Анализ изменения состава и свойств черноземов лесостепи и степи Зауралья при распашке

Дипломная работа

Анализ изменения состава и свойств черноземов лесостепи и степи Зауралья при распашке

СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Генезис черноземов

1.2 Классификация черноземов

1.3 Понятие о мониторинге

1.4 Изменение свойств черноземов при их сельскохозяйственном использовании

1.5 Пути сохранения и повышения плодородия черноземов

2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Условия почвообразования

2.2 Объекты и методика исследований

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Морфологические признаки черноземов

3.2 Деградационные изменения состава и свойств черноземов лесостепи и степи при распашке

3.3 Урожайность яровой пшеницы на черноземных почвах

3.4 Почвенно-экологическая оценка черноземов

3.5 Рациональное использование черноземов лесостепной и степной зон Челябинской области

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ

5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5.1 Охрана труда

5.2 Охрана природы

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Чернозем – уникальное творение природы, апогей почвообразования («царь почв»), эталон плодородия. Он имеет огромное биосферно-экологическое, экономическое и научное значение: на основе его исследования сформулирована парадигма генетического почвоведения.

На долю черноземов приходится половина пахотных угодий страны. Черноземы Южного Урала имеют относительно непродолжительную историю антропогенеза. В настоящее время это регион интенсивного развития сельского хозяйства и промышленности, с высокой распаханностью сельскохозяйственных угодий – 70-90 %, лесистостью всего 2-3 %, более 50 % площади подвержено эрозии (Ф.Х. Хазиев, 2000).

На всей территории Челябинской области преобладают черноземы выщелоченные, на них приходится 39,3 % пашни; черноземы обыкновенные составляют 34,8 %, южные – 4,1 %. В сумме почвы черноземного типа занимают более 78 % площади пашни.

100 лет назад В.В. Докучаев говорил об ухудшении черноземов («Арабский скакун, загнанный, забитый,…»), предложил меры по их возрождению. Они осуществились фрагментарно (Каменная степь и другие), и сейчас деградация черноземов идет ускоренным темпом, охватив большие площади. По мнению А.П. Щербакова (2000), двадцатое столетие характеризуется резким усилением антропогенного воздействия на почвенный покров черноземной зоны.

Человек, превратив часть целинных земель в пашню, прервал течение естественных процессов. Теперь от его агрономической деятельности полностью зависят судьба пахотных почв, их развитие, плодородие и производительность.

Черноземные почвы обладают высоким потенциальным плодородием, но их эффективное плодородие зависит от тепло- и влагообеспеченности, биологической активности. В настоящее время происходит дегумификация почв, сокращение мощности гумусовых горизонтов, формирование дисбаланса элементов питания и гумуса. По данным Ф.Х. Хазиева (2000) происходит значительное подкисление почв, особенно черноземов лесостепи.

Производственная деятельность человека – мощный специфический фактор влияния на почву и на весь комплекс окружающих условий развития почвообразовательного процесса. Этот фактор сознательно направленного воздействия на почву, вызывающий изменение ее свойств и режимов, идет значительно более быстрыми темпами, чем это происходит под воздействием природного почвообразования. При этом характер и значимость изменений почвы зависит от социально-экономических, производственных отношений, уровня развития науки и техники.

В связи с этим темой исследования стало изучение деградационных изменений в черноземах лесостепной и степной зон Челябинской области, используемых в пашне. Данные исследования необходимы для создания картотеки и каталога геолого-почвенного музея института агроэкологии.

Объектами исследований послужили почвы, обследованные во время первой и третьей почвенных экспедиций института агроэкологии и в настоящее время являющиеся экспонатами геолого-почвенного музея.

Цель работы:

Изучить свойства черноземов лесостепи и степи Челябинской области на целине и пашне.

Задачи исследований:

1. Изучить свойства черноземов лесостепи (чернозема выщелоченного) и степи (черноземов обыкновенного и южного) в условиях целины.

2. Изучить изменение свойств черноземов лесостепи и степи при распашке.

3. Дать экологическую и экономическую оценку черноземным почвам на пашне и целине Челябинской области.

4. Определить оптимальные приемы использования черноземов Челябинской области.

Для уточнения таксономических единиц черноземных почв, данных в полевых условиях, на основании морфологических признаков, проведены аналитические исследования.

Рабочая гипотеза:

Свойства черноземов лесостепи подвержены деградации в меньшей степени, чем свойства черноземов степи.

1.1 Генезис черноземов

О происхождении черноземов высказано несколько гипотез. В.В. Докучаев (1949) считал, что черноземы образовались при изменении почвообразующих пород под действием климата, степной растительности и других факторов. Впервые эта гипотеза о растительно-наземном происхождении чернозема была сформулирована М.В. Ломоносовым в 1763г. Академиком П.С. Палласом (1799) была выдвинута морская гипотеза происхождения чернозема: образовались из морского ила, разложения органических остатков растительности при отступлении моря (В.П. Ковриго и другие, 2000).

Третья гипотеза, высказанная Э.И. Эйхвальдом (1850), Н.Д. Бриляком (1852) заключается в том, что черноземы возникли из болот при постепенном их обсыхании.

Черноземы, по некоторым данным, - сравнительно молодые почвы. Исследования с помощью радиоуглеродного датирования показали, что они образовались в послеледниковое время в течение последних 10-12 тыс. лет. Возраст гумуса верхних почвенных горизонтов в среднем составляет не менее тысячи лет, а возраст более глубоких горизонтов – не менее 7 – 8 тыс. лет (Виноградов и другие, 1969).

Современные представления о происхождении черноземных почв, подтверждающие гипотезу их растительно-наземного происхождения, сложились на основании трудов В.В. Докучаева (1949), П.А. Костычева (1949), А.А. Измаильского, Г.Н. Высоцкого, Л.И. Прасалова, П.Г. Адерихина, Е.Л. Афанасьевой и других исследователей.

По данным Н.Ф. Ганжара (2001), ведущим процессом формирования черноземов является дерновый, сущность которого заключается в накоплении гумуса, аккумуляции биофильных элементов и формировании водопрочной структуры под воздействием травянистой растительности.

Ведущим элементарным процессом почвообразования (ЭПП) в черноземах является гумусообразование, для которого в этих почвах складываются наиболее оптимальные условия:

- - высокое количество ежегодного опада;

- - преобладающая часть опада растений (более 60 %) поступает в почву в виде корней;

- - высокое содержание оснований и азота в составе опада;

- - высокое содержание оснований в почвообразующих породах;

- - насыщенность минеральной части почв кальцием и магнием, близкая к нейтральной реакция среды;

- - умеренная биологическая активность.

По мнению В.П. Ковриго (2000), перечисленные условия предполагают гуматный тип гумуса черноземов, сложность гуминовых кислот, преимущественное закрепление их в форме гуматов кальция, пониженное присутствие фульвокислот.

Процесс оструктуривания в черноземах протекает при взаимодействии гумусовых веществ с минеральной частью почвы (образуются устойчивые органо-минеральные соединения).

Вторичные минералы (монтмориллонит и другие) при черноземном процессе образуются как при выветривании первичных минералов, так и путем синтеза из продуктов разложения опада, но они не перемещаются по профилю почвы.

Вместе с накоплением гумуса идет закрепление важнейших элементов питания растений (N, P, S, Ca и др.), а также возникновение в гумусовом слое зернистых водопрочных агрегатов. Последние образуются в результате клеящей способности гумусовых веществ.

Неоднородность факторов почвообразования, изменение климатических условий, растительности определяют особенности черноземообразования в пределах зоны.

Наиболее благоприятные условия для черноземного процесса в южной части лесостепной зоны с оптимальным гидротермическим режимом, приводящим к формированию максимальной биомассы. Севернее более влажные условия климата способствуют выносу оснований из опада, выщелачиванию и даже оподзоливанию черноземов.

Южнее уменьшается количество атмосферных осадков, нарастает дефицит влаги в почве, снижается количество поступающих в почву органических остатков, усиливается их минерализация, что приводит к снижению интенсивности гумусообразования и гумусонакопления.

В соответствии с особенностями факторов почвообразования в зоне черноземов выделяют следующие подзоны: оподзоленных и выщелоченных черноземов, типичных черноземов, обыкновенных черноземов, южных черноземов. Первые две подзоны относятся к лесостепи, третья и четвертая – к степи.

Изменение климата, растительности в направлении с запада на восток привели к фациальным различиям черноземных почв, проявляющимся в разной мощности гумусового слоя, содержания гумуса, формах выделения карбонатов, глубине промывания, особенностях водного и теплового режима.

Дерновый процесс в черноземах сочетается с целым рядом ЭПП: элювиальных (выщелачивание, оподзоливание, лессиваж, осолодение), метаморфических (оглеение, оглинение, слитизация), гидрогенно-аккумулятивных (олуговение, засоление), иллювиально-аккумулятивных (карбонатно-иллювиальный) и других. В результате этих процессов формируются свойства, позволяющие разделять черноземы на разных таксонометрических уровнях (подтип, род, вид).

1.2 Классификация черноземов

Согласно современной классификации принято следующее разделение почв черноземного типа на подтипы и роды с учетом фациальных особенностей черноземообразования, свойств и режимов черноземных почв (И.С. Кауричев, 1989).

Классификация черноземов