горизонтов залегают дельтово-аллювиальные пески Соликамской свиты с пресноводной фауной. Пески мелкие и тонкие, реже среднезернистые, неиз-вестковистые, кварцевые, темно-серые, переходящие в серые при укрупнении гранулометрического состава.

Хазарские отложения, мощность которых составляет 20-25 м, представлены чередующимися слоями засоленных тяжелого суглинка, легкой, средней и тяжелой глины и песка.

Хазарские осадки отчетливо расчленяются на нижний, дельтово-лиманный (средний) и верхний, дельтово-морской подгоризонты. Нижний -это преимущественно средней пес�