Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Пути сохранения функций почв 24
1.1.Экологические функции почв 24
1.2. Экономические функции почв 28
1.3. Современное состояние почвенного покрова России 29
1.4. Возможность сохранения почв и их функций 31
Глава 2. Объекты и методы исследования 37
2.1.Объекты исследования 37
2.2. Методы исследования 44
2.3. Методики исследования 45
Глава 3. Особенности землепользования в Волгоградской области 48
3.1.Общие сведения 48
3.2. Природно-климатические условия 52
3.3. Факторы ограничения землепользования 58
3.4. Возможности повышения эффективности использования сельскохозяйственных угодий 61
Глава 4. Кадастровая оценка почв 75
4.1 .Кадастровая оценка почв 75
4.2. Определение общего рентного дохода 79
4.3. Земельно-оценочные районы Волгоградской области 84
4.4. Качество оценки почв Волгоградской области 91
Глава 5. Фонд почвенно-генетического разнообразия 99
5.1. Фонд почвенно-генетического разнообразия 99
5.2. Структура генофонда 102
5.3. Почвы сельскохозяйственных угодий 107
5.4. Почвы Системы особо охраняемых природных территорий и Красная книга почв 111
5.5. Почвы, отчужденные для несельскохозяйственного использования 121
Глава 6. Красная книга почв Волгоградской области 127
6.1. Зональные типы почв 127
6.2. Фонд почвенно-генетического разнообразия Природного парка «Волго-Ахтубинская пойма» 133
6.3. Структура Фонда почвенно-генетического разнообразия Природного парка «Волго-Ахтубинская пойма» 142
6.4. Фонд почвенно-генетического разнообразия Природного парка «Донской» 153
Глава 7. Состояние почв нефтедобывающего комплекса Волгоградской области 158
7.1. Опыт рекультивации нефтезагрязненных земель 158
7.2. Состояние почв нефтегазодобывающего комплекса 164
7.3. Оценка современного состояния почв буровых скважин 172
7.4. Региональный Регламент рекультивации земель после строительства буровых скважин 175
7.5. Критерии оценки нефтезагрязненных почв 184
Глава 8. Показатели качества земель 190
8.1 Информативность оценки качества земель 190
8.2. Показатели качества почв 194
8.3. Показатели гумусного состояния почв 198
8.4. Влияние парового поля на гумусовый режим почв 205
8.5. Природа гуминовых кислот 210
8.6. Природа гуминовых кислот, выделенных по формам связи 217
8.7. Природа фульвокислот 221
Выводы, предложения 229
Методы и методика 233
Литература 235
Приложение 267
- Современное состояние почвенного покрова России
- Возможности повышения эффективности использования сельскохозяйственных угодий
- Почвы Системы особо охраняемых природных территорий и Красная книга почв
- Фонд почвенно-генетического разнообразия Природного парка «Волго-Ахтубинская пойма»
Введение к работе
Почва практически невозобновимый ресурс, «фундамент» экосистем. Не случайно этимологически «почва» восходит к древнерусскому слову «подошва» (Успенский, 1967). Лишить почвы возможности «исполнять» возложенные на нее экологические функций можно за сезон, а реанимировать и долго, и сложно, и дорого.
Для сохранения «здоровья» почв основополагающими являются профилактические меры. Важнейшим из них стало создание Красной книги почв по аналогии с Красными книгами животных и растений.
Необходимость Красной книги почв обсуждалась в России, начиная с 1979 года (Никитин, 1982). По решению VIII Всесоюзного съезда почвоведов в 1989 года была образована Рабочая группа по созданию Красной книги почв. Ныне создание такого документа закреплено законодательно (Федеральный Закон «Об охране окружающей среды», 2004, ст. 62).
В Красную книгу почв вносят редкие, эталонные почвы, почвы СООПТ и высокопродуктивные разновидности почв, типичные для данной природной зоны.
«Типичные! В самом этом слове скрыта идея развития. Из одинаковых геологических пород в разных зонах образуются разные почвы, и скорость их образования различна, т.е. различна продолжительность жизни почв», - писал Л. О. Карпачевский (1971, с. 18).
Почвы сельскохозяйственных угодий нуждаются в бережном к ним отношении. Возможность сохранения их продуктивности только одна -рациональная эксплуатация и своевременная мелиорация.
Отчужденные из экосистем почвы могут быть источниками заражения и загрязнения сопредельных сред. Их состояние, пути реанимации -актуальная проблема сегодняшнего дня.
Выявление почв с высокой продуктивностью, рациональная эксплуатация почв различного качества и уровня плодородия возможно путем организации Фонда почвенно-генетического разнообразия.
Актуальность темы. Почвы - национальное и одновременно личное достояние каждого человека, богатство государства. Сохранение почвенного покрова территории возможно только при его целостном восприятии, учете всего спектра почв независимо от характера и режима их эксплуатации. Это станет реальным при организации Фонда почвенно-генетического разнообразия.
Большая часть территории Волгоградской области представлена сельскохозяйственными угодьями. Одновременно значительные площади заняты селитебными и промышленными зонами, активно развивается нефтегазодобывающая отрасль, что является дополнительным фактором риска. На сегодняшний день не существует надежных механизмов сохранения разнообразия почвенного покрова в целом, так как сведения о почвах рассредоточены по разным ведомствам, каждое из которых имеет свое представление о ценности почвенных объектов и способах его сохранения. Создание Фонда почвенно-генетического разнообразия на примере Волгоградской области может послужить моделью для регионов Российской Федерации.
Цель работы - разработать научно-концептуальные основы организации Фонда почвенно-генетического разнообразия, что позволит систематизировать и сосредоточить всю информацию о состоянии почв в едином органе, наиболее полно использовать почвы с учетом их качества, а также теоретически обосновать и экспериментально подтвердить возможность поддержания продуктивности почв и сохранения разнообразия почвенного покрова.
Задачи исследования.
1) сформулировать и обосновать основные принципы организации Фонда почвенно-генетического разнообразия;
2) разработать структуру Фонда почвенно-генетического разнообразия;
3) обосновать критерии оценки продуктивности почв;
4) выявить эталоны почв, их сочетаний для внесения в Красную книгу почв;
5) разработать региональный Регламент по рекультивации нефтезагрязненных земель;
6) разработать информативные методы и критерии оценки качества гумусного состояния почв.
Основные защищаемые положения.
1. В результате выполнения теоретических, полевых и лабораторных исследований разработаны и обоснованы принципы формирования Фонда почвенно-генетического разнообразия, позволяющие рассматривать почвенный покров территории как единое целое и сосредотачивать информацию о нем в единой почвенной службе.
2. Фонд почвенно-генетического разнообразия должен включать следующие взаимосвязанные составные элементы:
1) почвы сельскохозяйственных угодий;
2) почвы системы особо охраняемых природных территорий (СООПТ), включая почвы, занесенные в Красную книгу;
3) почвы, отчужденные для несельскохозяйственного использования.
3. В качестве инструмента оценки продуктивности почв предложены следующие категории: оптимум или область благополучия, область нормального состояния, диапазон толерантности, экстремум. В основе разделения - балл бонитета.
4. Поддержание бездефицитного баланса гумуса в степных почвах является одним из факторов, обеспечивающих сохранение почвенно-генетического разнообразия. В условиях орошения, парования, посева различных сельскохозяйственных культур это возможно с помощью учета значений экспериментально определенных коэффициентов гумификации и темпов годичной минерализации гумуса.
5. Введены новые параметры оценки гумусного состояния почв -степень бензоидности гуминовых кислот и кислородный показатель фульвокислот, которые взаимосвязаны и четко отражают особенности процесса гумусообразования. Выявлена особая роль гуматов кальция в процессе гумусообразования, проявляющаяся в большей обуглероженности, высоком значении степени бензоидности по сравнению с аналогичными параметрами гуминовых кислот первой и третьей фракций.
6. Обосновано создание регионального Регламента по рекультивации земель. Разработаны и апробированы мелиоративные мероприятия, позволяющие повысить эффективность проведения технического и биологического этапов рекультивации почв, отнесенных в категорию отчужденных для несельскохозяйственного использования. Нарушенные в процессе строительства буровых скважин почвы восстанавливают свое плодородие в результате дополнительного проведения мелиоративных работ на рабочей площадке скважины, что позволяет возвращать рекультивированные почвы в категорию почв сельскохозяйственных угодий.
Научная новизна работы.
1. Впервые предложена организация Фонда почвенно-генетического разнообразия — реального органа, механизма и документа, позволяющего сохранить и восстановить почвенный покров в Волгоградской области. Разработаны методология и принципы формирования Фонда. Обоснованы объект, цели, задачи, стоящие перед Фондом почвенно-генетического разнообразия - службы, в которой собраны и систематизированы все сведения о почвах, их состоянии и видах эксплуатации.
2. Изучены агробиологические особенности и факторы формирования плодородия степных почв. Предложены меры по предотвращению развития негативных процессов в условиях Волгоградской области.
3. Предложено выделять и включать в Фонд почвенно-генетического разнообразия ценные по продуктивности почвы сельскохозяйственных угодий, балл бонитета которых выше среднего в своем административном и земельно-оценочном районах, что послужит основой для организации щадящего режима их эксплуатации.
4. Обоснованы градации состояния почв сельскохозяйственных угодий в зависимости от их качества (оптимуме или область благополучия, область нормального состояния, диапазон толерантности, экстремум) по величине балла бонитета.
5. Определены объекты для внесения в Красную книгу почв Волгоградской области. В число почв, соответствующих статусу «почвенный памятник природы», следует включить типичные зональные типы почв естественных экосистем с учетом особенностей процессов почвообразования, а также ценные по продуктивности почвы сельскохозяйственных угодий и почвы объектов СООПТ.
Предложена организация Фонда почвенно-генетического разнообразия объектов СООПТ на примере Природных парков. Разработана структура Фонда почвенно-генетического разнообразия Природного парка «Волго-Ахтубинская пойма». В него включены ценные по продуктивности, типичные пойменные, уникальные и нарушенные почвы.
6. Обоснована процедура отвода земель для несельскохозяйственных нужд с учетом величины балла бонитета почв. В первую очередь отводу должны подлежать малопродуктивные почвы с низкой величиной балла бонитета.
7. Предложено создание Регионального регламента по рекультивации земель, эксплуатируемых нефтегазодобывающей отраслью. Апробированы мероприятия, позволяющие улучшить качество почв на рабочих площадках скважин, снизить в них содержание нефтепродуктов и солей. Обосновано применение двухкомпонентных и трехкомпонентных травосмесей в степной зоне Волгоградской области в качестве биомелиорантов при проведении технического и биологического этапов рекультивации земель.
8. Экспериментально установлены величины степени гумификации и уровень годичной минерализации гумуса в зональном ряду степных почв Нижнего Поволжья. Выявлена возможность регулирования содержания гумуса в почве в условиях посева различных сельскохозяйственных культур, и их изменение под влиянием орошении, парования, в результате внесения органических удобрений и обработки почвы. Это позволит поддерживать необходимый гумусовый режим почв сельскохозяйственных угодий в структуре Фонда почвенно-генетического разнообразия.
9. Изучена природа и свойства гуминовых кислот (ПС), и их фракций, а также фульвокислот (ФК). Впервые показано, что свойства гуминовых кислот и фракций гуминовых кислот, выделенных по формам связи, определяются степенью их бензоидности, а свойства фульвокислот -кислородным показателем. В основе предлагаемых параметров -соотношение доли ароматических и алифатических фрагментов в молекулах ПС и ФК. Выявлены различия степени бензоидности гуминовых кислот, выделенных по формам связи (1,2 и 3 фракции по Тюрину).
Разработаны методы определения и способы расчета степени бензоидности гуминовых кислот и кислородного показателя фульвокислот. Установлено, что предложенные параметры взаимосвязаны и четко отражают особенности процесса гумусообразования в степных почвах Нижнего Поволжья. Данные показатели могут служить информативной оценкой динамики гумусового режима при описании почв всех составляющих Фонда почвенно-генетического разнообразия.
10. Предложен ряд новых терминов и показателей для описания биоразнообразия почв - «Фонд почвенно-генетического разнообразия», и характеристики процесса гумусообразования - «степень бензоидности» гуминовых кислот, «кислородный показатель» фульвокислот. Данные термины и параметры позволят более четко охарактеризовать пестроту почвенного покрова и определить гумусное состояние почв.
Практическая значимость работы.
1. Разработанные принципы организации Фонда почвенно- генетического разнообразия Волгоградской области могут быть использованы и в других почвенных зонах с поправками на почвенно- климатические условия.
2. Описаны почвы, соответствующие статусу «почвенный памятник природы», что дает возможность создать Красную книгу почв Волгоградской области.
3. Разработанные критерии оценки состояния почв позволяют научно обосновать вид и интенсивность их эксплуатации, что делает возможным сохранение и восстановление почв сельскохозяйственных угодий и рекультивированных земель.
4. Показана возможность сохранения бездефицитного баланса гумуса на основе определения коэффициентов гумификации растительных остатков и уровня годичной минерализации гумуса в неорошаемых и орошаемых степных почвах Нижнего Поволжья, в условиях пара.
5. Предложенный региональный Регламент по рекультивации земель позволит эффективно восстанавливать нарушенные земли, предотвратить загрязнение и деградацию почв, возвращать рекультивированные почвы в категорию сельскохозяйственных угодий.
6. Обоснована необходимость разработки нормативов содержания нефти и нефтепродуктов в почвах с учетом природно-климатических условий.
Организация исследований. В основу диссертации положены собственные теоретические разработки и научные исследования, а также результаты проведения экспедиций на территории Волгоградской области, обследования состояния нарушенных почв, полевых опытов на стационарных участках и лабораторных работ, изучения и анализа фондовых материалов.
Личный вклад автора. Автору принадлежит постановка проблемы, разработка теоретических положений создания Фонда почвенно-генетического разнообразия, проведение полевых работ, усовершенствование некоторых методик лабораторных исследований. Анализ фондовых материалов, обобщение полученных научных материалов и экспериментальных данных также выполнен лично автором.
Публикации. Основное содержание и результаты работы изложены в двух монографиях и 90 научных работах. Из них в периодической, центральной печати по рекомендации ВАК РФ опубликовано 20 статей, 40 статей в научных сборниках.
Структура и объем и работы. Диссертация изложена на 350 страницах машинописного текста, состоит из введения, 8 глав, выводов и приложений, содержит 102 таблицы, из них 51 в приложении, 38 иллюстраций, в том числе 18 - в приложении. Список литературы насчитывает 333 работ, из них 38 -иностранных авторов.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному консультанту профессору РГУ, д. биол. наук О. С. Безугловой за большую помощь на всех стадиях подготовки работы, за моральную и научную поддержку зав. кафедрой почвоведения и агрохимии РГУ профессору, д. биол. наук В. С. Крыщенко и профессору ВШУ, д. геогр. наук В. А. Брылеву, за продуктивную совместную работу профессору, доктору с.-х. наук ВГСХА Г. С. Егоровой, за помощь и внимание проректору по НИР ВолгГТУ, профессору доктору техн. наук В. И. Лысаку, зав. кафедрой ПЭиБЖ ВолгГТУ профессору, д. техн. наук А. Б. Голованчикову зам. декана факультета ММФ ВолгГТУ, доценту И. А. Небыкову, главному редактору журнала «Здоровье и Экология» Г. П. Колесниченко.
Апробация. Материалы и результаты работ доложены и обсуждены более чем на 50 научных симпозиумах, конференциях, в том числе: конференции ВСХИ (1981, 1982, 1985 гг.), ВГСХА (2003, 2004 гг.) и ВНИООЗа (1980, 1984 гг.) региональное совещание "Орошение и мелиорация почв в Поволжье" (Волгоград, 1981 г), конференция "Химия гумусовых кислот" (Тюмень, 1981 г.), заседания Поволжского почвенно-мелиоративного отдела Почвенного института им. В. В. Докучаева (1979-1991 гг.), кафедры химии почв МГУ (Москва, 1981, 1985 гг.), кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности ВолгГТУ (1995-2004 гг.)» Волгоградского отделения Российской Экологической Академии (РЭА) (1991, 2000, 2002-2004 гг.), съезды Всесоюзного общества почвоведов VI (Тбилиси, 1981 г.), VII (Ташкент, 1985 г.), VIII (Новосибирск, 1989 г.), международные симпозиумы XVIII и XIX в Праге "Гумус и растение" (1983, 1987 гг.), международная конференция "Заповедное дело России: принципы, проблемы, приоритеты", посвященной 75- летаю Жигулевского заповедника, Жигулевск (2002 г.), ежегодные краеведческие чтения (1993-2002 гг.), Всероссийские научно-методические конференции ВолгГТУ "Высшая школа в решении экологических проблем" (Волгоград, 1993, 1997 гг.), I Международный симпозиум "Особо охраняемые территории и формирование здорового образа жизни" (Волгоград, 1997 г.), межрегиональная научно-практическая конференция "Проблемы сохранения биоразнообразия аридных регионов России" (Волгоград, 1998 г.), IV-VI традиционные научно-технические конференции стран СНГ "Процессы и оборудование экологических производств" (Волгоград, 1998-2000 гг.), П и Ш Международные симпозиумы "Степи северной Евразии: стратегия сохранения природопользования в XXI веке, (Оренбург, 2000, 2003 гг.), межрегиональная конференция "Проблемы природопользования и сохранения биоразнообразия в условиях опустынивания (Волгоград, 2000 г.), Международный семинар МСОП "Устойчивое землепользование в сельских регионах Юга России и Национальная стратегия биоразнообразия" (Москва, 2002 г). Царицынские встречи (Волгоград, 2002 г.), V региональная научно-практическая конференция "Особо охраняемые природные территории Алтайского края, тактика сохранения видового разнообразия и генофонда" (Барнаул, 2002 г.), Международная научная конференция «Заповедное дело России: принципы, проблемы, приоритеты» (Жигулевск-Бахилова Поляна, 2003 г.), V Всероссийская научно-практическая конференция «Формирование гуманитарной среды и внеучебная работа в вузе, техникуме, школе» (Пермь, 2003 г.), Международная научно-практическая конференция «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства» (Волгоград, 2004 г.), Международная конференция "Экологии и биология почв", Ростов-на-Дону (2004 г.), 4-й съезда Докучаевского общества почвоведов (Новосибирск, 2004 г), Международная конференция "Заповедное дело: проблемы охраны и экологической реставрации степных экосистем (Оренгбург, 2004 г.), международная конференция "Природное наследие России: изучение, мониторинг охрана" (Тольятти, 2004 г.).
Работа выполнялась на кафедре промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Волгоградского государственного технического университета.
Исследования проводились в соответствии с планом госбюджетного НИР кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Волгоградского государственного технического университета, код темы по ГАСИТИ 87.53.13 «Повышение эффективности существующих способов защиты окружающей среды».
Финансирование исследований по изучению природы и свойств гумусовых кислот, особенностей процесса гумификации и минерализации неорошаемых и орошаемых степных почв Нижнего Поволжья проводилось на средства госбюджета с 1980 по 1990 годы для выполнения плановой темы Поволжского почвенно-мелиоративного отдела Почвенного института им. В. В. Докучаева.
Регламент по рекультивации земель разрабатывался по договору 161/90 ПО «Нижневолжскнефть» в 1990-1991 годы.
Семилетняя экспедиция (1995-2001 годы), по маршруту С, Гмелина - И. Комова проводилась в рамках совместного проекта Российской сельскохозяйственной академии, Всероссийского института растениеводства им. Н. И. Вавилова, Волгоградского областного комитета охраны природы.
Современное состояние почвенного покрова России
Земля это и экономический фактор, и средство производства, и природный ресурс, и площадка для любого вида строительства. Только земля, в отличие от техники и сооружений, не создана человеком. Поэтому средства производства имеют стоимость, а земля в первозданном виде ею не обладает. Земля, как средство производства, ничем не заменима, в отличие от всех других, неизбежно устаревающих средств.
В одних и тех же производственных процессах земля и почва могут выполнять функции предметов труда (выращивание растений) и орудия труда (воздействия на почву для получения нужного качества и количества урожая). Остальные средства производства могут быть только или предметом, или средством труда.
Земля не только природный ресурс, но и пространственно ограниченная территория. Земле свойственно постоянное местонахождение, ее нельзя «распространить», произвести интродукцию, как это делают с живыми организмами. Из всех средств производства только земля подвержена влиянию комплекса природных факторов.
Почвенное плодородие - уникальное свойство, которое также характеризует почву и как производительную силу, и как основное средство производства.
Средства производства постоянно физически и морально изнашиваются, теряют свои полезные свойства, выбывают из процесса производства. Эта особенность распространяется и на почву. Почва способна сама постепенно залечивать свои раны. Чисто теоретически человек может и должен восстанавливать и сохранять функции почв. По словам В. Ф. Валькова «как результат труда почва не должна стать хуже, потерять свое естественное плодородие» (2001, с. 27).
Отчуждение земель - явление неизбежное в современном обществе. Издержки отчуждения связаны с тем, что изымаются плодородные почвы, там, где можно было обойтись низкопродуктивными. Одна из причин - земля фактически не имеет реальной стоимости. Последняя должна быть такой, чтобы стимулировала вложение средств в использование для неземледельческих целей бедных, часто бросовых земель (Бабков, Нуратова, 1996).
Почва занимает особое положение в природных экосистемах. Практически по всем категориям земель, кроме пустынных, ее доля на душу населения в России значительно выше, чем во всем мире. Площадь обрабатываемых земель составляет 150 млн. га (Акимова и др., 2001).
Активная деградация сельскохозяйственных угодий в различных природных зонах продолжается до сих пор, особенно в степных регионах (Степи северной Евразии, 1997). Не менее 60 млн. га пахотных земель России подвержено эрозии, четвертая часть орошаемых полей нуждается в коренном улучшении, многие пахотные черноземы потеряли больше половины гумуса. В Российской Федерации с 1940 по 1990 годы из оборота выбыло 26,4 млн. га угодий, площадь пашни с 1965 по 1990 годы уменьшилась на 4,5 млн. га (Зволинский, 1991).
На территории России, по данным А. Т. Никитина и С. А. Степанова (1997), причинами деградации почв на 55 % является водная эрозия, на 30 % - дефляция и почти на столько же - сведение лесов. Содержание гумуса в Центральной Черноземной полосе на пашне снизилось на 20-50 % (Дедов, 2002). Сельскохозяйственными угодьями занято 77 % площади, из них более 52% занимает пашня.
Дегумификация (потеря почвами гумуса) проявляется во многих сельскохозяйственных угодьях мира. На северо-западе США большинство почв потеряло от 30 до 50 % изначального запаса органического углерода (22-40 т/га) после перехода от естественных экосистем к сельскохозяйственным. Авторы полагают, что 60-70 % потерь может быть восстановлено с помощью перехода от вспашки к нулевой обработке, использования зимних покровных культур в севообороте, сокращения летних паров, управления питательными веществами, улучшения сортов культур, способных образовать мощную корневую массу (Lai, 2002). В степной зоне европейской части России более 2,5 млн. га составляют черноземы (Добровольский, 2002). Черноземье занимает 7 % территории России, на которых сельскохозяйственные угодья распространены на 43 % от общей площади (90 млн. га), из них 67 млн. га (52 %) приходится на пашню (Щербаков, 1991). Отрицательный баланс гумуса отмечен в черноземах ЦЧО, Поволжья, Северного Кавказа и достигает 0,7 т/га за год (Щербаков, 1991). Неблагополучное почвенно-экологическое состояние зафиксировано на 15-45 % площади орошаемых территорий в степной и сухостепной зоне России (Лисконов, 1992). Развитие негативных процессов при орошении отмечено в трудах Varade S. (1986), Oster I. с соавторами (1992). Включение пахотных земель в программу охраны резервов, способствовало чистой прибавке углерода: 15,1 т/га - в возделываемых землях, 6,1 т/га - в пастбищах (Marlend и др., 2002). Негативные процессы, аналогичные перечисленным выше, отмечены и на территории Волгоградской области. Причина, как говорил В. В. Докучаев, - в отсутствии «просвещенного землепользователя», и, добавим, землевладельца. Состояние современного почвенного покрова России отражает отсутствие реальной и экономической заинтересованности в их сохранении и низкую культуру земледелия. Г. В. Добровольский и Е. Д. Никитин приводят данные, свидетельствующие о масштабах негативных изменений -средняя годовая потеря продуктивности за полвека отмечена на площади в 6 млн. га (2000). Как образно заметил Р. X. Гроув (1999, с. 8): «Государства начинают действовать в направлении предотвращения деградации окружающей среды, когда становится очевидной непосредственная угроза их экономическим интересам». Цель государственных ведомств должна состоять в предотвращении подобной деградации. А задача почвоведов - выработать реальные механизмы сохранения почвенного покрова и параметры, позволяющие оценить его состояние.
Возможности повышения эффективности использования сельскохозяйственных угодий
В области накоплен опыт по борьбе с опустыниванием. В качестве примера можно привести внедрение в Заволжье на площади 10 тыс. га новой масличной и одновременно кормовой культуры - сафлора, которая способна даже в самые засушливые годы давать ценный корм при раннем скашивании, либо семена для получения растительного масла (Душков, 1987).
Исследования ученых ВНИАЛМИ показали, что под защитой лесных полос выше средняя урожайность зерновых культур - на 18-23 %, технических — на 20-26 %, кормовых - на 29-41 %, чем на незащищенных полях (Кулик, Зайченко, 2000).
Лесонасаждения на малопродуктивных почвах Волгоградской области обладают многофункциональным действием: эстетическим, рекреационным, почвозащитным. Для этого применяют совместное использование декоративных, плодово-ягодных, лекарственных, медоносных и лесомелиоративных биоморфов (Семенютина, 2004).
Специалистами ВНИАЛМИ разработана и внедрена методика лесонасаждений на солонцах, и комплексах с солонцами (Кретинин, 2001). Для солонцовых комплексов предложена кустарниковая пастбищезащитная система из смородины золотой, которая обеспечивает восстановление деградированных земель, формирование более продуктивного биогеоценоза (Душков, 2000).
Учеными ВГСХА для условий Волго-Донского междуречья разработаны биолого-экологические технологии возделывания многолетних трав с целью развития в регионе устойчивой кормовой базы (Егорова, 2001). В условиях подзоны светло-каштановых почв был создан устойчивый и продуктивный агрофитоценоз в богарных и орошаемых условиях. При обработке семян люцерны нитрагином прибавка урожая люцерны достигала по вариантам опыта от 22,9 до 57,4 кг/га (Приложение 10).
Из экспериментальных данных видно, что общая плотность верхних горизонтов (0-20 см) светло-каштановых почв находится в пределах 1,20-1,30 г/см3. Плотность твердой фазы почвы в этом слое изменяется в диапазоне от 2,50 до 2,63 г/см (табл. 3.3). Подобные величины характерны для малогумусных почв. Под трехкомпонентными смесями при осеннем сроке посева заметна тенденция снижения плотности твердой фазы почвы до 2,23-2,25 по сравнению с контролем 2,34 г/см3 (Чурзин и др., 2001).
Наиболее оптимальные условия в пахотном горизонте для большинства растений создаются при значениях плотности 1,0-1,2 (1,3) г/см обосновывает В. Ф. Вальков с соавторами (2001). Этой плотности соответствует порозность 55-60 %. В исследуемых почвах значение порозности в пахотном слое изменялось от 48,4 до 52,8 % (Чурзин и др., 2001), что близко к удовлетворительной агрономической оценке (50-55 % по Качинскому).
При плотности 1,5-1,6 г/см3 на долю доступной влаги приходится лишь 5-10 % от объема почвы. С увеличением уплотнения на 0,1 г/см содержание недоступной растениям влаги возрастает на 10 %. Проникновение корней в пахотные горизонты с плотностью больше 1,40 г/см затруднено, их развитие угнетается (Вальков и др., 2001).
Снижение плотности почв при посеве трехкомпонентных травосмесей способствует улучшению ее физических свойств, увеличивает наличие доступной влаги.
Величина подвижных соединений азота, фосфора и калия в почвах опытного участка находится в пределах, типичных для светло-каштановых почв Правобережья (Дегтярева, Жулидова, 1982). Содержание гумуса соответствует светло-каштановым почвам степной зоны. В верхнем 0-10 см слое его доля составляет 1,75 % (табл. 3.4). Выращивание люцерны с использованием медоносных пчел в сочетании с эффективными способами сохранения и привлечения диких насекомых-опылителей обосновал Ю. П. Мухин (1980). Почти все они живут вдоль лесополос и сбросных каналов, по обочинам полевых дорог. Этот важный фактор следует учитывать при размещении семенных участков, располагая их ближе к местам гнездования пчелиных, - считает ученый.
За три года произрастания люцерны содержание гумуса в 0-40 см слое на контроле возросло на 0,32 %, а в варианте с внесение удобрений и вспашке с почвоуглублением - на 0,62-0,73 % (Жидков, 1987). В севооборотах с люцерной и применением минеральных удобрений баланс гумуса достигает 512-611 кг/га, а в сочетании с навозом - 2700-2900 кг/га (Филин, 1987).
Возделывание люцерны (фуражной и семенной) и различные способы посева (рядовой и широкорядный) в течение трех лет в орошаемом севообороте поддерживают положительный баланс гумуса, улучшают питательный режим почв (Егорова, Околелова, 2002).
Нами изучалось влияние продолжительности использования многолетних трав на качество светло-каштановых почв (Егорова, Околелова, 2004). Характеристики участка светло-каштановой почвы, на котором проводился посев эспарцета, двухкомпонентных и трехкомпонентных смесей приводено выше (табл. 3.3., 3.4). Опытный участок расположен в учхозе «Горная поляна».
Имеющиеся в литературе сведения по использованию различного состава травосмесей касаются в основном лесостепной зоны. Литературных данных о влиянии многолетних посевов смеси бобовых и мятликовых культур на водно-физические свойства почв нами не найдено. При посеве многолетних травосмесей в богарных условиях на светло-каштановой почве выявлено снижение плотности твердой фазы почвы, рост общей порозности, увеличение способности почвы поглощать и удерживать воду. Значение плотности твердой фазы почвы снижается на третий год пользования независимо от числа и состава компонентов в травосмесях (Егорова, Чурзин, 2001).
Ниже приведены результаты определения коэффициента структурности в почвах под посевами эспарцета с расстоянием между рядами соответственно 15 (Э, 15) и 30 см (Э, 30), в двухкомпонентньгх и трехкомпонентных посевах (таблица 3.5), в следующих вариантах: эспарцет с волоснецом (ЭВ); эспарцет с житняком (ЭЖ); эспарцет с кострецом (ЭК); эспарцет+кострец+ волоснец (ЭКВ); эспарцет+житняк+волоснец (ЭЖВ); эспарцет+кострец+житняк (ЭКЖ) (табл. 3.5, 3.6). Роль двух- и трехкомпонентных структурообразователей показана на рисунках 3.2-3.7
Почвы Системы особо охраняемых природных территорий и Красная книга почв
В Волгоградской области в 2003 году завершена кадастровая оценка земель в соответствии с Постановлением главы администрации области № 512 за 1999 год. Почвы оценены по баллу бонитета в каждом районе области, хозяйстве. На каждых 40 га сельскохозяйственных угодий был сделан один разрез, четыре полуразреза, пять прикопок, отобраны образцы на анализ, составлена карта в масштабе 1: 25000 (Методика государственной кадастровой оценки..., 2000).
Бонитировка почв позволяет сравнивать их качество. Для этого выбирают такие свойства и признаки почв, которые отражают плодородие почвы и выражаются в баллах. Совокупный почвенный показатель (СПП) рассчитывают как произведение среднегеометрического почвенного балла (СГБ) на совокупный поправочный коэффициент (СПК) (Методика государственной кадастровой оценки, 2000):
СГБ определяют, исходя из важнейших показателей почвенного плодородия, путем извлечения корня четвертой степени из производных балльных значений следующих факторов: На качество почв сказываются такие процессы как засоление, эрозия, гранулометрический состав и другие факторы, влияние которых учитывают через систему поправочных коэффициентов (табл. 4.1).
В степной зоне диагностическими признаками служат содержание гумуса в пахотном слое, его запасы, мощность гумусового горизонта, гранулометрический состав (содержание физической глины). О. С. Безуглова обосновывает необходимость учета и качественного состава гумуса (1994). Н. Ф. Ганжара и Д. С. Орлов предлагают использовать для этих целей отношение углерода гуминовых кислот и фульвокислот (2002). Способы упрощенного расчета бонитета, предложенного В. Ф. Вальковым с соавторами (2001) заключаются в том, что за основу принимают количество выпадающих осадков. За 100 % принято 600 мм в год. Авторы оговаривают условие - исключительная однородность почвенного покрова.
А. С. Чешев (1992) предлагает ввести поправочные коэффициенты к оценке земель по их продуктивности, учитывая площадь контура и уклоны (табл. 4.2). Автор в разряд неэрозионноопасных относит почвы с уклоном в 1-3 градуса. На территории Волгоградской области к эрозионноопасным относят уклон в 2.
А. М. Русанов (2002) оценивает пахотнопригодность почв по величине уклонов. К пахотнопригодным автор относит выровненные террасы водоразделов, черноземы с уклонами до 3, темно-каштановые почвы — до 1. Автор считает эти почвы способными сохранять относительное экологическое равновесие и высокую продуктивность в условиях применения стандартной технологии.
Непахотнопригодны, по А. М. Русанову, почвы агроландшафтов с выраженными нарушениями функций, в том числе и плодородия, вплоть до полной их утраты, восстановление которых невозможно или экономически не выгодно. Для оценки качества почв, определенной по разомкнутой системе в Волгоградской области, за 100 баллов приняты следующие параметры (средние для черноземов обыкновенных): содержание гумуса, равное 5 %, мощность гумусового горизонта - 50 см, запасы гумуса - 280 т/га, содержание физической глины - 60 %. (Методика, 2003).
Для различных видов сельскохозяйственных угодий качество земель определяют относительно богарной пашни с использованием следующих коэффициентов: пашня орошаемая - 2, залежь и многолетние насаждения - 1, сенокосы - 0,61, пастбища - 0,35 (Методика опытов..., 1971, Постановление Главы администрации, 1999). В Ростовской области за 100 баллов приняты значения следующих показателей почв: - содержание гумуса в пахотном слое, равное 7 %; - мощность гумусового горизонта (А+АВ) - 135 см; - запасы гумуса в гумусовом слое - 600 т/га; - содержание физической глины - 60 % (Чешев, 1992; Вальков,2001). Продуктивность почвы, равная 100 баллам, по показателям, принятым в Волгоградской области, составляет 59,22 балла, если взять за оптимальные величины параметры, используемые для оценки качества почв в Ростовской области (Околелова, 2004, в). Следует отметить, что восемь районов Волгоградской области граничат с Ростовской областью. Из первого земельно-оценочного района это Алексеевский, Кумылженский, Нехаевский, из второго - Клетский и Серафимовичский, из третьего - Котельниковский, Суровикинский, Чернышковский.
Общий балл бонитета, в основу которого в первую очередь положено административное разделение, а не качество почв, трудно назвать объективным. Подобную оценку почв можно сравнить с определением здоровья человека только по росту. Если для каждого подтипа почв установить оптимальные величины, их зональные стандарты, то вполне возможно, что светло-каштановая почва с содержанием гумуса 2 %, мощностью гумусового горизонта 20 см и запасами гумуса 50 т/га будет иметь балл, близкий к 90.
Существующие противоречия можно устранить с помощью методики, предложенной В. С. Крыщенко с соавторами (2003, с. 97-98). Созданная учеными матрица постоянства соотношения в различных типах почв частиц глины и ила, содержания гумуса и других параметров позволяет определить наиболее оптимальные их значения для каждого типа почв. Эти величины и должны стать основой для расчета бонитета, что дает возможность выработать зональные стандарты основных почвенных показателей.
Подобный подход снимает противоречия в применяемых до сих пор способах определения балла бонитета, когда в каждой области, регионе были свои «отправные» значения указанных выше показателей. Фактически предложен универсальный метод расчета бонитета на уровне подтипов почв. «В производственной практике земельный кадастр часто понимается как кадастр сельскохозяйственных угодий, что не совсем верно», -утверждает Б. И. Кочуров (1999, с. 141). Ученый предлагает создать систему природных кадастров, при этом земельному кадастру он отводит особую роль. Автор считает, что «земельный кадастр следует рассматривать как общую систему сведений о земельных ресурсах и как общую природную основу системы кадастров природных ресурсов, а не только как специальную систему сведений о земельных ресурсах сельскохозяйственного назначения» (1999, с. 141).
Фонд почвенно-генетического разнообразия Природного парка «Волго-Ахтубинская пойма»
Почва - самый консервативный и неотъемлемый элемент экосистемы, который «держит» собой все ее компоненты. Экологические функции почв, их биосферную значимость отразили в своих трудах В. М. Фридланд (1977), В. А. Ковда (1981), В. Г. Добровольский (2000), О. С. Безуглова, Д. С. Орлов (2000) и др.
А. И. Климентьев и Е. В. Блохин (1996) использовали в своей работе определение «почвенный фонд». Авторы рассматривают почву как живой организм, определяют морфологию почвенного профиля как «анатомию почвенного тела», устанавливают «генетическое единство», существующее в почвенном профиле. «Каждый горизонт профиля почв «кодирует» в своей «памяти» результаты воздействия и влияние абиотических, биологических и антропогенных факторов в форме морфологических признаков и характеристик», - пишут ученые (с. 28). С ухудшением почвенных условий жизни земных обитателей уменьшается их генофонд (Добровольский, Никитин, 2000).
Одна из общепринятых трактовок термина «Генофонд» звучит следующим образом: «вся совокупность видов живых организмов с их проявившимися и потенциальными наследственными признаками» (Реймерс, 1990, с. 89). Проявившимися и потенциальными свойствами, унаследованными от материнских пород, почва обладает в полной мере. Генетическое разнообразие, провинциальное своеобразие, возраст и эволюция, индивидуальные черты, морфологические особенности свойственны любой почве. Фактически, «Фонд почвенно-генетического разнообразия» существует испокон веков, только до сих пор его не принимали во внимание, не «озвучивали». Возможно, это одна из причин повсеместной потери почвами основных функций. «Необходимо повысить оценку значимости неживой природы до уровня живых организмов», - считают Г. В. Добровольский и Е. Д. Никитин (2000, с. 60).
«Недаром при поиске микроорганизмов - продуцентов определенных ценных веществ (антибиотиков, витаминов, ферментов, аминокислот) - в большинстве случаев обращаются к почве как наиболее надежному источнику биоразнообразия» (Звягинцев, 1987, с. 154). Можно предположить, что генофонд живых организмов зависит от сохранения Фонда почвенно-генетического разнообразия. Предлагаем не только ввести понятие «Фонд почвенно-генетического разнообразия» почв, но и разработать его содержание, что было обосновано нами ранее (Околелова, 2003,2004).
Почва - динамическая система взаимосвязанных органических, минеральных составляющих и биоты, в которой происходит постоянный обмен веществ и энергии. Суточная и сезонная динамика основных параметров является свидетельством жизнедеятельности самой почвы.
Почва - природное образование, в котором все ее компоненты формируют уникальность каждой таксономической единицы. Это и есть доказательство наличия Фонда почвенно-генетического разнообразия, существующего в природе независимо от того, учитываем ли мы этот факт, или нет. Однако предметом нашего изучения является Фонд почвенно-генетического разнообразия, представляющий собой интегрирующий документ, собирающий воедино сведения по почвам различных видов землепользования. Генезис почв, их эволюция, приведшая к определенному состоянию, исследуется и обсуждается. «Генезис почв - происхождение, образование и развитие почв и всех присущих им особенностей (строение, состав, свойства и современные режимы)» (Роде, 1975, с. 56). Этот глобальный процесс также является свидетельством наличия в природе Фонда почвенно-генетического разнообразия. В Волгоградской области, также как и по всей территории Российской Федерации, существуют немало структур и ведомств, которые «потребляют» и «пользуют» почвы, земли. В. Д. Иванов с соавторами предлагают «создать (по примеру США) единую федеральную и региональную службу по управлению почвенно-земельными ресурсами, как объектом уникальным, многофункциональным и структурно сложным». В задачи этой службы ученые включают «мониторинг состояния почв и почвенного покрова, эффективное управление плодородием почв на основе систематизированной инвентаризации по материалам крупномасштабной почвенной съемки и агрохимических обследований» (2003, с. 5). Г. В. Добровольский и Е. Д. Никитин обосновали необходимость создания и развития специальной почвенной службы, которая обеспечит эффективную реализацию природо- и почвоохранных установок и рекомендаций (2000). А. И. Климентьев с соавторами считают, что «в регионах, где работа по созданию Красной книги почв налажена лучше (Оренбургская область, Калмыкия и др.) такая служба должна функционировать в первую очередь» (2001, с. 231). Существующее в экологии «Правило интегрального (материального) ресурса» применимо и к почве. В данном случае его можно сформулировать следующим образом: «Конкурирующие в использовании почвенных ресурсов отрасли народного хозяйства (структуры и ведомства) неминуемо наносят ущерб друг другу и тем сильнее, чем значительнее они изменяют совместно эксплуатируемые почвы». При этом использование земель для несельскохозяйственных нужд осложняет или исключает возможность будущей их эксплуатации в сельском хозяйстве. Ответственность за нарушение почв не спасает сами почвы. Создание Фонда почвенно-генетического разнообразия поставит на ведущее место не влиятельного конкурента, а сами почвы.
