Одной из наиболее актуальных проблем области и ряде других степных регионов области Казахстана является восстановления и сохранения степных сообществ и составляющих их видов на нарушенных землях. В настоящее время в Казахстане выведено из оборота и не используется от 22,6-23,2 млн.га пашни. Она переведена в залежь, и трансформируется под влиянием естественных и антропогенных процессов. Широкое освоение целинных степей под пашню привело к катастрофическому увеличению эмиссии СО2 из-за деструкции углерода почв в процессе распашки [1,2,3] При этом важно не только восстановление естественной растительности, но и ремедиация почвенного покрова степей. Особую значимость вопросы восстановления степных экосистем приобретают в связи с переводом значительной части низкопродуктивной пашни в естественные пастбища, где растительность и почвы нуждаются в восстановлении. Мы предлагаем альтернативный путь освоения залежных земель посредством разработки технологии сохранения и реинтродукции степных видов растений в питомниках дикой флоры. Среди методов восстановления плодородия почв все более актуальным становится фитомелиоративный подход, при котором задействован природный потенциал растений, исторически являющихся главным экологическим фактором почвообразования. Достаточно хорошо изученным направлением фитомелиорации, является использование восстановительных сукцессий растительности, сопровождающихся сменой малоценных видов однолетников более ценными в мелиоративном отношении многолетними травами. В ходе сукцессий происходит интенсификация биологического круговорота веществ и повышение плодородия почв. Освоение бросовых залежных земель путем трансформации их в сенокосно-пастбищные угодья через комплексы оздоровительных высокоэффективных мероприятий целесообразно не только с позиции продуктивности кормовых угодий, но и сокращения потери плодородия почвы, создания устойчивости агроландшафтов и экосистем [4-7].
Нами в 2013 году были проведены исследования по характеристике агрофизических и агрохимических свойств почв эталонных участков. Данная работа проделана при поддержке гранта Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан по проекту «Разработка технологии сохранения и реинтродукции степных видов растений путем создание питомника «дикой флоры»» (2012-2014гг., № госрегистрации 0112РК00500).
Агрохимические показатели плодородия почвы эталонных участков.
В почвенных разрезах определялись основные агрохимические показатели плодородия почвы (таблица 1).
Таблица 1
Агрохимическая характеристика эталонных участков
|
Горизонт |
Слой почвы, см |
Содержание гумуса, % |
Содержание, мг /100 г почвы |
рН |
||
|
N-NO3 |
Р2О5 |
К2О |
||||
|
Почвенный разрез №1 с. Кожевниково Зеленовского района |
||||||
|
А |
0-29 |
3,8 |
5,4 |
1,35 |
33,5 |
7,1 |
|
В1 |
29-61 |
2,8 |
4,1 |
1,03 |
18,0 |
7,2 |
|
В2 |
61-100 |
2,2 |
2,5 |
0,64 |
16,8 |
7,4 |
|
С |
101-130 |
- |
2,4 |
0,60 |
15,0 |
7,4 |
|
Почвенный разрез № 2 с. Миргород Бурлинского района |
||||||
|
А |
0-25 |
4,0 |
6,4 |
1,59 |
19,7 |
7,2 |
|
В1 |
25-39 |
3,1 |
4,8 |
1,20 |
14,3 |
7,4 |
|
В2 |
39-72 |
1,9 |
4,08 |
1,02 |
12,6 |
7,4 |
|
С |
72-130 |
- |
3,2 |
0,80 |
10,1 |
7,7 |
По результатам агрохимических показателей почвы содержание гумуса в верхних горизонтах А составляет от 3,8 до 4,0 %, в горизонте В1 – 2,8-3,1% , и снижается вниз по профилю. Обеспеченность почв подвижными формами нитрат азота (N-NO3), фосфора (P2O5) - низкая, калия(K2O)- среднее. Реакция почвенного раствора слабощелочная [8].
Агрофизические показатели почв. Полевой метод определения механического состава твердой фазы почвы свидетельствует, что темно-каштановые почвы целинных участков во влажном состоянии, при раскатывания шнура образуют кольцо с трещинами, и поэтому относятся к тяжелосуглинистой разновидности.
По результатам механического анализа пипеточным методом в классификации Н.А. Качинского [9] степного типа почвообразования, эталонных участков относится к иловато-крупнопылеватой тяжелосуглинистой почве с прослоями глин, где наблюдается увеличения илистой фракции с глубиной с. Кожевниково. При оценке почвенного разреза вблизи с. Миргород почва по гранулометрическому составу тяжелосуглинистая крупнопылеватая-иловатая, вниз по профилю наблюдается увеличения илистых фракции (таблица 2).
Таблица 2
Механический состав почв эталонных участков
|
Горизонт |
Глубина, см |
Содержание фракции в % от абсолютно-сухой почвы |
||||||
|
1,0-0,25 |
0,25-0,05 |
0,05-0,01 |
0,01- 0,005 |
0,005- 0,001 |
<0,001 |
<0,01 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Почвенный разрез1 с. Кожевниково, Зеленовский район ЗКО, целинный участок |
||||||||
|
А |
0-29 |
0,38 |
11,90 |
28,49 |
1,82 |
36,76 |
20,65 |
59,23 |
|
В1 |
29-61 |
0,07 |
4,87 |
25,82 |
10,13 |
26,37 |
32,73 |
69,23 |
|
В2 |
61-100 |
0,32 |
1,39 |
24,38 |
11,53 |
26,16 |
36,21 |
73,90 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
С |
101-130 |
0,10 |
0,13 |
24,72 |
29,17 |
1,74 |
44,14 |
75,05 |
|
Почвенный разрез 2 с. Миргород, Бурлинский район ЗКО, целинный участок |
||||||||
|
А |
0-25 |
5,61 |
12,82 |
28,49 |
13,95 |
9,84 |
29,30 |
53,08 |
|
В1 |
25-39 |
6,66 |
15,41 |
16.71 |
0,04 |
21,79 |
39,39 |
61,23 |
|
В2 |
39-72 |
3,12 |
12,42 |
19,33 |
1,27 |
24,04 |
42,36 |
65,15 |
|
С |
72-130 |
1,78 |
14,73 |
19,50 |
0,98 |
19,42 |
43,59 |
63,98 |
Наличие илистых фракции в почвенной толще наблюдается вследствие наличия щебня от 5 до 3 мм, но также и на поверхности почвы, которое оказывает непосредственное влияние на структурное состояние почвы, тем самым снижая коэффициент структурности (таблица 3).
Таблица 3
Агрегатный состав почвы
|
Горизонт
|
Глубина, см |
Агрегаты почвы, мм |
Кс |
|||||||
|
>10 |
7-10 |
5-7 |
3-5 |
1-3 |
0,5-1 |
0,25-0,5 |
<0,25 |
|||
|
Почвенный разрез № 1 с. Кожевниково, Зеленовского района ЗКО, целинный участок |
||||||||||
|
А |
0-29 |
7,5 |
11,0 |
9,1 |
22,3 |
16,0 |
10,2 |
14,4 |
9,5 |
4,6 |
|
В1 |
29-61 |
20,5 |
11,5 |
13,8 |
23,4 |
13,6 |
6,2 |
7,7 |
3,1 |
3,2 |
|
Почвенный разрез № 2 с. Миргород, Бурлинского района ЗКО, целинный участок |
||||||||||
|
А |
0-25 |
11,5 |
10,7 |
11,0 |
16,1 |
10,5 |
6,4 |
14,1 |
19,7 |
2,4 |
|
В1 |
25-39 |
19,6 |
7,6 |
6,7 |
24,4 |
23,9 |
0,9 |
7,3 |
9,6 |
2,0 |
Коэффициент структурности (Кс) почвы в горизонтах А изменяется от 2,4 до 4,6 и имеют высокие показатели агрегатного состояния на долю которых приходится по эталонному участку разреза №1 47% агрономических ценных агрегатов, на долю которых приходится комковатой структуры (3-1 мм), соответственно с. Миргород 37,6%. Наибольший процент мелкозема (процент агрегатов меньше 1 мм) приходится в горизонте А, разрез №2 и составляет 40,2%, так как при определения разновидности почвы, было отмечено увеличение фракции илистых частиц, а также присутствие мелкого щебня, но в то же время коэффициент структурности имеет хорошие показатели. В горизонтах В1 почвенных профилей коэффициент структурности снижается, за счет увеличения процента агрегатов более 10 мм.
Плотность твердой фазы почвы, которая в значительной степени зависит от минералогического состава почвообразующих пород, в верхних горизонтах (А) эталонных целинных участков находится на одном уровне 2,50-2,54 г/см3, по мере уменьшения запасов гумуса с глубиной, она возрастает до величины, характерной для темно-каштановых почв Казахстану -2,52-2,78 г/см3 (таблица 4) [10,11,12].
Таблица 4
Общефизические свойства почвы
|
Горизонт, см |
Глубина отбора образца, см |
Плотность почвы, г/см3 |
Плотность твердой фазы почвы, г/см3 |
Общая скважность, % |
Влажность почвы, % |
|
Почвенный разрез № 1 с. Кожевниково, Зеленовского района ЗКО |
|||||
|
А |
0-29 |
1,14 |
2,54 |
55,1 |
20,4 |
|
В1 |
29-61 |
1,28 |
2,60 |
50,8 |
10,2 |
|
В2 |
61-100 |
1,32 |
2,66 |
50,4 |
12,7 |
|
С |
100-130 |
1,35 |
2,68 |
49,6 |
13,9 |
|
Почвенный разрез № 2 с. Миргород, Бурлинского района ЗКО |
|||||
|
А |
0-25 |
1,13 |
2,50 |
54,8 |
5,6 |
|
В1 |
25-39 |
1,22 |
2,57 |
52,5 |
5,6 |
|
В2 |
39-72 |
1,35 |
2,50 |
46,0 |
6,6 |
|
С |
72-130 |
1,41 |
2,67 |
47,2 |
7,8 |
При оценке общих физических свойств эталонных участков, а именно гумусо-аккумулятивного горизонта, позволяет в полной мере использовать осадки летнего периода. Низкие запасы влажности почвы на момент закладки почвенных разрезов, типичные для сухостепной зоны во второй половине лета.
Выводы
Комплекс степных фитомелиорантов из многолетних трав (житняк гребневидный, костер безостый), типчак, ковыль Лессинга, различные естественные травы, а также разнотравье из группы - шалфей, тысячелистник) позволит эффективно улучшать агрофизические свойства зональных почв в сухостепной зоне Приуралья.
Фитомелиоративный потенциал сеянных трав житняка и костра, а также ковыль Лессинга, типчак разнотравья естественных трав, ввиду их высокой продуктивности, необходимо включать их в кормовые и травопольные севообороты, и создавать питомники естественной растительности в первой климатической зоне зерново-животноводчесского направления, для использования в кормовых целях и воспроизводства почвенного плодородия залежных земель.
Создание питомников дикой степной флоры наряду с решением задач кормопроизводства и защиты почв от эрозии дает реальную возможность активно воспроизводить и генофонд редких и исчезающих видов растений.
Правильный подбор трав с использованием совершенных технологий их возделывания будет способствовать формированию высокопродуктивных кормовых угодий с последующим восстановлением почвенного плодородия.
При этом уникальная флора целинных степных участков является прекрасным источником для сбора посадочного семенного фонда при создании питомников дикой степной флоры в целях реабилитации степного биоразнообразия. По результатам почвенного обследования целинных объектов различных районов сухостепной зоны отмечено, что основным подтипом почвы являются темно-каштановые карбонатные почвы, с высоким содержанием гумуса, мощностью гумусового горизонта, высокой структурностью почвы, и оптимальным строением пахотного слоя почвы, что в свою очередь сказывается на биологическом разнообразии, а также восстановления и сохранения растительного покрова.
Установление изменения состава почв во времени и его направленности является перспективной задачей, так как исследования были проведены только в 2013 году. Исследования были проведены на целинных степных участках, на данный момент мало используемых для выпаса. В этой связи отдельные мероприятия по восстановлению почв не требуются. Зональная характеристика почв обуславливает высокое биоразнообразие исследованных участков. Например, участок Кожевниковской степи занят разнотравно-житняково-лессингоковыльными сообществами, где главную роль играют злаки: Agropyron cristatum, A. fragile (Roth), Stipa lessingiana, Festuca valesiaca и степное разнотравье, общее проективное покрытие травостоя – 90–95 %. Флора данного участка содержит 60 видов растений, принадлежащих к 51 родам и 16 семействам.
Как видно из вышеизложенного, уникальная флора данного степного участка является прекрасным источником для сбора посадочного семенного фонда при создании питомников дикой степной флоры в целях реабилитации степного биоразнообразия.
Литература:
1 Система ведения сельского хозяйства Зап. Казахстанской области. -Уральск, 2004.-276с.
2 Петренко, А.З. Растительный покров / А.З. Петренко // Природно-ресурсный потенциал и проектируемые объекты заповедного фонда Западно-Казахстанской области. – Уральск, 1998. – С.40-47.
3 Геоэкологические проблемы степного региона. – Екатеринбург. 2005. – 374с.
4 Дзыбов, Д.С. Основы биологической рекультивации земель / Д.С. Дзыбов, Т.Ю. Денщикова. — Ставрополь: ГУП "Ставропольская краевая типография", 2003. - 152 с.
5 Дударь, Ю.А. Регенерационные возможности степных экосистем / Ю.А. Дударь. -Ставрополь,1995. С. 25-26 .
6 Чибилев, А.А. Стратегия сохранения природного разнообразия в российско-казахстанском приграничном регионе /А.А. Чибилев //Заповедное дело. – М.:, 1999. - Вып. 4. – С. 116-123.
7 Сергалиев, Н.Х. Агрогидрологические свойства темно-каштановой почвы опытного участка питомника «дикой флоры» / Н.Х. Сергалиев, К.М. Ахмеденов, Р.К. Аменова, Е.Н. Баймуканов// Наука и образование. – Уральск, 2012. - №3. – С. 187-196.
8 Сборник методов исследования почв и растений / В.П. Ковальчук [и др.]-К.: Труд- Гри Пол - XXI вik 2010. – 252с.
9 Качинский Н.А. Физика почвы. – М.: Высшая школа, 1965. – Т.1. – 323 с.
10 Агрофизические методы исследования почв / под ред. С.И.Долгова. - М.: Наука, 1966.- 260 с.
11 Котин Н.И. Почвы Уральской области. - Алма-Ата: Наука, 1967. – 348 с.
12 Почвенно-мелиоративные условия междуречья Волга-Урал (в пределах Казахстана). - Алма-Ата: Наука КазССР, 1979. - 256 с.
