Черноземы центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антропогенных факторов Щеглов, Дмитрий Иванович

Введение к работе

1.1.Актуальность темы.

Почва является сложнейшей биокосной системой, образовавшейся в результате тесного взаимодействия природных факторов во времени. Оставаясь основным и незаменимым средством сельскохозяйственного производства, почва, в то же время, выступает и как один из основных компонентов биогеоценоза, а, следовательно, и биосферы в целом. В результате сельскохозяйственного использования в почве происходят глубокие, а порой необратимые процессы, переводящие почвенную среду в иное состояние. Находясь в неразрывном единстве с другими компонентами экосистемы, антропогенно преобразованная почва изменяет свои связи и соотношения с последними, стремиться трансформировать биогеоценотическке компоненты под свой измененный состав, свойства и функции, что в конечном итоге может привести к переходу ее в новое качественное состояние. Отсюда важно и необходимо знать в каком направлении идут современные эволюционные процессы в почвах.

Почвенным эталоном ("царем" почв по Докучаеву), наиболее ярко и полно отражающим факторы почвообразования и свойства почв, является чернозем. Эти почвы, занимая около 9 % площади в пределах СНГ, составляют основу пахотного фонда (Є0 %) и производства товарного зерна (80 %) и других видое сельскохозяйственной продукции. Черноземы, несмотря на их природное совершенство, неизбежно эволюционируют под воздействием естественных и ,особенно, антропогенных факторов. Естественная эволюция почв неразрывно связана с эволюцией ландшафта, т.е., с изменением экологических условий, в равновесии с которыми она находится на определенном этапе педогенеза. Изменение факторов природной среды неизбежно проявляется в тех или иных свойствах почвенного тела. Предполагается, что возрастающая антропогенная нагрузка на почвы приведет к качественньм и количественным изменениям состояния черноземов. В данной связи, познание направленности изменений современного почвообразовательного процесса является несомненно актуальным. Без этого трудно представить будущее состояние не только почвы, но и природы в целом.

1.2.Цель и задачи исследований

Основной целью наших исследований было изучение динамики состава и свойств почв и почвенных процессов при изменении природных факторов почвообразования и в условиях различного антропогенного

- г -

воздействия и выявление на этой основе характера и направленности современной эволюции черноземов.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи, каждая из которых имеет самостоятельное научное значение:

1. Выявить закономерности изменения состава и свойств целинных черноземов в генетически сопряженном ряду на подтиповом уровне и в ряду: целина - пашня - орошаемая пашня.

2. Вычленить процессы и факторы, определяющие характер и направление изменений состава и свойств черноземов в исследуемых рядах.

3. Провести сопряженный анализ факторов и свойств черноземов в рассматриваемых рядах и выявить направление эволюции.

1.3.Теоретический вклад и научная новизна.

4. В работе проведен сравнительный анализ изменения свойств почв генетически сопряженных и агрогенных (целина - пашня - орошаемая паикя) рядов.

5. Показано сходство направлений и характера изменений свойств почв в исследуемых рядах.

- 1.3.3. Выявлены ведущие факторы, обусловливающие изменение состава и свойств черноземов, и показана их однонаправленность' в исследуемых рядах.

4. Выявлено-наличие и показана роль процессов иллювииро-вания з формировании почвенного профиля черноземов.

5. Представлена новая уточненная концепция формирования гумусного профиля черноземов.

6. Разработаны диагностические критерии подтиповых особенностей строения гумусовых профилей черноземов в виде количественных показателей - градиентоЕ падения его содержания и уравнений регрессии.

7. Дана оценка пространственного и временного варьирования содержания и профильного распределения гумуса, раскрыты причины изменения процессов гумусообразования и гумусонакопления в черноземах при их сельскохозяйственном использовании.

8. Уточнена схема строения карбонатного профиля черноземов, показана неоднородность его форм и выявлены типовые и подти-повые особенности. Дана оценка пространственной неоднородности содержания и профильного распределения С0_г карбонатов в агрогенном ряду в пределах элементарного почвенного ареала.

1.3.9. Установлена причинно-следственная связь изменения фи
зических, водно-физических, физико-химических свойств и водного
режима черноземов в сопряженных рядах.

1.3.10. Показано сходство естественной и антропогенной эволю
ции почв и выявлено направление эволюции черноземов в сторону гу~
мидных подтипов.

1.4.Защищаемые положения.

На защиту выносится концепция формирования профиля черноземов и их эволюции, базирующаяся на следующих положениях:

1. Черноземы как тип почвы не является результатом только икситного почвообразования. В формировании их профиля значимую роль играют процессы внутрипрофильного перераспределения продуктов почвообразования.

2. Интенсивность течения процессов перераспределения веществ определяет изменение состава и свойств черноземов в генетически сопряженных рядах на подзональном и провинциальных уровнях.

3. Сельскохозяйственное использование черноземов сопровождается однонаправленным изменением их состава и свойств, сходным с таковым в подзональном ряду.

4. Естественная и антропогенная эволюция черноземов сходны по характеру, определяются изменением водного режима почв и идут в направлении более гумидных подтипов.

1.5.Практическая значимость результатов исследований.

Основные положения работы концептуально развивают теорию чер-ноземообразовательного процесса и служат теоретической базой для уточнения моделей формирования профиля черноземов. Установленные количественные и качественные показатели гумусовых профилей черноземов являются важными диагностическими признаками при классификации этих почв. Характер и направление эволюции черноземов, раскрытые в работе, могут служить основой для долгосрочного прогнозирования состояния этих почв и разработки комплекса мероприятий по их рациональному использованию и охране. Выявленные факторы, определяющие эволюцию черноземов, могут быть также использованы для разработки системы почвенно-экологического мониторинга.

Результаты исследований и основные теоретические положения работы используются в курсах лекций: "Почвоведение", "Биогеоцено-логия", "Охрана почв", читаемых на биолого-почвенном факультете Воронежского госуниверситета.

Данные, полученные в работе, использованы при подготовке ряда методических указаний и нормативных документов: "Оценка агрохимических и мелиоративных показателей черноземов ЦЧО в условиях орошения", 1988; "Приемы сохранения и повышения плодородия орошаемых обыкновенных черноземов в кормовых севооборотах ЦЧО", 1990; "Указания по рациональному использованию орошаемых черноземов Северного Кавказа и Центрально-Черноземных областей",1992.

1.6.Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы были доложены на XI Международном конгрессе почвоведов (Киото, Япония), 1980, V-VIII съездах Всесоюзного общества почвоведов (Минск, 1977; Тбилиси, "1981; Ташкент, 1985; Новосибирск, 1989); Всесоюзных совещаниях и научно-практических конференциях (Ростов-на-Дону, 1978; Кишинев, 1980; Уфа, 1982; Москва, 1982; Ленинград, 1986; Сыктывкар, 1987; Пущине 1988; Воронеж, 1989; Киев, 1994; Орел, 1994) и др.

Работа выполнена з Воронежском государственном университете лично автором или под его руководством. Вклад автора в решение поставленных задач заключается в разработке программ, методик исследований, проведении эксперимента, в обработке к интерпретации полученных результатов, их теоретическом обобщении, формулировке выводов и концепций.

1.7. Структура и объем диссертации.