Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 7
1.1 Современное состояние почвенного покрова 7
1.2 Восстановление естественного покрова как фактор изменения свойств чернозема выщелоченного при переходе из пахотного состояния в залежное 24
2 Зональные особенности почвообразования 38
3 Объекты и методика исследований... 46
3.1 Объекты исследований 46
3.2 Методика исследований 48
4 Свойства пахотного, залежного и целинного чернозема выщелоченного 52
4.1 Морфологические и физические свойства 52
4.2 Характеристика физико-химических свойств 66
4.3 Агрохимические свойства 71
4.4 Аккумулятивный процесс почвообразования на пахотном, целинном и залежном черноземе выщелоченном 84
4.4.1 Баланс наземной, корневой массы и биогенных элементов 84
4.4.2 Оценка биологической активности чернозема выщелоченного по выделению углекислого газа и целюлозолитической способности 94
5 Показатели экологического состояния и энергетический потенциал по гумусу чернозема выщелоченного
Выводы
Предложения производству 107
Библиографический список 108
Приложения 124
- Восстановление естественного покрова как фактор изменения свойств чернозема выщелоченного при переходе из пахотного состояния в залежное
- Зональные особенности почвообразования
- Характеристика физико-химических свойств
- Оценка биологической активности чернозема выщелоченного по выделению углекислого газа и целюлозолитической способности
Введение к работе
Актуальность исследований. В конце XX - начале XXI в. значительные площади пахотных земель в России были исключены из сельскохозяйственного оборота, выведены в залежь и в настоящее время представляют собой массивы, занятые многолетней травянистой растительностью, постепенно зарастающие кустарником и деревьями. Большая их часть заброшена под влиянием экономических причин. В первую очередь из оборота исключались низкоплодородные почвы, что, в свою очередь, может быть обусловлено их генетическими свойствами или развитием деградационных процессов (эрозии, дегумификации, засоления и др.) при земледельческом использовании (Почвы и земельные ресурсы России, 2002; Еремченко 0.3., 2004).
Восстановление биоценозов на брошенном поле происходит естественным путем. Благодаря работам ряда авторов (Городков Б.Н., 191-3; Баранов В.И., Горшенин К.П., 1927; Крашенинников И.М., 1928; Лавренко-Е.М., 1940; Глумов Г.А., Красовский П.Н., 1948; Кайгородов Р.В., 2002; Зыбалов B.C., Кокорева М.Н., 2005) процесс зарастания залежей достаточно хорошо изучен, определены причины его различий и направленности.
Но физические, химические и биологические процессы, проходящие в
почвах, выведенных из сельскохозяйственного оборота, которые можно объест динить общим термином — самовосстановление, изучены недостаточно. Самовосстановление почв можно определить как совокупность естественных природных процессов, проявляющихся в «стремлении» почвенной системы вернуться в исходное ненарушенное состояние.
Явление самовосстановления почв известно давно. Оно многократно закономерно происходило при подсечно-огневом, переложном, залежном земледелии. Например, в дореволюционной России залежно-переложная система земледелия обеспечивала получение высокобелкового качественного зерна и в первый год урожай твердой пшеницы составлял около 6-10 т/га (Вильяме В.Р., 1963). При серьезных социально-экономических изменениях в человеческом обществе также наблюдалось развитие этого явления. Примером тому может
4 служить эпоха Ивана Грозного (60-80 г XVI в). Тогда в Подмосковье
произошло «запустение до 90 % пашни, которая за 10-20 лет лесом поросла в
бревно, в кол и в жердь» (Сазонов С.Н., Манучарова Н.А, Горленко М.В., Ума-
ров М.М., 2005).
В XX в. человеческая деятельность превратилась в мощный фактор прег образования свойств пахотных почв за счет применения более мощной сельскохозяйственной техники, расширения видового разнообразия культурной растительности, повышения продуктивности агроценозов. Поддержание плодородия сельскохозяйственных земель осуществлялось главным образом за счет применения минеральных удобрений и широкомасштабных мелиоративных мероприятий, что явилось одним из главных факторов существенной перестройки биогеохимических циклов важнейших биофильных элементов, при этом могут измениться не только темпы, но и общая направленность процессов самовосстановления почв.
Изучение механизмов самовосстановления почв, выведенных из сельскохозяйственного использования, имеет как самостоятельное научное значение, так и определенный практический интерес, связанный с прогнозом их развития.
Кроме того, залежная растительность как один из главных факторов почвообразования может оказать фитомелиоративное влияние на восстановление деградированных в процессе сельскохозяйственного использования свойств почв.
Цель исследований. Сравнительная оценка состояния пахотного, залежного и целинного чернозема выщелоченного Челябинской области.
Задачи исследований:
провести сравнение эколого-генетического строения верхней части профиля чернозема выщелоченного целины и различных сельскохозяйственных угодий;
изучить физические, физико-химические и агрохимические свойства чернозема выщелоченного пашни, целины и исключенного из сельскохозяйственного оборота;
- определить видовое разнообразие, продуктивность фитоценозов и баланс
биогенных элементов пахотного, залежного и целинного чернозема выщело
ченного;
- оценить экологическое состояние и энергетический баланс чернозема
выщелоченного.
Научная новизна исследований. Впервые в условиях лесостепной зоны Челябинской области проведена сравнительная характеристика свойств пахотного и целинного чернозема выщелоченного с его залежными аналогами.
Определено видовое разнообразие, продуктивность фитоценоза и баланс биогенных элементов по мере увеличения возраста залежи чернозема выщелоченного выведенного из сельскохозяйственного оборота. Выявлены изменения строения верхней части почвенного профиля чернозема выщелоченного по мере увеличения возраста залежи относительно целины и пашни.
Дана комплексная оценка экологического состояния чернозема выщелоченного, измененного в процессе сельскохозяйственного использования и по-стагрогенно-трансформированного при переводе в залежное состояние.
Защищаемое положение. На залежах естественный гумусово-аккумулятивный процесс почвообразования восстанавливает деградированные при сельскохозяйственном использовании природные морфологические, физические, физико-химические, агрохимические и энергетические показатели чернозема выщелоченного.
Практическая значимость работы. Проведена оценка состояния фитоценоза, баланса биогенных элементов и характера изменения свойств пахотного, целинного и залежного чернозема выщелоченного. Полученные результаты могут быть использованы для обоснования разработки систем рационального применения почвенных ресурсов сельскохозяйственными предприятиями Челябинской области, биоэкологического мониторинга почв Уральского региона, при решении вопроса восстановления агрогенно-измененных сельскохозяйственных угодий.
Результаты исследований используются в учебном процессе Института агроэкологии - филиала ФРОУ ВПО ЧГАУ и ФГОУ ВПО «Челябинский госу-
дарственный агроинженерный университет» при изучении курсов «почвоведение» и «сельскохозяйственная экология»
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований доложены и обсуждены в 2006-2008 г. на научно-практических конференциях Института агроэкологии - филиала ФГОУ ВПО ЧГАУ. Всего опубликовано 5 статей общим объемом 1 печатный лист, из них одна в издании рекомендованном ВАК.
Личный вклад. Работа выполнена в Институте агроэкологии ФГОУ ВПО ЧГАУ в 2005-2007 г. Исследования проводились непосредственно автором диссертационной работы в рамках плана НИР кафедры агроэкологии, агрохимии, почвоведения и мелиорации, утвержденного на ученом совете института по теме: «Трансформация свойств пахотных почв черноземного типа лесостепной зоны Челябинской области при их переводе в залежное состояние».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству, списка цитированной литературы. Работа изложена на 123 страницах, содержит 20 таблиц, 5 рисунков, дополнена 18 приложениями. Список литературы содержит 171 источник, из них 9 на иностранных языках.
Восстановление естественного покрова как фактор изменения свойств чернозема выщелоченного при переходе из пахотного состояния в залежное
Поверхность земной коры имеет несколько защитных оболочек от реакционных физико-химических, гидротермических и космических воздействий. Одной из защитных оболочек является растительность (Афанасьев Р.А., 2003).
Если по каким-либо причинам растительность исчезает с поверхности почвы, она вновь возрождается с тем, чтобы сохранить плодородный потенциал от разрушительного влияния внешних факторов.
При распашке целинных почв, прежде всего, изменяются количественные и качественные характеристики биоценоза. Уничтожается многолетняя многокомпонентная растительность с многоярусной корневой системой, которая ве-гетирует практически весь теплый период года, и заменяется растительностью однолетней монокомпонентной, с одноярусной корневой системой и более коротким периодом вегетации.
Пахотные участки в период основной обработки и после уборки урожая почти полностью лишены растительности» и в этот период почвы переходят в биологически открытую экологическую систему. Связи и взаимодействия почвы с другими компонентами биогеоценоза становятся не опосредованными (через растительность), а прямыми. Поэтому пахотные почвы, имеющие нерегулярный растительный покров, в большей степени подвергаются влиянию климатических и других факторов по сравнению с залежью покрытой постоянной растительной оболочкой (Адерихин П.Г., 1970; Щеглов Д.И., 1999).
В настоящее время в мире почти нет экосистем и растительных сообществ, не испытавших на себе антропогенных влияний. По степени воздействия человека на их состав и структуру, согласно В. Вестхофу (1952), можно различать следующие категории экосистем и растительных сообществ: натуральные (естественные), квазинатуральные (почти естественные), семикультурные (полукультурные) и культивированные.
В лесостепном Зауралье, как указывают А.В. Абрамчук и П.Л. Горчаков-ский (1980), фактически уже не осталось естественных растительных сообществ. Луговые сообщества, затронутые выпасом и сенокошением, относятся к категории квазинатуральных. Луговые сообщества, естественные в своей основе, но в состав, которых путем подсева, введены культивируемые компоненты 26 более ценные-в кормовом отношении виды трав, относятся к категории семи культурных. Культурные луговые сообщества представлены сеяными лугами, созданными в результате коренного улучшения при полном уничтожении ранее существовавшего здесь естественного травостоя. Для сохранения генофонда луговой флоры необходимо, чтобы на долю квазинатуральных лугов приходилось не менее 30 % площади всех кормовых угодий.
Многообразные проявления антропогенных воздействий на растительный покров, как считает Д.Б. Фалински (1971), сводятся к трем основным формам: 1. Полное уничтожение растительного покрова — исключение из биосферы части её продуцирующего растительного компонента, выполняющего важную функцию синтеза органического вещества и регулирования газового состава атмосферы. 2. Создание культурных фитоценозов на месте естественной растительности, которое сопровождается уничтожением естественной растительности и созданием на её месте сообщества возделываемых культур рациональной структуры, состава, высокой продуктивности (посевы сельскохозяйственных культур, создание садов, парков, защитных полос и т. п.). При этом не оказывается столь отрицательное влияние на вещественный баланс биосферы, как при первой форме воздействия, поскольку культурные сообщества в какой-то степени выполняют функцию продуцирования органического вещества и регулирования газового режима. 3. Синантропизация естественного растительного покрова — постепенное изменение состава и структуры растительности под давлением антропогенных факторов. Этот процесс, иногда мало заметный, приводит к весьма существенным последствиям — обеднению видового состава флоры Земного шара в целом и флор отдельных районов.
А.В. Абрамчук, П.Л. Горчаковский (1980) относят к синантропным как местные виды, так и инорайонные, которые активно внедряются в состав, естественных растительных сообществ в связи с вмешательством человека в их жизнь и удерживаются пока сохраняются антропогенные нагрузки. В зависимости от доли участия синантропных видов в составе луговых сообществ.они вы 27 делили три стадии деградации лугов: слабую - несколько синантропных видов с незначительным обилием, среднюю - большое количество синантропных видов, из которых один выступает в роли кодоминанта, сильную - обеднение флористического состава, на позицию доминанта выходят синантропные виды.
Основные причины обеднения флоры и вымирания видов растений могут быть сведены к следующим группам. Прямое воздействие через истребление отдельных видов при заготовке лекарственного сырья, выкапывании и пересадке диких растений в сады, сборе букетов, коллекционировании растений; через полное разрушение растительного покрова с целью создания дорог, домов и др. сооружений, замену естественного растительного покрова культурными сообществами, вырубку лесов, введение в состав естественных растительных сообществ некоторых культивируемых видов, механическое повреждение на тропах, спортивных площадках и т.д.
И. Косвенное воздействие через преобразования местообитаний в.связи с загрязнением воздуха, воды и почвы токсическими веществами, осушением болот, орошением, лесными пожарами, внесением удобрений в лесные и луговые сообщества, выпасом скота, сенокошением, сбором ягод и грибов.
Наиболее существенное обеднение флоры вызывает полное разрушение растительного покрова и косвенное воздействие человека на растительные сообщества; прямое истребление отдельных видов по сравнению с ними нестоль значительно.
Зональные особенности почвообразования
Одним из важных факторов почвообразовательного процесса является климат. Он обуславливает температурный и водный режим почвы, биологические, биохимические процессы, поступление органического вещества в почву, условия для развития процессов дефляции и эрозии, химической денудации, транспортировки, дифференциации и аккумуляции осадков (Сибирцев Н.М., 1951). Климат Челябинской области определяется положением её в центре Евро-Азиатского материка, большим удалением от морей и океанов, также существенное влияние на формирование климата оказывают Уральские горы, которые создают препятствие на пути движения атлантических воздушных масс. Всё это определяет значительную континентальность и сухость климата (Левит И.А., 2001). Красноармейский район Челябинской области расположен в лесостепной зоне Зауралья, которая простирается к югу от границы Свердловской области до реки Уй (приложение Е), охватывая северо-восточную, восточную и цен-тральную части области, общей площадью около 32 тыс. км . В пределах ее расположено очень много озер (Сазонов С.Н., 2005). По биоклиматическим показателям территория лесостепного Зауралья подразделяется на подзоны: умеренно влажную северную, периодически засушливую центральную и полузасушливую южную. Общими чертами климата являются: продолжительная холодная зима с устойчивым снежным покровом и непродолжительное теплое (иногда жаркое) лето (Левит А.И., 2001). Главными показателями климата являются тепло- и влагообеспеченностк территорий. Центральная лесостепь Зауралья является главной почвенной базой земледелия региона, характеризуется периодической засушливостью и четко выраженной континентальностью климата. По многолетним данным ряда метеостанций средняя температура самого холодного месяца (января) здесь равна минус 18,6С, а самого теплого (июля) плюс 17С. Годовые колебания среднемесячных температур составляют 35,6С. Континентальность климата проявляется и в резком переходе по временам года положительных температур в отрицательные и, наоборот, отрицательных в положительные. Переход отрицательных среднесуточных температур в положительные приходится на конец первой декады апреля. Температура выше плюс 5С устанавливается в третьей декаде апреля, а выше плюс 10С только в первой декаде мая. Продолжительность периода со среднесуточными температурами выше плюс 10С составляет 125-Г40 дней, это примерно с 8 мая по 18 сентября. Сумма эффективных температур выше десятиградусного уровня составляет в среднем 2000-2330С. Такого количества тепла достаточно для выращивания многих сортов зерновых культур и кукурузы до стадии молочно-восковой, спелости:
Тепло как важнейший фактор для роста и развития растений, активной деятельности почвенных микроорганизмов, следовательно, и для почвообраг зовательных процессов в центральной части лесостепного Зауралья лимитируется не только в начале, но и в конце вегетационного периода. Уже в третьей декаде августа наблюдаются заморозки интенсивностью минус 1С, вероятность которых составляет 27 %.
Осень - период устойчивых среднесуточных температур от 10С до 0С - продолжается в среднем с 15-20 сентября до 23-25 октября. Температурный режим осени характеризуется, постепенным уменьшением тепла, заморозками в воздухе и на почве, частым выпадением осадков в,первой половине сезона в. виде дождя, во второй - в виде снега. Понижение температуры идет неравномерно. С самого начала осени микробиологические процессы в почве ослабевают на столько, что практически прекращается минерализация органических веществ, в том числе гумуса, и нитрификация азотистых соединений.
Зимний период имеет среднесуточные температуры воздуха ниже 0С. В подзоне центральной лесостепи он продолжается от 100-110 до 140-160 дней. Зимы бывают суровые. Средняя температура января опускается ниже минус 20C (9 лет из 10) и даже ниже минус 25С (2 года из 10). Минимальная температура нередко бывает минус 30С и даже минус 40С. Из-за сильных морозов и маломощного снежного покрова почва уже в ноябре промерзает до 100 см, а в феврале — до 180 см. Глубокое промерзание почвы в морозные и малоснежные зимы, позднее оттаивание весной сдерживает возобновление вегетации растений природных и антропогенных фитоценозов, а также почвенных микробиологических процессов в начале вегетационного периода. Растения в ранний период вегетации страдают, как правило, от недостатка азота и фосфора.
Континентальность климата центральной лесостепи Зауралья проявляется в неравномерности распределения осадков. При годовой сумме 400-450 мм их максимум приходится на летний период - 200-255 мм. Совпадение максимума атмосферных осадков и положительных температур в летний период оказывает положительное влияние на рост и развитие растений, способствует активизации биологических процессов в почве.
За два осенних месяца выпадает до 75-100 мм осадков. При незначительном испарении влага почти полностью впитывается почвой. Её запасы к концу осени в метровом слое могут увеличиваться на 60-80 мм, создавая промывной водный режим почвы, особенно в годы, когда осенью дождей выпадает значительно больше нормы. Сухая осень ставит под угрозу создание запасов влаги под посев будущего года, а при малом количестве снега зимой и при дружной весне растения с самого начала вегетации ощущают резкий недостаток влаги. Это обуславливает формирование периодически промывного водного режима.
Характеристика физико-химических свойств
Во многих литературных источниках указывается на то, что длительное интенсивное использование в пашне черноземов европейской части России и Зауралья приводит к заметному повышению их кислотности (Шильников И.А. и др., 1998; Синявский И.В., 2001; Козаченко А.П., 2004).
Различают кислотность актуальную и потенциальную. Воздействие актуальной кислотности растения и организмы, населяющие почву, постоянно ощущают на себе. Большая часть культурных растений лучше всего произрастает при нейтральной или слабокислой реакции среды. Кислая и щелочная реакции для них губительны. Реакция среды оказывает также большое влияние на биологические и химические процессы в почве. От неё зависит характер поступления питательных веществ в растение. Учитывать реакцию почвенного раствора необходимо также при внесении минеральных удобрений. Величина и стабильность актуальной кислотности определяются, прежде всего, буферными свойствами почвы (Ягодин Б.А., 1987).
Актуальная кислотность верхних горизонтов на пашне и всех залежах составляет от 6,25 до 6,40 (табл. 6), такая реакция является слабокислой (Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников СИ., 2006). На целине и многолетних травах 15 лет реакция почвенного раствора нейтральная. Незначительное изменение кислотности при сельскохозяйственном использовании чернозема выщелоченного мы объясняем высокой устойчивостью этих почв к внешним воздействиям.
Гидролитическая кислотность является суммарной, обусловлена как обменными, так и прочно связанными ионами водорода. Результаты исследований показывают, что гидролитическая кислотность в гумусовых горизонтах чернозема выщелоченного на пашне выше на 0,86 мг-экв./ЮО г аналога на целине. На залежах при увеличении срока зацели-нения наблюдается некоторое снижение гидролитической кислотности: от 4,27 мг-экв./ЮО г на залежи первого года до 3,72 мг-экв./ЮО г на залежи двенадцати лет. Многолетние травы способствуют снижению гидролитической кислотности: под многолетними травами 15 лет этот показатель равен 3,49 мг-экв./ЮО г, что на 6 % ниже, чем на залежи двенадцати лет. Гидролитическая кислотность появляется в самом начале обеднения почв основаниями, при дальнейшей потере оснований появляется актуальная кислотность. Снижение гидролитической кислотности сопровождается увеличением степени насыщенности основаниями. Степень насыщенности почв основаниями показывает, какую часть всех поглощенных катионов составляют поглощенные основания. На залежах по нашим наблюдениям степень насыщенности чернозема основаниями увеличивается, в составе почвенно-поглощающего комплекса черноземов преобладают основания. Общее количество катионов, которое почва может удерживать в обменном состоянии — емкость катионного обмена — рассчитывают, суммируя показатели гидролитической кислотности и суммы поглощенных оснований.
На пашне емкость катионного обмена чернозема равна 31,98 мг-экв./100 г, на целине этот показатель выше на 3,64 мг-экв./100 г. На залежах, как показывают результаты наших исследований, емкость катионного обмена несколько выше, чем на пашне: на залежи трех лет - 32,73 мг-экв./100 г, на залежи двенадцати лет на 2,24 мг-экв./100 г выше, чем на пашне. Многолетние травы при их длительной вегетации способствуют повышению этого показателя. Емкость катионного обмена определяет такое свойство почвы, как буферность, чем больше емкость катионного обмена, тем выше её буферность. Следовательно, заце-линение способствует повышению буферности чернозема выщелоченного.
В составе емкости катионного обмена преобладают поглощенные основания. Чернозем выщелоченный на всех исследуемых угодьях характеризуется высокой обеспеченностью поглощенными основаниями (Методические указания по агрохимическому..., 1980). Большую роль в процессах почвообразования и в плодородии почв играют окислительно-восстановительные условия. Окислительно-восстановительный режим почв представляет собой соотношение окислительно-восстановительных процессов в почвенном профиле в годичном цикле. Интенсивность и направленность окислительно-восстановительных процессов в почвах определяется состоянием увлажнения и аэрации почв, содержанием кислорода в почвенном растворе, содержанием легкоразлагаемого вещества и температурой почвы. Нами было проведено полевое определение окислительно-восстановительного потенциала, результаты которого представлены в таблице 7.
Одна из первых попыток в градации окислительно-восстановительного потенциала была сделана Н.К. Хтряном (1976), который предложил использо вать для черноземов и некоторых других почв шкалу окислительно-восстановительного потенциала. Согласно этой шкале исследуемый нами чернозем выщелоченный на всех угодьях характеризуются умеренно окислительным процессом. Незначительные изменения окислительно-восстановительного потенциала объясняются тем, что черноземные почвы обладают высокой окислительно-восстановительной буферностью. Представленные выше результаты исследований физико-химических свойств чернозема выщелоченного на угодьях различного характера использования показывают, что под залежами и многолетними травами они изменяются, способствуя повышению буферности чернозема. Свойства почв, учитываемые при определении доз, вида и норм минеральных и органических удобрений и химических мелиорантов, называют агрохимическими. Главными из них являются: содержание гумуса, содержание усвояемых форм элементов питания (азота, фосфора и калия). Важнейшей отличительной чертой дернового почвообразовательного процесса является аккумуляция органического вещества в верхних горизонтах почвенного профиля. Валовое содержание, состав и динамика гумуса являются объективными показателями интенсивности и динамики аккумулятивного (дернового) процесса почвообразования.
А.Н. Каштанов, A.M. Лыков, И.С. Кауричев, цит. Ф.Ш. Гарифуллин, А.Ш. Ишемьяров (1987), рассматривая плодородие, как сложное интегральное свойство почвы, отмечают, что одни из факторов плодородия являются ведущими; фундаментальными с глобальным воздействием на всю почвенную систему, а другие - в значительной мере производными от её фундаментальных свойств. К числу первых относится и гумус почвы, который является не только биоэнергетической основой плодородия и источником питания растений в аг-роэкологических системах, но и своего рода гарантом и стабилизатором всех почвенных процессов.
Оценка биологической активности чернозема выщелоченного по выделению углекислого газа и целюлозолитической способности
В 2005-2007 гг. мы изучали биологическую активность чернозема выщелоченного на различных угодьях. В качестве показателей биогенности учитывали выделение углекислого газа (дыхание почвы) и целлюлозоразлагающую активность. В полевых условиях было проведено определение скорости эмиссии углекислого газа почвой по методу Штатного в первой половине лета. Сложность оценки общей эмиссии углекислого газа с поверхности почв заключается в том, что продукция углекислого газа в почве — в значительной степени интегральный показатель, который включает в себя дыхание корней растений и почвенных организмов (бактерий, грибов, почвенных животных), также выделение углекислого газа за счет разложения мертвых корней. Основной вклад в продукцию углекислого газа почвой вносят микроорганизмы и корни растений. По данным С.А. Благодатского и др. (1993) в среднем можно принять, что корни растений выделяют около 1/3 углекислоты от её продуцируемого количества в почве, микроорганизмы ответственны за 2/3 выделяющегося из почвы углекислого газа. Но величина вклада дыхания корней в эмиссию углекислого газа из почвы зависит от массы корней: в естественных травянистых сообществах из-за высокой продуктивности корней их вклад в эмиссию углекислого газа существенно выше по сравнению с агроценозами (Паников Н.С. и др., 1989; Паников Н.С. и др., 1991).
Это подтверждают и наши исследования, во все годы проведения опыта наиболее высокое продуцирование углекислого газа отмечено на целинном черноземе выщелоченном (приложение С), где отмечена наибольшая масса корней.
Результаты проведенного опыта показали, что на целинном аналоге ско-рость эмиссии углекислого газа составила в среднем 602,6 мг/м за час. Дыхание почвы пашни во все годы наблюдений было существенно ниже и в среднем за три года исследований скорость выделения углекислого газа составила 364,6 мг/м"за час (рис. 5).
На залежных аналогах наблюдается увеличение скорости эмиссии углекислого газа с увеличением их возраста: на залежи первого года — в среднем 376,3 мг/м" за час, на залежи трех лет этот показатель больше в 1,15 раза, по сравнению с аналогом под пашней, на залежи шести лет и залежи двенадцати лет в 1,27 ив 1,41 раза больше, соответственно.
Скорость выделения углекислого газа почвой под многолетними травами трех лет составляет в среднем 518,4 мг/м"за час, что выше скорости выделения углекислого газа на залежи двенадцати лет на 4,5 мг/м" за час. На наш взгляд это связано с тем, что под многолетними травами трех лет количество поступающей фитомассы больше, чем на залежи двенадцати лет. По данным В.Н. Кудеярова и др. (1995) при поступлении в почву новых порций свежего легко-разлагаемого органического материала продукция углекислого газа возрастает. Скорость выделения углекислого газа черноземом под многолетними травами пятнадцати лет приближается к целинному аналогу и составляет 592,9 мг/м" за час. Как в естественных, так и в культурных биоценозах наблюдается положительная связь между интенсивностью дыхания почвы и её плодородием (Макаров Б.Н., 1993). Результаты исследований, представленные в таблице 17, показывают, что выделение почвой двуокиси углерода согласуется с особенностями накопления фитомассы и гумусированностью угодий.
При естественном зацелинении наблюдается постепенное увеличение накопления фитомассы и увеличение гумусированности чернозема выщелоченного, вследствие чего общая интенсивность биологических процессов, характеризуемая выделением углекислого газа, повышается.
Микробиологическая активность чернозема выщелоченного была изучена по интенсивности разложения льняной ткани. Для определения динамики интенсивности разложения целлюлозы стеклянные пластинки с льняным полотном закладывали в почву на глубину 0-20 см в первой половине лета..
В течение 2005-2007 гг. проведения опыта были получены результаты, которые позволяют выявить определенные тенденции: целлюлозоразлагающая активность чернозема выщелоченного, на котором расположены целина и залежи, несколько выше, чем на пашне (табл. 18).
Это связано с тем, что основная масса пожнивных остатков на пашне поступает в осенний период и разлагается к середине лета следующего года. На целине, залежах и многолетних травах в течение всего периода вегетации поступают растительные остатки, что способствует улучшению пищевого режима для микроорганизмов.
Проведенные исследования биологической активности чернозема выщелоченного на пашне, многолетних травах, залежах и целине показали, что накопление фитомассы способствует увеличению интенсивности биологических процессов и увеличению потенциального плодородия чернозема выщелоченного. Реально определить ценность многообразных общеэкологических функций почвенного покрова практически невозможно, но сложившиеся эколого-экономические условия требуют хотя бы примерной оценки. Ориентировочно определить ценность почв можно на основании биологической продукции, производимой ими естественным путем (без непосредственного антропогенного влияния), определения ценности накопленного в почве (за многие тысячелетия) гумуса, представляющего собой трансформированную солнечную энергию, и запасов доступных для растений форм питательных веществ (Карманов1 И.И., 1985).
При этом необходимо учитывать ряд обстоятельств: 1) необходимо выбрать какой-либо разумный срок, за который будет определена суммарная ценность биологической продукции; 2) гумус и элементы питания растений находятся в почвах в разных формах и необходимо дифференцированно подходить к оценке их ценности; 3) многие важные особенности почв не могут быть оценены из-за сложности и неопределенности методических подходов к их оценке (Карманов И.И. и др., 1998).
