Агроэкологическая оценка почв Тувы

4.5 Биологическая активность почв

Современное земледелие в регионе не обеспечивает интенсификацию биологической активности почв. По целлюлозоразлагающей способности в почвенных профилях разрезов, полученных методом аппликаций И.С. Вострова и А.Н. Петровой [1961], выявлены следующие закономерности:

- наибольшая активность целлюлозоразложения в любой почве наблюдается в верхних гумусированных, обогащенных живыми корнями и растительными остатками слоях;

- глубже 30 см отмечается заметное снижение интенсивности целлюлозоразложения;

- черноземы и темно-каштановые почвы отличаются наибольшей активностью биоты по сравнению с каштановыми;

- профиль аллювиальной почвы характеризуется значительной неоднородностью интенсивности распада целлюлозы: максимальная - в слое 20-30 см, глубже постепенно ослабевает, а затем на глубине 90-100 см снова повышается. Это объясняется слоистостью профиля, чередованием иловатых и песчаных прослоек и обилием мортмассы в отдельных срединных слоях и даже глубже.

4.6 Гумусовое состояние почв

4.6.1 Содержание и запасы гумуса в почвах

Для изучаемого региона плодородия почв, биопродуктивность угодий, урожай сельскохозяйственных культур и депонирование СО2 в значительной степени определяются гумусовым состоянием почв. По полученным данным, по содержанию гумуса пахотные почвы Тувы выстраиваются в следующий убывающий ряд: чернозем обыкновенный (агрочернозем дисперсно-карбонатный) > чернозем южный (агрочернозем текстурно-карбонатный) > темно-каштановая (агрочернозем текстурно-карбонатный) > каштановая (агрозем текстурно-карбонатный) > светло-каштановая (агрозем текстурно-карбонатный) (табл. 1).

По сравнению с почвами других регионов, почвы Тувы, имеют ряд отличительных черт гумусового состояния. Прежде всего - пониженное содержание гумуса и запасы, малую мощность гумусового горизонта.

В целом почвы пахотных массивов Тувы депонируют 17142 тыс. т гумуса в слое 0-20 см (рис. 2). Основная часть запасов гумуса концентрируется в массивах каштановых почв 10909 тыс. т (64% от общего запаса в почвах пашни). На долю темно-каштановых приходится 56% от общего запаса в этом типе почв. В пахотном слое черноземов аккумулировано 5488 тыс. т гумуса или 32% от всех запасов на пашне региона. Аллювиальными почвами депонированы незначительные запасы гумуса (745 тыс. т), поскольку они занимают малые площади в составе пашни.

Таблица 1 - Статистические параметры содержания гумуса в пахотном слое почв земледельческой территории Тувы, %

Почва	n	min-max	X±Sx	S	S2	V
Чернозем обыкновенный (агро-чернозем дисперсно-карбонатный)	15	2,63-7,12	4,48±0,33	1,27	1,62	28
Чернозем южный (агрочернозем текстурно-карбонатный)	38	2,35-6,73	3,97±0,15	0,93	0,87	23
Лугово-черноземная (агрочернозем гидрометаморфизованный)	14	2,84-7,66	5,29±0,41	1,55	2,40	29
Темно-каштановая (агрочернозем текстурно-карбонатный)	46	2,27-4,85	3,44±0,10	0,66	0,43	19
Каштановая (агрозем текстурно-карбонатный)	76	1,43-4,50	2,65±0,11	1,01	1,03	38
Светло-каштановая (агрозем текстурно-карбонатный)	27	1,42-3,82	2,18±0,15	0,77	0,59	35
Лугово-каштановая (агрозем текстурно-карбонатный гидрометаморфизованный)	16	1,35-4,90	3,33±0,31	1,23	1,50	37
Аллювиальная дерновая (агротем-но-гумусовая аллювиальная)	32	1,46-6,23	3,15±0,21	1,18	1,39	37
Аллювиальная дерновая остепнен-ная (агрогумусовая аллювиальная)	45	1,31-3,69	2,40±0,09	0,63	0,40	26

Примечание: n - объем выборки, min - минимальное значение, max - максимальное значение, X - среднее значение, Sx - ошибка средней, S - стандартное отклонение, S2 - дисперсия, V - коэффициент вариации.

Таким образом, полученное распределение долевого участия различных почв в суммарных запасах гумуса связано, в большей степени, со структурой почвенного покрова пашни Тувы. Наибольшая доля (62%) аккумулированных запасов гумуса в пахотном слое сосредоточена в степи Тувы, наименьшая (14%) - в сухостепи. Эти различия вполне объяснимы неодинаковым соотношением пахотных массивов в данных зонах и различным содержанием гумуса в преобладающих на них почвах.

4.6.2 Содержание и запасы подвижных гумусовых веществ в почвах

Количественные оценки углерода в компонентах подвижного гумуса зависят от запасов СГУМУСА. Как правило, чем больше в почве гумуса, тем выше содержание его подвижных соединений. Концентрация подвижных продуктов гумуса в пахотном слое различных почв Тувы изменяется от 163 до 1343 мг С/100 г. Больше всего этих соединений присутствует в гумусе чернозема обыкновенного (33% от СГУМУСА), меньше - в светло-каштановой (20% от СГУМУСА). Это свидетельствует, с одной стороны, о слабой обеспеченности светло-каштановой почвы мобильными источниками элементов питания для растений, с другой, - о слабой устойчивости гумусовой системы этих почв к разрушению и деградации. В черноземах южных доля водорастворимых соединений составляет 1,3-1,8% от СГУМУСА и 4,2-5,8% от СПОВ в слое 0-27 см, 2,5-3,0% и 8,4-9,0% в слое 30-53 см. В составе подвижных гумусовых веществ изученных агрочерноземов доминируют щелочерастворимые. Черноземы легкосуглинистые характеризуется меньшим содержанием СГУМУСА и СПОВ в его составе, чем суглинистые. Хотя доля подвижных гумусовых веществ остается одинаковой, - 20% от СГУМУСА. Все подтипы каштановых отличаются значительно меньшим содержанием подвижных соединений гумуса по сравнению с черноземами. Концентрация СПОВ в слое 0-20 см каштановой почвы различного гранулометрического состава равняется 230-405 мг/100 г, светло-каштановой супесчаной - 163 мг/100 г. Профиль каштановых характеризуется постепенным уменьшением (1,4-1,7 раза) подвижных органических соединений от поверхностных к глубоким слоям. Эти данные были получены при методической помощи В.В. Чупровой [2005, 2007].



Рис. 2. Пул гумуса в почвах ландшафтно-климатических зон Тувы:

1 - агрочернозем дисперсно-карбонатный, 2 - агрочернозем текстурно-карбонатный, 3 - агрочернозем гидрометаморфизованный, 4 - агрочернозем текстурно-карбонатный (темно-каштановая), 5 - агрозем текстурно-карбонатный, 6 - агрозем текстурно-карбонатный (светло-каштановая), 7 - агрозем текстурно-карбонатный гидрометаморфизованный, 8 - агротемно-гумусовая аллювиальная (дерновая), 9 - агрогумусовая аллювиальная (дерновая остепненная)

В составе щелочерастворимых веществ отмечается следующая закономерность: СГК:СФК расширяется в почвах, обедненных СПОВ. Это свидетельствует об уменьшении степени подвижности гумуса в почвах степной и сухостепной зон. Повышенные температуры и недостаток увлажнения способствуют довольно быстрой конденсированности молекулы «молодого» гумуса, что не противоречит известным материалам [Орлов, 1990]. Состав подвижного гумуса - фульватно-гуматный.

В гумусе изученных почв преобладают соединения, прочно связанные с минеральной частью почвы и составляющие фонд стабильного гумуса, - 66-80% от запасов СГУМУСА (рис. 3). Высокие запасы ССТАБ.ГУМУСА находятся в черноземах, низкие - в каштановых.

Рис. 3. Запасы гумусовых веществ в пахотных почвах Тувы, т С/га в слое 0-20 см: 1 - агрочернозем дисперсно-карбонатный, 2 - агрочернозем текстурно-карбонатный, 3 - агрочернозем гидрометаморфизованный, 4 - агрочернозем текстурно-карбонатный (темно-каштановая), 5 - агрозем текстурно-карбонатный легкосуглинистый, 6 - агрозем текстурно-карбонатный супесчаный, 7 - агрозем текстурно-карбонатный (светло-каштановая супесчаная), 8 - агрозем текстурно-карбонатный гидрометаморфизованный, 9 - агрогумусовая аллювиальная

Запасы гумуса, устойчивого к биотрансформации и прочно связанного с минеральной частью почвы, составляют в среднем 37 т С/га, изменяясь от 61-66 т С/га в черноземах до 14-28 т С/га в каштановых. Гумус пахотного слоя почв региона аккумулирует 5-25 т С/га в форме подвижных соединений.

4.7 Полигенетическое образование и эволюция почв Тувы

Проведенными исследованиями установлены особенности морфологических признаков и свойств почв Тувы.

По полученным данным, почвообразующие породы в ряде случаев в большей степени определяют некоторые свойства почв, чем другие факторы почвообразования и с агрономической точки зрения их необходимо выделять на более высоком иерархическом уровне, чем разряд.

Например, супесчаные каштановые почвы на элюво-делювии на склонах южной и северной экспозиции имеют близкое содержание гумуса соответственно в А1 и ВС 2,6% и 1,0%; 3,6% и 0,7%; рН соответственно 7,2 и 8,4; 7,7 и 8,7.

По полученным данным, химический состав почвообразующих пород оказывает влияние на качественный состав гумуса каштановых почв. Для почв, формирующихся на легких магматических породах, кристаллических глянцах и кварцевых песчаниках, характерным является преобладание подвижных форм гумусовых веществ и большая доля участия гуматов Са. Заметна тенденция к уменьшению подвижности гумуса и возрастанию доли II фракции гумусовых веществ, связанных с Са, от почв на кислых почвообразующих породах к почвам на основных и карбонатных породах.

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.

При эволюции почв их свойства стремятся к равновесию с окружающей средой. В связи с этим, при развитии почв на разных породах тренд изменения пород под влиянием внешних факторов будет меняться. Например, кислые породы могут нейтрализоваться, а щелочные - подкисляться.

Например, по полученным нами данным, в темно-каштановых почвах на элюво-делювии содержание Са в горизонтах С и Апах составляет 15,0 и 14,5 мг-экв/100 г, на делюво-пролювии - 20,5 и 23,1 соответственно. В тоже время содержание обменного калия в этих же горизонтах на элюво-делювии составляет 13,0 и 10,4 мг/100 г, а на делюво-пролювии - 17,0 и 38,3 мг/100 г. Установлено, что изменение отдельных почвообразующих пород при образовании каштановых почв идет в разном направлении. Показано, что изменение при образовании каштановых почв рН, содержание биофильных элементов в основных, кислых, карбонатных, засоленных породах идет в разном направлении.

При этом изменение свойств почв под влиянием внешних факторов происходит последовательно.

На разных этапах эволюции почв их изменение может идти в разном направлении. Почвы образуются под влиянием нескольких факторов почвообразования. Вес влияния этих факторов на свойства почв в отдельных конкретных условиях неодинаков. Отмечаются эффекты синергизма и антагонизма, эмерджентности.

Эволюция почв определяется несколькими факторами почвообразования (УXi) пропорционально их влиянию на свойства почв (УYi), что определяет коэффициент k.

Yi= У ki Xin,

при этом Xi является интегральным показателем факторов более низкого иерархического уровня. Xi = У ki Zi

Изменение почв при эволюции определяется изменением отдельных свойств, их взаимосвязей соответственно степени их влияния на эволюцию почв.

Ti= У TH У ki Yi ,

где Ti - совокупность свойств, процессов и режимов почв на время ti;

TH - совокупность свойств, процессов и режимов почв на некоторый период;

ki - все влияния Yi на Ti.

Формирование определенных совокупностей свойств почв и почвенных типов может быть достигнуто при различном сочетании факторов почвообразования. То есть существует полигенетическая эволюция почв и полигенетическое формирование почвенных типов.

С учетом полученных материалов, следует отметить полигенетическое образование почв Тувы. Каштановые почвы в отдельных районах образовались при сочетании существующих факторов почвообразования, в других районах возникают в результате аридизации территории при эволюции из лугово-каштановых; в ряде районов - при деградации темно-каштановых, и в отдельных случаях - при углублении развития дернового процесса почвообразования из светло-каштановых почв.

Эволюция почв идет в результате локальных трендов - в зависимости от пород, геоморфологии, уровня и характера антропогенного воздействия (дигрессии, сведение лесов, загрязнения, орошения, увеличения глубины грунтовых вод в связи с их хозяйственным использованием и т.д.).

Таким образом, в работе установлено полигенетическое образование каштановых почв Тувы: 1) при аридизации территорий на низинах, занятых луговыми почвами; 2) при развитии дернового процесса на бурых полупустынных почвах; 3) при окультуривании светло-каштановых почв; 4) при снижении уровня засоленных грунтовых вод на выположенных склонах; 5) при деградации (водной и ветровой эрозии, засолении, выпаханности, обеднения элементами питания, загрязнения) из темно-каштановых почв; 6) при локальных изменениях степени гидроморфизма, потоков влажных и сухих воздушных масс, в связи с вырубкой лесов; 7) при деградации из темно-каштановых почв.

Итак, провинциальной особенностью каштановых почв Тувы является их легкий гранулометрический состав, щебнистость, маломощность. Это определяет небольшую буферную емкость почв и незначительную возобновляющую способность почв.

ГЛАВА 5. ПРОДУКЦИОННО-ДЕСТРУКЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В АГРОЦЕНОЗАХ

5.1 Запасы углерода в органическом веществе почвы

Основные запасы углерода в почвенном органическом веществе в изученных агроценозах концентрируются во фракции стабильного гумуса (65-75%). Относительные его запасы по природным зонам не изменяются. А абсолютные запасы уменьшаются в 2-4 раза от лесостепи к сухостепи, что обусловлено сменой почв и изменением их гумусового состояния. Пул углерода стабильного гумуса в почвах, например, зерновых агроценозов лесостепи равен 59,42, в степи - 28,06, в сухостепи - 16,44 т С?га?№. Такая же закономерность прослеживается и в других агроценозах.

В целом необходимо отметить принципиальные расхождения в оценках запасов почвенного углерода (в среднем на 1 га), полученных в агроценозах одной и той же зоны и в одинаковых агроценозах по отдельным природным зонам. Это связано с распределением полевых культур на разных почвах. Так, зерновые культуры в лесостепи приурочены в основном к черноземам и частично к лугово-черноземным (агрочерноземам гидрометаморфизованным), отличающимся повышенными запасами легкоминерализуемого органического вещества (21,31 т С?га?№) и стабильного гумуса (59,42 т С?га?№). Размещение зерновых культур в степи преимущественно на темно-каштановых и каштановых, сухостепи на каштановых приводит к 2-3-кратному уменьшению запасов углерода в почвенном блоке.

Запасы углерода подвижной формы легкоминерализуемого органического вещества в почвенном блоке агроценозов колеблются от 11,04 до 18,95 т С?га?№ в лесостепи, до 10,46-15,26 т С?га?№ - в степи и 4,50-8,67 т С?га?№ - в сухостепи. Распределение их по культурам и природным зонам зависит от почвенного покрова. В агроценозах, распространенных на более гумусированных почвах, как правило, выше запасы СПОД на единицу площади.

Легкоминерализуемое органическое вещество мертвых растительных остатков депонирует за 1981-2000 гг. от 85 тыс. т С в сухостепи, 287 тыс. т С - в степи и до 116 тыс. т С - в лесостепи, а за 2001-2010 гг. - 14, 15 и 41 тыс. т С соответственно (рис. 4). Больше всего их в агроценозах зерновых культур, однолетних и многолетних трав, меньше всего - в агроценозах овощных и картофеля. Легкоминерализуемое органическое вещество в форме подвижных гумусовых соединений за 1981-2000 гг. аккумулирует 727 тыс. т С в лесостепи, 1842 тыс. т С - в степи и 344 тыс. т С - в сухостепи, а за 2001-2010 гг. - 295, 114 и 68 тыс. т С соответственно. Среди них преобладают щелочерастворимые гумусовые вещества. Видно, что соотношение запасов углерода в СПОД под разными агроценозами определяется величиной площади каждого агроценоза.

Запасы органического вещества, устойчивые к биотрансформации и прочно связанные с минеральной частью почвы за 1981-2000 гг., составляют - 1028 тыс. т С в сухостепи, 4536 тыс. т С - в степи и 2682 тыс. т С - в лесостепи, а за 2001-2010 гг. - 167, 262 и 943 тыс. т С соответственно.

За период 2001-2010 гг. площадь в лесостепной зоне под пашней больше в 1,9 раза, чем в степной и в 1,6 раза, чем в сухостепной. Поэтому запасы легкоминерализуемого углерода и стабильного уменьшаются от лесостепи к степи и сухостепи.



Рис. 4. Пул углерода в блоке «органическое вещество почвы», тыс. т С в слое 0-20 см (1 - 1981-2000 гг.; 2 - 2001-2010 гг.)

Таким образом, в целом почвенный покров пашни Тувы за 1981-2000 гг. аккумулирует 11647 тыс. т С, за 2001-2010 гг. - 1919 тыс. т С, из которых 29% приходится на легкоминерализуемое органическое вещество в форме лабильных и подвижных веществ и 71% на стабильный гумус. Содержание в почвах органического вещества коррелирует с биопродуктивностью угодий.

5.2 Интенсивность продукционного процесса

Чистая первичная продукция (NPP) обусловлена продукционным процессом и является важным показателем круговорота (или цикла) углерода в экосистемах [Кобак, 1988; Титлянова, 1990; Базилевич, Титлянова, 2008]. NPP означает интенсивность накопления органического вещества и углерода за определенный период времени (т·га?№·год?№ или т С·га?№·год?№). Величина продукции служит показателем функционирования любой экосистемы, в т.ч. и агроценозов.

Данные материалы получены совместно с В.В. Чупровой [2008]. В зерновых агроценозах в надземной сфере (ANP) находится продукции в пределах 4,0-4,4 т·га?№·год?№, подземной (BNP) - 2,2 т·га?№·год?№. NPP изменяется от 6,2 до 6,6 т·га?№·год?№. Следовательно, значительную долю в продуктивность зернового агроценоза вносят надземные органы растений, около 65%.

Чистая первичная продукция многолетних трав колеблется от 5,04 до 9,68 т·га?№·год?№, где большую часть NPP составляют корни. Агроценозы многолетних трав (преимущественно люцерна) создают самую высокую продукцию по сравнению с однолетними травами. NPP многолетних трав в 1,5-2,2 раза больше, чем NPP однолетних трав.

Агроценозы картофеля в регионе характеризуются невысокой интенсивностью продуцирования растительного вещества: 2,4-6,2 т·га?№·год?№ в лесостепи, 1,6-5,2 т·га?№·год?№ в степи, 1,5-4,6 т·га?№·год?№ в сухостепи.

Агроценозы в регионе ассимилируют в 1981-2000 гг. от 0,20 т С·га?№·год?№ в полях корнеплодов до 8,42 т С·га?№·год?№ в полях многолетних трав, а в 2001-2010 гг. - от 1,03 т С·га?№·год?№ в однолетних травах до 5,84 т С·га?№·год?№ в овощных культурах.

Аккумуляция углерода продукцией агроценозов Тувы, рассчитанная с учетом площадей по каждой полевой культуре, составляет 765 тыс. т С·год?№ в 1981-2000 гг. (табл. 2) и 109 тыс. т С·год?№ в 2001-2010 гг. (табл. 3).

Таблица 2 - Аккумуляция углерода в продукции агроценозов за 1981-2000 гг., тыс. т С·год?№

Ландшафтно-климатическая зона	га	ANP	BNP	NPP
Лесостепь	42054	84,52	61,85	146,37
Степь	150201	221,70	246,72	468,42
Сухостепь	52524	79,05	71,14	150,19
Итого	244779	385,27	379,71	764,98

В период 1981-2000 гг. агроценозы степной зоны вносят наибольший вклад в углеродный блок «растительное вещество - продукция», составляющий 468 тыс. т С•год?№ или 61% запасов углерода всей пашни, а сухостепной - наименьший (20%). Продукцией агроценозов лесостепи, занимающих меньшую, чем в сухостепи и особенно степи, площадь (42 тыс. га), депонировано 146 тыс. т С•год?№ или 19% всех запасов углерода в продукции пашни Тувы.

Таблица 3 - Аккумуляция углерода в продукции агроценозов за 2001-2010 гг., тыс. т С·год?№

Ландшафтно-климатическая зона	га	ANP	BNP	NPP
Лесостепь	16528	32,32	19,81	52,13
Степь	8863	17,31	10,17	27,48
Сухостепь	10125	18,80	10,80	29,60
Итого	35516	68,43	40,78	109,21

В период 2001-2010 гг. агроценозы лесостепной зоны аккумулируют ежегодно самое большое количество органического вещества в год - 52 тыс. т С•год?№, что составляет 48% годичной продукции всех агроценозов в республике. В степной зоне она всего 27 тыс. т С•год?№, или 25 %, в сухостепной - 29 тыс. т С•год?№, или 27%.

Масштабы депонирования углерода продукцией практически одинаковые в 1981-2000 гг. в лесостепи и сухостепи, а в 2001-2010 гг. - в степи и сухостепи. Средняя плотность углерода - невысокая, в 1981-2000 гг. равна 3,48 т•га?№•год?№ в лесостепи, 3,12 т•га?№•год?№ - в степи и 2,86 т•га?№•год?№ - в сухостепи, в 2001-2010 гг. - 3,15, 3,10 и 2,92 т•га?№•год?№ соответственно. Поэтому можно утверждать, что аккумулированные в продукции запасы углерода, в данном случае, определяются величинами площадей пашни в каждой природной зоне.

Таким образом, суммарная аккумуляция углерода в агроценозах Тувы (блоки «растительность - продукция» и «органическое вещество почвы») в период 1981-2000 гг. достигает 12412 тыс. т, а в 2001-2010 гг. - 2028 тыс. т. Следовательно, 94% углерода, аккумулированного в агроценозах, находится в почвенном органическом веществе и 6% - в надземной и подземной фитомассе (в составе продукции). Такое соотношение сохраняется в каждой ландшафтно-климатической зоне Тувы.

5.3 Интенсивность деструкционного процесса

Деструкционный процесс - это сочетание процессов отмирания растений или их отдельных частей, образования мортмассы и ее разложения, а также минерализации гумуса. Количественное описание этого процесса характеризует возврат углерода в атмосферу. Вход углерода из атмосферы в экосистему оценивается величиной NPP. Соотношение интенсивностей входа и выхода определяет величину чистой экосистемной продукции (NEP), которая характеризует статус агроценозов в биосфере [Базилевич, Титлянова, 2008]. Иначе говоря, знак баланса показывает, какую роль выполняют агроценозы в биосфере: являются ли стоком для СО2 атмосферы или его источником в атмосферу.

Баланс углерода в агроценозах Тувы определен за периоды 1981-2000 гг. (табл. 4) и 2001-2010 гг. (табл. 5). Материалы за 1981-2000 гг. были выполнены при консультации В.В. Чупровой.

Таблица 4 - Баланс углерода в агроценозах (1981-2000 гг.)

Статьи баланса	Лесостепь	Степь	Сухостепь	Всего
	1	2	1	2	1	2	1	2
Вход: NPP	3,48	146,37	3,12	468,42	2,86	150,19	3,12	764,98
Выход: отчуждение с урожаем минерализация всего	1,81 1,63 3,44	76,12 68,55 144,67	1,40 1,91 3,31	210,28 286,88 497,16	1,39 2,22 3,61	73,01 116,60 189,61	1,53 1,92 3,45	359,41 472,03 831,44
Баланс (NEP) % от NPP	+0,04	+1,70	-0,19	-28,74 6,13	-0,75	-39,42 26,25	-0,33	-66,46 10,45

Примечание: 1 - т С га-1год-1; 2 - тыс. т С год-1

В агроценозах Тувы ежегодно в деструкцию вовлекается от 1,3 до 2,0 т С га-1 растительных остатков. Освобождение углерода в процессах минерализации колеблется в разных агроценозах конкретной природной зоны и в одинаковых агроценозах, приуроченных к различным зонам. Интенсивность этого процесса снижается в направлении от лесостепи к сухостепи, что обусловлено не столько различиями погодных условий, сколько преобладанием массы растительных остатков в лесостепной зоне по сравнению со степной и сухостепной. В среднем по региону минерализуется ежегодно 70-90% массы растительных остатков.

Соотношение между количественными оценками выхода углерода в процессах минерализации растительных остатков и отчуждения с урожаем в агроценозах очень варьирует. В полях зерновых культур чаще всего преобладает поток отчуждения с урожаем, а в полях картофеля и многолетних трав - минерализационный поток углерода.

Таким образом, минерализационный поток углерода в агроценозах Тувы формируется при разложении растительных остатков и минерализации почвенного гумуса. В суммарном минерализационном потоке доля распада растительных остатков преобладает, но, в отличие от других регионов, возрастает и ежегодная минерализация гумуса. Установлено, что минерализация подвижного гумуса, по сравнению с разложением растительных остатков, протекает с обратной интенсивностью в различных ландшафтно-климатических зонах. Она увеличивается в направлении от лесостепи к сухостепи. Следовательно, снижение интенсивности разложения мортмассы влечет за собой повышение потерь подвижного гумуса. Иначе говоря, чем меньше в почве растительных остатков, тем больше минерализуется гумусовых веществ.

Величина суммарного минерализационного потока углерода в агроценозах Тувы равняется 472 тыс. т год-1 (1,92 т га-1год-1). Вклад агроценозов в лесостепной зоне составляет 15%, степной - 60%, сухостепной - 25%.

Выход углерода и агроэкосистемы слагается из отчужденного с урожаем и выделившегося в процессах минерализации мортмассы и гумуса. Суммарный выход углерода ежегодно варьирует от 145 тыс. т до 497 тыс. т, составляя 831 тыс. т (3,45 т га-1 год-1) на всю земледельческую площадь региона за период 1981-2000 гг. Баланс углерода в агроценозах нарушен. Можно говорить лишь об относительно равновесном состоянии в функционировании агроценозов лесостепной зоны. На пахотной территории степной и сухостепной зон баланс углерода имеет отрицательный знак. В целом же агроценозы Тувы выполняют роль источника углерода, равного 66 тыс. т С в год (0,33 т С га-1 год-1), или 10,4% его затрат на формирование первичной продукции.

Углеродный баланс был нами оценен в агроценозах Тувы и после 2001 г. (табл. 5).

Таблица 5 - Баланс углерода в агроценозах (2001-2010 гг.)

Статьи баланса	Лесостепь	Степь	Сухостепь	Всего
	1	2	1	2	1	2	1	2
Вход: NPP	3,15	52,13	3,10	27,48	2,92	29,60	3,07	109,21
Выход: отчуждение с урожаем минерализация всего	1,64 1,47 3,11	27,10 24,30 51,40	1,39 1,89 3,28	12,31 16,75 29,06	1,42 2,26 3,68	14,37 22,88 37,25	1,48 1,87 3,35	53,78 63,93 117,71
Баланс (NEP) % от NPP	+0,04	+0,73	-0,18	-1,58 5,75	-0,76	-7,65 25,84	-0,28	-8,50 7,78

За последние 10 лет агроценозы Тувы также являются источником углерода в атмосферу, равного 8,5 тыс. т С в год. На земледельческой территории в лесостепи баланс углерода положительный, а степи и сухостепи - отрицательный.

Оценки основных компонентов баланса углерода после 2001 г. позволили сделать сравнительный анализ с периодом 1981-2000 гг. За период 1981-2000 гг. агроценозы в 8 раз больше внесли СО2 в атмосферу, чем за 2001-2010 гг. Это можно объяснить тем, что пахотная площадь за этот период сократилась почти в 7 раз, поэтому и углерода в атмосферу внесено меньше.

Итак, пахотные почвы степной и сухостепной зон региона являются источником углерода в атмосферу, и только агроценозы лесостепной зоны выполняют сток углерода атмосферы. Поэтому возделыванием сельскохозяйственных культур следует заниматься в лесостепной зоне, наиболее благоприятной для выращивания полевых культур, а в степной и сухостепной - формированием травяных экосистем, находящимся в равновесии с окружающей средой.

Глобальное экологическое значение имеет депонирующая способность почв Тувы к СО2. С одной стороны, почвы сами поглощают СО2, с другой - они поглощают потери трансформации органических остатков, превращая их в гумус. Последний процесс усиливается при увеличении до оптимальных значений способности почв и в более широкой степени ПБА (периода биологической активности почв). Способствует депонированию почв к СО2 и увеличение степени закрытости термодинамической системы «почва» (безотвальная обработка …).

Депонирующая и сиквестирующая способность почв Тувы к эмиссии из них газов, и в первую очередь СО2, обусловлена плодородием почв и степенью покрытия территории травостоем. С увеличением степени гумусированности почв увеличивается выделение из почв СО2. Этот показатель увеличивается и с возрастанием степени анаэробиозиса. При этом дополнительно выделяются метан и закись азота. Однако лучшее развитие растительности и большее покрытие травостоем в естественных угодьях приводят к большему поглощению СО2 растениями и к возрастанию выделения ими О2. В этих условиях в почву поступает и больше количество корневых остатков, что увеличивает депонирующую способность почв к углероду и СО2.

По полученным нами данным, анализ материалов космических снимков методом компьютерной диагностики в цветовых системах RGB, CMiK [Савич, 2006] позволяет установить преобладание на территории определенных типов почв, степень контрастности и сложности в структуре почвенного покрова. Так, оценка в цветовой системе CMiK участков с преобладанием горно-лесной темноцветной почвы, темно-каштановой, каштановой и светло-каштановой почв показала, что величина К (темнота) составляла для них при сжатии от 75 до 1 пикселя соответственно 77, 38, 31 и 29, существенно уменьшаясь от почв более гумусированных к почвам менее гумусированных. Оценка контрастности почв в структуре почвенного покрова в цветовой системе RGB показала, что значение DRDGDB для горно-лесной почвы соответственно равна 84, 87 и 84, для темно-каштановой - 167, 163 и 183, для светло-каштановой - 181, 188 и 196. То есть большая контрастность в структуре почвенного покрова была характерна для зоны светло-каштановых почв, что соответствует теоретическим закономерностям. Оценивая периметр и площадь участков с разной цветовой гаммой, можно идентифицировать сложность структуры почвенного покрова.

Очевидно, что почвы лесостепной, степной и сухостепной зон имеют различное содержание гумуса соответственно в черноземах, темно-каштановых, каштановых и светло-каштановых почвах. При этом на этих почвах соответственно и разная биопродуктивность естественных угодий, и урожайность сельскохозяйственных культур. Почвы более аридных территорий имеют меньшее содержание гумуса и соответственно меньше депонируют СО2. В тоже время в них выше минерализация органических остатков, что ведет к выделению СО2. При меньшей биопродуктивности и урожайности на этих почвах меньше поглощения СО2 растениями и меньше выделения О2.

Баланс СО2 в системе «почва - растение - водная и воздушная среда» обусловлен интенсивностью протеканий указанных процессов. Это определяет принадлежность знака баланса для пахотных и целинных угодий рассматриваемых климатических зон и в зависимости от уровней урожайности выращиваемых сельскохозяйственных культур. В тоже время это определяет альтернативные пути регулирования баланса С и СО2 в рассматриваемой системе.

С нашей точки зрения, интенсивность выделения почвами СО2 и интенсивность депонирования почвами углерода и СО2 должна характеризоваться несколькими взаимно дополняющими показателями: 1) емкостью поглощения и общим количеством выделения за вегетационный период или период ПБА; 2) интенсивностью выделения и поглощения в единицу времени; 3) закономерным изменением поглощения и выделения во времени и в пространстве (по показателям и в структуре почвенного покрова). Очевидно, подобный подход перспективно принять и при оценке обеспеченности почв элементами питания.

ГЛАВА 6. МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ И ПЛОДОРОДИЯ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

6.1 Информационное обеспечение мониторинга

Информация, накопленная в ФГБУ ГС агрохимической службе «Тувинская» за десятилетия исследований, достигла такого объема, что становится невостребованной в силу затрудненности визуальной и ручной обработки. Объединение нужной информации и получение ее в короткий срок стало возможным при создании Базы Данных «Агропочвы Тувы».

Имеющаяся информация первоначально была разделена на несколько крупных блоков в соответствии с информационными запросами основного пользователя ФГБУ ГС агрохимической службы «Тувинская», которые позволили сформировать структуру БД. База Данных «Агропочвы Тувы» состоит из 13 основных таблиц и 19 таблиц-справочников, системы запросов и отчетных форм.

Хранится База Данных в файле "2Репер.accdb". К настоящему времени База Данных занимает 20,55 Mb дисковой памяти.

6.2 Изменение химических свойств почв

На мониторинговых площадках Тувы почвы каштанового типа также преобладают. На пашне в 1994 г. содержание гумуса 1,5%, в 1998 г. -1,46%, в 2000 г. - 3,81% и в 2009 г. - 1,51%. На пастбище Улуг-Хемской котловины в каштановой почве содержание гумуса в 1996 г. 1,9%, в 1997 г. - 1,08%, в 2009 г. - 2,57%. За 15-летний период на пастбище Хемчикской котловины гумус колеблется от 2,43% в 1994 г. до 2,06 % в 2008 г.

В светло-каштановой почве в 1996 г. гумуса содержится 1,49%, в 2000 г. - 2,13% и в 2008 г. - 1,70%.

В работе для оценки принадлежности почв к определенному почвенному типу предложено применение кластерного метода (рис. 5).

Рис. 5. Диаграмма относительного сходства тувинских каштановых почв, расположенных в разных котловинах (метод Варда)

Так при определении сходства каштановых почв, которые расположены в разных котловинах Тувы, кластерный метод показывает, что почвы этого типа попадают в один кластер независимо от того, в каких котловинах они расположенны. Четко выделяются две группы кластеров, которые затем объединяются в один. В первую группу попадают почвы РУ-21, РУ-22, РУ-01 и РУ-12, РУ-13, расположенные в Улуг-Хемской котловине, которые объединятся с другим кластером - РУ-08 (Хемчикской), РУ-11, РУ-17 (Улуг-Хемской) и РУ-02 (Улуг-Хемской), РУ-07 (Хемчикской). Итак, независимо, где тувинские каштановые почвы образовались, они имеют сходство по происхождению, гумусовому состоянию, химическим и физико-химическим свойствам.

Оценка относительного сходства черноземов по гумусовому состоянию, химическим и физико-химическим показателям методом кластерного анализа показывает, что все они попадают в один кластер, независимо от того, в каких котловинах республики они находятся (рис. 6). В один кластер попадают почвы Улуг-Хемской котловины (РУ-04, РУ-14) и Турано-Уюкской (РУ-03), которые объединены с другим кластером - Улуг-Хемской котловины черноземом южным (РУ-06) и темно-каштановой (РУ-16).

Рис. 6. Диаграмма сходства агрочерноземных почв, расположенных в различных котловинах Тувы (метод Варда)

Определение сходства аллювиальных почв, которые расположены в различных точках исследуемого региона, по гумусовому состоянию, химическим и физико-химическим показателям методом кластерного анализа также показывает, что все почвы попадают в один кластер. Наиболее близки, по Евклидову расстоянию, между собой почвы пашни Хемчикской котловины РУ-09 и пастбищных угодий Убсу-Нурской РУ-19, которые объединенные в один кластер, к ним присоединяется кластер почв сенокосных угодий Турано-Уюкской котловины РУ-15 и Улуг-Хемской РУ-05, а уже к этим блокам примыкает далеко удаленный кластер аллювиальных почв пастбищных угодий Хемчикской (РУ-10) и сенокосных угодий - Убсу-Нурской котловин (РУ-18). Итак, образуется один кластер, в который входят все аллювиальные почвы, расположенные в различных местах исследуемого региона, и поэтому можно сказать, что кластер действительно существуют.

Таким образом, одинаковые типы почв, в каких бы котловинах Тувы они не образовались, имеют сходство между собой.

По полученным данным, одним из показателей, характеризующим принадлежность почв к определенному почвенному типу, является градиент изменения свойств почв по почвенному профилю. Так, например, изменение содержания гумуса в темно-каштановых почвах от Ап к ВС составляет при содержании гумуса более 3% величину 2,1±0,2; содержания подвижных форм Р2О5 - 1,5±1,2, а при содержании гумуса менее 3% соответственно 1,4±0,1% и 0,7±0,3 мг/100 г. В почвах более гумусированных несколько выше был градиент и суммы поглощенных оснований 5,9±1,0, а в менее гумусированных почвах - 5,6±1,8 мг-экв/100 г. В то же время градиент содержания по профилю подвижных форм К2О от степени гумусированности почв практически не зависел (8,6±2,6 и 9,0±1,4 мг/100 г), а градиент изменения по профилю рНН2О, был выше в менее гумусированных почвах (-0,35±0,13 при содержании гумуса больше 3% и -0,44±0,16 при содержании гумуса менее 3%). Аналогичная тенденция отмечалась и для светло-каштановых почв.

Проведенными исследованиями показано, что математическая оценка изменения свойств почв по профилю уточняет принадлежность отдельных разрезов к определенным почвенным типам. Например, установлено, что изменение содержания илистой фракции с глубиной отличалось для черноземов и каштановых почв, почв разного гранулометрического состава и степени гидроморфности. Для черноземов среднесуглинистых - У=12,3-0,09Х; r=-0,90; для светло-каштановых супесчаных почв - У=3,19+0,10Х; r=0,89; для черноземов легкосуглинистых - У=5,33+0,169Х; r=0,89; для лугово-каштановых среднесуглинистых почв - У=11,78-0,09Х; r=-0,89. Как видно из представленных данных, в легких почвах с глубиной отмечается утяжеление гранулометрического состава, очевидно в связи с развитием ветровой эрозии. Большее изменение гумуса с глубиной было характерно для легкосуглинистого чернозема У=6,7-0,14Х. У этой почвы было и большее убывание с глубиной емкости поглощения У=39,4-0,64Х, подвижных фосфатов У=30,5-0,61Х, подвижных форм калия У=255-3,96Х. При величинах от -0,79 до -0,97. В то же время, меньший градиент уменьшения изучаемых показателей с глубиной был характерен для других почв. Так, низкие величины коэффициентов при независимых переменных по уменьшению с глубиной гумуса, емкости поглощения были характерны для светло-каштановой супесчаной почвы: Г=2,2-0,04Х и Е=14,3-0,02Х, при r = от -0,71 до -0,97.

6.3 Изменение содержание микроэлементов в почве

Содержание подвижных микроэлементов в почвах локальных участков находится от 0,10 до 47,8 мг/кг. По подвижным формам микроэлементов все почвы реперных участков относятся к первой группе эколого-токсикологической оценки, т.е. ниже ПДК (ОДК). Коэффициент вариации меди, цинка, свинца, никеля, ртути и бора колеблется от незначительного до среднего, молибдена - от незначительного до очень высокого, а остальных микроэлементов - от незначительного до высокого. Пестрота содержания микроэлементов в почвах обусловлена специфическими условиями почвообразования, особенностями минералогического состава почвообразующих пород и неоднородностью почвенного покрова региона. В последние годы на накопление микроэлементов в природной среде влияет антропогенная деятельность человека (электростанции, автотранспорт, сжигание каменного угля, минеральные удобрения и т.п.). Коэффициент техногенного накопления водорастворимых микроэлементов в пахотном слое варьирует от 0,3 до 5,3.

Запасы подвижных микроэлементов в пахотном слое почв колеблются от 0,1 до 105,1 кг/га. Это обусловлено разными причинами, и в первую очередь концентрацией микроэлементов в почвах, а также обилием карбонатов. Элювиально-аккумулятивные коэффициенты по валовому содержанию микроэлементов снижаются вниз по профилю почвы.

Выявлено, что почвы сельскохозяйственного использования экологически безопасны. Средние показатели фоновых концентраций валового содержания микроэлементов, в основном в тувинских почвах, находятся в пределах второй группы эколого-токсикологической оценки, а подвижного - первой, что не представляет опасности для здоровья человека и животных.

ГЛАВА 7. ИЗМЕНЕНИЕ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ ТУВЫ ПРИ АНТРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Уровень и характер антропогенного воздействия определяют тренд и скорость изменения свойств почв, протекающих процессов и режимов, экологического состояния биогеоценозов и агрофитоценозов. Эти изменения, в свою очередь, вносят корректировку, как в модели плодородия, так и выбор мероприятий по повышению плодородия почв и оптимизации экологической обстановки.

При этом антропогенное воздействие может как повышать плодородие почв, так и понижать, приводить как к улучшению, так и ухудшению экологической обстановки.

В зависимости от степени гумусированности, гидроморфности, растительного покрова и биопродуктивности, почвы Тувы обладают различной депонирующей способностью к углероду и СО2, а территории (поля) - различной сиквестирующей способностью к эмиссии СО2.

При оценке изменения свойств каштановых почв от степени эродированности с использованием кодированных переменных (Э1; Э2; Э3) получено следующее уравнение:

У=3,56-0,13Х1+0,06Х2-27,26Х3+8,97Х4+0,002Х5-1,2Х6+0,14Х7; r=0,95;

где Х1 - содержание илистых частиц; Х2 - содержание гумуса в %, Х3 - содержание азота в %; Х4 - валовое содержание Р2О5; Х5 - содержание подвижных форм Р2О5; Х6 - валовое содержание К2О; Х7 - содержание подвижных форм К2О.

Как видно из представленных данных, ветровая эрозия почв, уменьшаясь при утяжелении гранулометрического состава, увеличении содержания азота и валового содержания калия.

При вычислении парных корреляций установлено, что содержание гумуса зависело от содержание илистых частиц У=0,57Х0,7; r=0,7.

Содержание подвижных форм фосфора зависело от содержание илистых частиц (Х1), гумуса (Х2), валового содержания фосфатов (Х4).

У=3,02+0,8Х1-0,53Х2+107,44; r=0,95.

Содержание подвижного калия зависело от илистой фракции, содержания гумуса, валового содержания калия (Х6).

У=-0,8+1,02Х1-0,28Х2+7,67Х6.

Деградация почв Тувы обусловлена сочетанием неблагоприятного проявления естественных и антропогенных факторов почвообразования даже в кратковременные периоды. Она сначала проявляется локально во времени и в пространстве и обусловлена в первую очередь уменьшением биопродуктивности. Деградация одного компонента агрофитоценоза уменьшает устойчивость к деградации других компонентов. Деградация отдельных типов почв к разным типам деградации неодинакова. Высокая степень устойчивости к одному виду деградации никогда не соответствует высокой устойчивости ко всем другим видам деградации.

Деградация компонентов биогеоценозов более высокого иерархического уровня определяет тренд деградации компонентов более низкого иерархического уровня.

В результате проведенных исследований для районов Тувы установлены теоретические закономерности изменения свойств почв под влиянием антропогенного воздействия:

ь Развитие рыночных отношений при недостаточно высокой урожайности сельскохозяйственных культур привело к значительному переводу почв пашни в залежь. Так как в основном в залежь переводились менее плодородные почвы, то средневзвешенные показатели обеспеченности почв биофильными элементами за 10-20 лет уменьшились незначительно.

ь Однако резкое снижение доз применения удобрений с 1990 г. привело к истощению почв и к увеличению доли площадей с недостаточной обеспеченностью их биофильными элементами. Это вызвано и низкой возобновляющей способностью почв.

ь Перевод почв пашни в залежь сопровождается разным трендом изменения свойств почв, протекающих процессов и режимов как в зависимости от почвообразующих пород, так и в зависимости от состава ассоциаций растений, поселяющихся на бывшей пашне.

ь Окультуривание переводит почву в неустойчивое состояние как в связи с поступлением в почву в значительном количестве чужеродных элементов, так и в связи с поступлением в почву большого добавочного поступления энергии, изменения степени открытости системы. Достигнутое состояние окультуривания может поддерживаться только при постоянном аналогичном поступлении вещества и энергии в почву извне. Прекращение такого воздействия ведет к ускоренной деградации почв.

ь На изученных почвах проявляется закон «убывающего плодородия почв», когда каждое дополнительное воздействие на почву приносит все меньшую прибыль. Это относится как к увеличению доз удобрений, так и к усилению интенсификации любых антропогенных воздействий.

ь По полученным данным, закон «убывающего плодородия почв» проявляется и при создании окультуренных почв. Например, затраты на изменение содержания гумуса от 1 до 1,5% ниже, чем затраты на изменение гумуса от 1,5 до 2%. В связи с данной закономерностью, более выгодно создавать несколько менее оптимальные свойства почв для горизонта 0-30 см, чем более оптимальные - для слоя 0-22 см.

ь Деградация почв увеличивает интенсивность проявления закона убывающей отдачи.

ь По полученным данным, при окультуривании или деградации почв разные свойства могут изменяться в разном направлении: одни временно улучшаются, другие ухудшаются. При этом происходит поэтапное изменение свойств почв по законам синергетики и с учетом факторов эмерджентности, синергизма и антагонизма.

ь Модели плодородия почв - это оптимальное сочетание свойств, процессов и режимов почв для достижения максимальной биопродуктивности угодий, оправданной с экономической и экологической точек зрения. По полученным данным, оптимальные свойства одних почв зависят от сочетания других свойств и лимитируются тем показателем, который нельзя или невыгодно изменить. Деградация почв по любому параметру изменяет оптимальные свойства и модели плодородия почв для конкретных условий.

ВЫВОДЫ

1. 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.

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. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. В гумусе пахотных почв региона преобладает фракция стабильного гумуса. Доля подвижных органических соединений в составе СГУМУСА изменяется от 32-33% в черноземах обыкновенных и черноземах южных до 20-22% в каштановой и аллювиальной почвах. Супесчаные разновидности всех почв характеризуются в 2 раза меньшим количеством подвижных гумусовых соединений, чем суглинистые. В составе подвижного гумуса доминируют вещества, гидролизуемые 0,1 н NaOH. Водорастворимых продуктов - не более 3,5% от СГУМУСА. Отношение СГК:СФК расширяется в почвах, обедненных подвижным гумусом.

8. Чистая первичная продукция зерновых агроценозов за исследуемый период (1981-2010 гг.) изменяется от 6,2 до 6,6 т·га?№·год?№. Овощные культуры (капуста белокочанная) отличаются самой высокой NPP (13,9 т·га?№·год?№), картофель - минимальной (1,5-6,2 т·га?№·год?№). Продукция в подземной сфере агроценозов многолетних трав, картофеля, кукурузы преобладает над продукцией в надземной сфере, а в остальных агроценозах - наоборот. Практически все агроценозы лесостепной зоны характеризуются более высокими значениями NPP, чем агроценозы степной и сухостепной зон.

9. Баланс углерода в агроценозах Тувы нарушен. Относительно равновесное состояние в функционировании агроценозов лесостепной зоны, в степной и сухостепной зонах баланс углерода имеет отрицательный знак. В целом, агроценозы Тувы выполняют роль источника углерода, равного 66 тыс. т С в год (1981-2000 гг.) и 8,5 тыс. т С в год (2001-2010 гг.).

10. 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.

11. 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.

Органическое вещество почвы депонирует в период 1981-2000 гг. 11,6 млн. т С, а в 2001-2010 гг. - 1,9 млн. т С, из которых 29% находится в легкоминерализуемой фракции (лабильные и подвижные продукты) и 71% - во фракции стабильного гумуса. Продукцией агроценозов Тувы аккумулируется в период 1981-2000 гг. ежегодно 765 тыс. т С, а в 2001-2010 гг. - 109 тыс. т С. Пул углерода снижается от лесостепи (67,8 т С/га) к сухостепи (25,8 т С/га).

Суммарная аккумуляция углерода в агроценозах Тувы (блоки «растительность - продукция» и «органическое вещество почвы») в период 1981-2000 гг. достигает 12,4 млн. т, а в 2001-2010 гг. - 2 млн. т. В почвенном органическом веществе находится 94% углерода и 6% - в надземной и подземной фитомассе.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Расширение площади пашни целесообразно проводить в первую очередь путем распашки залежных черноземов обыкновенных (агрочерноземов дисперсно-карбонатных) и черноземов южных (агрочерноземов текстурно-карбонатных), которые обладают более высоким потенциалом плодородия.

2. Для выполнения почвенно-изыскательных, картографических, почвенно-оценочных и мониторинговых работ рекомендуется использовать новую российскую почвенную классификацию. Предложенная корреляционная таблица может служить промежуточным инструментом для осуществления таких работ, как в Туве, так и в других регионах.

3. При определении эффективности возделывания сельскохозяйственных культур предлагается учитывать плодородие агропочв.

4. Для оценки плодородия почв данной территории рекомендуется использовать созданную Базу Данных «Агропочвы Тувы», которая внедрена в ФГБУ ГС агрохимическую службу «Тувинская» и является фактографической базой агроэкологического мониторинга региона.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

Монографии

1. Жуланова, В.Н. Агропочвы Тувы: свойства и особенности функционирования / В.Н. Жуланова, В.В. Чупрова. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2010. - 155 с.

2. Савич, В.И. Агроэкологическая оценка почв Тувы / В.И. Савич, В.Н. Жуланова и др. - М.: Изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2012. - 345 с.

Свидетельство

3. Жуланова, В.Н. Свидетельство РФ № 2012620371. База Данных «Агропочвы Тувы» / В.Н. Жуланова, С.В. Александрова, В.В. Чупрова. - 20.04.2012. - 19,6 Mb.

Статьи в журналах, рекомендуемых ВАК РФ

4. Чупрова, В.В. Запасы углерода гумусовых веществ в почвах Тувы / В.В. Чупрова, В.Н. Жуланова // Вестник Томского государственного университета. - 2005. - №15. - С. 33-35.

5. Чупрова, В.В. Гумусное состояние почв земледельческой территории Тувы / В.В. Чупрова, В.Н. Жуланова // Вестник КрасГАУ. - 2005. - №9. - С. 99-111.

...