Агроэкологическая оценка почв Тувы

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

агроэкологическая оценка почв Тувы

Специальность: 03.02.13 - почвоведение

Жуланова Валентина Николаевна

Москва - 2013

Работа выполнена на кафедре агрономии ФГБОУ ВПО «Тувинский государственный университет»

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Савич Виталий Игоревич

Официальные оппоненты: Яшин Иван Михайлович - доктор биологических наук, профессор кафедры экологии ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева»;

Ларешин Вячеслав Григорьевич - доктор биологических наук, профессор кафедры почвоведения и земледелия РУДН;

Аканова Наталья Ивановна - доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории известкования почв Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова.

Ведущая организация: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН

Защита диссертации состоится 18 марта 2013 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А.Тимирязева» по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А.Тимирязева».

Автореферат разослан «__» _________ 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета С.Л. Игнатьева

введение

Актуальность темы обусловлена оценкой ресурсной базы сельского хозяйства и агрономически значимых параметров свойств почв, определяющих плодородие, что является важнейшим условием стабильного земледелия. Особую актуальность приобретает количественная оценка круговорота углерода в экосистемах, что связано с ожидаемыми изменениями климата.

Длительное использование почв Тувы при низком уровне агротехнических и агромелиоративных технологий привело к их деградации. Спад сельскохозяйственной деятельности, произошедший после 1990 г., сопровождается в настоящий период существенным сокращением площади пашни и переводу ее в залежь. Это определяет смену процессов деградации почв процессами их восстановления [Савостьянов, 2007; Самбуу, 2010; Рекомендации по адаптации сельского …, 2011]. Новые тенденции в землепользовании региона требуют оценки состояния и характера агрогенной трансформации почв и их плодородия.

Замена природных экосистем агроценозами приводит к изменению запасов биомассы и гумуса почв, величин чистой первичной продукции и эмиссии углекислого газа в атмосферу [Титлянова и др., 1997, 2003; Кудеяров, 1999; Шугалей и др., 2003; Соколова, Звягинцева и др., 2012]. Потери углерода почвами земного шара вследствие освоения почв и сведения лесов составляет 5,371015т С [Трофимов, 1997]. Поэтому, необходим контроль баланса углерода, особенно в агроценозах, и оценка его изменений в условиях меняющейся смены землепользования, климата и уровня агротехники.

Функционирование и структура экосистем Тувы не остаются неизменными во времени. Даже степные экосистемы находятся в непрерывной сукцессии, так как их видовой состав, продуктивность, структура органического вещества зависят от режима использования: сенокошение, выпас [Титлянова, Курбатская, Самбуу, 2001; Кыргыс, 2001, 2004; Курбатская, Кужугет, Кыргыс, 2008; Шибарева, 2008]. Это, в свою очередь, оказывает влияние и на свойства почв. Степень трансформированности почв в агроценозах проявляется еще сильнее. Устойчивость почв к агрогенным воздействиям определяет потенциальные возможности почвенного покрова к самовосстановлению. Оптимизация использования пахотных земель имеет для данного региона исключительно важное значение и в связи с очень низкой обеспеченностью населения землей на одного жителя, заниженной кадастровой оценкой земель.

Недостаточность, а часто и полное отсутствие сведений о свойствах почв, параметрах гумусового состояния, структурно-агрегатного состава, закономерностях депонирования гумуса и его подвижных продуктов в пахотных почвах, балансе углерода в агроценозах, экологического состояния и биопродуктивности угодий изученного региона России, определяет актуальность выполненных исследований.

Цель работы заключается в установлении закономерностей динамики изменения свойств почв, биопродуктивности угодий, баланса углерода и СО2 за период 1981-2010 гг., в оценке провинциальных особенностей пахотных каштановых почв Тувы, определяющих и провинциальные особенности устойчивости почв к деградации, эмиссии СО2, провинциальные особенности оптимальных мероприятий по повышению эффективности сельскохозяйственного использования.

Задачи исследования:

1. Установление провинциальных особенностей пахотных каштановых почв Тувы.

2. Установление закономерностей изменения свойств черноземов, каштановых и аллювиальных почв на территории Тувы в связи с климатическими условиями, почвообразующими породами, геохимическими провинциями и геоморфологией.

3. Разработка алгоритма оценки принадлежности почв к определенному типу, учитывая совокупность свойств почв, взаимосвязи между свойствами почв и их изменение по профилю.

4. Установление закономерностей биопродуктивности пахотных угодий Тувы, эмиссии СО2 и депонирующей способности почв к углероду и СО2 в зависимости от характера сельскохозяйственного использования почв за период 1981-2010 гг.

5. Оценка и прогноз тренда изменения эволюции и свойств почв Тувы при разном характере их сельскохозяйственного использования с учетом потепления климата, развития эрозии и опустынивания, что важно для проведения прогнозов агроэкологического состояния земель Тувы и сопредельных территорий на перспективу.

Научная новизна. В работе предложено решение важнейшей народнохозяйственной проблемы (разработки способов уменьшения деградации почв и повышения их плодородия) для крупного региона России.

1. Установлены провинциальные особенности свойств каштановых почв Тувы, развития в них дернового процесса почвообразования, эмиссии СО2 и депонирования углерода и СО2.

2. Доказывается необходимость характеристики типа почв по совокупности признаков и взаимосвязей, так как лимиты отдельных свойств разных почвенных типов перекрываются.

YУ=?У ki Yi,

где Yi -показатель отдельных свойств почв;

ki - доля влияния Yi на формирование типа почв.

Предложено использовать для оценки принадлежности почв к определенному типу метод Верда и структурные взаимосвязи между свойствами почв, их изменение по профилю.

3. Предложена углубленная оценка гумусового состояния почв Тувы, включающая дополнительно параметры оценки депонирующей способности почв к СО2 и оценки эмиссии СО2. Установлены закономерности изменения гумусового состояния почв от почвообразующих пород и характера агроценозов.

4. При оценке влияния факторов почвообразования на формирование почв предлагается использовать уравнения множественной регрессии:

YУ = ?У ki Xi,

пахотный почва тува каштановый

где Y - свойства почв;

Х - факторы почвообразования;

k - доля влияния Х на Y.

При этом факторы почвообразования являются интегральными показателями факторов более низкого иерархического уровня. Выявлены рассматриваемые зависимости для разных типов почв Тувы.

5. Установлено полигенетическое образование каштановых почв Тувы:

а) при аридизации территорий на низинах, занятых луговыми почвами;

б) при развитии дернового процесса на бурых полупустынных почвах;

в) при окультуривании светло-каштановых почв;

г) при снижении уровня засоленных грунтовых вод на выположенных склонах.

6. Установлено, что почвы Тувы обладают депонирующей способностью к СО2, что важно для экологической оценки почв в глобальном масштабе. Депонирующая способность почв к СО2 и образованию гумуса возрастает при интенсификации дернового процесса почвообразования.

Сиквестирующая способность территории к выделению СО2 возрастает при увеличении покрытия почв травостоем, с введением промежуточных культур.

Установлены лимиты баланса углерода и СО2 в почвах и агроценозах Тувы.

7. Установлена корреляция динамики свойств почв, внесения удобрений, первичной продукции, выделения СО2, доли перевода пахотных почв в залежь за период 1981-2010 гг. Показано, что стабилизация свойств почв обусловлена переводом в залежь наименее плодородных земель.

Предложено математическое описание тренда изменения свойств почв за период 1981-2010 гг.

Доказываемые положения:

1. Необходимо выделение почвообразующих пород на более высоком иерархическом уровне, чем разряд. Показано, что содержание в почвах гумуса, подвижных форм фосфора и калия, микроэлементов в большей степени зависит от породы, чем от подтипа, рода, вида почв.

2. Изменение отдельных почвообразующих пород при образовании каштановых почв идет в разном направлении. Показано, что изменение при образовании каштановых почв рН, гумуса, содержание биофильных элементов в основных, кислых, карбонатных, засоленных породах идет в разном направлении.

3. Агроценозы степной и сухостепной зон региона являются источником поступления углерода в атмосферу, а лесостепной - осуществляют депонирование углерода в почву. Распашка территории приводит к увеличению эмиссии СО2 в атмосферу.

4. В результате проведенных исследований установлены провинциальные особенности почв Тувы. Каштановые почвы Тувы обладают провинциальными особенностями - каменистостью, легким гранулометрическим составом, маломощностью, часто мучнистым выделением карбонатов, отсутствием на водоразделах и склонах засоленности и солонцеватости, отсутствием в корнеобитаемом слое гипсового горизонта. Для почв характерно более узкое соотношение поглощенных Ca:Mg, чем в других зонах, более высокая емкость поглощения почв при легком гранулометрическом составе и малом содержании гумуса.

В связи с маломощностью профиля основная масса корней сосредоточена в слое 0-20 см, что меняет соотношение надземной и корневой массы в агрофитоценозах, соотношение высоты и основания пирамид площадей и масс корневых систем растений.

Провинциальной особенностью пахотных (каштановых) почв Тувы сухостепной зоны является по сравнению с аналогичными почвами других регионов увеличения эмиссии СО2 в атмосферу, что связано меньшей биопродуктивностью угодий и большей минерализацией органического вещества почв.

5. Аккумуляция углерода продукцией агроценозов Тувы, рассчитанная с учетом площадей по каждой полевой культуре, составляет 765 тыс. т С·год?№ в 1981-2000 гг. и 109 тыс. т С·год?№ в 2001-2010 гг. В период 1981-2000 гг. наибольший вклад в углеродный блок «растительное вещество - продукция» вносит степная зона (61%), а в 2001-2010 гг. - лесостепная (48%).

6. В агроценозах Тувы депонировано за 1981-2000 гг. 12,4 млн. т С, а за 2001-2010 гг. 2 млн. т С, из которого 94% находится в почвенном органическом веществе и 6% - в надземной и подземной фитомассе (продукции). Наибольший вклад в депо углерода в период 1981-2000 гг. вносят каштановые почвы (агроземы текстурно-карбонатные) и зерновые культуры, а в 2001-2010 гг. - черноземы южные (агрочерноземы текстурно-карбонатные) и зерновые культуры.

7. Изменение свойств пахотных почв Тувы за период 1981-2010 гг. в значительной степени обусловлено антропогенным воздействием, социальными факторами и имеет не только региональное, но и глобальное экологическое значение.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований вносят вклад в теорию биологического круговорота углерода в агроценозах. Полученные данные о количественных изменениях гумусового состояния почв являются фактографической базой для разработки и рационального использования агропочв в условиях Тувы. Материалы работы могут быть использованы для установления ценности сельскохозяйственных земель, для качественной оценки земельных ресурсов Тувы, для прогноза изменения плодородия почв при их сельскохозяйственном использовании, а также для дальнейшего ведения мониторинга. Разработанная информационная База Данных (БД) «Агропочвы Тувы» является исходным материалом для ведения исследований окружающей среды в данном регионе и внедрена в ФГБУ ГС агрохимической службы «Тувинская», а также используется при изучении курсов «Агрохимия», «Почвоведение с основами геологии», «Земледелие» в ФГБОУ ВПО «Тувинский государственный университет» (ТувГУ). Созданная База Данных имеет коммерческое значение и защищена свидетельством РФ № 2012620371.

Работа выполнена в соответствии с программой исследований ТувГУ по целевой программе Рособразования «Развитие научного потенциала высшей школы», мероприятие 1 «Проведение фундаментальных исследований в рамках тематических планов»: проекты №ТП-09-03, №ТП-10-03 «Изучение почвенного покрова под влиянием антропогенной трансформации на основе почвенно-экологических индексов»; проект №ТП-11-03 «Изучение современной морфогенетической характеристики залежных почв Центрально-Тувинской котловины»; научными проектами, выполняемыми по внутреннему гранту ТувГУ: грант №ВГ-08-08 «Оценка современного агроэкологического состояния каштановых почв Улуг-Хемской котловины Тувы»; грант №ИК-09-01 «Агропочвы Тувы»; грант №ВГ-10-138 «Изучение углерода в экосистемах разного природопользования в Центрально-Тувинской котловине»; при финансовой поддержке ТувГУ по программе «Подготовка докторантов ТувГУ в 2011-2015 гг.» (2011 г., 2012 г.).

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 43 работы, в том числе 2 монографии, в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, - 15. Получено 1 свидетельство РФ.

Результаты исследований представлялись и обсуждались на региональных конференциях (Кызыл, 2001, 2004, 2005); всероссийских конференциях (Красноярск, 2004; Томск, 2010; Архангельск, 2010; Пущино, 2010; Москва, 2012); международных конференциях (Кызыл, 2008, 2011, 2012; Улан-Удэ, 2011; Иркутск, 2011); V-VI съездах Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008; Петрозаводск, 2012); на научной школе (Томск, 2004); научных семинарах кафедры почвоведения и агрохимии КрасГАУ (Красноярск, 2003, 2004, 2007, 2008); на ежегодных научно-практических конференциях ТувГУ (Кызыл, 2005-2012).

Структура диссертации. Состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы и приложений. Список литературы включает 331 наименование, из них 23 - иностранных авторов.

Вклад автора в разработку проблемы. Автору принадлежит постановка проблемы и разработка программы исследований, а также непосредственное участие в проведении экспериментальных и полевых работах в период 1990-2012 гг., анализе, интерпретации и публикации полученных материалов.

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.И. Савичу за оказанную помощь и консультации нашей работы. Искреннюю благодарность автор выражает доктору биологических наук, профессору В.В. Чупровой за многолетнее научное сотрудничество и методическую помощь, оказанную при выполнении некоторых экспериментальных исследований.

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Рассматриваются особенности географического положения, основные черты орографии, рельеф, геоморфология, почвообразующие породы, климат, гидрография, растительность и почвенный покров Тувы по опубликованным материалам [Кириллов, 1947; Соболевская, 1950; Калинина, 1957; Шахунова, 1957; Кушев, 1957; Ефимцев, 1957; Клопова, 1957; Юрлова, 1959; Носин, 1963; Волковинцер, 1964, 1969, 1978; Шактаржик, 1973, 2000; Ломоносова, Красноборов и др., 1984; Ершова, Намзалов, 1985; Аракчаа, Бугровский и др., 1995; Алехно, Бусько и др., 1995; Деева, Ильина и др., 1995; Курбатская, 2001, 2007, 2008; Ондар, 2001; Кыргыс, 2001, 2004; Самбуу, 2001, 2004; Лайдып, 2002; Степи …, 2002; Красноборов и др., 2007; Ооржак, 2007; Дубровский, 2009; Гуркова, 2009; Андрейчик, 2011 и др.].

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований

пахотный почва тува каштановый

Исследования проводились на земледельческой территории Тувы в течение 1990-2012 гг.

Объектами исследований служили почвы и агрофитоценозы, распространенные в 16 земледельческих административных районах и приуроченные к Улуг-Хемской, Хемчикской, Турано-Уюкской и Убсу-Нурской котловинам. Исследованы черноземы, каштановые и аллювиальные почвы в основном легкосуглинистого, супесчаного и реже среднесуглинистого гранулометрического состава.

Для изучения морфогенетических особенностей и гумусового состояния почв в котловинах региона заложены почвенные разрезы. В них выделены генетические горизонты и описаны морфологические признаки по Б.Г. Розанову [1983]. Всего автором вскрыто и изучено 45 разрезов, а также - 40 разрезов совместно со специалистами ФГБУ ГС агрохимической службы «Тувинская» по программе агроэкомониторинга.

Для определения названия почв установлена корреляция агропочв Тувы и терминов новой российской классификации 2004 г. с номенклатурой классификации почв СССР 1977 г.

Для изучения биологической активности почв были выбраны пробные площади, приуроченные к ранее заложенным почвенным разрезам в Улуг-Хемской котловине: Кызыльский район - р. 4 светло-каштановая супесчаная (каштановая типичная), р. 5 каштановая супесчаная (каштановая типичная); Тандинский район - р. 22 чернозем обыкновенный легкосуглинистый (чернозем дисперсно-карбонатный), р. 20 каштановая супесчаная (агрозем текстурно-карбонатный); Каа-Хемский район - р. 18 темно-каштановая супесчаная (агрочернозем текстурно-карбонатный); в Турано-Уюкской котловине: Пий-Хемский район - р. 6 чернозем южный легкосуглинистый (агрочернозем текстурно-карбонатный).

Изучение изменений химических свойств почв на основе мониторинга проводили на реперных участках (РУ), заложенных в Улуг-Хемской, Хемчикской, Турано-Уюкской и Убсу-Нурской котловинах Тувы. РУ были заложены в 1993 г. специалистами ФГБУ ГС агрохимической службы «Тувинская» в соответствии с «Государственной программой мониторинга земель РФ», утвержденной постановлением Правительства РФ №100 от 05.02.1993 г., где автор принимала активное участие. Реперные участки заложены на черноземах южных (текстурно-карбонатных) (03, 04, 06 и 14), на каштановых почвах (01, 02, 07, 08, 11, 12, 13, 16, 17, 20, 21 и 22) и аллювиальных почвах (05, 09, 10, 15, 18, 19). Реперные участки находятся в разном сельскохозяйственном использовании: пахотном, пастбищном и сенокосном. Факторы изменения химических свойств в почвах рассматриваются под действием агрогенного воздействия на массивы в пределах, которых находятся РУ.

Изучение продукционно-деструкционных процессов в агроценозах было проведено в блоках «растительное вещество» и «органическое вещество почвы» на всей пахотной территории Тувы. Агроценозы в каждом административном районе представлены зерновыми культурами (яровая пшеница, ячмень, овес, просо), картофелем, овощными культурами, однолетними и многолетними травами. В структуре пашни 20-40% занимает чистый пар.

2.2 Методы исследований

Классификационная принадлежность почв определена по следующим руководствам [Классификация …, 1977; Классификация …, 2004]. При описании почв использовали их наименования по прежней [1977] и новой [2004] классификациям. Оценка агропочв приводилась преимущественно по данным разрезам, заложенных автором, и частично по опубликованным материалам других исследователей. При этом генетические горизонты в почвенном профиле и название почв переименованы автором в соответствии с «Классификацией …» (2004).

Из каждого разреза после описания морфологических признаков были отобраны почвенные образцы по генетическим горизонтам для агрохимических и агрофизических анализов.

Агрофизические показатели определялись следующими методами: гранулометрический и микроагрегатный состав по Н.А. Качинскому [1965]; структурный состав, водопрочность структуры (агрегатный состав) по Н.И. Саввинову [Методическое руководство…, 1969]; плотность сложения почвы по Н.А. Качинскому [1965]; влажность - термовесовым методом [Практикум…, 1986]. Повторность всех определений - 3-х кратная, водопрочности структуры - 9-ти кратная.

Основные химические и физико-химические показатели, а также показатели гумусового состояния почв получены при помощи общепринятых методов: гумус и СГУМУСА по Тюрину; подвижный гумус (СПОД), состоящий из водорастворимого гумуса (СН2О) - методом бихроматной окисляемости [Аринушкина, 1970] и щелочерастворимого (СNaOH) и в его составе СГК и СФК - в 0,1 н NaOH - вытяжке по И.В. Тюрину в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой [1980].

Запасы гумуса и подвижного гумуса на единицу площади оценили с учетом плотности сложения почвенных горизонтов.

Для определения депонированных запасов гумуса и его подвижных продуктов использовали площади конкретной почвы в административных районах и ландшафтно-климатических зонах земледельческой территории Тувы.

Оценку гумусового состояния провели по критериям, предложенным Л.А. Гришиной и Д.С. Орловым [1978].

Биологическую активность почвы изучили по основным параметрам: микробное дыхание (БД) и микробная биомасса (БМ). Для этого были отобраны почвенные образцы на пробных площадях из слоев 0-10 см, 10-20 см. Образцы отбирали во время вегетационного периода в 4 срока, повторность 3-х кратная. Для определения микробной биомассы и интенсивности микробного дыхания использовали метод субстрат-индукцированного дыхания (СИД) на газовом хроматографе Agilent 6820 [Методы почвенной…, 1991]. Скорость субстрат-индукцированного дыхания выражали в мкг С-СО2/г почвы·ч [Ананьева, 2003]. Микробную биомассу почвы определили по формуле [Sparling, 1995]: Смик(мг C г почвы-1)=50,4·СИД (мг CO2-C г почвы-1 ч-1). Коэффициент микро-биологической активности qCO2, показывающий состояние эко-физиологического статуса микробного сообщества почвы, рассчитали с использованием найденных показателей гетеротрофного дыхания (ГД) почвы и биомассы гетеротрофной микрофлоры при помощи уравнения: ГД/Смик = qCO2 (мкгСО2-С мг-1Смик ч-1) [Благодатская и др., 1995]. Одновременно отбирали образцы для определения влажности почвы термовесовым методом, углерода и общего азота. Температуру почвы на глубинах 10 и 20 см измеряли коленчатыми термометрами (Савинова) ТМ-5.

На реперных участках агроэкологического мониторинга Тувы из почвенных разрезов отбирали образцы методом колонки через каждые 20 см до глубины 100 см в 5-кратной повторности в сроки один раз в пять лет, а из верхнего 0-20 см слоя - ежегодно. Основные химические и физико-химические показатели в почвенных образцах определены в ФГБУ ГС агрохимической службе «Тувинская» по стандартным методикам: гумус по Тюрину (ГОСТ 26213-91), подвижный фосфор и обменный калий по Мачигину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205-91), азот нитратный - ионнометрическим методом (ГОСТ 26488-85), азот аммиачный - индофенольным методом (ГОСТ 26489-85), обменный кальций и магний - титрометрическим методом (ГОСТ 26487-85), рН водной вытяжке - потенциометрическим методом (ГОСТ 26423-85), емкость поглощения - по Бобко-Аскинази (ГОСТ 17401-84), подвижные соединения меди, марганца, кобальта и цинка - атомно-абсорбционным методом по Крупскому и Александровой (ГОСТ 50685-94), подвижные соединения бора - колометрическим методом Бергера-Труога (ГОСТ 50688-94), подвижные соединения молибдена - по Григу (ГОСТ 50689-94), подвижные соединения никеля, свинца, кадмия - атомно-абсорбционным методом по Крупскому и Александровой (Рн 52.18.289-90), валовые соединения меди, никеля, цинка, свинца, кадмия - атомно-абсорбционным методом (ОСТ 10259-00 РД 52.18.191-89), валовые соединения ртути - атомно-абсорбционным методом (М.Р.ТОО «Кортек» от 04.10.94 г. Москва), валовые соединения мышьяка - фотометрическим методом (М.У. по опр. As в почвах МСХ РФ от 26.05.1993 г.).

Результаты автора и мониторинговых исследований обобщены в информационной системе, которая включала создание Банка данных и его основы - компьютерной Базы Данных «Агропочвы Тувы», а также разработку комплекса математических моделей. Для создания информационной системы был выбран программный пакет Microsoft Access ведения Баз Данных (БД).

Для изучения продукционно-деструкционных процессов были использованы методы А.А. Титляновой, Н.А. Тихомировой, Н.Г. Шатохиной [1982], Н.И. Базилевич и др. [1988]. Продукция (надземная и подземная) агроценозов рассчитывалась, исходя из урожаев и площадей, занятых отдельной культурой. Оценки урожайности за 1981-2010 гг. использовались для определения чистой первичной продукции (NPP). Надземная продукция (ANP) агроценозов оценивалась по уравнению [Титлянова, Тихомирова, Шатохина, 1982]: ANP=Т+J, где Т- основная и побочная урожайность полевых культур, J - масса отмерших надземных органов растений за вегетационный период. Для оценки побочной урожайности корнеплодов, овощных культур, кукурузы, силосных культур, однолетних и многолетних трав использовались справочные коэффициенты, а для урожайности соломы зерновых культур - регрессионные модели [Чупрова, Александрова, 2001]: у = 0,1062 х + 2,0044, где у - солома, х - зерно. Величины J определялись по уравнению: у = 0,2564 х + 0,7729, где у - J, х - зерно + солома. ANP = 3,12 + exp (-0,404 + 0,67·(урожайность · 1,15)). Подземная продукция (BNP) агроценозов рассчитывалась по значениям ANP с помощью нелинейных моделей: BNP = -4,18 + exp (1,84 + 0,003·ANP), если ANP<6,57; BNP = -162,99 + exp (5,05 + 0,01·ANP), если ANP?6,57. Полная продукция NPP = ANP + BNP. Аккумуляция чистой первичной продукции по ландшафтно-климатическим зонам определялась путем умножения NPP на площадь, занимаемой конкретной культурой.

Для оценки запасов углерода в блоке «растительное вещество - продукция» использовались данные годичной продукции и концентрации углерода в надземной и подземной фитомассе возделываемых полевых культур. Пул углерода в этом блоке определен с учетом площадей каждой культуры.

Для оценки запасов углерода в блоке «органическое вещество почвы» использовались показатели гумусового состояния почв пашни: легкоминерализуемое органическое вещество (СЛМОВ) в форме лабильных (СЛОВ) и подвижных продуктов (СПОД) и стабильный гумус (ССТАБ. ГУМУС). Принято, что ЛМОВ - это совокупность лабильных (СЛОВ) и подвижных (СПОД) продуктов органического вещества почвы. В СЛОВ вошли растительные остатки - ветошь, пожнивные и корневые остатки, мортмасса. СПОД - органические продукты почвенного гумуса: водорастворимые (СН2О) и щелочерастворимые (СNaOH) соединения. Запасы ССТАБ. ГУМУСА = СГУМУСА - СПОД. Пул углерода (СЛОВ, СПОД, ССТАБ. ГУМУСА) в почвах агроценозов оценен, исходя из площадей разных почв и агроценозов.

Баланс углерода оценен разницей между входом углерода в агроценозы за счет созданной чистой первичной продукции и выходом углерода в результате минерализации растительных остатков и гумуса, и отчуждение части продукции с урожаем.

Результаты исследований были обработаны статистическими методами дисперсионного, корреляционно-регрессионного, кластерного анализов [Доспехов, 1985; Дмитриев, 1995; Хижняк, Мучкина, 2003; Кирюшин, Усманов, Васильев, 2009] с использованием программных пакетов Microsoft Excel и Statistica. Принятый уровень вероятности Р=0,95.

2.3 Термины и обозначения

Приводятся определения понятий и терминов, принятых в работе.

ГЛАВА 3. ЗЕМЕЛЬНЫЕ И ПОЧВЕННЫЕ РЕСУРСЫ

3.1 Структура землепользования

По данным управления Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по Республике Тува [2010] на 01.01.2010 г. общая площадь региона - 16860,4 тыс. га.

Землями лесного фонда занято 64,5%, сельскохозяйственного назначения - 18,8%, поселений - 0,3%, природоохранными и заповедными - 3,9%, водного фонда - 0,5%, госземзапаса - 11,9% от общей площади территории.

3.2 Земли сельскохозяйственного назначения

На земли сельскохозяйственного назначения в 1976 г. приходилось 27% от всей площади республики, а в 2011 г. - 20%. Сокращение произошло на 1252 тыс. га. Эта категория земель перешла в земли лесного фонда, государственного земельного запаса, залежные земли и особо охраняемые природные территории. Снижение площади земель сельскохозяйственного назначения происходило до 2006 г., в настоящий период наблюдается постепенное их увеличение, особенно сенокосов и пастбищ.

Сельскохозяйственные угодья в Туве на 01.01.2011 г. занимают около 2661 тыс. га или 15,8% от общей площади региона. В настоящий период в структуре сельскохозяйственных угодий доля пашни составляет 5,1%, сенокосов - 2,1%, пастбищ - 90,5%, залежи - 2,3%. Около 60% пахотных угодий сосредоточены в более благоприятной для земледелия Улуг-Хемской котловине (Каа-Хемском, Тандинском и Улуг-Хемском районах). Небольшая часть пашни орошается (около 9%).

Сельскохозяйственные угодья за анализируемый тридцатичетырехлетний период сократились на 1962 тыс. га (в 2 раза), в т.ч. пашня - на 358 тыс. га (в 3,6 раза), сенокосы - на 53 тыс. га (в 2 раза), пастбища - на 1607 тыс. га (в 1,7 раза). Особенно сильное сокращение пахотных массивов, сенокосов и пастбищ началось с 1995 г. в результате спада сельскохозяйственной деятельности, сильного проявления процессов деградации и резкого снижения биопродуктивности почв [Самбуу, 2010].

Одним из критериев агроэкологической оценки почв является анализ тренда их изменения за длительный промежуток времени. В работе проведено сопоставление свойств почв по материалам агрохимического обследования 1981-2010 гг.

Изменения свойств почв за длительный промежуток времени сопоставлено с трендом климатических условий; развитием почвообразовательных процессов (дернового, засоления, осолонцевания); развитием процессов деградации почв (водной и ветровой эрозии, загрязнением микроэлементами); уровнем антропогенного воздействия (уменьшением доз внесения удобрений); изменением характера сельскохозяйственного использования почв (переводом площадей из пашни в залежь, в сенокосы, в пастбища).

В работе дано математическое описание тренда изменения климатических условий, влияние минеральных удобрений, антропогенного воздействия и, как следствие, - тренда изменения свойств почв, биопродуктивности угодий к эмиссии СО2 за 1981-2010 гг.

По полученным данным, выделяется тренд изменения за ряд лет климата, доз внесения удобрений, свойств почв, урожайности. При этом возможно как совпадение трендов, так и некоторое запаздывание одного тренда от другого. Более крупный тренд климата в связи с потеплением и более мелкий, связанный с солнечными циклами, моделируются изменения, обусловленные изменениям антропогенного воздействия под влиянием социально-экономических факторов (удобрений, перевода пашни в залежь, изменения интенсивности выпаса скота). Это сопровождается запаздыванием изменения свойств почв и биопродуктивности угодий. В свою очередь биопродуктивность угодий изменяет свойства почв и микроклимат.

Однако влияние перечисленных внешних факторов на свойства почв неодинаково на разном иерархическом уровне. Так, локально растительность в большей степени влияет на свойства почв, чем на микроклимат.

Тренд изменения свойств почв определяется трендом изменения компонентов более высокого иерархического уровня (катены, ландшафта, бассейна). Однако скорость изменения почв определяется разнонаправленными изменениями определенных свойств почв.

Оценка содержания гумуса в почвах любого сельскохозяйственного использования на мониторинговых площадках выявила его снижение в начальный период исследования, а далее содержание гумуса стабилизируется.

За 40 лет на территории Тувы уменьшилась доля пахотных площадей в связи с аридностью климата и недостаточным количеством вносимых удобрений; произошло обеднение почв биофильными элементами. Однако в связи с переводом из пашни в залежь наименее плодородных земель, по данным агрохимического обследования почв, пашня имеет более высокое плодородие почв. Тренд изменения свойств почв коррелирует с трендом внесения удобрений.

В период 2006-2008 гг. отмечается постепенное увеличение площади сельскохозяйственных угодий, а в последующие годы (2010-2011 гг.) - довольно заметное. В настоящий период площадь под сельскохозяйственными угодьями составляет 2661 тыс. га, что в 3 раза больше, чем в 2005 г. Пахотных массивов стало больше, но площадь их не достигает уровня 2000 г. И тем более уровня 1976-1990 гг., когда в Туве активно занимались земледелием.

3.3 Почвенные ресурсы

Почвенный покров в Республике Тува отличается большим разнообразием и резкой пространственной неоднородностью, отражая всю сложность природных условий почвообразования и подчеркивая геоэкологическую оригинальность этой части Центральной Азии, где на сравнительно небольшой территории встречаются различные в генетическом отношении почвы: от черноземов до бурых и от горных черноземов до горно-тундровых почв.

По полученным данным, географическое распространение почв обусловлено климатическим районированием территории, почвообразующими породами и геохимическими провинциями. Однако в отличие от других территорий особенности почвенного покрова в значительной степени связаны с абсолютными высотами местности и геоморфологическими особенностями, обусловливающими направленность теплых, холодных, сухих и влажных воздушных потоков с использованием непараметрических критериев различия, в работе установлены корреляционные связи этих факторов.

По полученным данным, влияние каждого фактора почвообразования на свойства почв полифункционально и зависит от сочетания других свойств почв и внешних условий. Так, например, определенное количество осадков вызывает на почвах легкого гранулометрического состава дальнейшее развитие дернового процесса, а на тяжелых почвах - оглеение. При этом в зависимости от сочетания внешних факторов на одни свойства влияет в большей степени один фактор, а на другие свойства - другой.

Согласно ряду исследований [Кудеяров, 1999], климат в большей степени влияет на формирование типов почв, чем растительность. Это видно и из рассмотрения типовой зональности почв. В тоже время на карбонатных породах в условиях Тувы в системе вертикальной зональности почв всегда формируются нейтральные почвы. Для равнинных территорий Тувы характерно нарастание в депрессиях почв сверху в результате эолового привноса материала, что также является одним из факторов почвообразования.

Как показано предыдущими исследователями [Савич, 1977], весь цикл эволюции почв можно представить в виде последовательно сменяющихся петель гистерезиса изменения свойств почв в течение года. Накапливающиеся необратимые изменения выражаются в разомкнутости петель гистерезиса, характеризуют степень неравновесного состояния почв, скорость их эволюции. Один и тот же цвет почв может быть получен при разном сочетании индивидуальных цветов компонентов почв. Видимо, и одна и та же почва может образовываться при разном сочетании факторов почвообразования.

Развитие почвообразовательных процессов и окультуривание почв может быть представлено в изменении пирамид поля, энергии и информации в почве и в системе «почва - растение». Устойчивость и эффективность процессов определяется соотношением высоты и основания пирамиды. При большей высоте - больше эффективность процесса и меньше устойчивость, обеспеченность, достоверность функционирования.

Таким образом, при оценке влияния факторов почвообразования на формирование почв предлагается использовать уравнения множественной регрессии: YУ = ?У ki Xi, где Y - свойства почв, Х - факторы почвообразования, k - доля влияния Х на Y.

При этом факторы почвообразования являются интегральными показателями факторов более низкого иерархического уровня. Вычислены, рассматриваемые зависимости для разных типов почв Тувы.

Так, по полученным нами данным, на целине в темно-каштановых супесчаных почвах илистая фракция изменялась в пределах 1,8-4,2%. Содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия колебалось на целине в интервалах 1,0-1,2%, 2,3-2,9 мг/100 г, 20-24 мг/100 г соответственно, а на пашне - гумуса - 0,2-1,1%, фосфора - 2,2-2,6 мг/100 г, калия - 15-20 мг/100 г. В обыкновенных черноземах на целине в А1 содержание илистой фракции <0,01мм составляет 30%, гумуса - 6,5%, емкость поглощения - 35,9 мг-экв/100 г, содержание подвижных форм Р2О5 и К2О - 7,8 мг/100 г и 27,5 мг/100 г, а на старой пашне показатели были соответственно равны 20%; 5%; 31,8 мг-экв/100 г; 6,2 мг/100 г и 23,0 мг/100 г. В старопахотных почвах было ?же отношение СГК/СФК.

Происходящие изменения обусловлены увеличением при распашке степени открытости термодинамической системы, сухости почв, степени развития растительных остатков, уменьшением массы опада. Это приводит к развитию ветровой эрозии, выдуванию илистой фракции, к дегумификации и, как следствие, к осреднению структуры почвы, уменьшению емкости поглощения почв, содержания подвижных форм фосфора и калия.

Однако при внесении в почву достаточного количества удобрений и при более благоприятных условиях увлажнения плодородие почв возрастает. При этом, по данным агрохимической службы «Тувинская», дозы внесения навоза на опытных полях составляют от 30 до 60 т/га, а NPK - до 90 кг действующего вещества на гектар [Серякова, 1976]. Увеличение в почвах при их окультуривании подвижных форм биофильных элементов было больше внесенного с удобрениями количества. Это объясняется действием развития дернового процесса почвообразования и переносом биофильных элементов из верхних слоев в нижние, а также увеличением интенсивности биохимического выветривания и переходом фосфора и калия из необменного в обменное состояние.

При переводе почв в залежь протекает два противоположно направленных процесса. С одной стороны, почвы переходят при окультуривании на более высокий энергетический уровень, при прекращении ранее принятого уровня антропогенного воздействия скорее деградируют. С другой стороны, при залужении неокультуренных и эродированных почв характерно некоторое увеличение степени их увлажнения, гумусированности и, как следствие, биопродуктивности, содержание подвижных форм биофильных элементов. В связи с тем, что в почвы госзапаса переводились худшие почвы, содержание NPK в почвах республики в среднем возросло.

При переводе почв пашни в залежь, в связи с улучшением водного режима почв, изменяется увеличение интенсивности развития дернового процесса почвообразования.

При высокой степени аридизации перевод почв в залежь соответствует уменьшению внесения удобрений, меньшей биопродуктивности и меньшему поступлению в почву корневых остатков. Это приводит к деградации почв. На засоленных почвах уменьшение промываний почв водой в отдельные периоды приводит к увеличению засоленности.

Почвы, достигшие определенного уровня окультуривания после прекращения поступления в почву ранее принятых доз вещества и энергии, деградируют с большей скоростью.

Для увеличения сиквестирующей способности почв к эмиссии газов необходимо создание условий для усиления гумификации и развитию дернового процесса почвообразования.

3.4 Производительная способность почв

В течение анализируемого нами периода (1981-2010 гг.) площадь под сельскохозяйственными культурами Тувы изменялась. В 1981 г. общая посевная площадь составляла 328,8 тыс. га. Незначительно изменяясь далее, она сохранялась до 1989 г., а после 1990 г. начала резко сокращаться и к 2010 г. составила 32 тыс. га.

Урожайность зерновых культур за исследуемый отрезок времени колебалась в сухостепной зоне в пределах 0,28-0,89 т/га, в степной - 0,30-0,84 т/га и в лесостепной - 0,39-0,87 т/га. В период 1996-2000 гг. наблюдаются самые низкие показатели урожайности. С 2001 г. урожайность немного повышается, и в 2006-2010 гг. она в среднем достигает в сухостепной зоне 0,70 т/га, в степной - 0,84 т/га и в лесостепной - 0,87 т/га, что обусловлено потенциальными возможностями почв.

Для каждой почвенно-климатической зоны существуют модели плодородия, которые определяют положительно возможный экономически и экологически обоснованный урожай сельскохозяйственных культур. При этом, под моделью плодородия почв подразумевается оптимальное сочетание свойств, процессов и режимов почв для достижения положительной биопродуктивности угодий, оправданной с экологической и экономической точек зрения. Модели плодородия почв считаются для разных типов почв, климатических условий, для определенного гранулометрического состава, в зависимости от рельефа почв, структуры почвенного покрова, для отдельных групп культур и определенной урожайности [Савич, Санчес и др., 2002; Духанин, Савич и др., 2006; Савич, Булгаков и др., 2010]. Они подразумевают и конкретный уровень антропогенного воздействия (в том числе дозы применяемых удобрений).

С нашей точки зрения, для соответствующей территории модель плодородия почв подразумевает и оптимальный баланс СО2 в системе «почва - растение - окружающая среда».

Средняя урожайность полевых культур за исследуемый период в лесостепной, степной и сухостепной зонах составляет: яровой пшеницы - 0,76; 0,70; 0,68; однолетних трав на сено - 1,28; 1,06; 1,31; многолетних трав на сено - 1,80; 1,96; 1,77; картофеля - 7,14; 5,95; 4,45 т/га соответственно. Лесостепная зона отличается наиболее выровненной урожайностью основных полевых культур по пятилетним отрезкам.

ГЛАВА 4. МОРФОГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ

4.1 Морфологические признаки

Профиль чернозема обыкновенного (дисперсно-карбонатного) хорошо дифференцирован на генетические горизонты, мощность гумусово-аккумулятивного горизонта достигает 35 см. Пахотный слой почвы часто характеризуется бесструктурностью. В горизонте ССА (СК) карбонаты образуют диффузные формы или натечные корочки на обломочных породах - гальке или щебне. Характерные для европейских черноземов карбонатные новообразования в виде конкреций «журавчиков» или «белоглазки» в тувинских черноземах не встречаются. Черноземы южные (текстурно-карбонатные) Тувы развиваются в условиях большей сухости, чем черноземы обыкновенные, что приводит к ослаблению гумусонакопления, сокращению мощности гумусового горизонта, повышению уровня залегания карбонатов. Они чаще всего являются безгипсовыми.

Каштановые почвы доминируют на земледельческой территории Тувы. Темно-каштановые (агрочерноземы текстурно-карбонатные) хорошо разделяется на генетические горизонты. Каштановые и светло-каштановые (агроземы текстурно-карбонатные) - маломощные, укороченные, бесструктурные. Карбонаты в рассеянной форме присутствуют во всех горизонтах, но наиболее обильно - в средней части профиля, вызывая очень светлую, палево-белесую окраску.

4.2 Гранулометрический состав

В суглинистых разновидностях чернозема обыкновенного (дисперсно-карбонатного) доминирует фракция крупной пыли, что указывает на лессовидный характер почвообразующих пород. Наряду с этой фракцией в заметных количествах присутствует фракция мелкого песка. В супесчаных разновидностях эта фракция мелкозема преобладает.

Преобладающими фракциями в черноземе южном (текстурно-карбонатном) являются крупная пыль и мелкий песок. Их количество в пределах профиля довольно равномерное. Основная часть физической глины в пахотном слое состоит из частиц мелкой пыли, а глубже - из илистых частиц. Обедненность АПАХ илом объясняется влиянием распространенной на земледельческой территории Тувы ветровой эрозии, при которой происходит выдувание тонких почвенных частиц.

Супесчаные разновидности каштановых почв встречаются чаще, чем суглинистые. Основная часть фракции физической глины в них состоит из тонкопылеватых и илистых частиц, равномерно рассредоточенных по генетическим горизонтам.

В пахотном слое аллювиальной почвы - легкосуглинистый гранулометрический состав с преобладанием частиц мелкого песка и крупной пыли. Содержание ила по всему профилю очень незначительное. Количество средней и мелкой пыли уменьшается вниз по профилю от 8-10% до 1-2%.

4.3 Показатели физических свойств

Лучшими по агрофизическому состоянию являются черноземные почвы Тувы. По содержанию агрономически ценных фракций в слое 0-20 см почвы выстраиваются в следующий убывающий ряд: чернозем обыкновенный (66%) > чернозем южный (61%) > темно-каштановая (55%) > лугово-каштановая (50%) > каштановая (37%) > светло-каштановая (36%) > аллювиальная дерновая (33%) (рис. 1).

Содержание водопрочных агрегатов в верхнем слое почв указывает на хорошее структурное состояние черноземов обыкновенных и южных (62-45%); удовлетворительное - темно-каштановых и лугово-каштановых (32-38%); неудовлетворительное - каштановых, светло-каштановых и аллювиальных дерновых (21-27%).

Полученные оценки структурно-агрегатного состава согласуются с гранулометрическим составом исследуемых почв. Установленная сильная обратная зависимость между содержанием фракций агрономически ценного размера и физической глины свидетельствует об усилении глыбообразования с утяжелением гранулометрического состава почв. Гранулометрический состав на 55% определяет выход АЦФ. В отношении водопрочных агрегатов зависимость обратная (r = - 0,81).

а) АЦФ

б) ВА

Рис. 1. Содержание агрономически ценных (АЦФ) и водопрочных агрегатов (ВА) в профиле почв (р. 22 - чернозем обыкновенный, р. 24 - чернозем южный, р. 13, 18, 29 - темно-каштановая, р. 30, 31 - лугово-каштановая, р. 20, 25 - каштановая, р. 15 - аллювиальная дерновая), %

4.4 Химические и физико-химические свойства

Каштановые почвы Тувы обладают провинциальными особенностями - каменистостью, легким гранулометрическим составом, маломощностью, часто мучнистым выделением карбонатов, отсутствием многолетней мерзлоты, отсутствием на водоразделах и склонах засоленности и солонцеватости.

Как известно, почвы разного гранулометрического состава обладают разными свойствами. Супесчаные и легкосуглинистые почвы, по сравнению со средне- и тяжелосуглинистыми, имеют меньше гумуса, емкость поглощения, подвижных форм азота, фосфора и калия [Савич, Булгаков и др., 2010]. В тоже время в более легких почвах меньше возобновляющаяся способность почв [Савич, Санчес и др., 2002]. То есть, при одинаковом содержании фосфора и калия в легких и тяжелых почвах, в последних запасы указанных элементов в твердой фазе почв выше, т.е. выше и потенциальное плодородие почв. Более легкие почвы обладают и меньшей буферной емкостью. Это приводит к меньшему поглощению ими продуктов трансформации растительных остатков и к меньшему депонированию углерода и СО2. В тоже время почвы более легкого гранулометрического состава более теплые, с лучшей аэрацией, более скелетные. В них выше водопроницаемость, но ниже запасы влаги. С нашей точки зрения, отличие по свойствам более легких и более тяжелых почв зависят от гидротермических условий территории и степени континентальности. Поэтому степень отличия легких и тяжелых почв в Европейской части России и в Туве должна отличаться. Это является одной из провинциальных особенностей почв Тувы. С увеличением степени континентальности климата отличия должны возрастать.

Это подтверждается и полученными нами экспериментальными данными. Так, емкость поглощения почв супесчаной разновидности чернозема составляет 28 мг-экв/100 г, а в легкосуглинистой - 42 мг-экв/100 г. Содержание общего азота в темно-каштановых легко- и среднесуглинистых почвах составляет 0,52%, а в супесчаных - 0,14%. В тоже время, согласно Б.М. Когуту [2003, 2006], в центральном регионе каштановые легкосуглинистые почвы характеризуются средним содержанием гумуса 1,7-2,5%, тяжело- и среднесуглинистые - 2,3-3,3%; светло-каштановые - 1,5-2,3% и 1,7-2,5% соответственно. Для Восточно-Сибирского региона эти показатели для каштановых почв равны - 2,3-3,3% и 2,9-3,9%. По полученным нами данным, для почв Тувы эти различия выше.

По полученным нами данным, в условиях Тувы больше отличие свойств разных типов почв по сравнению с другими регионами. Свойства почв взаимосвязаны и между ними существует прямые и обратные связи. Например, содержание подвижных форм тяжелых металлов зависит от рН, но и рН зависит от содержания подвижных форм тяжелых металлов и следовательно - от биопроизводительности, микробиологической активности. В тоже время рН в меньшей степени зависит от содержания подвижных форм фосфатов. Например, климатические факторы определяют развитие ветровой эрозии, которая существенно изменяет свойства почв и биопродуктивность. Однако и биопродуктивность изменяет свойства почв и, следовательно, устойчивость их к эрозии.

В разных интервалах свойств почв взаимосвязи между ними меняются как по вектору, так и по величине. Например, при увеличении рН от 4,5 до 6 уменьшается образование фосфатов железа аммония, а подвижность фосфатов возрастает. Однако при изменении рН до 7-8 в связи с образованием трехзамещенных фосфатов Са, Mg подвижность фосфатов падает.

Все свойства почв взаимосвязаны друг с другом и проявляются принципы эмерджентности, что обусловливает и проявление синергизма и антагонизма во взаимодействии ионов (свойств почв) друг с другом. В связи с этим оптимумы показателей свойств почв относительны и зависят от сочетания всех свойств почв.

Каждое свойство почв оказывает многофункциональное влияние на разные компоненты экологической системы и на разные свойства почв одного компонента (в том числе во времени и в пространстве). Так, например, содержание СО2 в почвенном воздухе влияет на тепловой эффект, состояние компонентов экологической системы, свойства почв, плодородие и на урожай.

По полученным нашим данным, структурные взаимосвязи между свойствами почв являются необходимыми, дополнительными, незаменимыми для оценки почвенных типов.

Согласно проведенным исследованиям, свойства отдельных почвенных типов находятся в лимитах перекрывающих друг друга, и ни одно свойство почв не может однозначно характеризовать почвенный тип.

Для оценки принадлежности к определенному почвенному типу необходимо учитывать совокупность свойств почв, их взаимосвязи, изменение свойств почв и взаимосвязей по почвенному профилю.

YУ=? У ki Yi,

где Yi - показатель отдельных свойств почв, ki - доля влияния Yi на формирование типа почв.

Предложено использовать для оценки принадлежности почв к определенному типу метод Верда и структурные взаимосвязи между свойствами почв, их изменение по профилю.

Например, и дерново-подзолистые и черноземы при определенных условиях могут иметь одинаковые значения рН, степени гумусированности, содержание подвижных форм биофильных элементов и т.д. Совокупность свойств почв в большей степени характерна только для определенного почвенного типа. Однако в еще большей степени характеристиками для почвенных типов будет сочетание свойств почв и их изменение по профилю, закономерные взаимосвязи между свойствами почв, свойствами почв и климатическими факторами. При этом одна характеристика почв в большей степени зависит от породы, другая - от климата, третья - от растительности и т.д.

Так, в темно-каштановых, каштановых и светло-каштановых почвах варьирование содержания подвижных форм Р2О5 составляет 5,7-1,2; 3,7-0,7 и 2,9-0,5 мг/100 г; варьирование содержания подвижного калия составляет соответственно 29,8-12,1; 22,7-10,4 и 23,8-5,3 мг/100 г. В разных подтипах каштановых почв перекрываются и показатели физико-химических свойств почв. В темно-каштановых почвах рН колеблется в пределах 8,7-7,0; в каштановых - 8,3-7,0, в светло-каштановых - 8,5-6,8. Варьирование содержания суммы поглощенных оснований составляет соответственно 34,9-20,4; 33,1-12,0 и 25,9-12,0 мг-экв/100 г; варьирование содержания гумуса составляет соответственно 4,1-2,7; 2,6-1,2; 1,7-1,4%. Для оценки принадлежности почв к определенному почвенному типу необходимо учитывать совокупность свойств почв, их взаимосвязи и изменение свойств почв и взаимосвязей по почвенному профилю.

...