К. с.-х. н., доцент Вуколов Н.Г.

Российский университет дружбы народов

Плодородие, изменение, устойчивость почв влажных субтропиков

при антропогенном прессинге

Почвы влажных субтропиков отличаются специфическими особенностями: высоким валовым содержанием железа, алюминия, марганца, что обусловливает повышенное содержание их подвижных форм, изменение соотношения различных по заряду ионов, степени гидрофобности и гидрофильности, окисленности и восстановленности.

Широко распространённые в этой зоне приморские, межгорные низменности отличаются от окружающих ландшафтов особой сложностью освоения и эксплуатации. Лимитирующими факторами для освоения почв низменностей являются избыточное поверхностное и грунтовое увлажнение, часто – тяжёлый гранулометрический состав, чередование окислительного и восстановительного режимов.

В процессе сельскохозяйственного использования территорий, обработки почв увеличивается открытость термодинамической системы, интенсивность биологического круговорота, отчуждение элементов из почв с урожаем. Агроэкосистема испытывает дополнительное влияние веществ и энергии на фоне уменьшения степени разнообразия растительности, поступления опада. Почвы переходят в иное информационно-энергетическое состояние, менее равновесное по сравнению с исходным естественным (Савич и др., 2011).

Особенности климатических условий любого региона, наиболее существенно влияющие на плодородие и изменение почв в результате антропогенного воздействия, обусловлены: суммой активных температур (Σt⁰>10⁰); суммой атмосферных осадков (ΣА, мм), гидротермическим коэффициентом; солнечной радиацией (R), а также экстремальными их значениями – температурами и увлажнением, угнетающими фотосинтез; максимальной солнечной радиацией, длиной волны излучения. Большое практическое значение имеет анализ соотношения этих показателей при изучении и прогнозировании развития почв и учёт распределения их не в целом за год, а по декадам и в соответствующие, наиболее уязвимые фазы развития растений.

Особенности почв низменностей влажных субтропиков, наиболее существенно влияющие на изменение почв в результате антропогенного воздействия и устойчивости их развития, обусловлены: высоким содержанием подвижных, аморфных и слабоокристаллизованных форм железа, обеспечивающих высокую сорбционную ёмкость в отношении фосфатов; высокой степенью базоидности почв и уменьшением степени ацидоидности почв по сравнению с почвами, например, бореального пояса; большой долей в минералогическом составе почв минералов группы монтмориллонита и полуторных окислов; наличием микроагрегатной структуры, обусловленной соединениями железа.

Экологические особенности выращиваемых культур также являются одним из факторов, определяющих изменение почв любого региона под влиянием антропогенного воздействия. Основное значение имеют следующие показатели: потребление растениями биофильных элементов (необходимое количество, необходимая скорость поступления, доступная прочность связи с твердой фазой почв); масса корневого опада и пожнивных остатков, их химический и биохимический состав, способность разложения в почве; продолжительность жизни растений, их влияние на микробиологическую активность почв, оструктуренность почв и др..

Состояние почв (У) характеризуется совокупностью почвенных параметров (У₁ , У₂ , …Уn), которая, используя математические символы, может быть обозначена так:

У = { У₁ , У₂ , …У_n }.

Изменение почв (ΔУ) может быть определено, естественно, по трансформации каждого из параметров почв (ΔУ₁ , ΔУ₂ , … ΔУn) за любой период, в сравнении начального и конечного значения параметра, и можно обозначить как:

ΔУ = { ΔУ₁ , ΔУ₂ , …ΔУn }.

Изменение почв влажных субтропиков при антропогенном воздействии характеризуется специфическими особенностями, обусловленными следующими переменными: 1) климатическими условиями региона (Х₁); 2) особенностями свойств, процессов и режимов почв (Х₂); 3) экологическими условиями выращиваемых культур (Х₃); 4) особенностями применяемых систем земледелия (Х₄). Каждая из этих переменных влияет на изменение отдельных показателей почв (ΔУ_i) с учётом свойственного для переменной коэффициента пропорциональности (Кⁱ₁, Кⁱ₂, Кⁱ₃, Кⁱ₄). Учитывая приведённые факторы, суммарное их воздействие условно может быть записано так:

ΔУ_i = Kⁱ₁ Х₁ + Kⁱ₂ Х₂ + Kⁱ₃ Х₃ + Kⁱ₄ Х₄.

При различных значениях, принимаемых переменной Х_i , их влияние на ΔУ неодинаково, каждая из переменных (Х_i) является суммарным воздействием независимых переменных более низкого иерархического уровня (xⁱ₁,_…., xⁱ_m) со своими коэффициентами пропорциональности (kⁱ₁, …, kⁱ_m), что условно может быть записано так:

Х_i = kⁱ₁ x ⁱ₁ + kⁱ₂ х ⁱ₂ …..+ kⁱ_m xⁱ_m .

По показателям параметров различных почв можно установить взаимосвязи и взаимозависимости между ними, влияние их на особенности развития растений, то есть, в конечном итоге – плодородие почв.

Между эффектом действия отдельных факторов на окультуривание или на деградацию почв имеются взаимодействия по типу синергизма или антогонизма. Мы считаем, что наиболее информативно указывать направление эффекта и его интенсивность, оценивая совместное влияние с учётом правила сложения векторов или по уравнениям множественной регрессии. Деградация приводит к уменьшению степени адекватности ответа почв на внешние воздействия, к увеличению степени прямолинейности взаимосвязей в системе почва-среда, к преобладанию роли внешних связей над внутренними (Савич и др., 2007).

Математические взаимосвязи между свойствами почв способны характеризовать их генезис, особенности развития, плодородие, влияние антропогенного прессинга на свойства и эволюцию почв. С нашей точки зрения, при оценке взаимосвязей между свойствами почв, целесообразно рассматривать следующее: изменение среднеарифметических показателей этих свойств по профилю в зависимости от степени оглеения и других почвообразовательных процессов; от агроклиматических условий региона; изменение параметров почв под культурами в нормальном и неудовлетворительном состояниях; структурные взаимосвязи между свойствами почв, оцениваемых по уравнениям парной корреляции, множественной регрессии.

Большая часть почвенных процессов протекает медленно, в течение сотен, тысяч и десятков тысяч лет и поэтому они недоступны для непосредственного изучения. Представления о таких процессах фактически являются гипотезой, опирающейся на знание современных свойств почв как конечном результате процессов. Для её построения мы теоретически представляем процессы, которые могли бы привести к формированию тех или иных свойств почв, но, очевидно, придти к однозначному решению при этом нельзя (Арманд, 1975). Один и тот же результат, выраженный в свойствах почвы, чаще всего является следствием разных путей развития ландшафта в целом и почвенных процессов – в частности. Накопление сведений о свойствах почв, анализ географо-генетических взаимосвязей и аналогий способствуют формированию представлений о почвенных процессах, их характере развития, скорости и конечных результатах, действительно имеющих место в педосфере. В этом направлении, в частности, нами проведены исследования в Колхидской низменности (Вуколов, 2010, 2011).

Литература

Арманд Д.Л. Учение о ландшафте (основы теории и логико-математические методы). – М.: Мысль, 1975. - 285 с.

Вуколов Н.Г. Устойчивость тяжёлых гидроморфных почв влажных субтропиков при интенсивном агромелиоративном преобразовании. // Плодородие. – М.: 2010, № 5. - С. 39-41.

Вуколов Н.Г. «Проблемные» почвы влажных субтропиков. // Землеустройство, кадастры и мониторинг земель. – М.: 2010, № 11. - С. 94-95.

Вуколов Н.Г. Устойчивость почв ландшафтов северной Колхиды при антропогенном преобразовании. // Земледелие. 2011, № 8. - С. 9-10.

Вуколов Н.Г. Прогностические модели развития почв влажных субтропиков. Materiały VII Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Perspektywiczne opracowania są nauką i technikami - 2011», Volume 47. Rolnictwo. 07-15 listopada 2011 roku. Przemyśl. Nauka i studia. S. 45-50.

Вуколов Н.Г. Происхождение латеритов в почвах влажных субтропиков и тропиков. // Землеустройство, кадастры и мониторинг земель, 2011, № 11. - С. 57-64.

Савич В.И., Сычев В.Г., Замараев А.Г., Сюняев Н.К., Никольский Ю.Н. Энергетическая оценка плодородия почв. – М.: ВНИИА, 2007. - 500 с.