Черноземы России: естественная динамика и агродеградациятезисы доклада

Работа с тезисами доклада


[1] Смагин А. В., Белюченко И. С., Садовникова Н. Б. Черноземы России: естественная динамика и агродеградация // Почвоведение – продовольственной и экологической безопасности страны: тезисы докладов VII съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева и Всероссийской с международным участием научной конференции (Белгород, 15–22 августа 2016 г.). Часть II. — Т. 2 из Часть II. — Издательский дом "Белгород" Белгород, 2016. — С. 167–168. Рассматривается фундаментальная почвенно-экологическая проблема количественной оценки и моделирования динамики черноземов как наиболее плодородных почвенных ресурсов России. Предложена распределенная кинетическая модель динамики органического вещества (гумуса) черноземов, сочетающая процессы его поступления из наземных и корневых остатков, транспорта и биодеструкции, а также оригинальная методика оценки ряда параметров модели по данным о форме стационарного гумусового профиля. Численные эксперименты с моделью осуществлены в среде программирования MATLAB 7.0 для систем дифференциальных уравнений в частных производных; решение обратной задачи подбора параметров модели произведено с помощью пакета нелинейной регрессии компьютерной среды SigmaPlot 9.0. Дополнительно для сравнительной оценки динамики водоудерживающей способности и водного режима черноземов в ходе их агродеградации использована компьютерная модель HYDRUS-1D. Информационное обеспечение моделей составили оригинальные экспериментальные данные и обобщенная литературная информация о продукционном процессе, поступлении и профильном распределении углерода, водоудерживающей и поглотительной способности в черноземах РФ (обыкновенные, типичные, выщелоченные, оподзоленные) при разных вариантах природопользования (целинная степь, пастбище, зерновой агроценоз, вечный пар). Для естественных травянистых сообществ доля новообразованных гумусовых веществ не превышает 4-5% от поступивших за год растительных остатков; общее количество поступающего в почву углерода гумусовых веществ находится в пределах доверительного интервала с расширяющимися границами от 20-30 гС/кв.м в год в черноземах обыкновенных степной зоны до 30-40 гС/кв.м в год в оподзоленных черноземах лесостепи. На формирование черноземных почв с проникновением гумуса до глубины 1,5 метров и ниже, требуется не менее 2-3 тысяч лет. Половина от равновесного содержания гумуса образуется за срок порядка 500-1000 лет, что попадает в диапазон периодов полураспада гумусовых веществ 880-1300 лет, близких к известным данным радиоуглеродной датировки гумусовых веществ данного класса почв. Использование в сельском хозяйстве с распашкой черноземов снижает общую продуктивность, приводит к отчуждению значительной части органической продукции в виде урожая, в результате чего общее поступление органического углерода в почву из наземного и подземного (корневого) источников уменьшается в 3-4 раза и более. В результате этого механизма агродеградации значительное снижение концентрации органического углерода в верхних горизонтах почвы (от 17-30 кгС/куб.м в обыкновенных и типичных и до 40-50 кгС/куб.м в оподзоленных и выщелоченных черноземах) или 20-60% исходного содержания наблюдается уже в первые 100-200 лет, что хорошо соответствует реальным данным о потерях гумуса в пахотных черноземах. Однако в дальнейшем этот процесс, вопреки распространенному мнению о сработке лишь лабильного гумуса, не прекращается и распространяется на более глубокие слои почвы, приводя за два тысячелетия к 3-4-кратному уменьшению исходного содержания гумуса (новое стационарное состояние) в соответствии с уменьшенным источником органического углерода. По мере достижения этого состояния формируются характерные переходные структуры с максимумом содержания гумуса на глубинах 20-40 см, что может диагностироваться в старопахотных почвах как второй гумусовый горизонт. Согласно корреляции содержания гумуса и емкости катионного обмена, имеющиеся на современном этапе потери органического углерода черноземов эквиваленты снижению ЕКО на 10-20 мг-экв/100г, а вместе с ней фактически 30% фонда биофильных элементов, формирующих урожай. При этом теряется не только агрохимическое плодородие, но и уникальная структура, а главное – водоудерживающая способность черноземов (порядка 150-200 мм продуктивной для растений влаги), что в зоне периодического дефицита осадков (300-400 мм/год) может быть решающим, лимитирующим фактором продуктивности.

Публикация в формате сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл скрыть