ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 6, с. 745-751
УДК 641.4
МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ
ВЛИЯНИЕ ЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ НА АККУМУЛЯЦИЮ ГУМУСА И БИОФИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВАХ РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНЫХ ЗОН РОССИИ
© 2004 г. В. М. Кретинин
Всероссийский НИИ агролесомелиорации, 400062, Волгоград, ул. Краснопресненская, 39
Поступила в редакцию 12.11.2002 г.
Защитные лесные насаждения (ЗЛН) являются активным фактором накопления органических и минеральных веществ в почве. Определены площади лесомелиорированных почв. Рассчитаны прибавки гумуса и биофильных элементов в почвах по природным зонам России на период 1995-2015 гг. Дана энергетическая и экономическая оценка аккумуляции веществ в агролесомелиорированных почвах.
Под влиянием ЗЛН аккумуляция органических и минеральных веществ в почве развивается весьма активно [8]. Изменение биологического фактора почвообразования путем замены возделываемой на пашне и деградированной на пастбищах травянистой растительности на древесную и кустарниковую увеличивает поступление в почву растительных остатков и биогеоценотическую мощность корнеобитаемого слоя. Вместе с увеличением объема аккумуляции замедляется скорость мобилизации и возврата веществ, например, из стволовой древесины и листового опада, корневого отпада. Увеличение численности почвенной микрофлоры, почвенных животных, птиц способствует дополнительному притоку биогенов в почву. На прилегающих к лесонасаждениям угодьях в почве утилизируется от 20 до 80% листового опада, а возделываемые здесь сельскохозяйственные культуры развивают большую фи-томассу. При оптимальном внесении удобрений и биологизации земледелия в почве и на межполосных полях создается положительный баланс гумуса и питательных элементов [9]. Под ЗЛН и на прилегающих полях отлагаются продукты смыва и дефляции почв.
Оценка аккумуляции гумуса и биофильных элементов в лесомелиорированных почвах обычно проводилась по отдельным почвенным горизонтам, что не дает представления о пространственном влиянии систем лесонасаждений и изменения плодородия почвы на ландшафтном и геосистемном уровнях. Не проводилась энергоэкономическая оценка эффекта агролесомелиорации почв.
Целью настоящей работы является эколого-энерго-экономическая оценка роли ЗЛН в аккумуляции гумуса, валовых форм азота, фосфора и калия в почве и лесной подстилке на биогеоцено-тическом и зональном уровнях на периоды по-
следней инвентаризации ЗЛН (1995 г.) и выполнения программы лесомелиоративных работ (2015 г.).
Методика определения объемов и темпов аккумуляции гумуса и биофильных элементов в почве агролесоландшафтов основывается на учете площадей: 1) основных почвенных типов, подтипов, родов и разновидностей почв угодий (ЗЛН, пашни, пастбищ и др.); 2) видов ЗЛН с учетом их возраста (менее 15, 15-30 и более 30 лет), типа, ширины, породного состава; 3) прилегающих к ЗЛН сельхозугодий.
Исследованиями установлено, что достоверные прибавки содержания гумуса и биофильных элементов в почвах отмечаются на расстоянии до 4Н (Н - высота ЗЛН) от полезащитных, стокоре-гулирующих и пастбищезащитных лесных полос и лесных массивов.
Контролем явились участки вне зоны влияния ЗЛН (больше 10Н). Повторность определения по профилям и пунктам наблюдений не менее 3-5-кратной. Почвенные пробы на гумус, №К отбирали сплошной колонкой до глубины 50-100 см. Прибавки веществ рассчитывали по слоям 0-50100 см в среднем за весь период лесомелиорации. Составляли номограммы прибавок веществ в зависимости от возраста ЗЛН и лесистости территории. Определяли запасы лесных подстилок и содержание в них валовых форм №К.
Энергетическую оценку мелиорации почвы рассчитывали по запасам энергии в гумусе [20] и затратам энергии на создание минеральных удобрений по Крамеру [19]. Экономический эффект от повышения плодородия лесомелиорированных почв рассчитывали по стоимости аккумулированных веществ согласно прейскуранту оптовых цен на удобрения.
Аккумуляция гумуса и биофильных элементов в агролесомелиорированных почвах в нашей стране изучалась многими исследователями [1].
Таблица 1. Площади лесомелиорированных земель по природным зонам РФ (здесь и далее над чертой - 1995 г., под чертой - 2015 г. проект)
Природная зона Площади с.-х. угодий, Площади мелиорированных земель, тыс. га Защитная лесистость
тыс. га под ЗЛН под с.-х. угодьями территории, %
Южнотаежно-лесная 22463 185.0 325.4 695.1 1956. 0 0. 8 2 1. 4-0
Лесостепная 52037 958.2 1652. 2 4097. 2 9378. 5 1. 8-4 3. 1 8
Степная 56628 1004. 4 2032. 9 3810. 3 7352. 8 1. 7 7 3. 5 9
Сухостепная 19374 4 5 8 .2 1232. 4 1208. 1 4045. 7 2. 3 7 6. 3 6
Полупустынная 8899 117. 3 692. 6 162. 3 766. 6 1. 3 2 7. 7 2
Пустынная 1156 10. 3 91. 5 6 .5 50. 2 0. 8 9 7. 9 2
Итого по РФ 160557 2733. 4 6027. 1 9 8 1 9 .5 23909. 0 1. 7 0 3. 7 5
Наиболее обстоятельные исследования проведены Туминым [18] и Соловьевым [17]. За рубежом исследований проведено мало [23-26].
Обобщение около 400 литературных источников и материалов собственных наблюдений во многих регионах страны позволили установить корреляционную зависимость прибавок содержания гумуса в основных типах почв под ЗЛН от их возраста [8]. Уменьшение содержания гумуса наблюдается только в первые годы жизни деревьев и кустарников вследствие погребения гумусиро-ванного верхнего слоя почвы глубокими отвальными вспашками, длительного парования почвы в междурядьях ЗЛН. Интенсивно накапливался гумус в почве после формирования лесной подстилки, при задержании продуктов смыва и дефляции почвы, в период отмирания и насаждений растений. Процесс аккумуляции гумуса продолжался и под 60-80-летним насаждениями.
По представленной методике исследования выполнены в 25 агролесоландшафтных различных регионах страны [1, 5-7, 10-14]. Они явились основой для оценки аккумуляции веществ в почве агролесомелиоративных районов, а затем и природных зон России.
С учетом первой очереди планируемых посадок ЗЛН к 2015 г., разработанных "Федеральной программой агролесомелиоративных работ в России" [22], рассчитан прогноз изменения площадей лесомелиорированных почв по природным зонам.
Наибольшие площади сельскохозяйственных угодий находятся в степной и лесостепной зонах, и они заметно уменьшаются на юг и север (табл. 1). В соответствии с этим изменяются площади лесомелиорированных почв под ЗЛН и сельскохозяйственными угодьями, причем последних в 1.5-4.5 раза больше чем первых. В пустынной зоне преобладают массивные кормомелиоративные и пойменные насаждения.
Высока защитная лесистость в Среднерусско-Приволжском лесостепном, Предкавказском и Волго-Донском степных, Волго-Донском сухо-степном агролесомелиоративных районах, тогда как в районах пустынной и южнотаежно-лесной зон она очень мала. К 2015 г. намечается повысить защитную лесистость территории в России в 2.2 раза, при этом в пустынной и полупустынной зонах - в 7.92 и 7.72 раза, соответственно возрасту и площади лесомелиорированных почв в стране.
Формирование лесной подстилки, запасы в ней биофильных элементов достаточно полно изучены в естественных лесах таежных и лесостепной зон России [2, 3, 15, 16] и в зарубежных странах, представленных в обзоре Китреджа [4]. Очень мало сведений о лесных подстилках под искусственными защитными лесонасаждениями, особенно в аридных зонах страны.
На поверхности лесомелиорированных степных почв сформировался биогеоценотический слой лесной подстилки. В аридной зоне и под молодыми посадками он нередко носит мозаичный характер, приурочен к рядам и биогруппам растений. Мощность его заметно возрастает с юга на
Таблица 2. Запасы лесных подстилок и питательных элементов в них под ЗЛН в природных зонах РФ
Природная зона Запасы лесной Запасы питательных элементов, тыс. т
подстилки, тыс. т N Р2О5 К2О
Южнотаежно-лесная 2445.70 3823.45 30. 5 42.0 5. 0 7. 8 13. 3 21. 4
Лесостепная 11306.76 22073.39 119. 1 242. 8 29. 5 61. 5 4 8 .7 103. 4
Степная 12645.40 151. 6 29. 5 8 8 .5
25004. 6 7 300. 1 58. 1 175. 0
Сухостепная 3450. 2 5 9575. 7 5 22. 3 54.6 4 .9 12. 8 13. 7 34. 6
Полупустынная 7 5 8 .93 3878. 5 6 4 .0 17. 7 1. 5 7. 3 3 .1 13. 2
Пустынная 5 1 .50 312. 9 3 0. 3 1. 6 0. 1 0. 6 0. 2 0. 9
Итого по РФ 30658. 5 4 327. 8 7 0 .5 167.5
64668. 7 5 658. 8 148. 1 348. 5
север, в пустынной зоне едва достигает 0.5-1.0 см, тогда как в южнотаежно-лесной превышает 5 см. Установлено, что запасы лесной подстилки увеличиваются с улучшением гидротермических условий, возрастом, плотностью и продуктивностью посадок, с увеличением участия в их составе кустарников, хвойных пород и разнотравья. Они обычно были большими, чем в естественных массивных насаждениях за счет примесей продуктов смыва и дефляции почв (табл. 2). В среднем по России запасы лесных подстилок в ЗЛН на текущий период равны 3066875 тыс. т; к 2015 г. они несколько уменьшатся за счет увеличения объема посадок и общего уменьшения возраста насаждений. Однако в отдельных агролесомелиоративных районах и природных зонах с повышенной исходной лесистостью территории и уменьшенными объемами посадок они увеличатся вместе с повышением класса возраста насаждений.
Для умеренно увлажненных и особенно аридных регионов характерна повышенная минерализация лесного опада ЗЛН вследствие периодического механического рыхления почвы, поселения насекомых и мышевидных грызунов, осаждения мелкозема. Лесная подстилка под ЗЛН богата биофильными элементами. С юга на север содержание азота, фосфора и калия увеличивается соответственно в 6.6, 2.9 и 4.6 раз. К 2015 г. оно несколько уменьшится вместе с уменьшением среднего возраста ЗЛН и запасов подстилки.
Рассчитаны прибавки гумуса и биофильных элементов в почвах лесозащитных и лесозащи-щенных БГЦ, при этом в первых они в 4-9 больше, чем во вторых (табл. 3). Наибольшие они в
почвах степной зоны, особенно в Предкавказ-ском районе. Так, в активном очаге дефляции почвы "Армавирском коридоре" в колхозе им. Ленина Новокубанского р-на Краснодарского края мощность отложений гумусированного мелкозема во взрослых лесных полосах равна в среднем 80 см. Под влиянием ЗЛН содержание гумуса в мелкоземе в слое 0-30 см увеличилось на 0.560.96%, в слое 30-100 см
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.