Агрогенная трансформация почв Черноморского побережья Северо-Западного Кавказа при использовании под субтропические культуры

Актуальность темы

Почвенный покров — сложный социально-экологический объект исследований, обладающий всеми признаками системы, изучение которых необходимо для научно-обоснованного управления многими отраслями, поскольку Земля — пространственный базис размещения хозяйственной деятельности человека, прежде всего, сельскохозяйственного производства.

Плодородие почв является материальной основой урожаев и характеризуется комплексом показателей. Потеря почвой плодородия приводит к её деградации, наносит не только огромный экономический ущерб, но и нарушает экологическое равновесие и связи, что ухудшает социальное условия людей (Урушадзе Т.Ф., 1996; Шептухов и др., 1997; Державин J1.M., 1998). В настоящее время 30 — 40% территории педосферы подвергнуто сильнейшей антропогенной деградации или разрушению (Никитин Е.Д., Скворцова Е. Б., 2001).

Природно-климатические условия Черноморского побережья СевероЗападного Кавказа обусловили пестроту почвенного покрова и специализацию сельскохозяйственного производства — возделыванию многолетних культур: винограда, плодовых и субтроплодовых пород, орехоплодных, чая и др. Каждая из перечисленных культур имеет свои биологические особенности и специфические требования к почве, которые и формируют технологии их выращивания.

Длительное возделывание монокультур приводит к одностороннему воздействию на почвы. К тому же при вовлечении лесных почв в сельскохозяйственное производство нарушается вся природная структура их формирования, в результате чего изменяется количественно и качественно почвенный профиль (Герасимов И.П., 1949). Долго бытовавшая паровая система содержания междурядий многолетних насаждений привела к разрушению почв. Усилились процессы водной эрозии (Бурыкин A.M., 1960; Акулич Е. П., 1980; Козин В. К., Беседина Т. Д., 1996, 2001).

Внесение минеральных удобрений в дозах создания положительного баланса привело к негативным последствиям — внедрению их в большой круговорот и нарушению экологического равновесия не только в гидросфере, но и в атмосфере. Антропогенное воздействие на почвы стало глобальным (Любимова И.Н., 1998; Ягодин Б. А., 2001).

Кроме того, почвы субтропиков России имеют ценность не только в связи с возможностью выращивания на них таких культур, как чай, виноград и т. д., но и как несущие рекреационные функции для окружающей среды СевероЗападного Кавказа.

Агрогенную трансформацию почв под ведущими сельскохозяйственными культурами на побережье автор выполнял в процессе научных исследований и методических разработок во ВНИИ цветоводства и субтропических культур с 1986 по 2003 гг. (номера госрегистрации и по договорам с ГИЗРом № 161 в 1990 г.- № 192 в 1991 г.- № 10 в 1992 г.- с комитетом по Земельным ресурсам и Землеустройству Краснодарского края № 253 от 25/V-1993; № 257 от 10/VI-1993; № 260 в 1995 г.).

Цели и задачи исследований. Значительное увеличение площадей под многолетними культурами в 50 — 70-х годах привело к вовлечению в сельскохозяйственное производство почв, сформировавшихся под лесом. Расширялись насаждения чая, винограда, яблони, косточковых плодовых пород, фундука, которые имеют специфические технологии возделывания. В связи с чем, была поставлена цель — выяснить влияние технологий выращивания ведущих культур на свойства почв.

Задачами прикладного почвоведения XXI века ставится изучение экологических процессов в естественных и антропогенных системах землепользования, скорости и направленности изменений свойств почвы в агроценозах, разработке критериев качества почв как одного из показателей состояния окружающей среды побережья.

Исходя из общих основных задач агропочвоведения и целей работы, поставлены следующие конкретные задачи:

1) изучить свойства основных типов и подтипов почв современных сельхозугодий на Черноморском побережье Северо-Западного Кавказа (Геленджик — Адлер) и составить карту-схему их размещения;

2) выявить характер изменений показателей плодородия под ведущими культурами зоны влажных субтропиков России;

3) изучить воздействие технологий выращивания винограда и промышленных садов на свойства дерново-карбонатных, коричневых и пойменных почв.

Научная новизна. В результате многолетних исследований, крупномасштабного почвенного обследования сельскохозяйственных земель на Черноморском побережье Краснодарского края, постановки мониторинга земель сельскохозяйственного назначения во влажных субтропиках России и оценки земель под многолетними насаждениями впервые установлена направленность воздействия технологий возделывания многолетних культур на свойства почв:

— биологические особенности чая и технология его выращивания вызывают значительные антропогенные преобразования в свойствах почв на классификационном уровне. Агрогенная трансформация почв под плантациями чая в настоящее время имеет положительное значение для культуры чая;

— возделывание фундука и субтроплодовых на современном этапе сельскохозяйственного производства влияет на свойства почв в меньшей степени;

— внесение минеральных удобрений в оптимальных дозах, разработанные для чая, фундука и хурмы, позволяет получать высокие экономически и экологически оправданные урожаи;

Выявлена тесная коррелятивная связь обменной кислотности с подвижным алюминием под чаем и фундуком.

Определено содержание «стабильных» агрегатов в профиле бурых лесных кислых почв и желтозёмов, объясняющих их эрозионную устойчивость.

Практическая и научная ценность работы.

1. Представлена современная почвенная карта-схема сельхозугодий на Черноморском побережье Северо-Западного Кавказа.

2. На основании выявленных диагностических свойств почв проведена оценка их чаепригодности и микрозонирование отрасли чаеводства.

3. Выявлены необратимые процессы воздействия минеральных удобрений на почву.

4. Установлены виды агрогенной деградации почв региона.

Реализация результатов исследований.

На основании методики оценки земель под насаждения чая проведена внутрихозяйственная оценка земель сельскохозяйственных предприятий города Сочи: ЗАО «Дагомысчай», «Шапсугский чай», «Хоста-чай», «Мацестинский чай», АООТ «Солох-Аульский чай» и «Адлерский чай».

Микрозонирование отрасли чаеводства поможет рационально использовать финансирование при восстановлении плантаций чая.

Апробация работы. Материалы исследований послужили основой агроэкологической методики оценки земель под многолетними насаждениями, апробированной по всем сельхозугодиям побережья (1990 — 2003 гг.), в краевых научно-практических конференциях (1994, 1995, 2002), во Всероссийских научно-практических конференциях (1994, 1996, 2001), научных конференциях ВНИИ цветоводства и субтропических культур (1994, 2003), публикациях в журналах «Садоводство и виноградарство», «Агрохимия», в отчётах комитету по земельным ресурсам и землеустройству по мониторингу земель сельскохозяйственного назначения (1993 — 1997 гг.) и крупномасштабного почвенного обследования сельхозучреждений города Геленджика (1992 — 1995 гг.).

Структура н объём диссертации. Диссертация состоит из Введения, четырёх глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованных.

198 ВЫВОДЫ.

Слабоненасыщенный подтип бурых лесных почв благодаря своему химизму в основном используется под садами плодовых культур и под фундучные насаждения.

Вовлечение бурых лесных слабоненасыщенных почв в сельскохозяйственное производство вызывает потери органического вещества, определяющие одну из форм их деградации — дегумификацию.

Повышение производства плодов и орехов в условиях субтропиков возможно при внесении минеральных удобрений в дозах экономически и экологически целесообразных: для фундука N160- для хурмы — N100P80K80 кг/га д.в., при этом урожайность культур повышвется в 3 — 4 раза.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ ГОРОДА ГЕЛЕНДЖИКА.

Природно-климатические условия города Геленджика обусловили возделывание здесь винограда и плодовых культур (в основном, яблони, алычи и персика), воздействие которых на почву зависит от их биологических и технологических особенностей.

4.1. Требования виноградного растения к почвенным условиям.

Ведущими почвенными показателями для винограда являются содержание и запасы гумуса, мощность гумусовых горизонтов, мехсостав и содержание активных карбонатов.

Для него оптимальное содержание гумуса в плантажированном слое 2 — 3%. К. А. Серпуховитинова и др. (1991) считают, что виноград растёт и плодоносит на почвах разнообразных типов, кроме заболоченных и сильнозасолённых. На территории Геленджика он в основном произрастает на дерново-карбонатных почвах, реже на коричневых и пойменных почвах.

Определены сорта винограда применительно к мехсоставу почв. Так для сортов Шасла, Ляна, Солнечный, Пино чёрный, Фетяска мускатный, Виорика наилучшими почвами являются легкосуглинистые и песчаные виды почвы. На глинистых почвах рекомендуются такие технические сорта, как Ркацители, Каберне Совиньон, Мерло, Саперави, Серексия и Кодрянский.

Важным показателем пригодности почв под культуру является объёмная масса почвы. При плотности почвы не более 1,4 г/см3 корневая система винограда хорошо развивается и проникает вглубь, при 1,5 — 1,6 г/см3 рост корней заметно затруднён. На скелетных почвах, имеющих плотность сложения.

1,8 г/см3 виноград хорошо растёт. Поглощающая часть корней винограда сосредоточена на глубине 40 — 60 см. Слабосмытые почвы по своей продуктивности аналогичны полнопрофильным почвам, на среднесмытых — урожайность винограда снижается на 10 — 20%, на сильносмытых — на 20 — 30% в зависимости от сорта.

Поглощённые почвой карбонаты отрицательно коррелируют с урожайностью культуры. Наличие активного кальция в почвенном профиле свыше 19% вызывает хлороз у растений винограда. Поэтому его выращивают на подвоях, выдерживающих определённое количество извести.

Освоение лесных почв под насаждения винограда сопровождается жёстким техногенным преобразованием, так как сначала проводят расчистку и раскорчёвку от лесных растений, во время которой нарушается верхний аккумулятивный горизонт. Затем проводят глубокое рыхление с последующим удалением камней, пней и растительных остатков. Верхний тёмно-серый горизонт исчезает. За 6 месяцев до посадки виноградных растений проводят плантаж на глубину 45 — 70 см в зависимости от механического состава почв, в результате чего остатки гор. А перемешиваются с переходным горизонтом. Таким образом, изменяется природная обстановка для профиля в целом и сам процесс почвообразования.

Почву междурядий молодого виноградника рекомендуют содержать только под чёрным паром, для чего проводят осеннее и весеннее чизелевание (безотвальное глубокое рыхление) и культивации, что приводит к интенсивному смыву почв и дегумификации.

Удобрения в технологии интенсивной культуры винограда является фактором повышения его продуктивности и воздействия на почву. В зависимости от типа почв и урожайности доза удобрений каждого элемента составляет 45- 180 кг/га д.в.

4.2. Отношения плодовых культур к почвепным условиям 4.2.1. Требования сесмечковых плодовых пород к почвам.

Культивирование яблони и груши имеет повсеместное значение и возделываются они практически на всех типах почв, исключая явно заболоченные, засоленные почвы (Вальков В.Ф., Неговелов С. В., 1985).

Корнеобитаемая толща должна иметь следующие оптимальные для яблони свойства:

1. В лесных почвах влажного климата оптимальными по механическому составу являются лёгкие и средние суглинки (которых очень мало на побережье).

2. Лучшие условия для роста корней создаются при плотности менее 1,35 -1,40 г/см3.

3. Яблоня и груша растут в широких пределах реакции среды: от 5,5 до 8,5 рН, но экологический оптимум составляет 6,0 — 7,5.

4. Негативно сказывается на росте и плодоношении яблони и груши повышенная карбонатность (не более 12 — 15% СаСОз), засоление и солонцеватость почв, заболоченность.

5. Слабая скелетность корнеобитаемого слоя оказывает благоприятное влияние на рост и развитие яблони и груши.

4.2.2. Требования косточковых пород к почвам.

Слива и алыча могут расти на дренированных склонах мощностью почвенного профиля 40 — 60 см. Оптимум рН для сливы равен 6,5, для алычи -6,3. Слива переносит высокое содержание карбонатов, если почвы имеют достаточную мощность и хорошую гумусированность. Особенностью сливы и алычи является меньшая чувствительность к уплотнению почвы, деревья хорошо развиваются при плотности 1,4 — 1,5 г/см3.

Алыча и слива мирятся с временным переувлажнением. Поэтому сады сливы чаще размещаются на скелетных почвах, а сады крупноплодной алычи на глееватых.

По своему происхождению персик — растение горных районов юга и отличается значительной приспособленностью к климатическим условиям данных регионов. Основная масса его корней сосредоточена в слое 0−60 см. плохо переносит карбонаты и горизонт вскипания должен быть ниже 60 см от поверхности. Глубина грунтовых вод должна находится ниже 2 м от поверхности. Хорошо развивается при рН равном 6 — 7, сильнокислая среда (менее 4,0) задерживает его рост. Слабая скелетность почв благоприятна для культуры. Исходя из требований растений персика, его насаждения здесь были размещены на мощных почвах в поймах рек. В связи с довольно низким (700 мм в год) количеством осадков сады здесь содержат под паром, что накладывает свой отпечаток на плодородие почв, усиливаются минерализация гумуса, эрозионные процессы.

4.3. Характер изменении дерново-карбонатных почв под агроценозамн.

Климатические и рельефные условия, состав почвообразующих пород и другие факторы предопределили формирование дерново-карбонатных почв на территории Геленджика, что в свою очередь обусловило специализацию сельскохозяйственного производства и характер использования данных почв (табл. 111).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Установлена скорость и направленность агрогенной трансформации почв Черноморского побережья Северо-Западного Кавказа в зависимости от специфики технологии возделывания субтропических культур, которая обусловлена их биологическими особенностями.

2. Вовлечение лесных почв в сельскохозяйственное производство по всему Черноморскому побережью сопровождалось жёстким техногенным преобразованием, в результате которого уничтожался или значительно сокращался верхний аккумулятивный горизонт, содержание гумуса уменьшилось в 2 — 3 раза, уменьшилась мощность почв.

3. Поскольку чайное растение явяляется ацидофилом и возделывается на почвах с кислым рН, постольку использование бурых лесных кислых почв и желтозёмов за 50-ти летний период привело к следующим изменениям:

3.1. Содержание гумуса повысилось на 0,2 — 2,2%, обуславливая иной почвенный вид на классификационном уровне — из малогумусного в среднегумусный. И если в почве под лесом в слое 0 — 20 см гуминовые кислоты преобладают над группой фульвокислот, то под чаем по всей глубине преобладают фульвокислоты. Увеличивается фракция гуминовых кислот, связанных с R2O3, оптическая плотность гуминовых веществ.

3.2. Изменилось содержание питательных элементов в 30-см слое почвы. Увеличилось количество валового и минерального азота. Значительно повысилось содержание валового и подвижного фосфора, сопровождаемое изменением во фракионном составе минеральных фосфатов: усилилась фракция алюмофосфатов, присутствующая по всей глубине профиля, тогда как в почве леса она есть только в верхнем слое.

3.3. Необратимые изменения произошли в катионнообменных свойствах почв. Анализ данных рН солевой вытяжки слоя 0 — 30 см под плантациями чая ЗАО «Дагомысчай» показал, что в независимости от продуктивности насаждений рН равен 3,2 — 3,7 и характризует очень сильнокислую реакцию почвы.

На кислых почвах (pHKci = 4) подкисление усилилось на 0,5- на слабокислых (рНка = 5 — б) — на 1,0 — 1,5.

Увеличилось содержание гидролитической и обменной кислотности, обусловленное снижением суммы обменных оснований.

Увеличилась подвижность алюминия во всей толще почвенного профиля.

Обменная кислотность почв чайных плантаций обусловлена наличием обменного алюминия, поскольку между ними выявлена тесная связь, г = 0,79 -0,96.

3.4. Урожайность чайных плантаций находится в обратной зависимости от показателя степени насыщенности основаниями слоя 50 — 100 см. Поэтому снижение суммы обменных оснований, повышение гидролитической кислотности с усилением подвижности алюминия имеют в настоящий период положительное значение для продуктивности култьтуры чая.

3.5. Под плантациями чая сложение слоя 0- 20 см почв рыхлое и составляет 0,98 — 1,20 г/см, тогда как под лесом 1,06 — 1,30 г/см, порозность почв переходит от удовлетворительной до культурного пахотного слоя. Содержание «стабильных» агрегатов в верхнем слое почвенного профиля под чаем ниже, чем в почве под лесом.

3.6. Изменяются воздушный и водный режимы под растениями чая: наблюдается дефицит воздуха, содержание продуктивной влаги выше на 30 -100 мм в сравнении с почвой под лесом. Водопроницаемость почв под чаем составила за 6 часов 1702 — 1819 мм, тогда как в лесу — 2694 — 3412 мм.

4. Возделывание фундука в условиях бурых лесных кислых почв вызвало процессы дегумификации, подкисления и ухудшение агрофизических свойств.

5. Природно-климатические условия Черноморского побережья СевероЗападного Кавказа обусловили развитие процессов водной эрозии, получившей на сельхозугодьях ускорение. В целях защиты почвенного покрова от смывов и повышения почвенного плодородия необходимо междурядья многолетних насаждений содержать под покровом трав, вегетирующих здесь постоянно.

Шпалеры чая с массой подрезчного матреиала в междурядьях являются прекрасным фитомелиорантом.

6. Системное внесение минеральных удобрений в возрастающих дозах под фундук и хурму восточную на бурых лесных слабоненасыщенных почвах, имеющих преимущественное распространение, приводит к агрогенным изменениям следующего характера:

6.1. Повышению почвенного плодородияувеличению содержания гумуса, подвижных питательных элементов (азота и фосфора);

6.2. Усилению кислотных свойств, выщелачиванию.

7. Дерново-карбонатные почвы, используемые под виноградом, также претерпели техногенное преобразование. Все они плантажированы: уменьшился или исчез верхний тёмноокрашенный горизонт, или он припахан с иллювиальным горизонтом, почва из среднегумусного вида перешла в малогумусный. Пахотный слой получил подщелачивание, увеличилось количество активных карбонатов.

8. Вовлечение коричневых почв в земледелие приводит к выщелачиванию, малогумусное состояние их трансформируется в слабогумусный.

9. Деградация аллювиальных почв при длительном использовании их под сады (сесмечковые и косточковые породы) обусловлена односторонним воздействием: содержание почвы под паром, отсутствием какого-либо плодосмена, ухудшением физических свойств.

10.В связи с уникальностью почвенного покрова и специализацией сельскохозяйственного производства существует острая необходимость в постановке агромониторинга на Черноморском побережье Краснодарского края.

11.Анализ гидротермических условий зоны влажных субтропиков России показал, что бурозёмообразование здесь протекает при длительном активном периоде почвообразования (8,5 месяцев), определяющим интенсивное разложение органических остатков и минералов. Тогда как в Западной и Восточной Европе, США и на Дальнем Востоке этот период менее продолжителен. Субтропики России имеют переменно-влажный климат.

12.Горный рельеф отражается на прдуктивности субтропических культур. Для чая высота 400 м над уровнем моря является пороговой, ограничивающей его урожайность на 30%, высота 600 м над у.м. снижает продуктивность насаждений на 50%.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

1. Рекомендовать почвозащитную систему содержания междурядий в садах и виноградниках: на слабоэрозионных со смывом от 5 до 30 т/га в годпаро-сидеральнуюпри средней (30 — 60 т/га) и сильной (60 — 250 т/га) категориях эрозионной опасности — паро-дерновую и дерново-перегнойную систему содержания почвы.

2. Для достижения высоких и стабильных урожаев вносить минеральные удобрения в оптимальных дозах, экономически и экологичеки целесообразных. Для чая сорта Колхида — N360P60K50, для фундука сорта Черкесский-2 — N24oPsoKgo, для хурмы восточной сорта ХиакумеNiooP 80⁸⁰.

3. Возрождать культуру чая в субтропиках России на основании микрозонирования отрасли чаеводства, разработанную во ВНИИ цветоводства и субтропических культур.

4. Проектным организациям при разработке рабочих проектов под многолетние насаждения, почвоведам при крупномасштабном почвенном обследовании хозяйств, а также специалистам сельского хозяйства необходимо руководствоваться такими диагностическими показателями свойств для подтипов бурых лесных кислых и кислых оподзоленных почв, как обменная кислотность и содержание подвижного алюминия.