FOREST BELTS AS A FACTOR OF CHANGE IN SALINITY OF BLACK SOILS IN THE SOUTH-EAST OF THE CBSZ

В научной литературе имеются многочисленные подтверждения положительного влияния посадки лесных полос на свойства почв и на агроландшафты в целом

Лесные полосы играют существенную роль в оптимизации современных исконно безлесных территорий. В зоне их влияния улучшаются показатели плодородия. Нельзя не отметить противоэрозионное значение лесных насаждений в регионах подверженных эрозионным процессам

Древесные породы имеют различную устойчивость к засолению, сохранность и долговечность

На накопления солей в почвенном профиле может оказывать влияние почвообразующие породы, опад растений, осадки и др.

Цель исследований – изучить характер засоленности черноземов под лесными полосами различного породного состава ЦЧЗ.

Полевые и лабораторные исследования проведены в условиях юго-востока ЦЧЗ (Воронежском ФАНЦ, Каменная Степь). Почвенный покров опытного участка представлен сочетанием чернозема миграционно-мицелярного, чернозема глинисто-иллювиального и чернозема зоотурбированного. Объект – полезащитная лесная полоса №211. Автор Павловский Е.С. Год закладки – 1961 г., проведения наблюдений – 2021 г. Ширина при посадке 22 м. Деревья высажены диагонально-групповым способом. В настоящее время за счет разросшихся опушек ширина её составляет 30 м. Опыты заложены в двух секциях лесной полосы. Первая представлена древостоем лиственницы обыкновенной с формулой древостоя 10 Лс. Число стволов на гектаре 1220 шт., полнота древостоя 1,1, запас древесина – 195 м3/га. Процент сухих деревьев – 0,5%. Вторая – кленом остролистным с формулой 10Кл. Число стволов на гектаре 860 шт., полнота древостоя 0,77, запас древесина - 136 м3/га. Расстояние между рядами 2,5м. Процент сухих деревьев – 0,3%

Анализ активности натрия указывает на наличие слабозасоленных почвенных горизонтов, начиная с глубины 180 см Верхние горизонты (0-120 см) имеют незначительное количество натрия. Они являются формально незасоленными. Его активность изменяется в пределах 0,49±0,06 - 1,08±0,09 ммоль/л (рис.1). Изменение засоленности отмечается с глубины 120-150 см. Содержание натрия увеличивается до 2,00±0,35 - 2,50±0,93 ммоль/л. С глубиной отмечается постепенное увеличение концентрации натрия. В горизонтах ниже 180-200 см достигают уровня слабозасоленных значений по существующей градации. В слое чернозема 220-240 см величина натрия составляет в среднем 16,00±3,09 - 26,60±3,76 ммоль/л. В нижележащих почвенных горизонтах данный показатель достигает величин порядка 35,20±4,37.

Необходимо отметить важную закономерность - существенное различие засоленности под деревьями разных биологических групп – хвойными и лиственными. Более высокая степень засоленности характерна для почвенных горизонтов чернозема, занятых кленом остролистным. Различия начинают отмечаться с глубины 160 см. В горизонте 150-170 см количество натрия отмечено на уровне 6,22±1,43 ммоль/л. В черноземе занятом лиственницей оно было заметно ниже – 4,88±1,10 ммоль/л. Максимальный уровень концентрации натрия выявлен на глубине 220-300 см. При этом под кленом количество натрия составило 34,30±4,54- 35,20±4,37 ммоль/л, а под лиственницей всего 18,70±3,72 -20,00 ±3,77 ммоль/л.

Распределение хлоридов имело несколько иную картину как по профилю почвы, так и в зависимости от произрастающей растительности. Общей закономерностью, как для натрия, так и хлора можно отметить формирование слабозасоленных почвенных горизонтов на глубине ниже 170 см (рис.1). В слое почвы 170-200 см концентрация хлора составляла 2,12±0,50 - 2,40±1,48 ммоль/л. Максимальные значения характерны для почвенных горизонтов на глубине 220-240 см - 3,17±1,22 ммоль/л. В нижележащих горизонтах почвы величина хлоридов снижалась до градации незасоленных разновидностей. При этом в профильном распределении содержания хлоридов необходимо отметить незначительное превалирование черноземных почв под лиственницей в гумусовых горизонтах. С глубины 170-200 см преимущество свойственно кленовым насаждениям

Рисунок 1 - Активность иона натрия и хлора по профилю почвы

DOI:10.23649/JAE.2024.42.1.1

Представляет интерес анализ пространственного изменения распределения содержания хлоридов и натрия почвенному профилю. В верхних горизонтах почвы не выявлено существенных различий в засоленности почв (рис 2. в). Наиболее заметные различия проявляются с глубины 170-200 см. Можно выделить зоны со слабой степенью засоленности натрием с южной опушки и в центральной части лесной полосы (рис 2. б). Эти зоны приурочены к черноземам, занятых кленом остролистным. Под лиственницей процессы дифференциации засоленности натрием менее выражены. Наиболее существенные и контрастные различия характерны для глубоколежащих почвенных горизонтов. Под насаждением клена выражены зоны с повышенной концентрацией натрия в центральной и южной части лесного насаждения (горизонт 280-300 см, рис. 2 а). Его величина варьирует от 30 до 65 ммоль/л. Эти горизонты уже можно классифицировать как среднезасоленные по натрию. На северной опушке его содержание заметным образом снижается, особенно в черноземах под лиственницей.

Рисунок 2 - Содержание натрия под древесными культурами: 

а - горизонт почвы 280-300 см; б - горизонт 170-200 см; в - горизонт 0-20 см

Примечание: по осям x и y приведено расстояние в метрах

DOI:10.23649/JAE.2024.42.1.2

Пространственное распределение хлоридов свидетельствует об варьировании их количества в пространстве, определяемое произрастающей растительностью. В верхнем слое почвы 0-20 см можно отметить ареалы с более высокой концентрацией хлора на южной опушке насаждения клена (рис. 3 в). В горизонте максимального накопления хлоридов (220-240 см) ареалы чернозема с повышенным содержанием хлоридов приурочены к центральной части и северной опушке секции клена (рис. 3 б). По степени засоления это соответствует слабозасоленным почвам. В нижележащих почвенных горизонтах концентрация хлора постепенно снижается (рис. 3 а). Можно отметить два ареала с его повышенным содержанием. Один с южной части опушки чернозема, занятого лиственницей, другой – с северной опушки насаждения клена.

Рисунок 3 - Содержание хлоридов под древесными культурами: 

а - горизонт почвы 280-300 см; б - горизонт 220-240 см; в - горизонт 0-20 см

Примечание: по осям x и y приведено расстояние в метрах

DOI:10.23649/JAE.2024.42.1.3

Оценка соотношения активности ионов натрия (aNa) и хлора (aCl) свидетельствует об двух типах взаимосвязи. По большинству образцов можно отметить более высокую активность натрия. Отрицательная разница активности ионов (aNa<aCl) в верхних гумусовых горизонтах (до 70 см) свидетельствует о связи хлоридов, как с натрием, так и возможной компенсации катионами Ca2+ и Mg2+. В нижележащих горизонтах разница ионов была положительной (aNa>aCl), что свидетельствует о связи натрия с хлоридами и сульфатами.

Процессы увеличения концентрации солей под лесными полосами, расположенными на черноземах связаны, по нашему мнению, с несколькими причинами. Древесные культуры, как известно, обладают высокой транспирационной способностью. Для нормального функционирования старовозрастных лесных насаждений требуется довольно большое количество влаги. Влагозапасы непосредственно под лесной полосой в условиях юго-востока Центрального Черноземья не всегда могут обеспечить в полной мере древесные культуры в течение всей вегетации. Деревья, обладая мощной корневой системой, обеспечивают подтягивание грунтовых вод как из более глубоких почвенных горизонтов, так и с прилегающих к лесной полосе участков. В свою очередь минерализация грунтовых вод в условиях Каменной Степи варьирует в интервале 800-2000 мг/л. В результате длительного времени подтока слабоминерализованных вод в зону произрастания древесных культур происходит постепенное увеличение концентрации солей непосредственно под лесной полосой и, особенно, в центральной части. Меньшая степень засоления в приопушечных участках лесной полосы обусловлена потреблением влаги не из глубоких почвенных горизонтов, а за счет бокового притока менее минерализованных вод с прилегающих к лесной полосе угодий. Как это имеет место в центре лесной полосы с более высокими показателями засоленности черноземов. В дальнейшем могут возникнуть экологические проблемы в связи с изменением водно-солевых характеристик черноземов.

1. Под старовозрастной лесной полосой формируются глубокозасоленные почвенные горизонты. Верхняя граница засоленного горизонта находиться на глубине 170-200 см. В нижележащих слоях отмечаются современные процессы аккумуляции солей. В пределах первого метра почвы характеризуются как незасоленные.

2. По степени засоления почвенные горизонты, расположенные ниже 200 см имеют слабую и среднюю степень концентрации солей.

3. Более высокая степень засоления отмечается в черноземах под насаждением клена. Под лиственницей концентрация солей существенно ниже.

4. Максимальное количество солей концентрируется в центральной части лесной полосы и на южной опушке. В северной опушке засоленность снижается.