science-review.ru
Проблема охраны почв от эрозии актуальна для многих стран аридной зоны мира, в том числе для Узбекистана. В настоящее время из общей площади Республики 44410,3 тыс. га на сельскохозяйственные угодья приходится 25343,8 тыс. га и из них эрозии подвержено более 3800 тыс. га, распространена она на склонах гор, предгорьях и адырах. В особо опасных размерах этот вид эрозии проявляется на склоновых землях, занятых богарной пашней и пастбищных угодьях. В горных и в предгорных районах водная эрозия развивается вследствие ненормированной вырубки лесов и интенсивного выпаса скота. На орошаемых землях (3725,6 тыс. га) республики наблюдается и ирригационная эрозия на площади 682 тыс. га или 20 % орошаемых угодий [1].
Горные почвы имеют свои специфические особенности, и их нельзя рассматривать как аналоги почв равнин. Горный рельеф обусловливает поясное распределение почв и растительности с контрастностью по экспозициям и элементам склонов, которые при неправильном их использовании обуславливают интенсивное проявление их эрозионных процессов. Задачи интенсификации сельскохозяйственного производства и охраны почв выдвигают необходимость дальнейшего совершенствования методов защиты богарных и орошаемых земель от эрозии, пастбищных земель и сенокосов, дифференцированного использования земельных и водных ресурсов почв. Во многих регионах большой ущерб сельскому хозяйству и другим отраслям народного хозяйства и окружающей природной среде наносит эрозия.
Существует много источников информации о почвенном гумусе, его происхождении, его роли в плодородии почв, экологическом значении [2–4]. Большинство из этих источников направлены на улучшение плодородия почв, их состава, путей управления, а также гумусового состояния этих почв, которые в основном распространены по плато.
Как известно, условия почвообразования, а также процессы разложения органических остатков и гумусообразования совершенно отличаются в наших почвенных условиях. Гумус в почвах, формировавшихся в аридной зоне, по всему качественному составу отличается от гумуса других поясов. Все это указывает на необходимость изучить состав гумуса с целью диагностики или углубление знаний о накоплении гумуса в эродированных горно-коричневых почвах [5, 6].
Цель исследования: изучение изменения морфологических, агрохимических, химических, агрофизических и биологических свойств, изучение содержания, качественного состава, природы гумуса и гумусного состояния горно-коричневых и сероземных почв под действием водной эрозии в горных условиях с учетом элементов склона и экспозиции склонов, установление особенностей горного почвообразования в условиях вертикальной зональности Западного Тянь-Шаня.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились по общепринятым методам. В исследованиях использовались генетико-географические, литолого-геоморфологические, специфические химико-аналитические и профильные методы. Состав гумуса и его фракция. Метод И.В. Тюрина, В.В. Пономарева, Т.В. Плотникова модификация. Определение состава гумуса и выделение препаратов гумусовых кислот проводили по схеме Тюрина.
Результаты исследования и их обсуждение
Групповой и фракционный состав гумуса горно-коричневых почв представлен в таблице, из которой видно, что количество органического углерода по под типам содержится в верхних слоях несмытых почв 2,02; 2,07; 2,09 и вниз по профилю постепенно снижается до 0,75; 0,81; 0,91. Наибольшее уменьшение органического углерода содержится на среднесмытых почвах, в верхнем горизонте составляет 1,44; 1,71; 1,40 и книзу уменьшается до 0,49–0,50. В групповом составе гумусовых веществ коричнево-карбонатных почв несмытой разности в верхнем горизонте гуминовые кислоты заметно преобладают над фульвокислотами. Вниз по профилю наблюдается снижение количества гуминовых кислот и повышение количества фульвокислот. В слабо- и среднесмытых разностях коричнево-карбонатных почв во всех горизонтах наблюдается увеличение углерода фракций фульвокислот.
Групповой состав и фракционный состав гумуса горно-коричневых почв по степени эродированности
|
№ разреза, степень эродированности |
Глубина, см |
Собщ % к почве |
Углерод фракций гуминовых кислот, % к Собщ |
Углерод фракций фульвокислот, % к Собщ |
Негидрлизуемое вещество |
Сг.к : Сф.к |
||||||||
|
Свободные и связанные с подвижными полуторными окислами |
Связанные с кальцием (Са++) |
Связанные с глинистыми минералами и устойчивыми формами полуторных окислов |
Сумма |
Свободные и связанные с подвижными полуторными окислами |
Связанные с гуминовыми кислотами фракции 1 |
Связанные с гуминовыми кислотами фракции 2 |
Связанные с гуминовыми кислотами фракции 3 |
Сумма |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
|
Коричневые карбонатные почвы |
||||||||||||||
|
Р.26. несмытая |
0–25 |
2,02 |
11,2 |
8,8 |
7,6 |
27,6 |
3,4 |
7,3 |
8,7 |
4,3 |
23,7 |
48,7 |
1,16 |
|
|
25–50 |
1,33 |
9,7 |
10,1 |
6,8 |
26,6 |
3,0 |
5,9 |
10,3 |
8,1 |
27,3 |
46,1 |
0,97 |
||
|
50–75 |
1,16 |
6,8 |
10,9 |
6,0 |
23,7 |
5,4 |
2,3 |
14,8 |
11,8 |
34,3 |
42,0 |
0,69 |
||
|
75–96 |
1,05 |
3,4 |
11,4 |
3,2 |
18,0 |
5,9 |
2,1 |
15,1 |
12,3 |
35,4 |
46,6 |
0,50 |
||
|
96–140 |
0,75 |
2,1 |
12,3 |
2,3 |
16,7 |
6,2 |
1,5 |
17,9 |
9,5 |
35,1 |
48,2 |
0,47 |
||
|
Р.25. Слабо- смытая |
0–20 |
1,69 |
10,6 |
8,8 |
5,9 |
25,3 |
3,5 |
8,1 |
8,6 |
5,3 |
24,9 |
49,8 |
1,01 |
|
|
20–46 |
1,21 |
11,2 |
6,8 |
5,3 |
23,3 |
4,2 |
5,9 |
9,8 |
7,9 |
27,8 |
48,9 |
0,83 |
||
|
46–75 |
0,88 |
11,8 |
4,2 |
6,2 |
22,2 |
4,9 |
3,1 |
11,2 |
10,8 |
30,0 |
47,8 |
0,74 |
||
|
75–130 |
0,73 |
12,4 |
4,7 |
4,1 |
21,3 |
5,5 |
2,2 |
14,5 |
12,5 |
34,7 |
44,1 |
0,61 |
||
|
Р.29. Сред- несмытая |
0–20 |
1,44 |
10,5 |
7,1 |
6,7 |
24,3 |
3,3 |
8,1 |
8,5 |
4,4 |
24,3 |
51,4 |
1 |
|
|
20–46 |
1,30 |
8,8 |
7,4 |
5,4 |
21,6 |
4,2 |
6,2 |
8,4 |
5,8 |
24,6 |
53,8 |
0,87 |
||
|
46–73 |
1,20 |
10,2 |
5,3 |
6,2 |
21,7 |
4,4 |
4,3 |
6,3 |
7,4 |
22,4 |
55,9 |
0,69 |
||
|
73–100 |
1,10 |
11,2 |
6,4 |
4,5 |
22,1 |
3,8 |
3,5 |
7,1 |
8,3 |
22,7 |
55,2 |
0,97 |
||
|
Коричневые типичные почвы |
||||||||||||||
|
Р.24 несмытая |
0–5 |
2,19 |
9,8 |
5,3 |
5,4 |
20,5 |
8,2 |
7,8 |
10,2 |
5,0 |
31,2 |
48,3 |
0,65 |
|
|
5–25 |
2,02 |
6,2 |
4,2 |
6,4 |
16,8 |
6,4 |
5,3 |
10,1 |
7,6 |
29,4 |
53,8 |
0,57 |
||
|
25–45 |
1,90 |
10,1 |
4,2 |
6,9 |
21,2 |
6,6 |
6,6 |
9,2 |
4,1 |
26,5 |
52,3 |
0,80 |
||
|
45–70 |
1,47 |
10,1 |
4,6 |
7,8 |
22,5 |
6,5 |
7,2 |
8,0 |
5,4 |
26,4 |
51,1 |
0,85 |
||
|
70–135 |
1,27 |
7,4 |
3,8 |
10,2 |
21,4 |
7,5 |
7,2 |
9,1 |
4,7 |
28,5 |
20,1 |
0,75 |
||
|
Окончание таблицы |
|||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
Р.22 Слабосмытаятая |
0–6 |
2,07 |
10,5 |
5,4 |
2,4 |
18,3 |
1,2 |
6 |
10,5 |
2,5 |
20,3 |
61,4 |
0,90 |
|
6–20 |
1,85 |
12,4 |
3,2 |
11,5 |
27,1 |
3,4 |
1,61 |
11,2 |
3,2 |
19,3 |
53,5 |
0,50 |
|
|
20–45 |
1,03 |
13,6 |
3,1 |
10,6 |
27,3 |
2,5 |
2,0 |
9,9 |
5,2 |
9,7 |
53 |
1,3 |
|
|
45–75 |
1,03 |
7,5 |
4,4 |
8,7 |
20,6 |
4,3 |
3,6 |
6,2 |
2,2 |
16,3 |
63,1 |
1,2 |
|
|
75–130 |
0,81 |
4,4 |
5,3 |
8,8 |
18,5 |
4,4 |
1,0 |
7,4 |
5,4 |
19,0 |
62 |
0,97 |
|
|
Р.23 Среднесмытая |
0–5 |
1,71 |
10,0 |
5,0 |
4,0 |
19,0 |
8,4 |
6,2 |
5,0 |
5,4 |
25,0 |
56 |
0,76 |
|
5–20 |
1,24 |
8,4 |
6,0 |
6,1 |
20,5 |
7,1 |
9,0 |
6,0 |
4,7 |
26,8 |
53 |
0,76 |
|
|
20–40 |
1,14 |
7,4 |
6,2 |
6,8 |
20,4 |
6,2 |
7,1 |
5,1 |
6,0 |
25,4 |
54 |
0,80 |
|
|
40–62 |
0,94 |
6,4 |
4,5 |
8,3 |
19,2 |
6,3 |
6,4 |
5,4 |
7,5 |
25,6 |
55,2 |
0,75 |
|
|
62–120 |
0,49 |
6,0 |
5,1 |
7,0 |
18,1 |
9,1 |
7,2 |
6,4 |
4,7 |
24,4 |
54 |
0,66 |
|
|
Коричневые выщелоченные почвы |
|||||||||||||
|
Р.20 несмытая |
0–6 |
2,61 |
7,5 |
6,6 |
8,4 |
22,5 |
6,6 |
6,8 |
7,0 |
6,0 |
26,4 |
51 |
0,85 |
|
6–28 |
1,75 |
7,0 |
8,0 |
9,5 |
24,5 |
6,4 |
9,2 |
6,5 |
4,0 |
26,1 |
51 |
0,93 |
|
|
28–42 |
1,3 |
6,2 |
8,1 |
6,1 |
20,4 |
4,5 |
6,2 |
11,2 |
2,7 |
24,6 |
55 |
0,82 |
|
|
42–77 |
1,2 |
5,1 |
6,2 |
8,2 |
19,5 |
4,4 |
6,5 |
10,8 |
3,5 |
25,2 |
55,3 |
0,77 |
|
|
77–102 |
0,9 |
3,4 |
7,2 |
10,2 |
20,8 |
3,8 |
7,3 |
8,4 |
4,1 |
23,6 |
55,4 |
0,88 |
|
|
Р.19 Слабосмытаятая |
0–8 |
2,1 |
3,5 |
6,2 |
11,7 |
21,4 |
4,2 |
7,2 |
6,1 |
9,9 |
27,4 |
51,2 |
0,78 |
|
8–24 |
1,4 |
2,1 |
7,2 |
10,8 |
20,3 |
4,4 |
7,4 |
5,4 |
9,3 |
26,5 |
51,4 |
0,76 |
|
|
24–41 |
1,3 |
1,8 |
7,9 |
9,7 |
19,4 |
4,8 |
9,1 |
4,9 |
7,3 |
26,1 |
54,5 |
0,74 |
|
|
41–76 |
1,0 |
2,3 |
6,8 |
10,7 |
19,8 |
3,9 |
8,5 |
5,3 |
5,8 |
23,5 |
56,7 |
0,84 |
|
|
76–110 |
0,9 |
3,0 |
7,4 |
10,1 |
20,5 |
5,2 |
8,0 |
5,3 |
4,0 |
22,5 |
57 |
0,91 |
|
|
Р.18 Среднесмытая |
0–7 |
1,4 |
2,5 |
7,9 |
10,5 |
20,9 |
5,9 |
7,8 |
6,6 |
4,9 |
25,2 |
53,9 |
0,82 |
|
7–15 |
1,1 |
4,2 |
6,3 |
8,9 |
19,4 |
4,5 |
7,2 |
6,7 |
5,0 |
23,4 |
57,2 |
0,82 |
|
|
15–38 |
1,0 |
3,3 |
6,7 |
8,2 |
18,2 |
4,5 |
9,5 |
3,8 |
7,2 |
19,5 |
62,3 |
0,93 |
|
|
38–64 |
0,5 |
3,6 |
6,4 |
7,3 |
17,3 |
3,8 |
8,7 |
8,7 |
8,0 |
18,2 |
64,5 |
0,95 |
|
|
64–110 |
0,5 |
2,7 |
5,4 |
6,1 |
14,2 |
5,6 |
10,2 |
8,5 |
8,0 |
16,3 |
69,5 |
0,87 |
|
В коричневых типичных почвах в групповом составе гумусовых веществ в несмытой разности преобладают гуминовые кислоты над фульвокислотами, в слабо- и среднесмытых разностях, наоборот, фульво кислоты заметно преобладают над гуминовыми кислотами. Иную картину можно увидеть в коричнево-выщелоченных почвах, во всех разностях фульвокислоты преобладают над гуминовыми.
Как видно из таблицы, в несмытых почвах гуминовая кислота представляет собой значительную долю фульвокислот и отношение Сгк:Сфк составляет 1,16–1,30, в остальных слоях фульвокислота преобладает над гуминовой и отношение Сгк:Сфк – 0,66–0,77; в слабо- и среднесмытых почвах это отношение колеблется Сгк:Сфк – 0,83, 0,87; 0,76, 0,66; 0,87, 0,91.
Самое высокое количество негидролизуемого остатка наблюдалось в коричнево-выщелоченных почвах. Это свидетельствует о высокой подверженности коричневых почв эрозии, что является следствием неудовлетворительного состояния поверхности почвы, способствует ей также большая крутизна склонов, отсутствие на большей части территории лесной растительности и слабый травянистый покров.
В результате анализа фракционного состава горных коричневых карбонатных почв является частью гуминовой кислоты, в несмытых почвах которая связана с второй фракцией, то есть связанная с кальцием. Содержание этой фракции увеличивается сверху вниз по профилю. Это связано с высоким уровнем СаСО3, в слабо- и среднесмытых разностях первая фракция гуминовых кислот преобладает над второй и третьей фракцией.
1а фракция – Свободные и связанные с подвижными полуторными окислами в эродированных разностях составляет: в коричнево-карбонатных почвах в верхних горизонтах 3,4–3,5, вниз по профилю увеличивается до 5,5–6,2. В карбонатных почвах в верхнем горизонте количество 1а фракции больше, оно варьирует в пределах 6,2–9,1, это видно по результатам слабо и среднесмытых разностей. В коричнево-выщелоченных почвах количество, 1а фракция в верхнем горизонте выше, чем нижние. Она составляет 6,6–5,9, вниз по профилю уменьшается 3,8–3,9, это свидетельствует отношение углерода фракций гуминовых кислот к углероду фракции фульвокислот Сгк:Сфк колеблется во всех подтипах от 0,97–1,3.
Гумус в эродированных почвах в верхней части профиля гуматно-фульватный ниже фульватный устойчивый, он характеризуется высоким содержанием трудно растворимых форм органического вещества «гумина», являющегося неактивной частью гумуса. В активной части гумуса гидролизуемых веществ преобладают фульвокислоты над гуминовыми кислотами, отношение Сгк: Сфк преближается к единице, преобладающей фракцией гуминовых кислот является фракция 3 связанная с глинистыми минералами и устойчивыми формами полуторных оксидов, а также фракция 2, преимущественно связанная с Са++, хотя с увеличением степени смытости наблюдается уменьшение содержания этой фракции.
По содержанию гумуса коричневые- карбонатные почвы, коричневые типичные почвы несмытые, слабосмытые, среднесмытые разности относятся к низкой II степени, коричневые выщелоченные почвы несмытые относятся к средней I степени, слабосмытые, среднесмытые разности к низкой I–II степени.
По запасам гумуса (т/га) в слое 0–20 см, и (т/га) в слое 0–100 см Коричневые – карбонатные почвы относятся к низкой I–II степени, Коричневые типичные почвы – несмытые, слабосмытые разности относятся среднее I степени, среднесмытые низкие II степени, в коричневых выщелоченных почвах запасы гумуса (т/га) в слое 0–20 см относятся к очень высокой и высокой I степени, запасы гумуса (т/га) в слое 0–100 см относятся к низкой I степени.
По обогащенности гумуса азотом – С:N коричневые выщелоченные почвы относятся к очень высокой I степени, коричневые-типичные почвы несмытые и слабосмытые разности к средней II степени, а среднесмытые разности к высокой II степени, в коричнево-карбонатных почвах несмытые относятся к высокой I степени, слабосмытые и среднесмытые разности к средней I–II степени.
По степени гумификации коричневые выщелоченные почвы и коричневые типичные почвы относятся к очень высокой и средней II степени, коричневые – карбонатные почвы к низкой I степени.
По типу гумуса все подтипы фульватно-гуматные I–II степени, среднесмытые разности коричнево- карбонатных почв гуматно-фульватные I степени.
Результаты изучения гумусовых кислот почв вертикальных зон Западного Тянь-Шаня показали, что по мере перехода от сероземов к горным коричневым карбонатным, горным коричневым типичным и горным коричневым выщелоченным почвам происходит увеличение содержания атомного процента углерода и, соответственно, уменьшение содержания атомного процента водорода в гуминовых кислотах, в этом ряду почв наблюдается некоторое снижение атомного отношения Н:С, что говорит об усложнении молекул гуминовых кислот в результате конденсации.
Атомное отношение С:N в гуминовых кислотах почв Западного Тянь-Шаня составляет 11-25. Наиболее узкое отношение С:N наблюдается в сероземах, и при переходе от них к коричневым это отношения расширяется.
Выводы
Установлены следующие закономерности гумусного состояния горно-коричневых, эродированных почв:
1. Различия в содержании составе в природе гумусовых веществ у почв средней части склона в сравнив с почвами водораздела и шлейфа говорят о меньшей химической «зрелости» гумусовых веществ этих почв, что может быть объяснено выраженностью эрозионных процессов.
2. Гумус эродированных почв в верхней части профиля гуматно-фульватный, ниже фульватный устойчивый, он характеризуется высоким содержанием трудно растворимых форм органического вещества «гумина», являющегося неактивной частью гумуса.
3. В групповом составе гумуса во всех типах почв преобладают гуминовые кислоты, связанные с кальцием, определенные после декальцинирования почвы, 1 фракция гуминовых кислот и фульвокислот рыхло связанная по сравнению со II фракцией более прочно связанной с минеральной частью почвы.
4. Почвы намытые и несмытые характеризуются большей конденсированностью ароматического ядра гуминовых кислот, чем смытые почвы.
5. Горные коричневые почвы характеризуются последовательным снижением азота, увеличением углерода. В гуминовых кислотах последних почв происходит резкое возрастание содержания водорода.