Фомин, Н.А.

Ф 76 Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию: методические указания / Н.А. Фомин, Н.П. Чекаев.- Пенза: РИО ПГСХА, 2008. - 110 с.

Методические указания к выполнению курсовой работы составлены в соответствии с программой курса почвоведения для сельскохозяйственных вузов. Выполнение курсовой работы дает возможность студентам обобщить и углубить свои знания, получить первичные навыки самостоятельного применения их при решении вопросов, связанных с использованием почв в сельскохозяйственном производстве.

Содержание

Задачи курсовой работы

Введение

1. Условия почвообразования Пензенской области

1.1 Почвенный покров и его краткая характеристика

2. Почвы и земельные ресурсы Пензенской области

3. Состояние плодородия черноземных почв Пензенской области

4. Примерная структура и методика расчета курсовой работы

4.1 План написания курсовой работы по почвоведению на тему: “Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию”

4.2 Природные условия почвообразования

4.3 Почвенный покров хозяйства и его краткая характеристика

4.4 Использование органических и минеральных удобрений в хозяйстве

4.5 Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию

4.6 Формы таблиц, используемые для расчета оценки устойчивости почв к антропогенному воздействию

Литература

Приложения

Задачи курсовой работы

Курсовая работа по дисциплине «Почвоведение» является формой самостоятельной работы студентов по специальности 110102 - “Агроэкология” и выполняется на 3-м курсе обучения по теме “Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию”.

Выполнение курсовой работы дает возможность студентам обобщить и углубить свои знания и получить первичные навыки самостоятельного применения их при решении вопросов, связанных с использованием почв в сельскохозяйственном производстве.

Выполнение курсовой работы осуществляется путем всестороннего изучения литературных источников по избранной теме, их анализа, обобщения и использования фактического материала для обоснования основных положений курсовой работы, а также проведением необходимых расчетов для оценки почв.

Курсовая работа выполняется по материалам почвенных обследований хозяйств Пензенской области, для чего студент собирает необходимый материал во время прохождения практики или каникул.

Общий объем курсовой работы должен составлять, как правило, не более 30 страниц рукописного текста. Работа может включать таблицы, рисунки, карты и другой иллюстрационный материал.

Введение

Почвой называется самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительных, животных и микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков. Почва представляет собой совершенно особое природное образование, обладающее только ей присущими строением, составом и свойствами. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т. е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство почвы представляет исключительную ценность для жизни человека и живущих на суше организмов. Плодородие почвы определяет ее важность как основного средства сельскохозяйственного производства.

Почва - основное средство производства в сельском хозяйстве. Как средство производства земля характеризуется ее способностью удовлетворять жизненные потребности растений. Эта способность определяется режимами почв: пищевым, водным, воздушным, тепловым, которые, в свою очередь, являются функцией почвенных свойств, зональных и микрозональных климатических условий, гидрологии местности, ее рельефа.

Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но также и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела. Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон, парков и скверов в городском хозяйстве и т. д.

Однако ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для сельского, лесного и других отраслей народного хозяйства; она определяется также незаменимой экологической ролью почвы как важнейшего компонента всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом. Через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой.

В настоящее время большее значение приобретает проблема рационального использования и охраны почв. Почва относится к легкоразрушаемому и практически невосполнимому виду природных ресурсов. А между тем почва представляет собой бесценное народное богатство, и мы обязаны всемерно беречь ее.

1. Условия почвообразования Пензенской области

Геоморфологические и геологические условия. Пензенская область расположена на западном склоне Приволжской возвышенности, которая вблизи западной границы области постепенно спускается к Окско-Донской низменности. Вся возвышенность расчленяется глубокими долинами рек на приподнятые междуречья, которые, как и склоны долин, изрезаны многочисленными оврагами и балками (О.А. Владковская, 1962).

Геологические условия области были исследованы в 1912 году, Г.Ф. Мирчинком. Из самых древних коренных пород преобладают осадочные породы верхнемелового возраста, представленные различного рода песками, а также песчаниками, опоками и глинами. Эти коренные породы перекрыты плащом покровных глин и суглинков. Покровные суглинки и глины являются материнскими породами распространенных здесь выщелоченных черноземов.

Климат. Климатические условия Пензенской области изучались А.А. Сперанским (1915), В.Ф. Невзоровым (1926), С.И. Жаковым (1970). Климат области умеренно-континентальный. Континентальность постепенно нарастает с запада на восток. Средняя температура наиболее теплого месяца июля 19,1-19,5°С, самого холодного - января -11,3- -13,3°С, т.е. показатель континентальности климата достигает 30-33°С. Среднегодовая температура воздуха +3- +4° С. пензенский почвообразование сельский

Вегетационный период начинается в конце второй декады апреля и заканчивается во второй декаде октября. Продолжительность его 172-181 день. Активный рост большинства сельскохозяйственных культур начинается в основной период вегетации при температуре воздуха выше +10°С. Продолжительность его 135-147 дней, а сумма активных температур, при среднем значении 2400°, в отдельные годы составляет 2800-2900°. Период активной вегетации может быть сокращен из-за заморозков. Последние весенние заморозки на юго-востоке области в среднем наблюдаются в конце второй декады мая, в остальных районах - в начале второй декады мая. В отдельные годы заморозки продолжаются до 10-12 июня. Средняя дата первого осеннего заморозка 20-25 сентября. Продолжительность безморозного периода в среднем 125-138 дней.

Самым неустойчивым элементом климата области являются осадки. Они сильно колеблются как по годам и месяцам, так и по отдельным периодам вегетации. Годовое количество осадков колеблется от 450 до 500 мм. В засушливые годы понижается до 350 мм, а во влажные увеличивается до 775 мм. До 70% осадков выпадает в теплый период года. В среднем за вегетационный период с температурой выше +10° С выпадает от 208 до 275 мм.

Условия влагообеспеченности отдельных месяцев и вегетационных периодов характеризует гидротермический коэффициент (ГТК). Он изменяется от 0,9 и менее на юге, до 1,1 - на севере. Значения гидротермического коэффициента имеют колебания от 0,4 в засушливые годы до 1,5-1,7 во влажные.

Большой вред посевам сельскохозяйственных культур наносят засухи и суховеи. Для области характерны весенние, а в отдельные годы отмечаются летние и осенние засухи. Яровые зерновые культуры особенно сильно страдают от засухи, если она сопровождается повышенным температурным режимом и развивается на фоне недостаточного увлажнения корнеобитаемого слоя почвы или начинается до вторичного укоренения растений.

Озимые при правильной агротехнике (особенно при возделывании по чистым парам) относительно мало страдают от засухи. Они выполняют в условиях области роль страховых зерновых культур.

Засуха в области часто сопровождается суховеями. Очень интенсивные суховеи здесь бывают один, два раза в 10 лет, а суховеи средней интенсивности наблюдаются ежегодно. Слабые суховеи наблюдаются весной, более интенсивные - летом.

Запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см весной к моменту перехода средней суточной температуры воздуха через +5° С составляют под яровыми культурами более 175 мм на юго-западе и 125-175 мм на остальной территории области. В период сева условия увлажнения пахотном слоя почвы под яровыми и озимыми культурами на большей части территории хорошие. Для озимых культур по области влагообеспеченность составляет 70-90%, а для ранних яровых - 60-70% от оптимальной.

Условия зимовки озимых на всей территории области бывают различными и во многом зависят от высоты снежного покрова. В среднем по области он равен на открытых участках 20-30 см, на защищенных - 30-40 см, достигая максимума в первой декаде марта. В отдельные годы в декабре при незначительной высоте снежного покрова (менее 20 см) и низких температурах воздуха (-22- -32° С) в течение продолжительного времени, а также весной в период отрастания озимых наблюдается их гибель.

Рельеф - фактор почвообразования, прямым и косвенным образом участвует в формировании почвенного покрова.

Большая часть территории Пензенской области расположена на западном склоне Приволжской возвышенности и частично на восточной окраине Окско-Донской низменности. В границах области преобладают поверхности с абсолютной высотой около 200 м на западе и 250 м на востоке. Одну пятую области занимает Сурское водораздельное плато - самое высокое место в области. Водораздельное плато представляет собой высокое, перерезанное глубокими речными долинами плоскогорье, с весьма пересеченным холмистым рельефом. Глубокие долины рек расчленяют территорию области на ряд возвышенностей: например, гряда холмов (высотой свыше 300 м), расположенных на междуречье рек Суры и Хопра на юго-востоке области, или Сурская Шишка, расположенная в северо-восточной части на водоразделе рек Суры и Волги. С юго-востока в территорию области врезается холмистая Хвалынская гряда, служащая водоразделом бассейнов Суры и Дона. Междуречные возвышенности здесь приняли увалообразную форму. В центральной части области к северу от города Пензы заметно выделяется Сурско-Мокшанская возвышенность, которая служит водоразделом наиболее крупных рек области: Суры и Мокши. Рельеф области носит ясно выраженный эрозионный характер, в особенности в приречных районах, расчлененных густой сетью балок и оврагов. Наибольшей всхолмленностью характеризуются водораздельные пространства восточной части области. Холмисто-волнистая поверхность междуречных пространств северо-западных частей области имеет характер спокойных слабоволнистых равнин. Юго-западная часть территории области отличается сравнительно спокойным строением поверхности, но сильно расчленена оврагами, балками, промоинами. Обращает на себя внимание асимметричность строения долин и склонов. Склоны, обращенные на юг, почти всегда короче склонов, обращенных на север.

Растительность. Пензенская область в геоботаническом отношении почти целиком располагается в пределах лесостепной зоны. Исключение составляет небольшая северо-западная окраина, которая относится к зоне смешанных лесов, точнее, представляет собой переходную полосу от лесостепной к широколиственно-хвойнолесной зоне. Природную флору области составляют не менее 1174 видов семенных растений.

Речные долины, склоны холмов, оврагов и балок покрывают многочисленные ассоциации луговой и лугово-степной растительности. На территории области произрастают десятки различных типов леса. Леса занимают 22,3% всей ее территории. Наиболее крупные массивы лесов сосредоточены в бассейне реки Суры на востоке и северо-востоке области. Меньшие площади леса находятся на северо-западе области. На всей остальной территории распространение лесов носит островной характер. Леса, преимущественно широколистные с господством дуба. На севере и северо-востоке области дубняки уступают место липовым, березово-липовым и другим насаждениям из лиственных пород. Значительное распространение в лесах Присурья и бассейна Мокши (Земетчинский район) имеют различные типы сосновых боров.

На востоке области на правом берегу рек Суры, Вады и Выши распространены широколиственно-сосновые леса.

При продвижении на юг площади лесов сокращаются до 10%, изменяются типы леса, выпадают боры, появляются остепненные луга.

В поймах рек и речек, по днищам крупных оврагов и балок значительные площади занимают ивовые кустарники, образуются растительные группировки типа зарослей.

В южных районах области по сухим склонам речных долин, оврагов и балок в сочетании со степным и лугово-степным разнотравьем и злаками распространены степные кустарники.

Травянистая растительность, сохранившаяся по склонам оврагов и балок, относится к мезофильному разнотравью, а при движении на юг господство переходит к дерновым злакам. Луга и луговые степи по территории области характеризуются большим разнообразием растительных ассоциаций. В самых низких участках поймы широко распространены щучковые луга, меньшую площадь занимают осоковые сообщества. В условиях умеренного увлажнения среднего уровня центральной поймы обычно встречаются злаковые группировки с преобладанием ценных луговых трав: мятликов, овсяниц, лисохвостов, тимофеевки, клеверов, чины и других бобовых и разнотравья. На верхних уровнях поймы обычно преобладают ассоциации костра берегового с участием клевера горного, полевицы обыкновенной, типчака и других видов.

Естественный почвообразовательный процесс протекает в настоящее время на участках степей, сохранившихся от распашки и под пологом лесов. Участки современной степной растительности - это лишь отдельные и небольшие по площади островки когда-то обширных степных массивов (А.А. Солянов, 1970).

Описанные выше природные условия определили характер почвенного покрова на территории области.

В настоящее время естественная травянистая растительность сохранилась по склонам и днищам оврагов и балок, на приовражных склонах, в поймах рек. Состав травянистой растительности в результате интенсивного использования под выгон и очень редко, сенокос изрежен, так как произошло засорение сорными и редкопоедаемыми травами.

Почвообразующие и подстилающие породы. Наряду с другими факторами почвообразования на формирование почвенного покрова большое влияние оказывают почвообразующие и подстилающие породы. Они влияют на минералогический и химический состав почвы, определяя ее физико-химические и агрономические свойства.

Почвообразующие породы западного склона Приволжской возвышенности изучались С.С. Морозовым (1932), М.П. Лысенко (1961). Исследователи указывают на большую однородность пород на рассматриваемой территории. По способу происхождения почвообразующие породы очень разнообразны. Они имеют смешанное происхождение и возникли под действием как ледниковых, так и делювиальных и делювиально-аллювиальных процессов.

Элювиальные отложения обнаруживаются по узким наиболее возвышенным водоразделам северной и северо-восточной окраины области, а также по южным, юго-восточным и юго-западным наиболее крутым склонам почти во всех районах области. Элювиально-делювиальные отложения имеют большую мощность, чем элювиальные. Они занимают верхние части склонов. По гранулометрическому составу элювиальные и элювиально-делювиальные отложения относятся к группе супеси и легким суглинкам, содержащих дресву и обломки горных пород.

Покровные и делювиальные отложения занимают господствующее положение среди почвообразующих пород Пензенской области. Указанные отложения являются почвообразующими породами для черноземных почв. В некоторых случаях на них развиваются серые и темно-серые лесные почвы. Покровные и делювиальные отложения характеризуются тяжелым гранулометрическим составом. Среди них преобладают тяжелые суглинки и легкие глины. В них отсутствуют крупнопесчаные частицы. На долю среднего и мелкого песка приходится 12-35%, а иногда количество этих фракций снижается до 3%. Количество пылеватой фракции колеблется в широких пределах от 15 до 60%. Меньшим колебаниям подвергается фракция ила, количество которого находится в пределах 30-40% от массы сухой породы.

Покровные глины содержат значительное количество карбонатов двухвалентных катионов, главным образом, кальция. В них ясно выделяется иллювиально-карбонатный горизонт на глубине 100-140 см. До глубины 100 см карбонаты встречаются редко. Иногда карбонаты обнаруживаются на глубине 70-80 см, но это связано с деятельностью роющих животных.

Современные аллювиально-глинистые отложения служат материнской породой для пойменных почв. Отличительной особенностью аллювиальных отложений является сложность различной мощности и различного гранулометрического состава. В прирусловой пойме отлагаются крупные частицы, поэтому почвы в этой части в основном легкого гранулометрического состава. В центральной и притеррасной частях поймы отлагаются мелкие частицы, поэтому и почва на них формируется глинистого и тяжелосуглинистого гранулометрического состава.

1.1 Почвенный покров и его краткая характеристика

Основная площадь земель сельскохозяйственных предприятий области занята черноземными почвами - 75,2% (оподзоленные - 7,4, выщелоченные - 61,1, типичные - 6,7) площади пашни.

Серые, темно-серые и светло-серые лесные почвы занимают 20,1%, лугово-черноземные, черноземно-луговые и луговые почвы, близкие по своему плодородию к черноземам, занимают 1,4%. На долю потенциально богатых пойменных почв приходится 3,0%. Смытые почвы вместе с почвами овражно-балочной сети составляют более 25%. На долю эрозионноопасных почв приходится 56%.

Почвенный покров Пензенской области весьма сложен, но составляющие его почвы в основном относятся к типам черноземных и серых лесных почв.

Тип серых лесных почв подразделяется в зависимости по степени проявления в них дернового и подзолистого процессов на три подтипа: светло-серые, серые и темно-серые лесные почвы. При участии в развитии этих почв повышенного грунтового увлажнения их подразделяют на глееватые и глеевые.

По проявлению подзолистого процесса они подразделяются на слабо-, средне- и сильнооподзоленные. По гранулометрическому составу серые лесные почвы подразделяются на глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные.

Тип серых лесных почв широко распространен в восточной, особенно в Засурской части Пензенской области.

Значительные массивы почв этого типа обнаруживаются в Земетчинском, Пачелмском, Нижнеломовском, Лунинском, а также и в других районах. В южных районах серые лесные почвы встречаются редко.

Светло-серые лесные почвы в наибольшей степени представлены в Засурской северо-восточной части области. Они формируются на разнообразных по гранулометрическому составу породах.

Светло-серые лесные почвы различного гранулометрического состава, от легкоглинистых до каменисто-песчаных, в том или ином количестве используются в качестве пахотных угодий. Однако, природное плодородие их очень низкое.

Серые лесные почвы развиваются чаще на делювиальных отложениях и реже на элювиальных. Среди них преобладают суглинистые и глинистые разновидности, реже легкосуглинистые и хрящеватые. На делювиальных отложениях серые лесные почвы вполне сформировались, и на их профиле легко выделяются все основные генетические горизонты. На элювии развиваются маломощные, часто хрящевато-каменистые, не вполне сформированные разновидности.

Темно-серые лесные почвы по гранулометрическому составу более однородны, чем серые и особенно светло-серые.

Среди них преобладают глинистые, тяжелосуглинистые и среднесуглинистые разновидности, реже встречаются легкосуглинистые.

Если серые и особенно светло-серые лесные почвы по своим свойствам ближе к дерново-подзолистым, то темно-серые лесные почвы приближаются к оподзоленным черноземам, т. к. обладают гумусовым горизонтом мощностью 30-40 см.

Гумусовый горизонт темно-серых и серых почв тяжелого гранулометрического состава содержит до 5% гумуса, светло-серых лесных супесчаных - от долей процента до 1,5-2%. Эти почвы слабо обеспечены азотом, фосфором и средне - калием.

Величина рН - 4,0-5,4, гидролитическая кислотность в гумусовом горизонте от 4 до 7 мг-экв, степень насыщенности основаниями колеблется от 64 до 77% емкость поглощения от 10 до 18 мг-экв на 100 г почвы.

Черноземы оподзоленные (7,4% от пашни) развиваются на мощных покровных породах преимущественно тяжелого гранулометрического состава - легкоглинистого и тяжелосуглинистого.

В равных условиях, а также на пологих склонах развиваются слабооподзоленные черноземы. Они обнаруживаются во всех районах области. В северных районах слабооподзоленные черноземы можно встретить в равнинных условиях водораздельных пространств, а в южных - они приурочены к отрицательным формам рельефа, преимущественно к ясно выраженным, но не глубоким лощинам.

Содержание гумуса в пахотном слое составляет в легких по гранулометрическому составу 4,0-60,0%, в тяжелых - от 7,0 до 10,0%, общего азота - 0,2-0,3%, фосфора - 0,13-0,20%. Почвы имеют среднюю или низкую обеспеченность подвижными формами фосфора и калия.

По количеству гумуса оподзоленные черноземы подразделяются на три вида: малогумусные, среднегумусные и высокогумусные. Однако следует отметить, что среди оподзоленных черноземов преобладают среднегумусные, среднемощные.

В зависимости от содержания гумуса и гранулометрического состава оподзоленные черноземы в верхнем горизонте содержат от 24 до 45 мг-экв кальция. На долю Са+Мg в почвенно-поглощающем комплексе (ППК) приходится 80-90% от суммы поглощенных катионов.

Кислотность почвенного раствора (рН_сол.) в пахотном горизонте слабооподзоленных черноземов колеблется от 5,3 до 6,5, в сильнооподзоленных снижается до 4,5. Гидролитическая кислотность колеблется от 5 до 8 мг-экв/100 г почвы.

Степень насыщенности основаниями в слабооподзоленных черноземах колеблется от 80 до 88%, в сильнооподзоленных она снижается до 74%. Повышенная гидролитическая кислотность позволяет на оподзоленных черноземах использовать фосфоритную муку в качестве основного фосфорного удобрения.

Черноземы выщелоченные. На долю черноземов выщелоченных приходится 61,1% от всей площади пашни области. Это наиболее распространенный подтип почв на территории Пензенской области. Основные площади этих почв расположены в первом и втором агропочвенных районах. Большие массивы выщелоченных черноземов встречаются и в четвертом агропочвенном районе. Данный подтип почв наиболее широко представлен выщелоченными среднемощными среднегумусными тяжелосуглинистыми черноземами.

Содержание гумуса в пахотном слое колеблется от 5,7 до 7,9%. Кроме среднегумусных черноземов в области встречаются тучные выщелоченные черноземы с содержанием гумуса более 9%. Емкость поглощения колеблется от 35 до 40 мг-экв на 100 г почвы. В тучных черноземах эта величина может достигать 50 мг-экв/100 г почвы. Выщелоченные черноземы характеризуются высоким содержанием поглощения кальция. На долю поглощения водорода приходится не более 2-3% от емкости поглощения.

Выщелоченные черноземы формируются на карбонатных породах. Карбонаты в толще почвообразующих пород распространены неравномерно. Скопления карбонатов, в зависимости от степени выщелоченности, встречаются на глубине 100-240 см.

Выщелоченные черноземы характеризуются слабокислой, почти нейтральной реакцией. рН солевой вытяжки колеблется в пределах 5,4-6,5. Величина гидролитической кислотности изменяется в пределах от 4,5 до 6,7 мг-экв/100 г почвы. Степень насыщенности почв основаниями колеблется в пределах от 86 до 95%.

Эти почвы содержат довольно много общего азота, количество его в пахотном слое колеблется от 0,36 до 0,54%. Большая часть азота в почве находится в недоступной форме. Доступный растениям азот составляет от 11,6 до 14,1 мг на 100 г почвы. Валовое количество фосфора в этих почвах колеблется в пределах от 0,17 до 0,27%. На долю его доступных форм приходится от 3,5 до 8,1 мг/100 г почвы. Эти величины характеризуют недостаточное содержание доступного фосфора в черноземе.

В отношении злаковых хлебов эти почвы характеризуются как слабо- и среднеобеспеченные калием (5,6-13,3 мг/100 почвы).

Количество водопрочных агрегатов составляет 37-53% в пахотном горизонте, а в подпахотном колеблется от 58 до 87%. Следовательно, в пахотном горизонте происходит разрушение структуры, что ведет и ухудшению всего комплекса водно-воздушных свойств почвы. Степень выпаханности выщелоченных черноземов колеблется в пределах 45-71%, плотность твердой фазы почвы - 2,49-2,73 г/см³, плотность почвы - 1,07-1,60 г/см³.

Чернозем типичный. Черноземы типичные встречаются в Пензенской области в юго-западной части (Тамалинский, Бековский районы). На долю типичных черноземов приходится 6,7%. В Белинско-Сердобском агропочвенном районе на долю этих почв приходится 18,8% от всей пашни района, в Вадинско-Мокшанском - 1,3%.

Содержание гумуса в пахотном слое колеблется в пределах от 6,0-12,0%. Гумусовый горизонт имеет мощность от 60 до 100 см. Реакция почвенного раствора близка к нейтральной (рН - 6,5-7,0). Емкость поглощения высокая 35-60 мг-экв на 100 г почвы. Обеспеченность почв калием повышенная и высокая, обеспеченность по фосфору в основном средняя, а 21,0% почв имеет повышенную обеспеченность этим элементом.

Почвы речных долин разнообразны по происхождению, составу, свойствам и строению. В прирусловой зоне развиваются дерновые, в центральной - луговые и дерново-луговые почвы.

Луговые почвы содержат много гумуса (более 10%), количество поглощенных оснований достигает 65 мг-экв/100 г почвы, обеспеченность подвижными формами азота и калия хорошая, фосфором - слабая. Луговые почвы характеризуются слабокислой реакцией и высокой степенью насыщенности поглощенными основаниями.

Дерновые почвы характеризуются низким содержанием гумуса, они в средней степени обеспечены азотом, фосфором и калием. Степень насыщенности основаниями резко уменьшается книзу.

Кроме перечисленных почв в южных районах области встречаются черноземы солонцеватые и солонцевато-осолоделые (Лопатинский, М.-Сердобинский районы). Солонцеватые и солонцевато-осолоделые почвы от зональных типов почв отличаются наличием в почвенно-поглощающем комплексе (ППК) поглощенного натрия. На долю поглощенного натрия в этих почвах приходится от 3-5 до 6-7% от емкости поглощения. Присутствие солонцов среди зональных почв значительно снижает агроэкономическую ценность всего земельного массива.

2. Почвы и земельные ресурсы Пензенской области

Состав почв тесно связан с физико-географическим районированием области. Под лесами сформировались различные виды подзолистых, светло-серых и серых лесных почвенных разновидностей, в основном легкого гранулометрического состава (легкосуглинистые, супесчаные и песчаные).

Под степными участками получили распространение черноземы выщелоченные среднемощные, черноземы оподзоленные среднемощные, местами черноземы типичные и обыкновенные. Гранулометрический состав этих почв в основном средне и тяжелосуглинистый, местами - глинистый и легкосуглинистый.

В лесостепных районах области преобладают темно-серые лесные и серые лесные разновидности почв. гранулометрический состав этих почв отличается большим разнообразием, в основном, он средне и тяжелосуглинистый, местами супесчаный и песчаный с наличием щебня и камня.

Черноземы по данным Пензенского отделения «Волгогипрозем» занимают 50,6% площади области, серые лесные почвы - 33,7% и почвы речных долин, сочетания и различные комплексы - более 12,1%.

Для получения информации по изменению содержания гумуса в области Пензенским ЗПИП «Волгогипрозем» в 1992 году проведена соответствующая работа для первого оценочного района (15 административных районов по основным почвам). Установлено уменьшение содержания гумуса в рассматриваемых почвах, в перерасчете в тоннах на гектар пахотного слоя - 0,72 т/га, в целом по области - 1,7 млн. тонн.

Согласно лабораторным данным, проведенных ФГУ ГЦАС «Пензенский», средневзвешенное содержание гумуса в 1979 году было 5,9%, а на 1.01.1999 года оно составило - 5,2%. При расчете гумуса в пахотном слое содержание его в 1979 году было 177 тонн, а на начало 2000 года - 156 тонн.

Потери гумуса за 21 год составили 21 тонну, или 1 тонну в год с гектара земли, т.е. происходит деградация почв, снижение общего плодородия.

Таблица 1 - Состояние земельных ресурсов Пензенской области

Плодородие почв кормовых угодий, пастбищ и сенокосов преимущественно низкое. Ухудшается качественный состав кормовых угодий в результате выпадения из травостоя ценных в питательном отношении видов растений, преимущественно бобовых и злаковых (клевер белый и розовый люцерна, райграс, лисохвост, овсяница, тимофеевка и др.) с одновременной заменой их на грубое разнотравье. Продуктивность угодий снизилась более чем в 1,5 раза. В результате бессистемного выпаса скота увеличились площади заболоченных, засоленных и заросших кустарником и лесом почв.

Увеличение засоленных почв за последних 8 лет связано с подъемом солей за счет поднятия уровня грунтовых вод, т.н. вторичное засоление, из-за выхода из строя оросительных и осушительных систем.

Увеличение площади кислых почв связано с прекращением известкования после 1991 года и уточнения площадей.

Переувлажненные и заболоченные земли занимают общую площадь 120,7 тыс. га, изменения произошли за счет выхода из строя осушительных систем и подъема уровня грунтовых вод.

Общая площадь каменистости уменьшилась за счет уточнения площадей по результатам инвентаризации земель.

Таблица 2 - Динамика состояния сельскохозяйственных угодий

Закочкоренность сенокосов и пастбищ уменьшилась на 0,8 тыс. га и составляет 14,4 тыс. га (4 процента от всех сенокосов и пастбищ). Причины закочкоренности - переувлажнение и интенсивный бессистемный выпас скота, особенно рано весной и в период обильного выпадения осадков.

Зарастание кустарником и мелколесьем отмечено на площади 18,5 тыс. га с.-х. угодий, из них 2,9 тыс. га сенокосов и 15,6 тыс. га пастбищ. За последние 8 лет заросшие площади увеличились на 5,1 тыс. га. Причины: прекратилось выделение бюджетных средств на культуртехнические работы.

Большая расчлененность области овражно-балочной и гидрографической сетью (коэффициент расчлененности - 0,5 км/км² территории), ливневый характер выпадения осадков, а также нарушения агротехники при обработке, привели к развитию в больших масштабах водной эрозии, образованию новых оврагов. Этому способствует и то обстоятельство, что 80% пахотных земель расположено на склонах свыше 1 градуса. По данным ЗПИП «Волгогипрозем» в области 503,6 тыс. га с.-х. угодий подвергнуто водной эрозии, в том числе: пашни - 336,9 тыс. га, сенокосов - 8,4 тыс. га, пастбищ - 158,7 тыс. га.

Эрозионно-опасные почвы занимают площадь - 923,1 тыс. га (33,7%), в том числе: пашня - 853,4 тыс. га (20,5%) и сенокосы - 7,4 тыс. га. В целом по области наблюдается тенденция увеличения среднесмытых почв - 90,6 тыс. га (3,3%).

Площадь оврагов по учету составляет 17,5 тыс. га, из которых 15,9 тыс. га (90%) расположено на землях с.-х. назначения, в том числе 6,1 тыс. га на землях населенных пунктов, 0,1 тыс. га расположена на землях промышленности и 1,5 тыс. га на землях лесного фонда. Протяженность оврагов составляет более 2 тыс. км.

Засолению подвержено 19,06 тыс. га земель с.-х. назначения, осолонцеванию - 39,8 тыс. га. Нарушенные земли в 1999 году, по данным учета комземресурсов, составили - 0,915 тыс. га. Засорению и захламлению подвержено было 0,006 тыс. га с.-х. угодий, земли под свалками ТБО - 0,427 тыс. га. В области насчитывается свыше 0,5 тыс. га оползневых участков.

По территории области проходят автодороги республиканского значения: Москва-Челябинск, Саратов-Н.Новгород, Пенза-Тамбов с интенсивностью движения свыше 1000 экипажей в сутки. Выбросы автотранспорта являются основным фактором загрязнения земель тяжелыми металлами.

В настоящее время на загрязнение тяжелыми металлами ФГУ ГЦАС «Пензенский» обследовано 1571 тыс. га с.-х. угодий: загрязнений по меди и свинцу не обнаружено, по цинку выявлено превышение ПДК на площади 100 га, обследование по никелю на этой же площади выявило превышение ПДК на площади 48,4 га. Проведено обследование по загрязнению остаточными количествами пестицидов на площади 5,3 тыс. га, превышений не обнаружено.

На загрязнение радионуклидами было обследовано 367,3 тыс. га с.-х. угодий. Загрязнение от 1 до 2 Ku на км² выявлено на площади 40,9 тыс. га пашни и 6,45 тыс. га сенокосов и пастбищ, на площади 319,95 загрязнение незначительное до 1 Ku на км². Лабораторией радиологии Управления лесами зафиксировано загрязнение радионуклидами от 0,1 до 1 Ku на км² на площади 110 тыс. га лесов и на площади 148 тыс. га лесных угодий загрязнение цезием - 137 от 1,1 до 5,0 Ku на км². Подразделением Росгидромета в 1993-1998 годах проведено обследование 200 населенных пунктов, подверженных загрязнению радионуклидами. Площадь обследования составляет 22,5 тыс. га. В 146 населенных пунктах на площади 15,9 тыс. га загрязнение за 12 лет снизилось и составило менее 1 Ku на км². На площади 6,6 тыс. га плотность выше 1 Ku на км² (54 населенных пункта).

По данным ФГУ ГЦАС «Пензенский» кислых почв по области по учету 2178,0 тыс. га (71,2%), в том числе: средне и сильнокислых 1284,5 тыс. га (42,0%), которые в первую очередь нуждаются в известковании, слабокислых почв - 893,5 тыс. га. Почв с низким содержанием фосфора в наличии 1069,0 тыс. га (34,9%). Почв с низким содержанием обменного калия 15,0 тыс. га (0,5%). Общая площадь с низким содержанием гумуса 1516,7 тыс. га, в том числе: по содержанию от 0 до 2% - 139,6 тыс. га, от 2 до 4% - 399,7 тыс. га и от 4 до 6% гумуса - 977,4 тыс. га.

Поступление питательных веществ в почву самое высокое было с 1986 по 1990 годы - 71,1 кг д.в. на гектар и наиболее низкое в 1993-1999 годах - 4,5-1,0 кг д.в. на гектар. С 1991 года по 1999 год поступление питательных веществ в почву уменьшилось в 15-70 раз. По органическим удобрениям - поступление в почву с 1991 по 1999 гг. с 2,6 т/га уменьшилось до 0,15 т/га. Вынос питательных веществ урожаем с 1991 года по 1999 год колебался с 71,2 кг/га до 66,9 кг/га д.в. По данным областного Министерства сельского хозяйства в 1999 году было внесено 2,5 тыс. тонн минеральных удобрений по посев сельскохозяйственных культур, что составило всего 1,0 кг д.в. на гектар посева. Органических удобрений внесено 345,5 тыс. тонн или 0,15 т/га посева, для сравнения - в 1990 году внесено 5626 тыс. тонн, или 2,9 т/га.

Начиная с 1992 года, баланс поступления и выноса питательных веществ отрицательный (в 1992 году - 33, кг/га, в 1993 - 31,2 кг/га, в 1994 - 49,8 кг/га, в 1998 - 64,6 кг/га, в 1999 году - 76,8 кг/га д.в.

В 1999 году специализированной инспекцией Госкомэкологии области наибольшее внимание было уделено изучению уровня загрязнения земель предприятиями, занимающимися хранением и снабжением потребителей нефтепродуктами. Всего проверено 27 объектов, в том числе Пензенский, Кузнецкий, Каменский, Н-Ломовский, филиалы ОАО «Пензанефтепродукт», комбинат «Утес», ЛПДС «Соседка» Башмаковского района, НПС «Ростовка» Каменского района, ЛПДС «Пенза» п. Нефтяник, ЛПДС «Пенза» п. Полевой и др. Обследована территория, прилегающая к нефтепроводу «Дружба» на протяжении его от п. Полевой до ЦАРС «Кузнецк». Проведен лабораторный анализ 540 проб. Пробы грунта были отобраны как с поверхностных площадок, так и с наблюдательных скважин с различных глубин, что позволило получить более полную картину загрязнения почвы.

Лабораторный анализ почво-грунтов показал, что содержание нефтепродуктов на различных глубинах колеблется от полного их отсутствия до 31272 мг/кг грунта. Наиболее загрязненным объектом является НПС «Ростовка» ЛПДС «Пенза», где содержание нефтепродуктов в грунте колеблется от 18696 до 31272 мг/кг грунта. Наименее загрязнен грунт Каменского филиала ОАО «Пензанефтепродукт». В течение 1999 года неоднократно проводилось обследование территории, прилегающей к полигону военной части № 21222 в районе ст. Леонидовка на содержание мышьяка и тяжелых металлов. В исследованных пробах были обнаружены небольшие превышения ПДК по мышьяку (в 1,5 раза). В пробах с территории арсенала хранения авиационных химических боеприпасов имелись превышения ПДК по кадмию в 2-12,3 раза.

3. Состояние плодородия черноземных почв Пензенской области

Интенсивное использование почв при низких объемах применения органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов, использовании тяжелой техники, развитии водной эрозии, привело в последние годы к снижению главного показателя плодородия почв - гумуса. В результате чего даже при небольших урожаях сельскохозяйственных культур в пахотном горизонте почв сложился отрицательный баланс гумуса, азота, фосфора и калия, кальция, наблюдается подкисление почв. Это говорит о том, что большая часть урожая создается за счет расхода питательных веществ почвы, снижения почвенного плодородия.

По данным агрохимических обследований в почвах области сложился отрицательный баланс по гумусу (таблица 3). В период с 1970 г. по 1990 г. потери гумуса в почвах составили 0,8% или 24,0 т/га, с 1990 г. по 2000 г. соответственно 0,1% и 3,0 т/га. В целом потери за 30 лет составили 0,9% или 27,0 т/га.

В среднем ежегодные потери гумуса за последние 30 лет составили в пахотном горизонте 1,08 т/га. За последние годы ежегодные потери гумуса из почв несколько снизились, что объясняется низкой урожайностью сельскохозяйственных культур и наличием в почвах наиболее стойких к минерализации консервативных фракций гумусовых соединений.

Таблица 3 - Влияние антропогенных факторов на изменение гумусового состояния и кислотных свойств почв Пензенской области

Площади пашни, имеющие низкое содержание доступного фосфора составляют 47,0%, среднее - 46%, высокое - 6,3%. Более половины почв пашни обладают сильно- и среднекислой реакцией среды (54,1%). За период с 1970 по 2000 гг. площади таких почв увеличились на 21,9%. Слабокислые почвы в пашне занимают 35,8% и почвы с близкой к нейтральной реакцией 10,1%. В почвах области складывается отрицательный баланс по кальцию. В среднем он составляет 25 кг/га пашни.

Значительных масштабов в области достигла водная и ветровая эрозия почв. Площади сильно- и среднесмытых почв возросли к уровню 1970 года более чем на 20%. В настоящее время слабосмытые почвы занимают 477,7 тыс. га, среднесмытые 106,1 тыс. га, сильносмытые 21,0 тыс. га, что составляет более 25,0% от площади пашни.

В области за период с 1970 по 2000 гг. существенно увеличились площади солонцовых почв. Если в 1970 году они занимали площадь 25,3 тыс. га, то в 2000 году их площадь составила 40 тыс. гектаров.

Около 15% территории подверглось радиоактивному загрязнению, часть почв загрязнены тяжелыми металлами и остаточными количествами пестицидов.

За период с 1990 по 2000 гг. в области существенно уменьшились площади мелиоративных угодий. В области насчитывалось 78,1 тыс. га орошаемых земель. Осушенные земли занимали 18,7 тыс. га. За последние годы списано 24,7 тыс. га орошаемых и 9,7 тыс. га осушенных земель. В 1997 году из плана полива 52,3 тыс. га полито всего лишь 14,1 тыс. га.

Из выше изложенного можно сделать вывод, что за последние годы в почвах области наметилась четкая тенденция по их антропогенной деградации, которая может стать необратимой.

Рассмотрим подробнее изменение плодородия наиболее распространенных в области выщелоченных черноземов под воздействием антропогенных факторов.

Изучение гумусового состояния черноземов Пензенской области было начато В.В. Докучаевым, затем продолжено Н.А. Димо, Дороговым, К.А. Кузнецовым, Г.Б. Гальдиным

Н.А. Димо отметил, что содержание гумуса в черноземах составляло 10-12% и относил Пензенские черноземы к типу северных. Согласно данных В.В. Докучаева, содержание гумуса в Пензенских черноземах составляло от 13 до 16%. Н.Н. Розов и Н.И. Болотина отмечали, что содержание гумуса в этих почвах колеблется от 10,3 до 14,9% и от 14,5 до 15,0%.

В таблице 4 приведены данные по изменению гумусового состояния чернозема выщелоченного по ряду районов Пензенской области.

Таблица 4 - Влияние антропогенных факторов на гумусовое состояние черноземов выщелоченных

В 1970 году содержание гумуса в пахотном горизонте выщелоченных черноземов в обследованных районах изменялось от 5,90 до 7,65%. Средневзвешенное содержание гумуса составляло 6,99%. За тридцать лет произошло существенное уменьшение гумуса в пахотном горизонте чернозема выщелоченного и его потери составили в среднем 1,06% или 32,3 т/га. В 2000 году содержание гумуса в пахотном горизонте на обследованной территории изменялось от 4,59 до 7,00%. Потери гумуса по районам обследования колебались от 0,54 до 1,54% или от 16,7 до 46,2 т/га. В среднем ежегодные потери гумуса из пахотного горизонта за этот период составляли 1,29 т/га. Наиболее интенсивно потери гумуса в выщелоченных черноземах, как и в почвах области, протекали в последние годы, т.е. если за период с 1970 по 1990 гг. ежегодные потери гумуса составляли в среднем 0,04%, то с 1991 по 2000 гг. - 0,05%.

По данным Шабаева А.И., ежегодные потери гумуса в черноземных почвах Среднего Поволжья составляют 0,5-0,7 т/га, причем большая часть (0,3-0,4 т/га) теряется безвозвратно за счет эрозии почв.

В результате потерь гумуса в черноземах выщелоченных наметилась четкая тенденция по видовой их трансформации. Так, в 1970 году из всей обследованной площади (60437 га) на долю среднегумусных черноземов выщелоченных приходилось 83,8%, доля малогумусных составляла 16,2% (таблица 5).

Таблица 5 - Влияние антропогенных факторов на видовую трансформацию черноземов выщелоченных

В 2000 году площадь среднегумусных черноземов составила 51,8%, а малогумусных 48,2%. Разница с 1970 годом в первом случае составила -32,0%, а во втором +32,0%.

Снижение запасов гумуса приводит и к усилению кислотности почв. По данным А.П. Щербакова и И.И. Васенева, во всех случаях распашка и использование целины в сельскохозяйственном производстве способствует не только уменьшению количества гумуса в черноземах, но и изменению его качественного состава. Увеличивается подвижность гумусовых соединений, становится меньше гуминовых кислот, связанных с основаниями.

В результате деструкции гумуса образуется ряд продуктов, обладающих отчетливо выраженным кислотным характером, что может приводить к усилению кислотных свойств почв.

Черноземные почвы оказались неустойчивыми к подкисляющему действию минеральных удобрений, несмотря на высокую их буфферность. Так, по данным Лебедевой Т.Б., систематическое, в течение 15 лет, использование удобрений в дозе 54 кг д.в. ежегодно на черноземах Пензенской области привело к изменению физико-химических свойств почв. Снизилась степень насыщенности основаниями, возросла кислотность.

В таблице 6 представлены данные по изменению кислотности в черноземах выщелоченных за тридцать лет.

Таблица 6 - Влияние антропогенных факторов на величину рН_сол черноземов выщелоченных

За период с 1970 по 2000 гг. произошло подкисление выщелоченных черноземов. Если величина рН_сол в 1970 году, в среднем по обследованным районам, составляла 5,22, то в 2000 году она уменьшилась до 5,05. Обследованные почвы в 1970 году по кислотности можно было отнести к слабокислым, в 2000 году они стали кислыми.

В 1970 году почвы со слабокислой реакцией занимали 92,0% от обследованной площади, а с кислой - 8,0% (таблица 7). К 2000 году площади с кислой реакцией возросли до 59,9%, площади слабокислых уменьшились до 40,1%. За тридцать лет количество черноземов выщелоченных с кислой реакцией среды увеличилось на 51,9%, т.е. более чем в восемь раз.

Таблица 7 - Трансформация выщелоченных черноземов по величине рН_сол

По данным Лебедевой Т.Б. кислые черноземные почвы на территории Пензенской области с рН_сол до 5,5 составляют 93,1%, с рН_сол до 5,1 - 46,4% площади пашни.

По прогнозам академика И.С. Шатилова, при существующих темпах подкисления и известкования все почвы ЦЧО к 2017 году станут кислыми.

Важной причиной подкисления черноземных почв является обеднение их основаниями.

Обеднение почв основаниями связано с процессами дегумификации, с выносом кальция и магния с урожаем, с процессами выщелачивания в нижние горизонты почв, с развитием эрозионных процессов.

По данным А.В. Ивойлова, из черноземов северной лесостепи вымываются до 370 кг/га ионов кальция и магния (в пересчете на СаСО₃). В условиях Пензенской области по данным Китаевой Л.И. только за счет смыва и вымывания из почв теряется около 150 кг/га карбоната кальция. Сумма поглощенных оснований уменьшается с 39,6 в кислых черноземах до 20,8 мг-экв на 100 г почвы в сильносмытых.

Резкое усиление декальцирующего действия наблюдается при использовании повышенных доз минеральных удобрений. Это в свою очередь повышает кислотность и ухудшает физико-химические свойства почвы.

Как свидетельствуют данные таблицы 8, за период с 1970 по 2000 гг. в черноземах выщелоченных существенно изменилось содержание обменных оснований. Это обусловлено выносом с урожаем и выщелачиванием в нижние горизонты почвы. В 1970 году сумма обменных оснований колебалась по районам обследования от 29,8 до 38,9 мг-экв. на 100 г почвы. Средневзвешенная величина обменных оснований составляла в 1970 году 33,94 мг-экв/100 г почвы.

Таблица 8 - Влияние антропогенных факторов на сумму поглощенных оснований в черноземах выщелоченных

В 2000 году сумма обменных оснований в черноземе выщелоченном изменялась от 24,3 до 34,9 мг-экв на 100 г почвы. Средневзвешенная ее величина составила 30,47 мг-экв./100 г почвы.

По районам обследования за тридцать лет сумма обменных оснований уменьшилась на 1,7-5,2 мг-экв/100 почвы. Средневзвешенные потери составили 3,47 мг-экв/100 почвы.

Более четко отрицательное антропогенное влияние на плодородие черноземов выщелоченных можно проследить при сравнении агрохимических показателей черноземов выщелоченных заповедной Попереченской степи со старопахотной почвой (таблица 9).