Россия
УДК 332.3 Землепользование
При вовлечении целинных чернозёмов Центрального Предкавказья в пашню происходят их коренные изменения: усиление темпов выветривания минеральной материи; слитизация, уплотнение и обесструктуривание; снижение содержания органического вещества; обеднение подвижными формами элементов питания; подкисление и подщелачивание; переувлажнение, подтопление и заболачивание; развитие водной и ветровой эрозии. Такие изменения нельзя назвать эволюцией. Начался процесс деградации или метаморфоза почв.
чернозёмы, слитизация, выветривание, органическое вещество, подкисление, подщелачивание, обеднение почв, подтопление
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. Цховребов В.С., Есаулко А.Н., Новиков А.А. Современные проблемы плодородия почв Ставрополья// Агрохимический вестник. 2017. №4. С. 3-8. EDN: https://elibrary.ru/ZIANPN
2. Цховребов В.С. Агрогенная деградация черноземов Центрального Предкавказья. – Ставрополь: Изд-во «Агрус», 2003. – 224 с. EDN: https://elibrary.ru/POLCLB
3. Цховребов В.С., Фаизова В.И., Никифорова А.М., Калугин Д.В., Новиков А.А. Транс-формация состава и свойств черноземов Центрального Предкавказья в результате сельскохо-зяйственного использования: монография. Ставрополь, 2016. – 248 с.
4. Терпелец В. И., Власенко В. П., Осипов А. В. Современные почвообразовательные процессы в гидрометаморфизованных почвах Западного Предкавказья // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 2012, № 5 (38). – С. 87-90.
5. Айлер Р. Химия кремнезёма – М.: Мир, 1982. – Т. 1,2. – 1127с.
6. Барбер С.А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. Механистический подход/ М.: Агропромиздат, 1988. – 376 с.
7. Слюсарев В.И. Мониторинг состояния почвенного поглощающего комплекса чернозема выщелоченного в агрофитоценозе люцерны // Итоги научно-исследовательской работы за 2021. С, 100-102.
8. Цховребов В.С., Фаизова В.И., Никифорова А.М., Калугин Д.В., Новиков А.А. Трансформация состава и свойств черноземов Центрального Предкавказья в результате сельскохозяйственного использования: монография. Ставрополь, 2016. – 248 с. EDN: https://elibrary.ru/XSMPGF
9. Фаизова, В. И., Цховребов, В. С., Никифорова, А. М., Калугин, Д. В. Изменение физико-химических показателей черноземов Центрального Предкавказья при сельскохозяйственном использовании. // Агрохимический вестник, 2017, № 4, С. 17-19. EDN: https://elibrary.ru/ZIANQR
10. Цховребов В.С., Фаизова В.И., Калугин Д.В., Никифорова А.М., Новиков А.А. Эволюция и деградация чернозёмов Центрального Предкавказья // Вестник АПК Ставрополья, 2012, № 3 (7). - С. 123-125. EDN: https://elibrary.ru/PCQTVV
11. Зайдельман Ф.Р., Тюльпанов В.И., Ангелов Е.Н., Давыдов А.И. Почвы мочарных ландшафтов - формирование, агроэкология и мелиорация. М.: Издательство: МГУ, 1998. — 162 с. EDN: https://elibrary.ru/TSAABV
12. Цховребов В.С., Грищенко Ю.В., Новиков А.А., Трубачёва Л.В. Причины и последствия подтопления чернозёмов выщелоченных левого берега реки Кубань// Агрохимический вестник. 2017. №4. С. 26-30. EDN: https://elibrary.ru/ZIANSF
