Институт географии им. В.Б. Сочавы Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Черноземы Южного Предбайкалья относятся к фациальному подтипу умеренно-холодных длительнопромерзающих почв. Поэтому мощность их гумусового горизонта ограничивается полуметровой толщей, невысоким содержанием и запасами гумуса. Интенсивное распахивание черноземов привело к значительному сокращению их мощности до уровня глубины вспашки. Заметно снизились содержание и запасы гумуса, по сравнению с целиной. Снятие агрогенного воздействия способствует восстановлению плодородия агрочерноземов, но процесс их регенерации в условиях резкоконтинентального климата Южного Предбайкалья заметно заторможен.
содержание и запасы гумуса, мощность гумусового горизонта, распахивание и регенерация почв, выщелоченные и обыкновенные черноземы, резкоконтинентальный климат
Актуальность. Черноземы лесостепных и степных ландшафтов Южного Предбайкалья не образуют крупных массивов, а располагаются участками, чередующимися с серыми лесными и лугово-черноземными почвами. Они широко распространены на древних террасах рек, пологих, южных склонах коренных берегов. Почвообразующими породами служат лёссовидные суглинки буровато-палевого цвета аллювиального и делювиального происхождения, обогащенные карбонатами кальция и магния. Черноземы региона представлены в основном выщелоченными и обыкновенными подтипами. Выщелоченные черноземы в естественном состоянии формируются под луговыми ковыльно-разнотравными степями и приурочены обычно к средним и нижним частям склонов. В пределах Южного Предбайкалья они являются преобладающим подтипом. Обыкновенные черноземы развиваются в естественных условиях под злаково-полынными ассоциациями, как правило, на южных склонах и террасах рек [1-3].
На территории региона черноземы почти полностью распаханы. Выщелоченные черноземы – один из самых плодородных почв юга Иркутской области. Несмотря на высокую потенциальную обеспеченность элементами питания, они нуждаются в сбалансированном применении удобрений. Сравнительно высоким естественным плодородием обладают и обыкновенные черноземы. Однако они распространены в засушливых районах и для повышения эффективного плодородия необходимо сохранение, накопление влаги и орошение.
Условия. Развитие черноземов в Южном Предбайкалье связано с уникальностью природных условий региона. Территория исследования расположена в центре Азиатского материка и представляет собой равнинную часть Сибирской платформы, расположенную на юге Иркутской области и включает Иркутско-Черемховскую равнину, юг Предбайкальской впадины, Приольхонское плато. Оно находится в аридной тени хребтов Западного и Восточного Саяна, а также горного обрамления озера Байкал. Геологическое строение региона неоднородно и представляет платформу с докембрийским кристаллическим фундаментом, перекрытым мощным чехлом палеозойских нижне- и верхнекембрийских, высококарбонатных и мезозойских юрских бескарбонатных отложений. Климат относится к резкоконтинентальному и формируется в условиях орографической изоляции под большим влиянием Сибирского антициклона. В подтайге и лесостепи тип климата соотносится с умеренно теплым летом и умеренно суровой малоснежной зимой, а в степи – с недостаточно влажным климатом с умеренно теплым летом и умеренно суровой малоснежной зимой [4].
Вертикальная поясность явилась причиной дифференциации растительного и почвенного покрова, заметно усилила влияние экспозиционного фактора. Так, вершины водоразделов и увалов заняты подтаежными сосновыми и лиственнично-сосновыми бруснично-травяными лесами с дерново-подзолистыми, дерновыми лесными и дерново-карбонатными почвами. На склонах холмов и увалов располагаются сосново-березовые разнотравные леса с островами степей, под которыми развиты серые лесные почвы и черноземы выщелоченные. Речные террасы и пологие южные склоны заняты южно-сибирскими формациями разнотравно-злаковых и злаковых степей, в почвенном покрове которых представлены черноземы обыкновенные и каштановые почвы [5]. Таким образом, именно в аридной тени хребтов Западного и Восточного Саяна возникли особые условия формирования почв лесостепных и степных ландшафтов – черноземов.
Черноземы – это почвы высоких потенциальных возможностей. Несмотря на небольшую занимаемую ими площадь в почвенном покрове региона (всего около 10 %), они были почти полностью распаханы. В годы реформ (90-е годы ХХ века) большинство пахотных земель было выведено из сельскохозяйственного использования, переведено в залежный режим, заросло сорной растительностью.
Целью исследования является анализ особенностей условий формирования и свойств черноземов на территории Южного Предбайкалья, а также их агро- и постагрогенной трансформации.
Объекты и методы исследования. Уникальность местоположения, природных условий позволило выделить территорию Южного Предбайкалья в отдельный почвенный округ с серыми лесными, дерново-подзолистыми, дерновыми лесными, дерново-карбонатными почвами и черноземами. Данная таксономическая единица относится к Красноярско-Иркутской провинции зоны серых лесных почв, оподзоленных, выщелоченных и типичных черноземов лесостепи, центральной лесостепной и почвенно-биоклиматической степной области суббореального пояса, находящаяся внутри бореального пояса [6].
Объектами исследования являлись черноземы выщелоченные и обыкновенные Южного Предбайкалья, находящиеся в целинном, пахотном и залежном состоянии.
Особенности свойств черноземов региона, степень их агро- и постагрогенной трансформация устанавливали с помощью гумусного состояния (мощности гумусового горизонта, содержания и запасов гумуса), реакции среды, содержания обменных оснований почв. Свойства черноземов определяли общепринятыми в почвоведении классическими методами анализа [7].
Обсуждение результатов. К отличительным особенностям черноземов Южного Предбайкалья относится интенсивное промерзание (до 2,5-3м), длительное нахождение почв (до 8 месяцев) в мерзлом состоянии, по этим показателям их относят к фациальному подтипу умеренно-холодных длительно промерзающих почв. Влияние резкоконтинентального климата сказалось на мощности гумусового горизонта исследуемых черноземов, глубина которого составляет всего 50 см, что связано с высокой концентрацией корней растений в самом верхнем (0-20 см) слое чернозема. Более глубокому проникновению корней препятствуют низкие температуры поздно оттаивающего в весенне-летний период почвогрунта [1, 3].
Не менее важной причиной малой мощности гумусового горизонта чернозема может служить и несколько иная интенсивность и темп биохимических процессов в условиях резкоконтинентального климата региона. В весеннее время они замедлены и усиливаются лишь к середине лета. Наиболее интенсивная микробиологическая деятельность наблюдается лишь в июле-августе, когда максимум осадков совпадает с максимальным прогреванием почвы [8]. Поэтому, разложение органических остатков происходит в значительно более короткий период лета, но скорость процесса может быть, заметно выше, чем в черноземах европейской части России. Образовавшееся гумусовое вещество быстро подвергается морозной денатурации, более резкой и длительной, чем в черноземах европейской части, а продукты гумификации остаются на месте своего образования. В связи с этим верхняя 0-20 см толща черноземов может содержать больше запасов гумуса по сравнению с восточноевропейскими аналогами, при этом в метровом слое их, как правило, меньше. Для черноземов региона характерно резкое падение содержания гумуса (до 2 %) сразу под гумусовым горизонтом с перегибом у его нижней границы, и далее очень медленное снижение гумуса [1, 3].
Выщелоченные черноземы содержат 7-12 % гумуса, они являются преобладающим подтипом. Между гумусовыми и карбонатными горизонтами располагается пестроокрашенный горизонт с гумусовыми языками. Реакция среды верхних горизонтов слабокислая, бескарбонатного горизонта В – более кислая, внизу профиля – слабощелочная за счет присутствия карбонатов кальция. Причиной такого распределения реакции среды по профилю выщелоченного чернозема является, скорее всего, литогенная неоднородность, разновозрастность горизонтов, а не почвообразование. Так, по мнению Г.А. Воробьевой [2] профиль черноземов Южного Предбайкалья – это гетерохронное образование: гумусовый горизонт А может быть отнесен к среднему-позднему голоцену, переходный горизонт АВ и подгумусовый светло-бурый бескарбонатный горизонт В – к раннему голоцену. Карбонатные горизонты Вса и ВСса относятся уже к верхнеплейстоценовой части разреза.
У обыкновенных черноземов количество гумуса чаще всего составляет 6-8 %. От выщелоченных черноземов они отличаются более высоким положением карбонатного горизонта, который четко выражен в виде пятнистой, мучнистой или мицелярной формы. В нижней части профиля черноземов обыкновенных региона встречаются осолонцованные горизонты, в которых содержание натрия от емкости поглощения может достигать 11-16 %. При этом выше 40-50 см содержание обменного натрия обычно не превышает 2-4 % от емкости поглощения.
Своеобразная языковатость и карманистость гумуса в профиле черноземов региона является следствием палео- и криогенеза [1-3].
Являясь одними из самых плодородных почв, черноземы Южного Предбайкалья максимально были включены в сельскохозяйственный оборот. Их интенсивное распахивание привело к значительному снижению мощности гумусового горизонта, ограничивающегося только глубиной вспашки, а также заметному сокращению содержания и запасов гумуса, по сравнению с целиной. Этому способствовала изначально малая мощность гумусовых горизонтов целинных почв, что неизбежно привело к припахиванию нижележащих малоплодородных, как правило, высококарбонатных горизонтов. Произошло заметное подщелачивание пахотного горизонта черноземов, значительно ускорились эрозионные и дефляционные процессы, снизились уровни актуального (содержание подвижных NPK) и потенциального (содержание гумуса) плодородия.
В связи с реформированием земельных отношений в конце ХХ и начале ХХI произошло значительное сокращение пахотных угодий, и перевод их в неконтролируемый залежный режим. По отдельным сельскохозяйственным районам Иркутской области оно составило 40-50 %. Постагрогенная трансформация свойств почв имеет двоякое значение. С одной стороны, зарастание пашни и превращение ее в залежь вновь влечет нарушение стабильности почвенных процессов и свойств. С другой, в них начинает идти процесс, направленный на восстановление их естественного состояния.
В условиях сурового климата региона процесс регенерации залежных агрочерноземов идет очень медленно, что определяется их низкой скоростью приращения мощности гумусового горизонта, содержания и запасов гумуса, питательных элементов.
Заключение. В последнее время пахотный клин на территории Южного Предбайкалья постепенно увеличивается, в обработку включаются все новые земли, в том числе ранее заброшенные. При этом необходимо учитывать, что высокая уязвимость черноземов региона в условиях резкоконтинентального климата при усилении интенсификации земледелия может привести к значительной потере ими плодородия, что требует применения и внедрения щадящих систем земледелия, в том числе адаптивно-ландшафтных, прецизионных.
Исследование выполнено при финансовой поддержке регионального гранта Российского научного фонда и Министерства экономического развития и промышленности Иркутской области (проект № 23-27-10013 (05-62-629/23) «Трансформация постагрогенных почв и возможность их введения в сельскохозяйственный оборот в условиях интенсивного природопользования и глобальных изменений окружающей среды»).
1. Кузьмин В.А. Почвы Предбайкальского участка зоны БАМ // Почвенно-географические и ландшафтно-геохимические исследования в зоне БАМ. Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1980. С. 11-98.
2. Воробьева Г.А. Эволюция почв предгорий и низкогорий юга Средней Сибири в голоцене // Эволюция почв и почвенного покрова. Теория, разнообразие природной эволюции и антропогенных трансформаций почв. М.: ГЕОС, 2015. С. 686-703.
3. Козлова А.А. Почвы степных и сухостепных ландшафтов Южного Предбайкалья и Приольхонья. Saarbrucken, Germany: Lambert Academic Publishing, 2016. 113 с.
4. Атлас. Иркутская область: экологические условия развития. М.; Иркутск, 2004. 90 с.
5. Беркин Н.С. Иркутская область (природные условия административных районов). Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1993. 304 с.
6. Добровольский Г.В. География почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, Колос, 2004. 460 с. EDN: https://elibrary.ru/QKWCQN
7. Теория и практика химического анализа почв / под ред. Л.А. Воробьевой. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
8. Белых А.Г. Пищевой режим черноземов Приангарья // Почвы юга Средней Сибири. Иркутск, 1988. С. 83-94.
