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

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23649/JAE.2024.42.1
Issue: № 2 (42), 2024
Suggested:
01.11.2023
Accepted:
23.11.2023
Published:
19.02.2024
89
4
XML
PDF

Abstract

The research has studied the state of salinity under the old-growth forest belt in modern conditions. To evaluate the degree of salinity, a key site within the land use of the station "Kamennaya Steppe" (Voronezh FASC) was established. A forest strip of 60 years old served as an object of research. At planting, the forest belt was divided into sections. Salinity was studied under maple and larch. Profiles of sodium and chlorine salt concentration change, spatial model of salinity change depending on the species composition of tree crops were constructed based on the materials of field works. Formation of saline horizons at the depth below 170 cm was established. A higher degree of salt concentration is observed under the stands of oyster maple up to 30-65 mmol/l. In chernozems under larch, salinity is less pronounced, but higher than adjacent background soils. According to the depth of occurrence of horizon with increased salt concentration, soils are referred to deep saline soils.

1. Введение

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

. Немаловажную роль им принадлежит в нормировании снежного покрова в агроландшафтах
,
. Лесные полосы имеют важно агромелиоративное значение, повышающие продуктивность пахотных угодий агроландшафта
.

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.

. Засоленность почв зависит от произрастающей на ней растительности, отмечаются различия между степным и луговым разнотравьем
.

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

2. Методика исследований

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%

. Ширина дороги между лесной полосой и прилегающей пашней к южной опушки около 10 м. С северной опушке поле непосредственно примыкает к лесной полосе. Почвенные образцы отбирались до глубины 300 см из буровых скважин. Скважины закладывались в пространстве по регулярной сетке с шагом 15х25м. Скважины заложены на двух опушках и центральной осевой части. Всего пробурено 12 скважин. Образцы отбирались по глубинам 0-20; 20-40; 40-60…280-300 см. Засоленность оценивали в 50% почвенной пасте по активности иона натрия и хлора
. Иономер И-160. Электроды ЭЛИС-112 Na и ЭЛИС-131 Сl. Градация степени засоленности: для натрия ммоль/л – <12 не засоленные, 12-30 – слабозасоленные, 30-60 – среднезасоленные, 60-150 – сильнозасоленные и >150 очень сильно засоленные. Для хлора – <2 незасоленные, 2-10 – слабозасоленные, 10-25 – среднезасоленные, 25-70 – сильнозасоленные и >70 очень сильнозасоленные.

3. Результаты исследований

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
Активность иона натрия и хлора по профилю почвы

Рисунок 1 - Активность иона натрия и хлора по профилю почвы

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.
Содержание натрия под древесными культурами: а - горизонт почвы 280-300 см; б - горизонт 170-200 см; в - горизонт 0-20 см

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

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.
Содержание хлоридов под древесными культурами: а - горизонт почвы 280-300 см; б - горизонт 220-240 см; в - горизонт 0-20 см

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

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.

4. Заключение

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.

Article metrics

Views:89
Downloads:4
Views
Total:
Views:89