CHANGES IN PHYSICAL, PHYSICO-CHEMICAL AND AGROCHEMICAL PROPERTIES OF LIGHT GRAY FOREST SOIL DURING ITS TECHNOGENIC DISTURBANCE

Сеньчева Е.В.

 Аспирант, Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия

ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СВЕТЛО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ ПРИ ЕЕ ТЕХНОГЕННОМ НАРУШЕНИИ

Аннотация

В статье рассмотрено влияние техногенного воздействия различных типов на изменения в физических, физико-химических и агрохимических свойствах светло-серой лесной легкосуглинистой почвы на примере Тульской области, которое, в конечном счете, негативно влияет на плодородие и ценность этих земель.

Ключевые слова: техногенно нарушенные почвы, гумус, плотность.

Sencheva E.V.

Postgraduate student, Nizhny Novgorod State Agricultural Academy

CHANGES IN PHYSICAL, PHYSICO-CHEMICAL AND AGROCHEMICAL PROPERTIES OF LIGHT GRAY FOREST SOIL DURING ITS TECHNOGENIC DISTURBANCE

Abstract

The article considers the influence of anthropogenic impact of different types of changes in the physical, physico-chemical and agro-chemical properties of a light-gray forest loam soil on the example of the Tula region, which are, ultimately, have a negative impact on fertility and the value of these lands.

Keywords: technogenically disturbed soils, humus, density.

Угрожающе быстро растущие темпы антропогенной деградации естественных и искусственных природных сообществ, характерные для нашего времени, оказывают комплексное воздействие на все компоненты почвы. В результате техногенного нарушения происходит изменение или же разрушение многих природных систем, в том числе и почв, что, в конечном счете, приводит и к потере ими своих экологических и производственных функций, а также плодородия  –  главного и наиболее ценного их свойства.

Воздействие человека на почвы приобрело пугающие масштабы, самыми яркими примерами которых на территории Европейской части СНГ являются антропогенные пустыни Черные земли и Алешковские пески [3], появившиеся в результате нерегулированной хозяйственной деятельности.  Число земель, подвергающихся ежегодно эрозии, опустыниванию, засолению, заболачиванию крайне велико [2].

Однако гораздо шире распространены менее глобальные виды воздействия антропогенеза на почвенный покров, частным случаем которых являются техногенно нарушенные почвы. Под этим термином понимаются земли, частично или полностью утратившие свою хозяйственную ценность,  чаще всего – ввиду сооружения различных объектов инфраструктуры (магистральных нефте- и трубопроводов, трасс, точечных объектов). В зависимости от силы и характера воздействия следствием таких работ могут быть нарушения почвы и растительного сообщества, их полное уничтожение или изменения в характеристике физических, физико-химических и агрохимических свойств корнеобитаемого слоя почвы или, в отдельных случаях, всего почвенного профиля и структуры его генетических горизонтов.

Серые лесные почвы, занимающие долю лишь в 3 % от общей площади почв России, являются при этом длительно и  интенсивно используемыми для нужд сельскохозяйственного производства, поэтому изучение изменений, происходящих в ходе их техногенной трансформации, крайне важно [4].

Объектами исследования стали фоновые и техногенно преобразованные светло-серые лесные почвы легкосуглинистого гранулометрического состава Веневского района Тульской области.

Отмечено, что вследствие работы и многочисленных проходов тяжёлой строительной техники были изменены фитоценоз территории, подвергшийся значительному угнетению и снижению численного и видового многообразия, а также рельеф местности (за счет образования отвалов, котловин и других техногенных объектов). Сильные изменения претерпевает и плотность подобных почв: при уплотнении в них ухудшаются водно-воздушный и питательный режимы, наблюдается снижение доли агрономически ценной структуры, негативно изменяются и условия для прорастания и жизнедеятельности растений.

При длительном техногенном влиянии плотность почвы в колеях дорог и на участках, где в течение вегетационного периода неоднократно проходила тяжелая строительная и эксплуатационная техника, сильно возрастает, доходя до величин 1,9-2,0 г/см³.

Результаты определения плотности светло-серой лесной почвы Тульской области в ходе антропогенеза представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Влияние работ по ремонту трубопровода на плотность светло-серой лесной почвы в зависимости от характера воздействия

Плотность почвы в образце, взятом с фонового участка № 3, повышена, хотя отклонение от оптимума и незначительно, что, однако, может объясняться и типом выращиваемых на участке сельскохозяйственных культур: почвы под пропашными значительно менее уплотнены, нежели под культурами сплошного сева. Участок № 1 характеризуется наиболее рыхлыми почвами, что связано с работами по прокладке траншей. Вероятно, причиной подобных численных значений является нарушение и разрыхление почвенной массы в процессе строительных работ, благодаря чему естественное сложение почвенных структур изменилось и из уплотнённой для фона категории плотности они перешли в рамки оптимума.

Неоднократное прохождение строительной тяжелой техники по полю в течение вегетационного периода стало причиной для значительного уплотнения почв на участке № 2. Величина данного параметра в образцах, взятых в колеях от техники, относится к очень высокой и превосходит критический уровень плотности, установленный для тяжелосуглинистых и глинистых почв на уровне 1,45-1,60 г/см³ [5]. Подобное изменение плотности почвы не только негативно воздействует на водный, воздушный и питательный режимы, но и резко снижает пригодность её для жизни растений, таким образом, влияя и на функционирование экологических эдафических свойств почвы как природного объекта [1].

Как правило, при техногенном нарушении почв изменяются и их агрохимические и физико-химические показатели, являющиеся базисом плодородия и определяющие развитие и продуктивность выращиваемых культур. Наиболее сильные изменения отмечаются при несоблюдении норм по обращению с почвенным покровом в ходе строительных и ремонтных работ, когда исходное, природное строение генетического профиля не восстанавливается, и почвенные горизонты либо перемешиваются, либо возвращаются на место изъятия в неверном порядке. Подобные нарушения приводят к значительным изменениям в свойствах нарушенных почв, в конечном счёте влияя как на их хозяйственную ценность, так и на способность поддерживать биогеоценотические функции.

На исследуемой территории для изучения изменений физико-химических и агрохимических показателей данных почв нами было выделено три участка с разной степенью нарушенности, на каждом из которых было отобрано по два объединенных почвенных образца, а на прилегающей к данным участкам территории   – две фоновые почвенные пробы. Результаты определения основных агрохимических характеристик исследуемой почвы представлены в таблице 2.

Таблица 2 –  Агрохимическая характеристика техногенно нарушенных светло-серых лесных почв Тульской области

Пробная площадка № 1 характеризуется изменениями почвенной кислотности (рН_KCl)  от сильно- (проба № 1) до очень сильнокислой (проба № 2), что намного ниже, нежели на фоновом участке № 1, которому присущи почвы близкой к нейтральной реакцией среды. Перемешивание пахотного и более кислых нижележащих слоев почвы в ходе строительных работ привело к сильным изменениям показателя реакции среды. Ещё ярче эта тенденция проявляется на пробной площадке № 2: значения рН_KCl  в обеих объединенных пробах (№ 3 и 4) очень низкие и составляют 3,41 и 3,38 (очень сильнокислые). Схожая ситуация видна и при сравнении почвы фонового участка № 2 (близкая к нейтральной реакция среды) с почвой объединенной пробы № 5 (очень сильнокислая реакция среды), отобранной на пробной площадке № 3. В пробе № 6 (площадка № 3) процесс ацидификации проявляется в меньшей степени, и почва принадлежит к категории среднекислых. Среднее значение водородного показателя на нарушенных почвах позволяет классифицировать их как очень сильнокислые.

Из сделанных выше утверждений  можно заключить, что проведение работ на светло-серых лесных почвах Веневского района Тульской области привело к  сильному повышению почвенной кислотности и, соответственно, к резкому снижению почвенного плодородия.

Органическое вещество почвы (главным образом, представленное гумусом), будучи базисом для управления ее агрофизическими свойствами, ответственно за возникновение агрономически ценной структуры, регулирует оптимальные водные и воздушные режимы и пр. Именно визуальное наличие гумуса является важным диагностическим признаком для определения плодородного пахотного слоя, а численное выражение его содержания свидетельствует о степени плодородия тех или иных почв.

Исходя из значений содержания гумуса в отобранных на пашне образцах, исследуемые почвы будут относиться к слабогумусированным. Такая ситуация довольно характерна  для светло-серых лесных почв, особенно относящихся к категории сильносмытых.  Нарушение почвы в процессе строительных работ негативно повлияло на содержание в них органического вещества: оно изменяется в диапазоне от 0,2 до 0,9 %, в среднем достигая 0,4 %, что по градации, принятой в агрохимической практике, относится к классу «меньше минимального», характерному для почв, которые частично утратили инертную компоненту гумуса в результате интенсивного выноса почвенных частиц при эрозии или в результате перемешивания гумусового горизонта с нижележащими [6].

Очень низкое по сравнению с фоном содержание органического вещества, обнаруженное в изучаемых техногенно нарушенных почвах, демонстрирует факт значительного снижения плодородия таких почв и потери землями сельскохозяйственного назначения своей народно-хозяйственной и природной значимости, то есть их деградации.

Содержание форм подвижного фосфора и обменного калия традиционно рассматривается агрохимической наукой в качестве основных показателей питательного режима почв, влияющих на рост и развитие растений [6]. На фоновых территориях содержание фосфора в среднем является повышенным, однако в ходе антропогенного воздействия концентрация фосфора и калия падает, таким образом, перемещая  почву из категории с повышенной обеспеченностью в разряды со средним содержанием фосфатов. Ситуация с обменным калием носит прямо противоположный характер: его содержание в техногенно нарушенных почвах существенно обогатилось за счет привнесения элемента из нижележащих горизонтов почвы и почвообразующей породы. Несмотря на увеличение содержания подвижного калия, концентрация фосфора значительно снизилась, и именно этот фактор будет лимитировать получение урожаев на изучаемых почвах.

Таким образом, можно сделать вывод, что светло-серая лесная легкосуглинистая почва участков, подвергнутых антропогенному воздействию (строительные работы и прохождение тяжёлой техники), не может в полной мере выполнять свои биогеоценотические и народно-хозяйственные функции из-за комплексного негативного влияния на ее физические, физико-химические и агрохимические показатели и, как следствие, использоваться для получения урожаев сельскохозяйственных культур. Подобные земли, выведенные из оборота, нуждаются в грамотном подходе к восстановлению утраченных характеристик и требуют рекультивации.

Литература

1. Буянкин Н.И., Слесарев В.Н. Ключевые показатели минимизации обработки// Земледелие. – 2004. – № 4. – С. 14-15.
2. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 г.» // МПРЭ. АНО «Центр международных проектов». – 2008.
3. Зубкова, Т.А. Почвы равнин Западного Прикаспия и проблемы их использования/ Зубкова Т.А., Ташнинова Л.Н. // Электронное научное издание: Альманах Пространство и Время. – 2014. – № 2. – С. 13-15.
4. Казаков, Г.И. Обработка почвы в Среднем Поволжье./ Г.И. Казаков. – Самара, 1997. – 196 с.
5. Нугис Э.Ю., Лехтвеэр Р.В. Предельные показатели физического состояния почв // Земледелие. – 1987. – № 9. – С. 18-20.
6. Титова, В.И. К вопросу оценки влияния строительства и ремонта магистральных трубопроводов на почву Почва – национальное богатство. Пути повышения ее плодородия и улучшения экологического состояния: материалы Всеросс. научно-практ. конф. 2-3 июля 2015 г., Ижевск /ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА; ФГБНУ Удмуртский НИИСХ. – Ижевск: ООО «Союз оригинал», 2015. – С. 222-230.

References

1. Buyankin N.I., Slesarev V.N. Klyuchevye pokazateli minimizacii obrabotki// Zemledelie. – 2004. – № 4. – S. 14-15.
2. Gosudarstvennyj doklad «O sostoyanii i ob ohrane okruzhayushchej sredy Rossijskoj Federacii v 2007 g.» // MPREH. ANO «Centr mezhdunarodnyh proektov». – 2008.
3. Zubkova, T.A. Pochvy ravnin Zapadnogo Prikaspiya i problemy ih ispol'zova-niya/ Zubkova T.A., Tashninova L.N. // EHlektronnoe nauchnoe izdanie: Al'manah Prostranstvo i Vremya. – 2014. – № 2. – S. 13-15.
4. Kazakov, G.I. Obrabotka pochvy v Srednem Povolzh'e./ G.I. Kazakov. – Samara, 1997. – 196 s.
5. Nugis EH.YU., Lekhtveehr R.V. Predel'nye pokazateli fizicheskogo sostoyaniya pochv // Zemledelie. – 1987. – № 9. – S. 18-20.
6. Titova, V.I. K voprosu ocenki vliyaniya stroitel'stva i remonta magistral'-nyh truboprovodov na pochvu Pochva – nacional'noe bogatstvo. Puti povyshe-niya ee plodorodiya i uluchsheniya ehkologicheskogo sostoyaniya: materialy Vseross. nauchno-prakt. konf. 2-3 iyulya 2015 g., Izhevsk /FGBOU VPO Izhevskaya GSKHA; FGBNU Udmurtskij NIISKH. – Izhevsk: OOO «Soyuz original», 2015. – S. 222-230.