Аккумуляция вещества в агролесоландшафтах

Аккумуляция гумуса и биофильных элементов в почве

Под влиянием ЗЛН аккумуляция органических и минеральных веществ в почве активизируется. Изменение биологического фактора почвообразования путем замены возделываемой на пашне и пастбищах травянистой растительности на древесную и кустарниковую увеличивает поступление в почву растительных остатков, т. е. биогеоценотическую мощность корнеобитаемого слоя. Вместе с увеличением объема аккумуляции замедляется скорость мобилизации и возврата веществ, например, из стволовой древесины, корней. Увеличение численности почвенной микрофлоры, почвенных животных, птиц способствует дополнительному притоку биогенов в почву. На прилегающих к ЗЛН угодьях в почве утилизируется от 20 до 80% листового опада, а возделываемые здесь сельскохозяйственные культуры развивают большую фитомассу. При оптимальном внесении удобрений и биологизации земледелия в почве на межполосных полях создается положительный баланс гумуса и питательных веществ [45, 79]. Под ЗЛН и на прилегающих полях отлагаются продукты смыва и дефляции почв.

Определение объемов и темпов аккумуляции гумуса и биофильных элементов в почве агролесоландшафтов проводили по типовой методике [43]. Обобщение около 400 литературных источников и материалов собственных наблюдений во многих регионах страны позволило установить корреляционную зависимость прибавок гумуса в основных типах почв под ЗЛН от их возраста. Основой для оценки аккумуляции веществ в почве по природным зонам России явилось обобщение материалов исследований в 25 агролесоландшафтах [45].

На основе данных государственного учета площади ЗЛН в 1995 г. и Федеральной программы агролесомелиоративных работ в России [92] определена площадь лесомелиорированных почв (табл. 2.1). Она наибольшая в степной и лесостепной зонах. Площадь земель под ЗЛН в 3,4 раза меньше, чем под сельскохозяйственными угодьями.

Таблица 2.1

Площади лесомелиорированных земель по природным зонам РФ, тыс. га

Природная зона

Сельхозугодья

Мелиорированные земли

под ЗЛН

в прилегающих угодьях

Южнотаёжно-лесная

22463

185.0

695.1

Лесостепная

52037

958,2

4097,2

Степная

56628

1004.4

3810,3

Сухостепная

19374

458,2

1208.1

Полупустынная

8899

117,3

162,3

Пустынная

1156

10,3

6,5

Итого по РФ

160557

2733.4

9819,5

На поверхности лесомелиорированных степных почв сформировался биогеоценотический слой лесной подстилки [40]. В аридной зоне и под молодыми посадками он нередко носит мозаичный характер, приурочен к рядам и биогруппам растений. Мощность его заметно возрастает с юга на север (табл. 2.2): в полупустынной зоне едва достигает 0,5-1,0 см, тогда как в южнотаежно-лесной превышает 5,0 см. Запасы лесной подстилки повышаются с улучшением гидротермических условий, увеличением возраста, плотности и продуктивности посадок, участия в составе кустарников, хвойных пород и разнотравья. В отличие от естественных массивных насаждений в ЗЛН много примесей продуктов смыва и дефляции почв.

Таблица 2.2

Запасы лесных подстилок и питательных элементов в них под ЗЛН по природным зонам РФ, тыс. т

Природная зона

Лесная подстилка

Питательные элементы

N

Р2О5

К2О

Южнотаёжно-лесная

2445,70

30,5

5,0

13,3

Лесостепная

11306,76

119,1

29,5

48,7

Степная

12645,40

151,6

29.5

88,5

Сухостепная

3450,25

22,3

4.9

13,7

Полупустынная

758,93

4,0

1.5

3,1

Пустынная

51,50

0,3

0,1

0,2

Итого по РФ

30658,54

327,8

70.5

167,5

Для увлажненных регионов характерна повышенная минерализация лесного опада ЗЛН вследствие периодического механического рыхления почвы, перемешивания и измельчения насекомыми, мышевидными грызунами. Лесная подстилка богата биофильными элементами. С юга на север содержание азота, фосфора и калия увеличивается соответственно в 6,6, 2,9 и 4,6 раза.

Рассчитаны прибавки гумуса и биофильных элементов в почве (табл. 2.3). В лесозащитных БГЦ они в 4-9 раз больше, чем в лесозащищенных.

Таблица 2.3

Аккумуляция гумуса и биофильных элементов в лесомелиорированных почвах РФ

Природная зона

Слой почвы, см

Прибавки веществ в почве, млн т

под ЗЛН

в лесозащищенных угодьях

гумус

N

Р2О5

К2О

гумус

N

Р2О5

К2О

Южнотаежно-лесная

0-50

1,21

0.06

0.01

0,03

0,65

0,04

0.01

0,02

Лесостепная

0-100

38,07

1,93

0,46

1,26

36,22

1,83

0,82

6,73

Степная

0-100

68,28

3,44

1,36

7,18

39,51

2,00

1,80

15,07

Сухостепная

0-100

8.81

0.42

0,07

0,91

5,39

0,27

0,07

0,77

Полупустынная

0-50

1,83

0.10

0.02

0,06

0,61

0,04

0,01

0,02

Пустынная

0-50

0,06

0

0

0,02

0,01

0

0

0

Итого по РФ

0-100

118.26

5.93

1,92

9,46

82,39

4.18

2,71

22,62

Наибольшие прибавки гумуса отмечены в почвах степной зоны, особенно в Предкавказском регионе. Так, в активном очаге дефляции почвы "Армавирском коридоре" в б. колхозе им. Ленина Новокубанского р-на Краснодарского края содержание гумуса в мелкоземе в слое 0-30 см за 24-летний период лесомелиорации увеличилось на 0,56-0,96%, в слое 30-100 см на 1,21-1,80% [44], под ЗЛН запасы гумуса возросли на 533 и в лесозащищенных угодьях на 105 т/га, соответственно азота на 5,91 и 0,78, фосфора на 5,15 и 0,76, калия на 16,18 и 6,31 т/га. Относительно высокой была аккумуляция веществ в почвах агролесоландшафта б. колхоза "Победа" Каневского р-на Краснодарского края и б. совхоза "Гигант" Сальского р-на Ростовской обл. В степных районах Среднего и Нижнего Поволжья, Южного Урала и Западной Сибири аккумуляция веществ была менее активной.

В лесостепной зоне, где преобладали ландшафты с активной водной эрозией почв, объемы и темпы аккумуляции биогенов были также повышенными за счет отложения продуктов стока и смыва.

В сухостепной зоне, где средний возраст ЗЛН был несколько меньше, аккумуляция веществ была невысокой. Однако в районах с активной дефляцией почв в совхозе "Кулундинский" Алтайского края и с активной водной эрозией почв на Приволжской возвышенности в колхозе "Ленинский путь" Дубовского р-на Волгоградской обл. она была значительно выше. На Нижнечирских песках прибавки гумуса были большими и значительно меньшими на Бажиганских песках Ставропольского края.

Менее активна аккумуляция веществ в полупустынной зоне, особенно на засоленных почвах, где продуктивность и мелиоративный эффект ЗЛН невысоки. Так, на Джаныбекском стационаре Института лесоведения темпы изменения запасов гумуса под ЗЛН по отношению к пашне и залежи в среднем составляли 124 кг/га-год, а по отношению к целине оказались отрицательными (-381 кг/гатод), т. е. уровень гумусности почв агролесоландшаф-та за 37 лет произрастания ЗЛН оставался ниже, чем в целинном ландшафте.

Очень мало сведений об аккумуляции веществ в почве пустынных аг-ролесоландшафтов. Биологические процессы аккумуляции веществ здесь развиты слабо. Под узкими продуваемыми лесополосами и кулисами часть органических остатков выносится ветром с поверхности почвы. Однако на мелкобугристом песчаном массиве Богдинского лесомелиоративного стационара под 37-летними, преимущественно плотными, поле- и пастбищезащитными полосами в бурых пустынно-степных супесчаных почвах аккумулировано 23,7 т/га и под сельскохозяйственными угодьями 7,6 т/га гумуса, что в 4-5 раз больше средних показателей по зоне.

Средние объемы аккумуляции веществ в почвах агролесоландшафтов России в конце XX в. весьма значительны: запасы гумуса увеличились на 200,65 млн т, валового азота на 10,11, фосфора на 4,63, калия на 32,08 млн т.

Темпы аккумуляции минеральной и органической массы в почвах ЗЛН (рис. 2.2) были наибольшими в степной и лесостепной зонах, а педо-массы - в полупустынной и сухостепной зонах.

Аккумуляцию органических и минеральных веществ в агролесоме-лиорированных почвах оценивали в обобщенных энергетических показа

Гумус, т/гатод

Полупу- Сухая Степь Лесостепь стыня степь

Темпы аккумуляции органической и минеральной массы в почвах под 30-50-летними лесными полосами

Рис. 2.2. Темпы аккумуляции органической и минеральной массы в почвах под 30-50-летними лесными полосами:

а - гумус (1 - слой 0-10 см, у = -18,84 + 0,79х - 20,008х2; 2 - слой 0-100 см, у = -73,8 + 2,89х - 0,028х2); б - педомасса (1 - гор. А, у = 6,41 - 0,11х; 2 - гор. А + Bi + В2, у = -17,94-0,31х) телях [43]. Наибольшая прибавка энергии в почве обеспечивалась накоплением гумуса, в меньшей степени - азота и в наименьшей - калия. В почвах лесозащитных БГЦ существенный вклад в энергетический потенциал почвы вносила мортмасса лесной подстилки, богатая органическими и минеральными веществами (табл. 2.4).

Таблица 2.4

Энергетическая эффективность агролесомелиорации почв РФ

Природная зона

Слой почвы, см

Суммарный эффект энергонакопления в почвах экосистем, ГДж га

лесозащитные

лесозащищенные

агролесоланд-шафты

Южнотаежно-лесная

0-50

220,16

26,05

2,62

Лесостепная

0-100

1118,97

258,92

40,99

Степная

0-100

1954,86

323,42

55,52

Сухостепная

0-100

558,12

128.06

21,19

Полупустынная

0-50

453,69

104.60

7,89

Пустынная

0-50

169,82

46,96

2,02

Итого по РФ

0-100

1245,01

247,88

36,36

В соответствии с большими прибавками гумуса и биофильных элементов в почвах степных и лесостепных природных зон возросли их энергетические показатели, в то время как в южнотаежно-лесной и пустынной зонах они резко уменьшились. Большие площади сельскохозяйственных угодий и ЗЛН в степной и лесостепной зонах определили и соответствующие объемы энергонакопления в почвах в целом по стране. На порядок меньше эти показатели в пустынной зоне, невелики они в южнотаёжнолесной зоне. Эффект энергонакопления также резко (в 4-9 раз) уменьшался от лесозащитных к лесозащищенным БГЦ.

Экономическую оценку повышения плодородия почвы проводили по рыночной стоимости удобрений в 2001 г. [43]. С учетом действующего начала питательных элементов в туках стоимость азота равна 6329, фосфора 7861 и калия 2500 руб/т. При этом допускалась одинаковая биологическая эффективность питательного элемента в составе удобрений и почвы. Одну тонну гумуса оценивали по рыночной стоимости к 10 т навоза (10 тыс. руб). Стоимость компоста лесной подстилки ЗЛН в среднем по стране равна 2000 руб/т.

Стоимость аккумулированных веществ в лесных подстилках и мелиорированных почвах агролесоландшафтов РФ (табл. 2.5) наибольшая при аккумуляции гумуса под ЗЛН, меньше при аккумуляции в лесной подстилке.

Стоимость аккумулированных веществ в агролесоландшафтях РФ

Таблица 2.5

Г

Стоимость веществ, млрд руб

1 Природная зона

в лесной подстилке

в почве под ЗЛИ

в почве лесозащищенного Ы Ц

компост

N

ГР;О<

К2О

гумус

N

Р2О,

К><)

гумус

N

Р2О<

к2о

КУжнотаежно-леспая

4,891

0,200

0.039

0,033

12,100

0,380

0,800

0,075

6.500

0,523

0,078

0.050

Лесостепная

26.135

0,800

0,0,232

0,122

380,700

12,215

з.б Гб

3.150

362300

11,582

6,446

16,825

Степная

25301

1,000

0332

6,021

682.800

21.792

10.690

17.950

395,100

12.658

1,415

37.675

Сухостелная

6,901

0,014

0,038

0,031

88.100

2,658

0.550

2,275

53.900

1,709

0,550

1,925

Полупустынная

1,518

0,025

0,011

0,008

18300

0,632

0.157

0.150

6.100

0,253

0,078

0,050

Пустынная

0,258

0,001

0,001

0.001

0.600

0,127

0,039

0,050

0.001

0.063

0,028

0,025

Итого по РФ _

65.004

2,040

0,552

0,553

1182,600

37,734

15352_,

23.650

823,801

26,788

8.595

56,550 |

Стоимость биофильных элементов, аккумулированных в почве, уменьшалась от азота к калию и далее к фосфору.

Суммарный экономический эффект от мелиорации почвы в агроле-соландшафтах РФ к концу XX в. составил 1863,763 млрд руб (табл. 2.6). В лесозащитном БГЦ он несколько больше, чем в лесозащищенном. Удельный эффект от аккумуляции органических и минеральных веществ наибольший в лесозащитном БГЦ, меньше в лесозащищенном и наименьший в агролесоландшафте из-за больших площадей нелесомелио-рированных почв. Очевидно, что с увеличением посадок ЗЛН, лесистости территории в южной полосе РФ возрастет эффективность агролесомелиорации.

Таблица 2.6 Суммарный экономический эффект аккумуляции гумуса

и биофильных элементов в лесомелиорированных почвах РФ в конце XX в.

Слой Суммарный экономический эффект БГЦ, млрд руб

Природная зона

почвы, см

лесозащитный

лесозащищенный

агролесоландшафт

руб/га

млрд руб

руб/га

млрд руб

руб/га

млрд руб

Южнотаёжно-лесная

0-50

100097

18,518

10288

7,151

1143

25,669

Лесостепная

0-100

4942

47,350

969

397,053

854

444.403

Степная

0-100

7564

759,716

1173

446,848

213

1206,564

Сухостепная

0-100

2195

100,576

4808

58,084

819

158,651

Полупустынная

0-50

1773

20,801

1052

6,481

3066

27,282

Пустынная

0-50 '

10456

1,077

1800

0,117

1033

1,194

Итого по РФ

0-100

485

948,029

347

915,734

116

1863,763

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >