Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Свойства бурых лесных почв Северо-Западного Кавказа и значение их в нормировании эрозионных потерь

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Свойства бурых лесных почв Северо-Западного Кавказа и значение их в нормировании эрозионных потерь"

п

и

На правах рукописи

СТРЕЛЬНИКОВА Алла Владимировна

СВОЙСТВА БУРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА Й ЗНАЧЕНИЕ ИХ В НОРМИРОВАНИИ ЭРОЗИОННЫХ ПОТЕРЬ

Специальность 06.01.03 - агропочвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

КРАСНОДАР 1998

Работа выполнена на кафедре почвоведения Кубанского государственного аграрного университета в период с 1993 по 1996 гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки Кубани, . Ю.А.Штомпель

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор В.Ф.Вальков

кандидат биологических наук, доцент Г.М.Соляник

Ведущая организация: Кубанский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по землеустройству ("КубаньНИИгипрозем")

Защита диссертации состоится«/¿¿/^¿й^ 1998 г. в -/^^5асов в ауд.У'/^на заседании диссертациониого Кубан-

ской государственном аграрном университете по адресу 350044, г.Краснодар, ул.Калинина, 13, КГАУ '

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета

Автореферат разослан ^Ш^Щ.1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат сельскохозяйственных наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основная часть-горной и предгорной зоны Краснодарского края, занятая широколиственными лесами, покрыта бурыми лесными почвами. Общая площадь их составляет 1089 тыс.га. Пахотные и пригодные под пашню земли размещены на склонах от 1 до 12°. Бурые лесные почвы используются как пахотные, сенокосные, пастбищные и лесные угодья. Это районы развитого садоводства, чаеводства. Бурые лесные почвы являются наиболее ценными для возделывания табака и других технических культур (Ковда, .1933). Из полевых культур высокие урожаи здесь- могут давать кукуруза, картофель, однолетние и многолетние травы.

Анализ материалов почвенных, агрохимических, экологических изысканий и научных исследований показывает, что состояние земельных ресурсов Краснодарского края, и в частности, Южно-предгорной зоны на данный момент можно охарактеризовать как критическое. Снижение плодородия почв проявляется прежде всего в изменении содержания, профильного распределения и общих запасов гумуса. Особенно большие потери запасов гумуса произошли на бурых лесных почвах, где они превышают, по данным К.Ш.Казеева (1996) 100т/га, что составляет более половины от общего запаса.'

В связи с переходом на многоукладное сельскохозяйственное производство службам, осуществляющим контроль за рациональным использованием земель, необходим критерий оценки хозяйственной деятельности. В предгорных районах Краснодарского края в основе такого критерия, по нашему мнению,должен быть максимально допустимый уровень физической деградации для конкретного типа почв с учётом экологически безопасного ведения сельскохозяйственного производства.

Цель и задачи исследований. Учитывая вышеизложенное, целью данной работы являлось изучение свойств бурых лесных почв Северо-

Западного Кавказа как в целом по профилю, так и отдельных генетических горизонтов и слоев,' а также обоснование возможностей использования полученных данных-при.решении вопросов нормирования эрозионных потерь почв в условиях интенсивного-земледелия-.

В наших исследованиях при оценке эффективного плодородия генетических горизонтов (слоев) бурых лесных слабоненасыщекных почв ставились для решения следующие задачи:

1. Определить-влияние степени смытости почв на урожайность'сельскохозяйственных культур путем оценки плодородия соответствующих почвенных горизонтов, вовлекаемых в распашку при обработке.

2. Установить значение фактической мощности гумусового горизонта бурых лесных слабоненасыщенных почв; определить оптимальную

и критическую мощность гумусового горизонта этих почв для различных сельскохозяйственных культур типичного полевого севооборота Южно-предгорной зоны Кубани.

3. Определить значения предельно допустимого уровня эрозии различной степени смытости в агроландшафтах зоны распространения бурых леснык. слабоненасыщенных почв. . . :

Научная, новизна работы, определяется тем, что впервые для бурых лесных почв Краснодарского края 1) был определен-уровень естественного плодородия, генетических горизонтов почвенного профиля;2)установлены значения, оптимальной и критической мощности гумусового горизонта;3) усовершенствована методология и получены расчетные значения допустимого уровня эрозионных потерь.

Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований установлены значения предельно допустимого смыва для бурых" лесных слабоненасыщенных почв различной степени эродиро-ванности, необходимые проектным организациям при разработке зональных почвозащитных систем земледелия на агроландшафтной осЯове, так как от величины предельно допустимых эрозионных

потерь зависит преяде всего уровень рентабельности восстановления пахотных почв, а также затраты по организации всего комплекса противоэрозионного обустройства агроландшафта .„

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на 2-м Всероссийском съезде почвоведов (г.Санкт-Петербург, 1996); на ежегодных заседаниях Ученого совета факультета агрохимии и агропочвоведения КГАУ. По материалам диссертации опубликовано 3 работы и 2 находится в печати.

Объем и содержание диссертации. Диссертация изложена на 151 странице машинописного текста, состоит из введения, трех глав, выводов и рекомендаций производству. Работа содержит В таблиц, II рисунков, ц приложений. Список литературы включает 1б0наиме-нования, в т.ч. 13 иностранных авторов.

Условия и' методы исследований.

Исследования начаты в 1993 г., основная часть проведена в 1994-1996 гг. в полевых (Абинский и Северский районы), вегетационных (вегетационный домик кафедры агрохимии КГАУ) и лабораторных условиях (научно-исследовательская лаборатория кафедры почвоведения КГАУ).

Объектом исследования являлись бурые лесные слабоненасыщенные среднесуглинистые на делювиальных тяжелых глинах почвы СевероЗападного Кавказа (Краснодарского края). Изучались и сравнивались почвы под многолетней залежью и на пашне. Типичные места залегания этих почв определялись путем закладки основных почвенных разрезов, и на основании морфологических признаков отдельных горизонтов, общих физических, водно-физических и агрохимических показателей их устанавливалась характерность (типичность) исследуемой почвы. Были проведены следующие виды анализов:

- гранулометрический состав по Н.А.Качинскому ;

- микроагрегатный состав по Качинскому ;

- структурный анализ по Н.И.Саввинову;

-. плотность почвы спомощью бура Лебедева';

- общая пористость и пористость аэрации расчетным путем; коэффициент фильтрации в полевых Условиях;. .

-гумус по Тюрину; ... . ^

- общий азот по Кьельдалю; ' ■ .- подвижный фосор и .обменный калий по Кирсанову;

- гидролитическая кислотность-по. Каппену; • , - /

- сумма поглощенных оснований по Каппену-Гильковицу;

- рНКС1 - методом потенциометрического титрования;

- степень насыщенности.основаниями расчетным методом.

Все работы выполнялись согласно ГОСТ 26 483-85 и 26 423-85.

Для установления фактической мощности гумусового горизонта бурых-лесных почв была проведена статистическая обработка данных замеров мощностей почвенных горизонтов 31 основного разреза с использованием универсальной статистической программы.

Для обоснования критической мощности гумусового горизонта почв применительно к основным группам районированных сельскохозяйственных культур.были заложены и проведены в 1994-1996 гг.^вегета-ционные опыты..Созданием оптимальных ус^рвий опыта ставилась задача максимально возможной реализации потенциального плодородия данного горизонта бурой лесной почвы. Имитация степени смытости создавалась•путем приготовления почвенного субстрата в разном соотношении горизонтов А и.В с ненарушенного эрозией участка. Согласно схеме опыта, варианты соответствуют по классификации Наумова (1985) следующим.степеням.смытости почвы:

1 вариант - 100% горизонта А - несмытая

2 вариант - 80% горизонта А. + 20% горизонта В - слабосмытая

3 вариант - 60% горизонта А +40% горизонта В - среднесмытая

4 вариант - 40% горизонта А +.60% горизонта В - сильноеиытая\

5 вариант - 20% горизонта А + 80Х горизонта В - очень сильносмытая

6 вариант - 100% горизонта В - смытая почва.

Набивка сосудов проводилась в 1 день. Повторность трехкратная. Объем сосуда 5000 см.® . , . '

Горизонты почв брались в весовых, частях воздушно-сухого состояния. В качестве удобрений использовались чистые соли -аммиачная селитра, фосфорнокислый калий однозаиеценный и хлористый калий из расчета 0,15 г азота, 0,1 г Pg 05 и ОД г.К2 0 на 1кг почвы- Это количество питательных, веществ вносилось согласно схеме опыта перед посевом культур : .

7 вариант - 100% .горизонта А +.№РК .

8 вариант - 60% горизонта А + 40% горизонта В + WPK

9 вариант - 100% горизонта. В. + IPPK

ПОсле выращивания первой культуры- почва из сосудов извлекалась, тщательно перемешивалась,, отбирались образцы для анализа; затем опять.набивались сосуды этой же почвой и высевалась (высаживалась) следующая культура. Чередование культур и их сорта в опыте следующие:

1. Овес ("Астор") +.горчица белая ("Рушена")

2. Кукуруза ("Краснодаский ТВ-301") "

3. Яровой - ячмень (?Мамлюк")

4. Табак ("Юбилейный") . .

5. Озимый ячмень ("Бофорд")

6. Овощной горох ("Beга") , .

Культуры выращивались на зеленый корм и убирались при максимальной вегетативной массе; табак .высаживали стандартной рассадой; уборка его проводилась-при достижении технической зрелости листа, в 5 приемов. Во время вегетации растений учитывались фенологические и биометрические данные. В период вегетации табака высоту растений учитывали через 30 дней, после-высадки рассады, через ,

45 дней, в период бутонизации и цветения и в конце уборки. Учет урожая проводился по сырой массе листа в каждом варианте согласно методике1 ВНИИ табака и махорки (Краснодар, 1982). ,

Обоснование оптимальной мощности гумусового горизонта почв проводилось методом почвенно-геоморфологического профилирования и периодического биометрического тестирования. Экспериментальные данные подвергались дисперсионному и корреляционно-регрессионному • анализам (Доспехов, 1985).

• Расчеты допустимых эрозионных потерь почвы в районе проектирования проводились нами по методике Е.Л.Скидыора (1981):

1Г(1-Ъ) ■ Ъг-Ъ

fi - скорость почвообразования, мм/год; Тя -верхний предел эрозионных потерь почвы» мм/год; X,^-соответственно фактическая, критическая и оптимальная мощность почвы, и; ST - число 3,14 при расчете в радианах или 180° при расчете в градусной_ мере.

Также нами была использована методика М.Д.Гродзинского(1984):

Qdob"

+sinfo,5ir ihckJiM.

At

Toft

где -предельнодопустимый смыв.почвы, мм/год; С)^ -масса гумуса, которая образуется за ротацию севооборота,т/га; д! -длительность севооборота,годы; , Кь К2 - соответственно: фактическая, предельнодопустимая и оптимальная мощности гумусового горизонта почвы, м; -От. - масса гумуса, которая минерализуется'за ротацию севооборота, т/га; ^ -объемная масса верхнего(О-Юсм) слоя почвы,/г/м^ ; ^-содержание гумуса в пахотном горизонте,*; .

1 -коэффициент увеличения содераания гумуса в твердом стоке по сравнению с его. содержанием в почве.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Морфологические особенности генетических горизонтов бурых лесных несмытых почв. Фактическая мощность гумусового горизонта бурых лесных почв Северо-Западного Кавказа.

В зоне проводимых исследований наиболее распространенными подтипами бурых лесных почв являются: бурые лесные слабоненасыщенные и бурые лесные слабонекасыденные оподзоленные, характеризующиеся следующими морфологическими признаками: слабая дифференциация профиля; однотонная окраска (бурая или коричнево-бурая); слабокислая реакция; оглинивание-всего профиля; небольшая потеря глинистых частиц из верхней части профиля; слабое перераспределение кремнезема и полуторных окислов вниз по профилю. Находящиеся в сельскохозяйственном использовании почвы характеризуются малой-гумусностью при небольшой мощности гумусового горизонта.

Морфологические признаки бурой лесной слабоненасыщенной почвы приведены на примере разреза № 3 (Абинское опытное поле НИИ табака и махорки). Угодье - папня. Рельеф пункта - начало склона 8-10° юго-восточной экспозиции.

А 9:§5„см - сухой, серовато-бурый, глыбисто-комковатый,

пах 20

среднесуглинистый, рыхлый, отдельные ржавые пятна, переход постепенный;

А -сухой, темновато- бурый, порожистый, среднесугли-

1 10 ^

нистый, рыхлый, изредка бобовины полуторных

окислов, переход постепенный по цвету и сложению;

а в -----см - . свежий, желтовато-бурый, глыбистый, тяжелосугли-

1 Т 18

тчстый, плотный, бобовины полуторных окислов, переход заметный;

В_ ------- си - влажный, буровато-оранжевый, комковато-орехова-

т 28

тый, тяжелосуглинистый, плотный. По граням структурных отдельностей тонкие органо-минераль-ные пленки, переход постепенный; С - 76 и ниже ;-. влажный, желтовато-палевый, комковатый, средне-Г суглинистый, плотный. В профиле бурых лесных слабоненасыщенных почв отмечаются два основных генетических горизонта: Ац - перегнойно-аккумулятив-

. ный, в котором происходит интенсивное гумусонакопление и Вт~

1

- текстурный с интенсивным оглиниванием. Нижняя часть гумусового горизонта совпадает с текстурным и выделяется как переходный горизонт АВ.

В результате статистической обработки данных замеров мощностей генетических горизонтов .31 почвенного разреза установлено (таб.1), что средневзвешенное значение фактической мощности гумусового горизонта бурых лесных почв соответствует 38-1,4см содержанием гумуса 2,52*0,1%. Полученные данные согласуются сданными С.В.Зонна!(1950), Ю.И.Бридько (1967,1970), В.Й.Валькова, Ю.А.Штомпеля, И.Т.Т^убилина, Г.М.Соляника и др.(1996), в разное время изучавших бурые лесные почвы.

Таблица 1

Статистическая характеристика мощностей генетических горизонтов и содержания гумуса в них для бурой лесной почвы. ( № 31 )

! статистические характеристики Показатель "2.

1 X • ! D ! (Г ! А ! ■ V ! X¿to5¿X

Мощности горизонтов, см:

Aj 31 12,36 3,5 -0,30 11 31±1,3

кгВт 7 7,51 2,7 -0,15 38 7±1,0

А +А В 38 14,71 3,8 -1,72 10 38±1,4

11т.

Содерлание гумуса, %

Ах 2,52 0,14 0,4-0,02 15 2,52*0,1

AXBT . 0,65 0,006 0,0S 0,36 12 0,65±0,03

Обозначения: fl - количество определений, X - среднее значение, D - дисперсия, (Г - стандартное отклонение (среднеквадратичная погрешность), А - значение асимметрии.. - коэффициент вариации.

Установлена широкая вариабельность почв по мощности гумусового слоя, даже в пределах одного севооборотного поля, в результате чего отмечается резкое колебание уровня плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур. .

2. Моделирование степени смытости бурых лесных почв и_

влияние ее на изменение основных параметров плодородия.

Путем постановки специальных вегетационных опытов были выявлены основные закономерности распределения плодородия по профилю бурых лесных почв разной степени смытости. Результаты исследований(табл.2) показывают, что основные почвенные факторы плодородия находятся в непосредственной зависимости от мощности гумусового слоя моделируемой почвы. В варианте с несмытой почвой (100% горизонта А) гумуса содержалось 2,60%, а в варианте со 100% горизонта В его содержание уменьшилось на 75,4% и составило только 0,64%. Установлено, что чем больше доля участия горизонта В в почвенной смеси, тем меньше содержание гумуса в ней. С количеством гумуса в почве прямо коррелирует содержание таких основных элементов питания растений, как азот и фосфор.

Исследования по оценке эффективного плодородия генетических горизонтов почв дают возможность прогнозировать снижение урожайности сельскохозяйственных культур в результате уменьшения мощности верхнего, гумусово-аккумулятивного горизонта и постепенного припахивания нижележащих слоев почвы. Сельскохозяйственные культуры четко реагировали на изменение мощности гумусового горизонта резким снижением урожайности, что хорошо иллюстрируется данными таблицы 3.

3. Обоснование величины критической мощности гумусового горизонта бурых лесных почв.

При установлении критического уровня плодородия изучаемых почв мы учитывали их морфологическое строение профиля, агрохимические показатели и соответствующий уровень продуктивности. По результатам вегетационных опытов установлена тесная количественная взаимосвязь между урожайностью сельскохозяйственных культур и мощностью гумусового горизонта бурых лесных почв. Однако следует

Таблица 2

Агрохимические показатели бурой лесной слабоненасыщенной почвы перед закладкой вегетационного опыта

Вариант

Гумус,

"По Кирсанову • N-Nfy: Р2%К20

мг/кг почвы

Сумма *. Гидролити- '.Степень поглощен ческая '.насыщенных осно- '. кислотность Юности

ваний_1 ;_ '.основа -

:ниями,%

мг - экв.ЛОО г почвы

PfttCI

100 % горизонт А ■ 2,60 22,3 6,2 ; 208' '24,68 ■2,84 89,5 5,3

80 % горизонта А + 20 % горизонта В 2,16 19,6 4,4 . 200 24,82 .. "з,06 89,0 . 5,5

60 % горизонта А. + 40 % горизонта В 1,62 - 14,8 3,9 200 ' 25,38 3,29 88,5 5,6

40 % горизонта А + 60 % горизонта В 1,64. I2¿5 2,7 216 25,75 2,67 90,6 5,8

20 % горизонта А + 80 % горизонта В ..I.I.I 9,2 ' 1,9 • 220 26,09 2,08' 92,6 ■ 5,7

100 % горизонт В . 0,64 .. 5,1 1,8 216 26,89 1,82 . '93,6 5,9

Таблица 3

Продуктивность сельскохозяйственных культур в вегетационном•опыте в зависимости от доли участия горизонта АJ (сухая масса, 1994-1995 ) .

Овес . : Кукуруза : , . ■- Яровой ячмень : Табак . : Овощной горох

Вариант г/сосуд :- % 'сни-: жения :г/сосуд:% сни-: :жения :г/сосуд : % сни : жения - ■ :г/сосуд'% снь: : : жения: г/сосуд :% снижения ■

. I 1,78' . - •23,63 ' - ' 6,81 . - 34,40 - 3,68 --

' 2 1,55 • . 12,92 14,73 37,66. 5,Ы . . 19,09 , 31,23 9,30 3,49 5,16

3 . 1,39 21,91 13,49 42,91 3,91-. 42,58 28,00 ■ 18,60 3,20 -13,04

4 . 1,34 24,7.2 ' 5,92 . 74,95 3,55 47,67 23,40 31,96 2,68 21,74

5 • 1.17 34,27 4,18' 82,31' 2,45 - 64,02 8,10 76,45 2,16 41,30

6 ' 0,87 ■51,12 1,79. 92,42 1,45 • . 78.7Г 2,80 91,86 1,77 51,90

7 - ' - . 26,33 - 20,49 - 55,60 29,17 -

8 • - 18,70 - 17,91 -• 47,30 - 24,88 ' -

9 - 7,08 - 20,06 - - 39 ,Ы - 21,76

НОР 0,72 - 3,90 - 1,63 - 5,30 - 0,86 -

отметить, что снижение продуктивности исследуемых культур полевого севооборота не пропорционально изменению агрохимических свойств почвы. Это еще раз свидетельствует о многофакторности почвенного плодородия. В результате выполненных вегетационных исследований было установлено, что судя по характеру падения уровня продуктивности сельскохозяйственных культур, требования их к мощности гумусового горизонта различны (табл.3). Наиболее чувствительными к уменьшению мощности горизонта А в опытах оказались кукуруза и табак. Резкое снижение продуктивности этих культур в опытах отмечено уже при снижении доли участия горизонта А в почвенной смеси 40-35%; яровой ячмень и овес оказались менее требовательны к мощности гумусового горизонта. Критические уровни продуктивности этих культур соответствуют 18-28% доли участия горизонта А в формировании урожая ( рис.1 ),

При анализе результатов мы принимали во внимание нелинейность изменения продуктивности от доли участия гумусового горизонта в моделируемых почвенных профилях. Придание относительного характера урожаям по разным культурам (овес, горчица, кукуруза, яровой ячмень, табак, овощной горох) путем их соотнесения к урожаю, полученному на почве из горизонта А, и последующее логарифмирование этих значений ( для оценки положения изломов кривых) позволило обосновать критическую величину мощности гумусового горизонта для изучаемых почв. Это некая мощность гумусово-аккумулятивного горизонта, которая в реальных профилях эродированных почв и при отвальной обработке (глубине вспашки не менее 20 см), формирует критические уровни плодородия и продуктивности. Анализ рисунка 1 показал, что критическая доля участия, гумусового горизонта . в почвенном профиле составляет от 18 до 60% для различных сельскохозяйственных культу*1. В абсолютных величинах это выглядит так:

табака .(5), и овощного гороха (6) от доли участия горизонта А в вегетационных опытах. .

. для овса - 10 см

для ярового ячменя - 16 см для кукурузы - 22 см для табака - 19 см' для овощного гороха - 11 см

Таким образом, установлено, что критическая мощность гумусо-

• ^ •

вого горизонта бурых лесных почв неодинакова для различных полевых культур. Наиболее чувствительны к мощности гумусового слоя табак и кукуруза, наименее - колосовые культуры. Как видно из приведенных данных, количёственное установление зависимости меры плодородия и продуктивности агроценозов от параметров мощности гумусового слоя'необходимо в связи с задачей первоочередного размещения культур, возделываемых по интенсивной технологии, на- наиболее плодородных почвах с целью получения быстрой и максимальной отдачи. . .

Полученные нами результаты согласуются с данными ранее проводимых исследований по определению значений критической мощности почвы. Так,например И.О.Белоцерковский (1983) при исследо-■ вании в Карачаево-Черкессии установил, что мощность почвы в 16 см можно считать критической для возделываемых в этой зоне сельскохозяйственных культур. По данным Ф.Н.Лисецкого (1994), критическое значение мощности гумусового горизонта чернозема южного находится в пределах 15-20 см для колосовых культур.

Поданным З.П.Кирюхиной, Г.А.Ларионова,Л.Ф.Литвина,3.В.Пацуке-' вича(1991), критическая мощность черноземов Центрально-Черноземной зоны равна 15-60 см в зависимости от степени смытости почвы и особенностей возделываемых культур.

4. Обоснование оптимальной мощности гумусового горизонта бурых лесных почв.

Геоморфологические предпосылки развития водно-эрозионного процесса опытных участков, недавняя земледельческая освоенность их, в ограниченной степени исказившая морфологию ^почв агротехно-логическими воздействиями, позволили установить количественные связи профильного строения изучаемых почв с продуктивностью сельскохозяйственных культур.

Выбранный участок имел длину линии тока воды 220-270 м при среднем уклоне 6°(10,6%).Экспозиция - юго-восточная (рис.2). Сельскохозяйственная культура - клевер красный.

Укосы надземной фитомассы проводились в 3-х кратной повтор-ности в фазу бутонизации клевера у водораздела, § средней части склона и в конце линии тока. Профиль АВ охватывал приводораздель-ную, среднюю и частично нижнюю часть склона до контура дерново-карбонатных почв 102 м от водораздела. Средняя крутизна склона по этому профилю составляла около 6° с колебаниями от 0,4 до 8,4° ( рис.2,3,табл. 4>.

Однако расположение бурых лесных почв в Южно-предгорной зоне на значительных уклонах и несовершенство технологий горного земледелия приводит к усложнению эрозионно обусловленной "сработки" почвенного профиля деформациями, связанными с гравитационными процессами.

Представление о почве как о целостной профильно регулирующейся системе определило поиск таких соотношений почвенно-морфоло-гических параметров, которые оказались бы полезными в диагностике и классификации почв. Еще Л.И.Прасолов (1939) отмечал , что в полноразвитых черноземах отношение мощностей горизонтов А+АВ и А близко к единице. Для оценки смытости черноземных почв было предложено использовать следующий критерий - соотношение мощное-

тей (А+АВ):А (Сорокина, 1966). в 1971-1976 гг. С.К.Онищенко в серии статей разработал метод реконструкции генетических горизонтов, основанный на "морфометрическом законе развития почв". Суть метода заключается в установлении связи мощности одного из горизонтов с мощностью почвенного профиля (А^ВТ+ Вт).

При рассмотрении-почвы как симметричной, гармонично сложенной природной системы на уровне основных типов в автоморфорных условиях обнаруживается постоянство отношений мощностей почвенных горизонтов. В.В.Докучаев (1949) считал, что функциональная связь между почвенными горизонтами усматривается в образовании верхнего гумусово-аккумулятивного горизонта, переходного (подгу-мусового) горизонта-В-и очень слабо затронутого почвообразованием горизонта С. Б.Б.Полынов (1965), исходя из представлений, базирующихся на формулировке: "почва - это парагенетическая свита пород выветривания, на поверхности представленная определенным гумусовым горизонтом", установил количественную связь этого "определенного гумусового горизонта" (ОГГ) с подгумусовым горизонтом (ПГ) в различных типах почв широтной зональности Евразии: ОГГ:ПГ= (ОГГ+ПГ):0ГГ=1,6, Сущность почвообразования, обусловленная' определенными, едиными для всех почв, законами сохранения вещества и энергии, не зависит от различий биоклиматических факторов, от их смещений в географическо;/ пространстве.Этим фактом постоянства отношений мощностей почвенных горизонтов почвенный покров признается однородным, что позволяет его рассматривать с позиции гомоморфизма; изоморфизмё, симметрии ( Степанов, 1981 ).

Даваемая трактовка определенного гумусового горизонта (ОГГ) и подгумусового горизонта (ПГ) исходит из представлений В.В.Докучаева о почвенном профиле и позволяет расчленять-ОГГ и ПГ на горизонты А0,АрА2,АВ,В1, В2, и т.д. Генетические горизонты

Таблица 4

Распределение почв по почвенно-геоморфологическому профилю (Абинское опытное

поле, 1996 г.)

1№ раз- Расстояние резов, :от водо -угодье .'раздела, м

Средний уклон : Мощность горизонтов, см

А1вт

А1+А1ВТ+ВТ

Гу^ус

:Урожайность .•клевера :(2 укоса), :ц/га

6-95 лес

1-95 пашня

2-95 пашня

2/3-95 пашня

4-95 пашня

5-95 пашня

НСР,

05

0,0 10,9 48,1 60,0 87,1 95,0

0

ТГ

1.34 2,75

.8,34 14768

6,28 11,30

0,43 1,24

3,37 6,32

405:0,4 32+0,5 29+0,5 24+0,8 24+1,1 16+1,1

15

10

28 7 15 21.

87 65 78 57

57

58

3,54

2,58 1 03,30

2,27 1,96 1,49 1,30

85,43

67,57

.55,04

44,76 8,83

В

вписываются в естественные рамки ОГГ и ПГ, подчеркивая единство почвообразования. Поэтому закономерности, найденные для ОГГ и ПГ, в равной мере относятся и к генетическим горизонтам, если они правильно выделены.

Меяду ОГГ и ПГ обнаружена структурная связь, выраженная инвариантов 1,6. Эта величина - "золотое число" - характерна для гармонично сложенных, т.е. симметричных тел, к которым относится и почвенное тело. "Золотое число" свидетельствует, что несмотря" на самые широкие преобразования, почвы сохраняют постоянство основных признаков. Такой сохраняющийся инвариантный характер почвообразования (гумусообразования, в частности) определяет природу каждого типа почв, его существенные свойства, выраженные в данном конкретном случае в постоянстве отношений мощностей гумусовых-и лодгумусовых горизонтов в современных почвах. Всё изложенное выше позволило при установлении оптимальной мощности на основе реконструкции почвенного профиля использовать регрессионные зависимости мощностей генетических горизонтов. Биоиндикацией почвенных условий в пределах геоморфологического профиля АВ нами установлено значительное изменение урожайности клевера: от 44,7 до 103,3 ц/га (табл.4). Наиболее тесная связь продуктивности выявлена с мощностью горизонтов А^+А^В,Г+ВТ. Причем эта зависимость хорошо аппроксимируется как степенной функцией видаР=£На так й экспоненциальной вида . Анализ полученных зависи-

мостей и расчеты позволили обосновать оптимальную мощность горизонтов А2+А2Вт+Вт, которая соответствует значениям 60-65 см. Теоретическая линия регрессии мощности горизонтов А1+А1вт+вт с мощчостыо горизонтов А^+А^ВТ, полученная в результате обработки полевых материалов, имеет следующий вид:

А,+А,В +В =6,12(А,+А,В )°'62 1 1 т т 11т

при величине корреляционного отношения 0,81. С помощью этой зависимости нами установлено, что оптимальная мощность горизонтов А+В составляет для бурых лесных слабоненасыщенных почв 4045 см.

5. Использование значений фактической, оптимальной и критической мощности гумусового горизонта бурых лесных почв.' для установления допустимого уровня эрозии.

Результаты изучения плодородия генетических горизонтов . почвенного профиля, а также установленные значения фактической, оптимальной и критической мощности гумусового горизонта исследуемых почв позволяют подойти к более, обоснованному решению ряда прикладных задач эрозиоведения.

Полученные данные создали предпосылки к оценке допустимых эрозионных потерь почвы в районе проектирования по формуле Е.Л.Скидмора:

З^Е-.Т^Е-соз

У 1%-%^

В качестве примера приводим расчет ДЭПП для пропашно-техни-ческих культур. Почва несмытая. Уклон 2 - 4°.

Т|- скорость почвообразования - 0,045 мм/год;(Козырева, 1975)

И- фактический смыв - 3,464 мм/год (это перевод 43,3 т/га в мм/год с учетом объемной массы почвы и коэффициента превышения содержания гумуса в твердом стоке по сравнению с его исходным. . содержанием);

% - фактическая мощность гумусового горизонта - 0,38 м (согласно таблице 1 ); " ' • .

- критическая мощность гумусового горизонта для пропашно-технических культур - 0,26 м;

оптимальная мощность гумусового горизонта в данном случае-

0,304 м. При обосновании оптимальной мощности гумусового горизонта мы исходили из положения о том, что для несмытой и слабосыы-той почвы оптимальная мощность почвенного профиля может быть несколько меньше фактической, но так, чтобы почва не переходила из категории данной степени смытости в нижеследующую (Швебс,1981). Это соответствует условию, .которое аналитически модно записать в виде:

.ВДопт -О.вВДисх' где . Нг - мощность гумусойого горизонта, м. Пс - показатель почвенных свойств в нем. Таким образом, т-- ^.-..ШЪ

г 2

3.14(0.38 - 0.22) = 0,64 т/га . ; (0,304-0,26)

В результате выполненных расчетов установлено, что для пропашных культур уровень предельно допустимого смыва составляет 0,64-1,70 т/га в зависимости от. уклона и степени смытости Почвы; для озимых-и яровых колосовых предельно допустимые потери несколько выше - 0,88 - 2,38 т/га почвы; и наконец, для многолетних трав нормативы эрозионных потерь почвы составляют 0,21 -0,78 т/га

(табл. 5).

Таблица 5

Расчетные значения предельно допустимых потерь для бурых лесных слабоненасыщенных среднесуглинистых почв Краснодарского края ( т/га в годУ

1 Пропмшо^технические • ! • Озимые, яровые колосоЕие ! Многолетние травы Уклоны ! склонов,

» т ! 2 I 0 II 1 ? ! ° I т | 2'

2 - 4 0,64 - 13,08 - — С ,21 — -

4- 6 . — 1,45 " — 2,С2 — — 0,'30 —

6-8 :. ■ — • 1,70' — " 2,38- — — 0,78

I - слабосмытая; 2 - среднейесмытая почва; 3 --сильносмытая почва.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Объектом исследования были,бурые лесные слабоненасыщенные почвы Северо-Западного Кавказа (Краснодарского края). Изучались почвы под многолетней залежью и на пашне путем полевых, вегетационных и лабораторных исследований. Соответственно их генетические и агропроизводственные особенности характеризуются следующими данными: мощность гумусового горизонта составляет на залежи 55; см, .а-^на пашне 38-1,4 см. Гранулометрический • состав верхнего!горизонта среднесуглинистый, содержание гумуса 2,52.и 2,18% соответственно. Состав гумуса гуматно-фульватный. Емкость обмена 27,52мр-®кв на 100 г почвы, рН^^ верхнего, горизонта 5,3. , ■ .

2. Бурые лесные слабоненасыщенные почвы в настоящее время интенсивно используются в сельскохозяйственном производстве СевероЗападного Кавказа^» размещены. на1 склЬнах от 1 до 10-12° и подвержены систематический процессам водной эрозии. Они характеризуются слабой дифференциацией почвенного профиля, однотонной бурой

или коричнево -бур^Й'окраской.

3. Изучение плодородия генетических горизонтов и .их смесей для бурых лесных слабоненасыщенных почв позволило в. вегетационных условиях смоделироваУь различную степень смытосги для указанных почв, Установить реакцию на искусственное плодородие селькохозяй-ственных культур полекого севооборота Южно-прёдгорной зоны Кубани (овес+горчица;кукуруза¡яровой- ячмень; табак;•озимый ячмень; овощной'горох).

4. Вегетационное изучение этих растений позволило впервые для бурых леснцх■слабоненасыщенных почв,Краснодарского.края; определить уровень естественного плодородия различных генетических . горизонтов, который составляет в горизонт 25%, Вг- 5%'. Кроме того, установлено, что менее уязвимыми культурами

на уменьшение мощности гумусового горизонта являются овес, горчица, овощной горох, и наоборот, кукуруза, табак довольно негативно реагируют на уменьшение мощности Гумусового горизонта, что позволило рекомендовать соответствующий набор культур, отвечающий почвенно-экологическим требованиям, при выращивании их на смытых почвах.

5. Выполненные исследования показали, что критическая мощность гумусового горизонта у рассматриваемых почв составляет для овса 10 см, для ярового ячменя 16 см, кукурузы 22 см, табака 19см, и овощного гороха - 11 см, в. то время как оптимальная мощность, согласно учета методики реконструкции почвенных горизонтов в агроландшафтах, составляет 40-45 см.

6. Считаем, что важнейшим методическим подходом в наших исследованиях был учет скорости естественного почвообразования, в основу которого полоаены современные почвенно-климатические характеристики, а также иотория эволюции ландшафтов.

7. Для изучения нормирования эрозионных процессов в агроландшафтах зоны распространения бурых лесных почв использованы расчетные методы по Г.И.Швебсу, позволившие установить оптимальные нормативы смыва бурых лесных слабоненасыщенных почв, выраженные в см и

т/га при учете средней естественной скорости формирования гумусового горизонта почвы.

8. Выполненные расчеты по методике М.Д.Гродзинского, учитывающие фактическую, критическую и оптимальную мощности гумусового горизонта для условий простого воспроизводства гумусного состояния бурых лесных слабоненасыщенных почв, показали, что ежегодные допустимые потери почв« - районе проектирования составляют 0,92,4 т/га ^л зерновых колосовых культур и 0,6-2,3 т/га для пропашных и технических соответственно.

9. Данные нормативы- можно интерпретировать как допустимые потери, позволяющие.неограниченно долго использовать бурые лесные почвы

в агроландшафтах за счет компенсации регулируемых эрозионных потерь только естественным почвообразованием. В условиях антропогенного почвообразовательного процесса возможно увеличение ДЭПП до значений 3,5-4,5 т/га под зерновыми и 4,3-6,4 т/га под пропаш-. ними культурами за счет компенсации биологических потерь азота: минеральными удобрениями с 60-70 кг д.в до уровня 78,5-80 кг д.в. , на гектар в год и снижением ( путем соответствующей- оптимизации фосфорного и калийного режимов)'уровня планового и. фактического урожая сельскохозяйственных культур интенсивного типа до 20%.

10. Рекомендовать проектно-изыскательским институтам по землеустройству использовать нормативы по нормированию эрозионных потерь почв предгорной зоны Кубани при разработке проектов эколо-го-ландшафтного земледелия.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах.. 1. Значение оценки "скорости почвообразования в проблеме нормирования эрозионных потерь // Тр.КГАУ, вып. 339(367). Краснодар, 1994 - С 50-56 (в соавторстве).

2.. К вопросу нормирования процессов водной эрозии почв в условиях интенсивного земледелия предгорной зоны Краснодарского края. //Тезисы докл.научн-практич. конференции, посвященной 25-летию ' ВНИИЗиЗПЭ. Курск, 1995. - С.33-34 ( в соавторстве). 3. Плодородие генетических горизонтов бурой лесной почвы и значение его в нормировании эрозионных потерь//Почвоведение, 1998.(Р С. (в соавторстве). \4. Плодородие различных слоев бурых лесных почв Ожно-предгорной ' доны Краснодарского края и значение его в определении допустимых

эрозионных потерь // Тр. КГАУ, вып. 358 (386). Краснодар, 1997 i в соавторстве ).

5. Значение факторов рельефа в формировании процессов эрозии в условиях Ожно-предгорной зоне Краснодарского края // Тр. КГАУ, вып. 358 (386). Краснодар, 1997 (в соавторстве), (в печати).

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Стрельникова, Алла Владимировна, Краснодар



КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СТРЕЛЬНИКОВА Алла Владимировна

СВОЙСТВА БУРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ СЕВЕРО - ЗАПАДНОГО КАВКАЗА И ЗНАЧЕНИЕ ИХ В НОРМИРОВАНИИ ЭРОЗИОННЫХ

ПОТЕРЬ

Специальность 06.01.03 - агропочвоведение

ДИССЕРТАЦИЯ

На соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель

Доктор сельскохозяйственных наук,

Профессор ШТОМПЕЛЬ Ю.А.

Краснодар, 1998 г.

СОДЕРЖАНИЕ

с.

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 24

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 33

3.1 .Характеристика и генезис бурых лесных почв 3 3 3.2.Условия почвообразования и факторы эрозии в

южно - предгорной зоне Краснодарского края 48

3.3 .Агрохимические показатели бурых лесных почв 59 3.4.0сновные агрофизические свойства бурых лесных

почв и оценка их противоэрозионной стойкости 66

3.5.Моделирование степени смытости бурых лесных почв и влияние ее на изменение основных

параметров плодородия 76

3.6.Влияние моделирование степени смытости бурых лесных почв на продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях вегетационного опыта 82

3.7.Обоснование значений критической мощности

гумусового горизонта бурых лесных почв 101 3.8.0боснование оптимальной мощности гумусового горизонта бурых лесных почв в экосистеме

Южно-предгорной зоны 107 3.9.Использование значений фактической, оптимальной и критической мощности гумусового горизонта бурых лесных почв для установления допустимого

уровня эрозии 114

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 123

ЛИТЕРАТУРА 126

ПРИЛОЖЕНИЯ 139

ВВЕДЕНИЕ

Плодородие- сложное интегральное свойство почвы, представляющее структурную систему, состоящую из множества взаимосвязанных, взаимонезаменяемых параметров.

Одна из важнейших задач научно обоснованных систем земледелия-повышение эффективного плодородия почв для цели увеличения урожайности сельскохозяйственных культур.

С. А. Захаров (1945) указывал, что «самой основной, самой жизненной проблемой агропочвоведения была, есть и будет проблема плодородия почв». В настоящее время проблема почвенного плодородия особенно обострилась.

Анализ материалов почвенных, агрохимических, экономических изысканий и научных исследований показывает, что состояние земельных ресурсов Краснодарского края и, в частности, Южно -предгорной зоны, на данный момент можно охарактеризовать как критическое.

Вертикальная зональность климата и почв, нерациональная хозяйственная деятельность привели к тому, что в Южно - предгорной зоне края значительная часть земель (65-70%) оказалась деградированной, и в первую очередь, в результате интенсивных процессов водной эрозии.

Основные причины снижения плодородия почв Южно - предгорной зоны кроются в нерациональном землепользовании, несовершенстве структуры посевных площадей и отсутствии в производстве экологизированных почвозащитных технологий возделывания сельскохозяйственных культур и систем машин к ним.

Снижение плодородия почв проявляется прежде всего в изменении содержания, профильного распределения и общих запасов гумуса. Особенно большие потери запасов гумусов произошли на бурых лесных

почвах в последние десятилетия, где они превышают 100 т/га, что составляет более половины от общих запасов гумуса (Казеев, 1996).

В настоящее время одной из причин этого негативного явления можно назвать отсутствие должного контроля за хозяйственной деятельностью человека на земле. В связи с переходом на многоукладное сельскохозяйственное производство, службам, осуществляющим контроль за рациональным использованием земель, необходим критерий оценки хозяйственной деятельности. В предгорных и горных районах Краснодарского края в основе этого критерия должен быть максимально допустимый уровень физической деградации для конкретного типа почв с учетом экологически безопасного ведения сельскохозяйственного производства.

Учитывая вышеизложенное, целью данной работы являлось изучение свойств бурых лесных почв Южно - предгорной зоны Краснодарского края как в целом по профилю, так и отдельных генетических горизонтов и слоев; обоснование возможностей использования полученных данных при решении вопросов нормирования эрозионных потерь в условиях интенсивного земледелия.

В наших исследованиях при оценке эффективного плодородия генетических горизонтов (слоев) бурых лесных почв ставились для решения следующие задачи:

1. Определить влияние степени смыгости почв на урожайность сельскохозя й ств е н н ы х культур путем оценки плодородия соответствующих почвенных горизонтов, вовлекаемых в распашку.

2. Установить значения фактической мощности гумусового горизонта бурых лесных слабоненасыщенных почв; определить оптимальную и критическую мощность гумусового горизонта их для различных сельскохозяйственных культур типичного полевого севооборота Южно - предгорной зоны Кубани.

3. Установить значения предельно допустимого уровня эрозии для почв различной степени смытости в агроландшафтах зоны распространения бурых лесных слабоненасыщенных почв.

Научная новизна исследований определяется тем, что впервые для зоны распространения бурых лесных почв Северо - Западного Кавказа установлены значения фактической, оптимальной и критической мощностей гумусового горизонта для различных сельскохозяйственных культур полевого севооборота. Дана почвенно -экологическая оценка неемытых, слабо-, средне-и сильносмьпых бурых лесных почв в условиях различного их использования.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Профильное распределение плодородия в бурых лесных слабо ненасьш^енных почвах и его изменение под влиянием эрозионных процессов.

2. Фактическая, оптимальная и критическая мощности гумусового горизонта бурых лесных почв для различных сельскохозяйственных культур Южно - предгорной зоны Кубани.

3. Агроэкологическое значение расчетных показателей предельно допустимого уровня эрозии бурых лесных почв различной степени смытости дня различных групп культур зонального севооборота.

Практическая ценность работы. Работа необходима для решения основных задач эрозионной проблематики, в частности, позволяет установить критическую величину бонитета почв, влияющую на уровень рентабельности восстановления плодородия эродированных пахотных почв, а также на затраты по организации почвозащитной системы земледелия и всего комплекса противоэрозионного обустройства агроландшафта. | Автор выражает глубокую благодарность и признательность за оказание консультативной и практической помощи доктору географических наук, профессору БГПУ Лисецкому Ф.Н., заведующему лабораторией моделирования эрозионных процессов ВНИИЗ и ЗПЭ, кандидату физ, - мат. наук, Ю.П. Сухановскому, профессору Куб. ГАУ Л.П. Леплявченко, доценту Куб. ГАУ Бридько Ю.И. и научному сотруднику Куб. ГАУ Л.Х. Аветянц.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Со времени первых земельнооценочных работ в России как оптимальное решение определилась оценка качества почв на основе учета вклада отдельных генетических горизонтов в формирование урожая. В 1899 году К.Д. Глинка, критикуя В.В. Виннера за то, что он ограничивался при бонитировке лишь одним почвенным горизонтом, предлагал проводить полевые опыты с участием всех горизонтов. В начале XX века К. К. Гедройц, занимаясь вопросами о клевероутомлении почв, ставил опыты в сосудах по изучению сравнительного плодородия различных почвенных горизонтов, взятых из Тульской и Смоленской губерний. Затем в 20-е годы С.А. Захаров, а в 30-е годы Б.А. Ганжа занимались этими вопросами для обоснованиями идеи В.Р. Вильямса о необходимости глубокой пахоты.

К настоящему времени накоплена достаточно обширная информация о плодородии отдельных генетических горизонтов и слоев почв, опубликовано более 70 работ, преимущественно по Европейской части территории России.

Установлено (Иванов,Гуцаки, 1957; Ушкаренко, 1975; Кобзаренко, 1976; Иванец, 1979; Похлебкина,1979), что плодородие подзолистых, дерново - подзолистых, подзолисто - желтоземных и коричневых почв в основном определяются производительной способностью гумусово-аккумулятивных горизонтов: урожайность зерновых культур на почве из горизонта 20-40 см составляет 28 - 46% от уровня урожайности пахотного горизонта.

Многочисленные данные (Беляев, 1974; Зимкувене, Машаускене, Тинджилис, 1980; Бурыкин, СергеевД980; Алехин, Вальков, Киян,1985 и др.) свидетельствуют, что чем сильнее выражены различия профиля почвы и чем резче обособлены сами по себе генетические горизонты в

своем строении и химическом составе, тем больше разницы в плодородии отдельных горизонтов почвы.

Рядом автором отмечается (Тайчинов, 1941; Кярблане, 1972; Ляхов, Герасимова, 1974; Лисецкий, 1983, 1994 и др.), что в процессе почвообразования большинство почвенных разностей из года в год обогащают свои нижние горизонты значительным количеством веществ, в том числе и питательных, за счет вымывания их из верхнего, перегнойно - аккумулятивного горизонта. Однако они быстро переходят в недоступное для питания растений состояние. В результате глубоко залегающие горизонты не делаются от этого более плодородными в сравнении с верхними. Исследования большинства авторов показывают ( Захаров, 1945; Пашова, 1969 и др. ), что чем глубже отдельные элементы питания растений залегают по профилю почвы, тем менее они по своей форме доступны растениям. Однако различные растения неодинаково используют питательные вещества из нижележащих горизонтов: такие культуры, как гречиха, сахарная свекла, подсолнечник - наиболее полно используют запасы питательных веществ в почве; хуже - злаковые и совсем плохо -бобовые (Вальков, 1992).

Результаты полевых и вегетационных опытов с почвами разных типов показали (Алехин, Вальков, Киян, 1985; Лисецкий, 1994), что зависимость плодородия отдельных слоев от содержания гумуса криволинейная, в то же время урожайность, особенно на переходных почвенных горизонтах, часто лимитируется такими свойствами, которые невозможно учесть диагностическими признаками. По результатам исследований В. А. Калачикова (1983), содержание легконитрующихся фенольных соединений, обладающих сильными гербицидными свойствами, в подпахотных почвенных слоях обусловливает низкую производительность, независимо от общего количества усваиваемых растениями питательных веществ.

В литературе имеются данные, показывающие, что в качестве показателя эффективного плодородия отдельных горизонтов почвенного профиля можно использовать микробиологическую активность почвы, характеризующую напряженность процесса трансформации органического вещества и степень возможной реализации доступных питательных веществ в урожае (Франценсон, 1956; Сидоров, 1966; Лисецкий, 1988 и др.). В частности, приведенные результаты (Лисецкий, 1988) показывают, что пропорционально уменьшению эффективного плодородия пахотных, нижележащих горизонтов чернозема южного уменьшалась целлюлозолитическая активность почвы в среднем по трем срокам экспозиции. Автором отмечено, что слой 75-100см, судя по потенциальному плодородию, менее плодороден, чем слой 50-75 см, однако и степень разложения целлюлозы и урожайность ярового ячменя на нем оказались выше 26-38%.

Установлено также, что и темно - каштановые почвы, которые на значительных площадях плантажированы, отличаются высоким плодородием подпахотного и верхнего горизонтов: в среднем за 4 года урожай зерновых, выращенных на этих горизонтах, был на 45% больше по сравнению с урожаем на пахотном слое (Ушкаренко,1975).

Результаты изучения плодородия отдельных горизонтов профилей чернозема обыкновенного и чернозема южного (Ляхов, Герасимова, 1974; Лисецкий, 1983, 1988) свидетельствуют о значительной дифференциации гумусового профиля чернозема обыкновенного по уровню эффективного плодородия, хотя содержание гумуса постепенно уменьшается по профилю - с 4% в пахотном слое до 3 % в слое 51-64 см. Подобное несоответствие уровня потенциального плодородия степени его реализации в эффективное отмечается рядом авторов при анализе результатов исследований на выщелоченных черноземах (Иванов, 1957; Макодзеба,1956). Отмечено, что особенно существенно снижается уровень эффективного плодородия в нижней части горизонта Айв

верхней части горизонта АВ]. Глубже по профилю плодородие горизонтов (слоев) закономерно уменьшается.

В вегетационных опытах показано (Лисецкий, 1988), что чернозем южный характеризуется более высоким уровнем плодородия подпахотного горизонта. Обращает внимание факт существенного повышения эффективного плодородия в нижней части горизонта Вгса -хотя содержание гумуса в нем не превышает 0,8%. В то же время, отмечает автор, в мицеллярно-карбонатном черноземе Придунайской провинции отмечено низкое эффективное плодородие нижней части гумусового переходного горизонта при содержании гумуса 2% и более.

Известно, что не всегда плодородие убывает вниз по профилю. В литературе описаны случаи, когда нижние слои почв намного превосходят вышележащие по уровню эффективного плодородия. Так, И.А. Денисов (1983)отмечает, что в тропиках иногда можно встретить следующие парадоксы: сильная эрозия смывает мощные горизонты сильно выветренных каолинитовых глин и обнажает глубоколежащую подстилающую породу (гор. Д), обогащенную свежими продуктами выветривания. В результате плодородие смытых почв резко возрастает. Известно, что существуют почвообразующие породы, плодородие которых значительно выше, чем плодородие образованных на них почв (светло-серые сильнооподзоленные почвы, подстилаемые лессовидными суглинками, подзолистые почвы на покровных суглинках, солонцы на карбонатных глинах и суглинках) (Бурыкин,1986). По данным 3. Севостьяновой (1976), в Хакасии на обширных участках супесчаных насосов, под которыми погребены гумусированные почвы, сосна обыкновенная растет значительно лучше, чем на чистых супесях, следовательно, плодородие погребенных почв (нижних слоев супесчаных насосов) значительно выше, чем верхних.

По данным A.M. Бурыкина (1985), наблюдаются и другие случаи, например, в техногенных ландшафтах, когда при первичном почвообразовании за 15-20 лет образуется биологически активный

плодородный слой, мощностью до 20 см, светлый, с содержанием гумуса 1-1,5%, но способный давать урожай бобовых трав в 40-50 ц/га сена без удобрений и 15-20 ц/га зерновых колосовых.

В Краснодарском крае впервые изучение вопросов плодородия почв по отдельным горизонтам было начато в 1921 году профессорами С.А. Захаровым и С.И. Тюремновым.

В дальнейшем профильное распределение плодородия в разных типах почв края изучалось и другими исследователями: Ю.И. Бридько (1967, 1970), A.A. Ткачевым (1970), В.И. Терпельцом (1979), С.Н. Алехиным, В.Ф. Вальковым, H.A. Киян (1985), К.Ш.Казеевым (1996) и др. Их работы дали основную картину изменения плодородия почв края по отдельным генетическим горизонтам.

В результате выполненных исследований было установлено, что высокое плодородие в верхних горизонтах большинства почв края прежде всего находится в зависимости от содержания в них общего азота, обусловливаемого запасом органического вещества почвы, и что с глубиной в почвах края обнаруживается недостаток в целом ряде биофильных элементов: в первую очередь растения испытывают недостаток в азоте и фосфоре и меньше -в других элементах.

Изучая плодородие генетических горизонтов серой лесостепной почвы, С.Н. Алехин, В.Ф. Вальков, H.A. Киян (1985) установили резкое отличие режима питательных элементов в пахотном слое от нижележащих горизонтов, которое, по их мнению, связано с уменьшением воздействия биологических факторов на почвенную массу с глубиной. A.A. Ткачев (1970) отмечает, что с глубиной плодородие серых лесных почв предгорий Кубани быстро убывает до иллювиальных горизонтов, где содержание биофильных элементов несколько возрастает, однако неблагоприятные водно-физические показатели этих горизонтов резко снижают эффективное плодородие изучаемых почв.

В.И. Терпелец (1979) при изучении влияния плодородия верхних слоев черноземов Кубани на корневую систему и урожайность сельскохозяйственных культур, установил, что перемешивание пахотного и подпахотного слоев черноземов в опытах привело к существенному снижению их эффективного плодородия и уменьшению продуктивности растений на 20-35%.

По данным Ю.И. Бридько (1967,1970), бурые лесные оподзоленные почвы Северо-Западного Предкавказья характеризуется резким падением содержания гумуса вниз по профилю (с 3,18 % в горизонте А до 0,80% в горизонте Вт на целинных участках) и четкой дифференциацией по плодородию гумусово - аккумулятивного и иллювиально-текстурного горизонтов.

К.Ш. Казеев (1996) установил, что для бурых лесных и серых лесостепных почв характерно резкое падение содержания общего гумуса вниз по профилю. Автор отмечает, что в горизонтах В его к