Russian Federation
332.3
When virgin chernozems of the Central Caucasus are involved in arable land, their fundamental changes occur: increased rates of weathering of mineral matter; hardsettin, compaction and de-structuring; decrease in organic matter; depletion of mobile forms of nutrients; acidification and alkalinization water saturation, flooding and waterlogging; development of water and wind erosion. Such changes cannot be called evolution. The process of soil degradation or metamorphosis has begun.
chernozems, hardsetting, weathering, organic matter, acidification, alkalinization, soil depletion, flooding
Чернозёмы Центрального Предкавказья представлены в основном южными, обыкновенными (карбонатными и солонцеватыми) и, в не значительной степени, выщелоченными подтипами. При вовлечении целинных почв в пашню происходят их коренные изменения. Наиболее характерными деградационными признаками для них являются:
1. Усиление темпов выветривания минеральной материи, выраженное в трансформации кластогенных и перестройке в составе глинистых минералов;
2. Слитизация, уплотнение и обесструктуривание;
3. Снижение содержания органического вещества;
4. Обеднение подвижными и валовыми формами элементов питания;
6. Подкисление и подщелачивание почв;
7. Переувлажнение, подтопление и заболачивание;
8. Развитие водной и ветровой эрозии.
Все перечисленные негативные признаки почв являются приобретёнными и прямым следствием антропогенного фактора. Его влияние обусловлено, во первых, выращиванием сельскохозяйственной продукции, выносом элементов питания и их отчуждением вместе с урожаем. Отчуждение, как правило, бывает безвозвратным. С минеральными удобрениями частично восполняется потеря некоторых макроэлементов. Возврат микроэлементов под большим вопросом. Это провоцирует, в первую очередь, обеднение почв агроценозов. [1].
Проведённые нами исследования свидетельствуют о том, что на пашне по сравнению с целиной на всех подтипах чернозёмов Центрального Предкавказья после 100-150 лет использования происходит изменение морфологических признаков минералов, выраженное в их помутнении, сглаживании острых углов, появлению каверн [2]. Просматривается это, прежде всего, на минералах с низкой (пироксены, амфиболы, биотит) и средней (группа эпидота, апатит) химической устойчивостью. На минералах с высокой химической устойчивостью (андалузит, силиманит, дистен, ставролит, анатаз, шпинель, рутил, группа циркона, ильменит) также просматриваются выявленные изменения, но в меньших масштабах.
Среди глинистых минералов заметно возрастание доли сильнонабухающих монтмориллонитов (смектитов): на чернозёмах южных и обыкновенных до 26-30%, солонцевато-слитых – до 46-50%, выщелоченных – до 28-32% от суммы. Это в 1,5-2 раза выше, чем на целине. Выявленные изменения происходят за счет перестройки в системе смектит – гидрослюды (иллит). Количество каолинита остаётся практически неизменным.
Выявленная смектизация глинистых минералов является основной причиной слитизации, которая приводит к сильному уплотнению и обесструктуриванию почв [3]. Некоторыми исследователями принято считать, что в уплотнении и слитизации почв решающую роль играет тяжёлая сельскохозяйственная техника, оказывающая механическое давление на почвенную систему [4]. При более глубоком рассмотрении этой проблемы нами выявлено, что уплотнение почв носит не механический, а электрохимический характер. Основной причиной служит, также, обеднение почв агроценозов, усиление темпов выветривания минералов, удаление из структуры ППК и гидрослюд элементов питания и, особенно, калия. Именно удаление калия из структуры иллитов приводит к новообразованию монтмориллонитов [5].
Следующим немаловажным фактором слитизации является накопление поликремниевых кислот. В условиях агроценозов при увеличении темпов выветривания минеральной основы почв происходит активное образование монокремниевых кислот, которые при высоких концентрациях образуют поликремниевые аналоги, а затем и коллоидные разновидности, способные нести заряд [6]. Коллоидный кремнезём работает как слитообразующий фактор, может склеивать почвенные частицы и ухудшать физические свойства почв.
В наших исследованиях установлено, что целинные угодья чернозёмов карбонатных содержат в среднем от 46 до 98 мг/100г коллоидного кремнезёма. На пашне этот показатель возрастает в 2-3 раза. Аналогичная картина наблюдается и на чернозёмах выщелоченных и солонцевато-слитых.
Третьим фактором слитообразования является потеря свободных карбонатов в агроценозах, особенно в верхних горизонтах почв. В карбонатных чернозёмах (южных и обыкновенных) снижение СаСО3 составляет 2-3% при содержании на целине в среднем 5-6%. В чернозёмах выщелоченных и солонцеватых свободные карбонаты отсутствуют. А как известно кальций выполняет роль структурообразователя в почве.
Катастрофическим является снижение содержания органического вещества. За 100-150 лет эксплуатации чернозёмов Ставрополья в пашне снижение гумуса составило от 20 до 40% и более от первоначального количества. Наиболее заметны такие изменения на чернозёмах карбонатных и выщелоченных и менее заметны на чернозёмах солонцеватых. В первую очередь это касается лабильных соединений органического вещества и в меньшей степени собственно гумуса (гумусовых кислот и гумина).
В условиях агроценозов чернозёмы претерпевают значительное обеднение по содержанию элементов питания. Это обусловлено выращиванием сельскохозяйственной продукции, выносом элементов питания и их отчуждением вместе с урожаем [7,8].
Как показали наши исследования обеспеченность чернозёмов различных подтипов в первый тур обследования (начало 60-х лет прошлого столетия) подвижным фосфором была относительно одинаковая и составляла в пределах 13-16 мг/кг. К началу 90-х эта цифра за счет активизации внесения фосфорных удобрений возросла до 25-33 мг/кг. В конце прошлого века и в начале настоящего наблюдалось снижение исследуемой величины до 18-23 мг/кг за счёт незначительного внесения, а иногда и отсутствия минеральных удобрений. При возобновлении внесения удобрений содержание подвижного фосфора увеличилось и составило значительный разбег по различным подтипам черноземов. К настоящему времени исследуемая величина составляет в пределах 22-25 мг/кг на чернозёмах южных; 26-32 мг/кг на чернозёмах обыкновенных; 28-35 мг/кг на выщелоченных и 20-23 мг/кг на солонцевато-слитых.
За этот же промежуток времени происходит снижение содержания подвижного калия с 412 мг/кг до 360 мг/кг на чернозёме южном; с 360 до 330 мг/кг на чернозёме обыкновенном; с 240 до 173 мг/кг на чернозёме выщелоченном. На чернозёме солонцевато-слитом особых изменений не наблюдалось и исследуемый показатель находился в пределах 330-340 мг/кг.
По содержанию подвижной серы чернозёмы края оценивались ещё 30-40 лет назад как среднеобеспеченные (6-12 мг/кг). В настоящее время около 80% территории почв пашни попали в разряд низкообеспеченных. Это в первую очередь сказывается на качестве получаемой продукции.
Попадая на пашне в условия минерального голода растения увеличивают темпы выветривания минеральной основы почв, с целью удовлетворения пищевых потребностей [9]. Это является причиной продуцирования в почву микробиотой различных кислот органического или минерального происхождения. Активизируются не только процессы разрушения минеральной основы почв, но и снижение кислотно-щелочного потенциала. Щелочная реакция почвенного раствора на целине чернозёмов карбонатных (рН=8,2-8,3) снижается на пашне на 0,1-0,3 ед. и часто переходит в разряд слабощелочной. На чернозёмах выщелоченных нейтральная реакция среды (в пределах 6,6-6,9) снижается на 0,3-0,4 ед. и более и зачастую переходит в разряд слабокислой.
На переувлажнённых и подтопленных участках всей чернозёмной зоны происходит подщелачивание почв. Процесс идет, в отличие от подкисления, довольно быстро, в течение одного или нескольких вегетационных периодов. При глубоком и относительно длительном анаэробиозисе за счёт нитратного и сульфатного дыхания через образование щелочей и соды. На таких участках или полях рН становится сильнощелочным (рН˃8,6) или близким к этим значениям, что затрудняет развитие сельскохозяйственных культур.
Подтопление и переувлажнение чернозёмов носит сугубо антропогенный характер и его невозможно отделить от всего Северного Кавказа [10]. В конце прошлого столетия площадь орошаемых земель чернозёмной зоны в СевероКавказском регионе достигла 2448 тыс. га, а в Ставропольском крае 443,3 тыс. га. Естественная гидрографическая сеть возросла в крае с 0,13 км/км2 до 0,42 км/км2 в результате строительства оросительных систем. Построено 5 крупных оросительно-обводнительных каналов: Невиномысский, Правоегорлыкский, Большой Ставропольский, Терско-Кумский и Кумо-Манычский. К их числу необходимо прибавить большое количество водохранилищ, некоторые из которых напоминают моря: Цимлянское, Пролетарское, Веселовское, Сенгилеевское, Чограйское, Новотроицкое. Длина магистральных, распределительных и оросительных каналов достигла 70 тыс. км. Оросительно-обводнительные системы были созданы без должной гидроизоляции и антифильтрующей защиты. КПД этих систем по данным Ф.Р. Зайдельмана и др. [11] составляет всего 0,4-0,5%. Около половины оросительных вод двинулись вниз в зону аэрации, вытеснили её, наполнили почво-грунты и местами выклиниваются на дневную поверхность, создавая мочаковые зоны, поросшие камышом. Площадь переувлажнённых участков составляет от 7 до 10% орошаемых земель.
Попутными процессами переувлажнению являются процессы засоления, оглеения, слитизации и подщелачивания почв. Это создает определённые проблемы обработки данных почв и вовлечения их в пашню [12].
Таким образом, чернозёмы Ставрополья, как и всего Северного Кавказа, претерпевают существенные изменения при вовлечении их в пашню. Такие изменения нельзя назвать эволюцией. Начался процесс деградации почв, который можно назвать метаморфозом.
1. Chovrebov V.S., Esaulko A.N., Novikov A.A. Sovremennye problemy plodorodiya pochv Stavropol'ya// Agrohimicheskiy vestnik. 2017. №4. S. 3-8. EDN: https://elibrary.ru/ZIANPN
2. Chovrebov V.S. Agrogennaya degradaciya chernozemov Central'nogo Predkavkaz'ya. – Stavropol': Izd-vo «Agrus», 2003. – 224 s. EDN: https://elibrary.ru/POLCLB
3. Chovrebov V.S., Faizova V.I., Nikiforova A.M., Kalugin D.V., Novikov A.A. Trans-formaciya sostava i svoystv chernozemov Central'nogo Predkavkaz'ya v rezul'tate sel'skoho-zyaystvennogo ispol'zovaniya: monografiya. Stavropol', 2016. – 248 s.
4. Terpelec V. I., Vlasenko V. P., Osipov A. V. Sovremennye pochvoobrazovatel'nye processy v gidrometamorfizovannyh pochvah Zapadnogo Predkavkaz'ya // Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2012, № 5 (38). – S. 87-90.
5. Ayler R. Himiya kremnezema – M.: Mir, 1982. – T. 1,2. – 1127s.
6. Barber S.A. Biologicheskaya dostupnost' pitatel'nyh veschestv v pochve. Mehanisticheskiy podhod/ M.: Agropromizdat, 1988. – 376 s.
7. Slyusarev V.I. Monitoring sostoyaniya pochvennogo pogloschayuschego kompleksa chernozema vyschelochennogo v agrofitocenoze lyucerny // Itogi nauchno-issledovatel'skoy raboty za 2021. S, 100-102.
8. Chovrebov V.S., Faizova V.I., Nikiforova A.M., Kalugin D.V., Novikov A.A. Transformaciya sostava i svoystv chernozemov Central'nogo Predkavkaz'ya v rezul'tate sel'skohozyaystvennogo ispol'zovaniya: monografiya. Stavropol', 2016. – 248 s. EDN: https://elibrary.ru/XSMPGF
9. Faizova, V. I., Chovrebov, V. S., Nikiforova, A. M., Kalugin, D. V. Izmenenie fiziko-himicheskih pokazateley chernozemov Central'nogo Predkavkaz'ya pri sel'skohozyaystvennom ispol'zovanii. // Agrohimicheskiy vestnik, 2017, № 4, S. 17-19. EDN: https://elibrary.ru/ZIANQR
10. Chovrebov V.S., Faizova V.I., Kalugin D.V., Nikiforova A.M., Novikov A.A. Evolyuciya i degradaciya chernozemov Central'nogo Predkavkaz'ya // Vestnik APK Stavropol'ya, 2012, № 3 (7). - S. 123-125. EDN: https://elibrary.ru/PCQTVV
11. Zaydel'man F.R., Tyul'panov V.I., Angelov E.N., Davydov A.I. Pochvy mocharnyh landshaftov - formirovanie, agroekologiya i melioraciya. M.: Izdatel'stvo: MGU, 1998. — 162 s. EDN: https://elibrary.ru/TSAABV
12. Chovrebov V.S., Grischenko Yu.V., Novikov A.A., Trubacheva L.V. Prichiny i posledstviya podtopleniya chernozemov vyschelochennyh levogo berega reki Kuban'// Agrohimicheskiy vestnik. 2017. №4. S. 26-30. EDN: https://elibrary.ru/ZIANSF
