RECLAMATION EXPERIENCE ON DARK-CHESTNUT MERGED SOILS IN AK KAYIN FOREST TREE NURSERY

ОПЫТ МЕЛИОРАЦИИ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ СЛИТНЫХ ПОЧВ ЛЕСНОГО ПИТОМНИКА «АК КАЙЫН»

Научная статья

Рахимжанов А.Н.¹, Залесов С.В.^2, *_, Зарубина Л.В³.

¹ ORCID: 0000-0001-6287-8220;

² ORCID: 0000-0003-3779-41ОХ;

³ ORCID: 0000-0002-6949-8607;

¹ Казахский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации, Щучинск, Казахстан;

² Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия;

³ Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина, Вологда, Россия

* Корреспондирующий автор (zalesovsv[at]m.usfeu.ru)

Аннотация

Проанализирована возможность мелиорации темно-каштановых слитных почв в подзоне сухой степи Северного Казахстана. Работа проводилась в два этапа. На первом этапе проводился 6-месячный эксперимент по установлению возможности мелиорации засоленных почв в лабораторных условиях и установлению оптимальных доз внесения ингредиентов. На втором этапе установленные лабораторным способом дозы ингредиентов были внесены в почву питомника «Ак кайын» с последующим посевом семян смородины золотистой (Ribes aureum Pursh.). В результате проведения полевых опытов установлено, что внесение смеси мелиорантов из золы в дозе 10 т/га и фосфогипса в дозе 20 т/га приводит к увеличению выхода стандартного посадочного материала смородины золотистой в 1,4 раза по сравнению с контролем. При этом средние показатели на опытном участке превышали таковые на контроле по высоте на 96,1%, диаметру корневой шейки на 21,6%, протяженности корней на 62,3% и массе в абсолютно-сухом состоянии на 64,7%.

Ключевые слова: Северный Казахстан, подзона сухой степи, слитные почвы, мелиорация, посадочный материал, смородина золотистая.

RECLAMATION EXPERIENCE ON DARK-CHESTNUT MERGED SOILS IN AK KAYIN FOREST TREE NURSERY

Research article

Rakhimzhanov A.N.¹, Zalesov S.V.^2, *, Zarubina L.V.³

¹ ORCID: 0000-0001-6287-8220;

²ORCID: 0000-0003-3779-41ОХ;

³ ORCID: 0000-0002-6949-8607;

¹ Kazakh Research Institute of Forestry and Agroforestry, Schuchinsk, Kazakhstan;

² Ural State Forest Engineering University, Yekaterinburg, Russia;

³ Vologda State Dairy Academy named after N.V. Vereshchagin, Vologda, Russia

* Corresponding author (zalesovsv[at]m.usfeu.ru)

Abstract

In this paper, the authors analyzed the possibility of reclamation of dark chestnut merged soils in the dry steppe subzone of Northern Kazakhstan. This work was carried out in two stages. At the first stage, the 6-month experiment was conducted to define the possibility of saline soil reclamation under laboratory conditions and to establish the optimal doses of ingredients. At the second stage, the doses of ingredients established by the laboratory method were introduced into the soil of the Ak Kayin tree nursery, followed by sowing the seeds of golden currant (Ribes aureum Pursh.). As a result of these field experiments, it was found that the introduction of ameliorants mixture of ash at a dose of 10 t/ha and phosphogypsum at a dose of 20 t/ha leads to the increase in the yield of standard planting material of golden currant by 1.4 times compared to the control samples. At the same time, the average values in the experimental section exceeded those in the control sample by height by 96.1%, root diameter by 21.6%, root length by 62.3%, and weight in absolutely dry condition by 64.7%.

Keywords: Northern Kazakhstan, dry steppe subzone, continuous soils, reclamation, planting stock, golden currant.

Введение

Лесоразведение в условиях сухой степи Северного Казахстана во многом определяется лесопригодностью почв и наличием качественного посадочного материала. Работы по созданию устойчивых насаждений в аридных условиях ведутся уже давно и накоплен значительный опыт выращивания древесных насаждений не только на лесопригодных, но также на ограниченно-лесопригодных почвах [1],[5].

В то же время высокая мозаичность почв разной лесопригодности [6] создает значительные сложности даже при выращивании посадочного материала. Особо следует отметить, что восстановление плодородия солонцовых и солончаковых почв не может быть обеспечено традиционными агротехническими приемами обработки и внесением обычных минеральных и органических удобрений [7], [8].

Так, в частности, при площади лесного питомника «Ак Кайын» республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения «Жасыл Аймак» (РГП «Жасыл Аймак») 110 га незасоленные темно-каштановые почвы составляют лишь 23 га [9]. Почвы остальной части питомника следует признать ограниченно лесопригодными. Низкая лесопригодность почв лесного питомника «Ак Кайын» связана с процессами слитогенеза темно-каштановых почв, которые обусловлены тяжелым механическим составом, солонцовым прошлым и формированием после многократного разрушения сельскохозяйственными орудиями солонцового горизонта. В результате негативных процессов коркообразования и сопутствующих физических явлений - трещинообразования наблюдается сдвиг почвенной массы с образованием полированных и бороздчатых поверхностей «сликенсайдов» и типа микрорельефа «гильгай» [10].

Восстановление плодородия и лесопригодности слитных темно-каштановых солонцовых почв должно основываться на новых мелиоративных технологиях, в основу которых положено применение эффективных биотехнологий и биоминеральных удобрений.

В процессе исследований предпринята попытка анализа возможности повышения плодородия и лесопригодности почв мелиоративными приёмами.

Цель исследования обобщение и анализ опыта мелиорации почв и ликвидации коркообразования на лесном питомнике «Ак Кайын».

Материалы и методы исследования

Объектом исследований являлись содово-засоленные солонцы и слитные темно-каштановые почвы лесного питомника «Ак Кайын».

Исследования проводились в два этапа. На первом этапе проанализирована возможность физического моделирования процессов мелиорации засоленных почв в лабораторных условиях. В целях ликвидации слитогенеза и образования почвенной корки вносились зола, сера, биогумус и фосфогипс в различных сочетаниях и дозах.

В ходе 6-месячных экспериментов выполнялись следующие работы.

В металлических лотках (кюветах) создавался дренаж мощностью 4 см путем укладки слоя гальки 1 см и песка 3 см. затем в лотки кювета помещалась измельченная и просеянная через сито с ячейками 2 мм экспериментальная почва слоем 2 см. Почва в кюветах слегка уплотнялась до плотности 1,2 г/см³.

С учетом размеров лотка доза внесения ингредиента, соответствующая 1 т/га, равнялась 7,04 г. Так, при исследовании эффективности внесения золы, в дозе 10 т/га в смеси с фосфогипсом в дозе 20 т/га готовилась смесь из 70,4 г золы и 140,8 г фосфогипса, которая тщательно перемешивалась и равномерно размещалась на поверхности почвы, помещенной в лотке кювета.

Модельные опыты включали различные дозы и сочетания золы, фосфогипса, серы и биогумуса. Перед началом эксперимента смеси тщательно перемешивались и равномерно наносились на поверхность почвы в лотке.

После нанесения смеси на поверхность почвы она равномерно проливалась до величины насыщения, что примерно равнялась доле воды 50% от массы почвы, а затем лотки (кюветы) выставлялись на солнце для сушки.

Вторым этапом работ было проведение полевого опыта. Опыт проводился в соответствии с общепринятыми методиками [11], [12]. При его проведении на территории лесного питомника было выделено два участка, на одном из которых выполнена мелиорация почвы путем внесения смеси золы (10 т/га) и фосфогипса (20 т/га). Выбор и доза смеси были установлены по результатам модельных опытов. Второй участок был контрольным и на его территории мелиорация почвы не производилась. Технология посева, обработки почвы, агротехнических уходов на опытном и контрольном участках были аналогичными.

В качестве посадочного материала была выбрана смородина золотистая (Ribes aureum Pursh.).

Результаты и обсуждение

В качестве мелиорантов садово-засоленных и слитных темно-каштановых почв лесного питомника «Ак Кайын» использовались степногорский фосфогипс и зола ТЭЦ г. Шахтинска, полученная при сжигании каменного угля Карагандинского бассейна. Основанием для выбора золы, получаемой при сжигании каменного угля Карагандинского бассейна, являлся ее специфический состав. Указанная зола содержит до 10% органических остатков, которые являются базовыми элементами воспроизводства гумуса в мелиорируемых почвах.

Химический анализ почв лесного питомника показал, что они характеризуются низкой и средней обеспеченностью подвижным азотом. Потенциальное плодородие почв по содержанию органического вещества - низкообеспеченные (в пределах 1,5-2,7%). В таких малогумусовых маломощных почвах значительно усиливается отрицательное влияние солонцеватости на лесорастительные свойства и выращивание посадочного материала становится почти невыполнимой задачей. Особо следует отметить, что в указанных почвах весь подвижный фосфор переходит в труднодоступную форму, образуя соль фосфора с карбонатами.

Проведение модельных опытов позволило сократить затраты труда и средств на подбор оптимальных видов и доз мелиорантов. Эффективность физического действия мелиорантов при модельных опытах устанавливалась по наличию или отсутствию трещин на поверхности почвы в лотках, наличию структурных отдельностей, вкраплений соли и гипса.

Выполненные исследования показали существенность различий внесения мелиорантов. Так, внесение серы в дозах 4 и 8 т/га не оказало сколь либо существенного влияния на трещиноватость почв (рис. 1).

 

Рис. 1 – Эффективность внесения серы в качестве мелиорантов:

а – контроль; б – сера в дозе 4 т/га; в – сера в дозе 8 т/га

  Не оказало существенного положительного влияния также внесение смеси золы и серы (рис. 2).  

Рис. 2 – Эффективность внесения серы с золой в качестве мелиорантов:

а – контроль; б – зола (10 т/га) и сера (4 т/га); в – зола (10 т/га) и сера (8 т/га)

  Эффективность мелиорации резко возрастает при добавлении в смеси биогумуса (рис. 3) и фосфогипса (рис. 4).  

Рис. 3 – Эффективность внесения комплексного мелиоранта (зола, сера, биогумус): а – контроль; б – зола (10 т/га), сера (4 т/га) и биогумус (4 т/га); в – зола (10 т/га), сера (8 т/га) и биогумус (8 т/га)

 

Рис. 4 – Эффективность внесения мелиорантов:

а – контроль; б – фосфогипс (20 т/га); в – зола (10 т/га) и фосфогипс (20 т/га)

 

Материалы рисунков 3 и 4 свидетельствуют, что при внесении смеси из золы (10 т/га), серы (8 т/га) и биогумуса (8 т/га), а также золы (10 т/га) и фосфогипса (20 т/га) на поверхности почвы в лотках отсутствуют трещины и вкрапления солей фосфора. Отмеченное позволяет судить о высокой эффективности мелиорации и полном включении фосфора в обменные процессы почвенно поглощающего комплекса.

Весной 2014 г. на опытном участке лесного питомника «Ак Кайын», в соответствии с программой работ и методикой исследований была проведена мелиорация почвы путем внесения смеси золы (10 т/га) и фосфогипса (20 т/га). Работы проводились в 3-х повторностях, при этом каждый из опытных и контрольных участков имел площадь 0,05 га. В основу эксперимента положена гипотеза о том, что изменение химического состава почв, вызванное внесением мелиорантов, должно отразиться на выходе посадочного материала.

Весной 2015 г. был произведен посев семян смородины золотистой на опытном и контрольном участках.

Данные обмера выращенного посадочного материала смородины золотистой показали на опытном участке количество стандартного посадочного материала увеличилось по сравнению с контрольным участком в 1,4 раза.

Внесение мелиорантов оказало положительное влияние на все основные таксационные показатели выращиваемого посадочного материала (табл. 1).

 

Таблица 1 – Основные таксационные показатели посадочного материала, выращенного на лесном питомнике «Ак кайын»

Особо следует подчеркнуть, что различия средних таксационных показателей сеянцев смородины золотистой, выращенных на контрольном и опытном участках, статистически достоверны на 95% уровне значимости. Таким образом, экспериментально доказано, что внесение мелиорантов в почвы лесного питомника «Ак Кайын» обеспечивает улучшение как количественных, так и качественных показателей выращиваемого посадочного материала.

Выводы

1. Процессы коркообразования и слитогенеза темно-каштановых почв лесного питомника «Ак Кайын» связаны с доминированием солонцов и длительным хозяйственным использованием.
2. Задача улучшения химического состава и лесопригодности почв лесного питомника «Ак Кайын» не может быть решена обычными приёмами агротехнической обработки почвы и внесением минеральных и органических удобрений.
3. Восстановление плодородия почв на основной части лесного питомника может быть обеспечено только путем комплексной мелиорации.
4. Проведение модельных опытов позволило установить, что максимальный эффект мелиорации достигается при внесении смесей из золы 10 т/га и фосфогипса 20 т/га, а также золы 10 т/га, серы - 8 т/га и биогумуса 8 т/га.
5. Внесение смеси мелиорантов из золы в дозе 10 т/га и фосфогипса в дозе 20 т/га приводит к увеличению выходы стандартного посадочного материала смородины золотистой в 1,4 раза по сравнению с контролем, где мелиоранты не вносились. При этом средние показатели посадочного материала на опытном участке превышают таковые на контроле по высоте на 96,1%, диаметру корневой шейки на 21,6%, протяженности корней на 62,3% и массе в абсолютно сухом состоянии на 64,7%.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Залесов С.В. Опыт создания лесных культур на солонцах хорошей лесопригодности. / С.В. Залесов, О.В. Толкач, И.А. Фрейберг, Н.Ф. Черноусова // Экология и промышленность России, 2017. № 9. С. 42-47.
2. Фрейберг И.А. Опыт создания искусственных насаждений в лесостепи Зауралья. / И.А. Фрейберг, С.В. Залесов, О.В. Толкач. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2012. 121 с.
3. Залесов С.В. Искусственное лесоразведение вокруг г. Астаны. / С.В. залесов, Б.О. Азбаев, А.В. Данчева, А.Н. Рахимжанов, М.Р. Ражанов, Ж.О. Суюндиков // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 4: URL: www Science-education.ru / 118-13438.
4. Залесов С.В. Надземная фитомасса искусственных березовых насаждений в санитарно-защитной зоне г. Астаны. / С.В. Залесов, Л.А. Белов, Е.С. Залесова, А.С. Оплетаев, Ж.О. Суюндиков // Аграрный вестник Урала, 2014. № 9 (127). С. 68-71.
5. Залесов С.В. Производительность искусственных березовых насаждений в зеленой зоне города Астаны / С.В. Залесов, Л.А. Белов, А.В. Данчева, Б.М. Муканов, А.С. Оплетаев, Ж.О. Суюндиков // Вестник сельскохозяйственных наук Казахстана, 2014. № 9. С. 53-60.
6. Азбаев Б.О. Почвы зеленой зоны г. Астаны и классификация их по лесопригодности / Б.О. Азбаев, А.Н. Рахимжанов, М.Р. Ражанов // Леса России и хозяйство в них. 2013. С. 12-14.
7. Фрейберг И.А. Возможность ремедиации почв лесных питомников с помощью микроорганизмов / И.А. Фрейберг, С.К. Стеценко // Леса России и хозяйство в них. 2010. № 1 (35). С. 22-28.
8. Залесов С.В. Влияние внесения нетрадиционных удобрений на рост сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) / С.В. Залесов, А.Г. Магасумова, Е.П. Платонов, Е.А. Фролова, Я.И. Вайсман // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. URL: www Science-education.ru / 120-14823.
9. Кан В.М. Повышение плодородия почв лесного питомника «Ак Кайын» Республики Казахстан. / В.М. Кан, А.Н. Рахимжанов, С.В. Залесов // Аграрный вестник Урала, 2013. № 8 (114). С. 39-43.
10. Хитров Н.Б. Генезис, динамика, свойства и функционирование глинистых набухающих почв Центрального Предкавказья / Н.Б. Хитров. М., 2003. 504 с.
11. Щерба С.В. Методика полевого опыта с удобрениями. / С.В. Щерба // Методика полевых и вегетативных опытов с удобрениями и гербицидами. М.: Наука, 1967. С. 3-69.
12. Климентьев А.И. Почвы степного Зауралья: ландшафтно-генетическая и экологическая оценка. / А.И. Климентьев. - Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 436 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Zalesov S.V. The experience of creating forest crops on solonetzes of good forest suitability. / S.V. Zalesov, O.V. Pusher, I.A. Freiberg, N.F. Black-mustache // Ecology and Industry of Russia, 2017. No. 9. P. 42-47. [in Russian]
2. Freiberg I.A. The experience of creating artificial stands in the forest-steppe of Trans-Urals. / I.A. Freiberg, S.V. Zalesov, O.V. Pusher. - Yekaterinburg: Ural. state forestry technician. un., 2012.121 p. [in Russian]
3. Zalesov S.V. Artificial afforestation around Astana. / S.V. forestry, B.O. Azbaev, A.V. Dancheva, A.N. Rakhimzhanov, M.R. Razhanov, J.O. Suyundikov // Modern problems of science and education. 2014. No. 4: URL: www Science-education.ru / 118-13438. [in Russian]
4. Zalesov S.V. Elevated phytomass of artificial birch plantations in the sanitary-protective zone of Astana. / S.V. Zalesov, L.A. Belov, E.S. Zalesova, A.S. Opletayev, Zh.O. Suyundikov // Agrarian Bulletin of the Urals, 2014. No. 9 (127). P. 68-71. [in Russian]
5. Zalesov S.V. Productivity of artificial birch plantations in the green zone of Astana / S.V. Zalesov, L.A. Belov, A.V. Dancheva, B.M. Mukanov, A.S. Opletayev, Zh.O. Suyundikov // Bulletin of Agricultural Sciences of Kazakhstan, 2014. No. 9. P. 53-60. [in Russian]
6. Azbaev B.O. Soils of the green zone of Astana and their classification by suitability / B.O. Azbaev, A.N. Rakhimzhanov, M.R. Razhanov // Forests of Russia and the economy in them. 2013.P. 12-14. [in Russian]
7. Freiberg I.A. The possibility of soil remediation of forest nurseries with the help of microorganisms / I.A. Freiberg, S.K. Stetsenko // Forests of Russia and the economy in them. 2010. No. 1 (35). P. 22-28. [in Russian]
8. Zalesov S.V. The effect of the application of non-traditional fertilizers on the growth of seedlings of Scots pine (Pinus sylvestris L.) / S.V. Zalesov, A.G. Maga-sumova, E.P. Platonov, E.A. Frolova, Ya.I. Weissman // Modern problems of science and education. 2014. No. 6. URL: www Science-education.ru / P.120-14823. [in Russian]
9. Kan V.M. Improving soil fertility in the Ak Kaiyn Forest Nursery of the Republic of Kazakhstan. / V.M. Kahn, A.N. Rakhimzhanov, S.V. Zalesov // Agrarian Bulletin of the Urals, 2013. No. 8 (114). P. 39-43. [in Russian]
10. Khitrov N.B. Genesis, dynamics, properties and functioning of clay swellable soils of the Central Ciscaucasia / N.B. Hitrov. M., 2003.504 p. [in Russian]
11. Shcherba S.V. Methods of field experience with fertilizers. / S.V. Shcherba // Methods of field and vegetative experiments with fertilizers and herbicides. M .: Nauka, 1967.P. 3-69. [in Russian]
12. Klimentyev A.I. Soils of the steppe Trans-Urals: landscape genetic and environmental assessment. / A.I. Klimentiev. - Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2000.436 p. [in Russian]