Биота экосистем эродированных почв

На интенсивность эрозионных процессов большое влияние оказывает развитие зооантропогенный фактор – выпас. Интенсивное использование пастбищных территорий приводит к заметным экологическим изменениям природной среды. Рекогносцировочные обследования Вармийской возвышенности показывают, что на интенсивность эрозионных процессов зооантропогенный фактор значительного влияния не оказывает. Это обусловлено низким поголовьем крупного рогатого скота.

Максимальная активность муравьёв и кротов отмечена на неэродированных и очень сильно эродированных почвах, поэтому этот показатель (количество муравейников и кротовин) не может служить диагностическим признаком степени, интенсивности и характера проявления эрозионных процессов.

Отрицательного влияния эрозии почв на жизнедеятельность муравьёв отмечено не было. На количество муравьиных гнёзд, по нашим наблюдениям, влияют другие характеристики биоценоза – это степень гидроморфизма почв и прямая солнечная радиация.

Увеличение интенсивности эрозионных процессов приводит к снижению общей биомассы фитоценозов и потенциала кормовой базы крота. Активизация деятельности крота в рамках трофических связей количественно приводит к увеличению ярусности и плотности кормовых ходов и, соответственно, кротовин. Поэтому увеличение активности некоторых почвообитающих представителей мегафауны педоценозов эродированных почв можно расценивать как катализатор интенсивности эрозионных процессов [6].

При средней плотности сложения почв (на глубине 0-10см) по трансекту 1,18 г/м³ общая масса вынесенной почвы составила 263,44 т/га. Это указывает на то, что в определённые периоды в совокупности с другими факторами и условиями (межсезонье, критические погодные условия, геоморфологические особенности и др.) деятельность почвенных животных в значительной мере может увеличивать скорость эрозионных процессов.

При наблюдениях за местообитаниями и следами жизнедеятельности других представителей мегафауны (лисы, бобры, кабаны) можно сделать аналогичный вывод.

Наиболее характерными диагностическими и агроропроизводственными показателями эродированных почв, определяющими их свойства и уровень плодородия, являются содержание в этих почвах органического вещества и процессы его трансформации. Потребность в питательных веществах микроорганизмы могут удовлетворять, непосредственно усваивая их или предварительно преобразуя в доступную форму. Поэтому количество микроорганизмов данного сообщества той или иной почвы можно принять в качестве индикатора, как уровня плодородия почвы, так и степени её эродированности [2].

Количественные значения микробных сообществ эродированных почв могут быть использованы в качестве эталонных для экологического мониторинга. Сезонная динамика изменения численности микробных сообществ на почвах различного гранулометрического состава представлена в таблице 8.

Таблица 8. Динамика микробиологических процессов эродированных почв

Тип почвы	Питательные среды	КОЕ, тыс/г по месяцам
		май	июль	сентябрь
Дерново-подзолистая среднесуглинистая слабоэродированная на моренных суглинках	МПА	7947	6240	6785
	МПА+сусло-агар	14230	11588	12090
Бурая лесная супесчаная слабоэродированная на флювиогляциальных супесях и песках	МПА	3958	2954	3162
	МПА+сусло-агар	10682	7836	8375

 

Для всех почв и периодов преобладающими в микронаселении являются микроскопические грибы. Уменьшение количества микроорганизмов происходит, главным образом, за счёт группы бактерий.

Количество микроорганизмов на эродированных почвах в летний период уменьшается в большей степени по сравнению с весенним и осенним периодом. Это указывает на комплексное влияние всех экологических факторов и изменение одного из них, например содержания в почве влаги, ведёт к депрессии развития микробного сообщества.

На почвах с нормальной геологической денудацией, увеличение КОЕ при посевах на МПА и МПА+сусло-агар происходит соответственно от вершины к основанию склона. Они во много раз превышают эти же показатели на почвах более лёгкого гранулометрического состава из-за относительно высокого содержания органического вещества.

Количество бактерий эродированных почв при посеве на МПА возрастает с изменением степени эродированности от слабо- до очень сильно эродированных легкосуглинистых и супесчаных почв на различных элементах микрорельефа склонов с резким увеличением КОЕ при переносе вещества к базису эрозии. Результаты посевов на смешанную среду (МПА+сусло-агар) прямо указывают на зависимость от степени эродированности – с её увеличением сокращается количество микроорганизмов данного сообщества.

Проведённые исследования не выявили корреляции между ростом микроорганизмов и количеством органического вещества, что указывает на фульватно-гуматный тип гумусообразования с содержанием в почве водно-подвижных форм азота. Это даёт дополнительную возможность для диагностики процесса трансформации органического вещества почв и его миграции на основе показателей биологической активности.

Межвидовая конкуренция за элементы питания в эродированных почвах и нестабильность других экологических факторов приводят к взаимоподавлению развития видов в микробных сообществах, т.е. появлению «некультивируемых форм», что предполагает нахождение микрофлоры этих почв значительный период времени в латентном состоянии.

Рис. 6. Изменение общей биологической активности почв по степени разложения полотна (в процентах от начальной массы): 1 – неэродированная почва; 2 – слабоэродированная почва; 3 – очень сильно эродированная почва; 4 – сильноэродированная почва.

 

Таким образом, определение общего количества КОЕ при культивировании на смешанной питательной среде (МПА + сусло-агар) на достаточно ранних сроках развития микробного сообщества может служить диагностическим признаком степени эродированности почвенного покрова [9]. Это заключение косвенно подтверждается анализом изменения общей биологической активности почвы наиболее часто применяемым в эрозиоведении аппликационным методом – по интенсивности разложения льняного полотна (рис. 6).

Охрана почв от эрозии

Огромное количество земель Вармийской возвышенности находится в залежи. В среднем за 2005 – 2006 годы эта цифра составляет около 85%. Растительность, формирующаяся на этих землях, в процессе демутационных сукцессий после сельскохозяйственного использования, не обеспечивает надёжной защиты почвы от эрозионных процессов.

Перевод этих угодий в разряд «земель запаса» должен быть обеспечен мероприятиями по сохранению этих почв от эрозии на уровне сплошного залужения их многолетними травами.

В качестве одного из решений этой проблемы предложено создание международного полигона испытания высоких аграрно-экологических технологий и мониторинговых наблюдений (МПИВАТМ) на территории Калининградской области. Эрозионная характеристика экологических условий агробиоценозов должна являться одной из необходимых составляющих при разработке систем адаптивного земледелия.

Рациональная система применения удобрений играет решающую роль не только в получении максимальных урожаев сельскохозяйственной продукции, но и в сохранении и в увеличении плодородия почвы, что является основным компонентом всего комплекса мероприятий направленных на защиту почв от эрозии. Положительный баланс органического вещества антропогенно созданных почв достигается при включении в структуры их элементарных педокомплексов органических и минеральных составляющих в количествах, компенсирующих вынос вещества почвы в результате отторжения биомассы урожая возделываемых культур и денудационного транспорта почвенного материала и в последствие обеспечивающих полноценное развитие агрофитоценоза. Соблюдения этого условия обязательно для всех типов почв исследуемого района, характеризующихся невысоким плодородием. В настоящее время количество вносимых удобрений резко сократилось (табл. 9).

 

 Таблица 9. Количество внесённых минеральных веществ (2007 год)

Применение	Азот, кг/га	Фосфор, кг/га	Калий, кг/га
Основное  внесение	4,84	4,88	6,5
Подкормки	45,1	-	-
Всего	49,94	4,88	6,5

 

Внесение органических удобрений носит не системный характер и ограничено применением только на подворьях. Площадь применения извести (464 тонны) в 2007 году составила около 50га. Поэтому говорить о положительном балансе гумуса почв сельскохозяйственных угодий в настоящее время не приходится.

Разрушение и отторжение органического вещества почвы с полей при таком «хозяйствовании» в конечном итоге приведёт к сильнейшей деградации почвенного покрова на больших площадях в результате интенсивного развития эрозионных процессов [7]. Это требует пересмотра всех принципов современного использования земель в целях их сохранения не на уровне отдельного района или области – этот вопрос требует детального изучения и контроля на федеральном уровне.

Выводы

1. Анализ фондовых материалов Калининградского филиала «СевЗапНИИГипрозем» указывает на отсутствие проведения специальных почвенно-эрозионных исследований на территории Вармийской возвышенности.

2. Значительное холмисто-грядовое расчленение рельефа, обусловленное отложениями четвертичного периода, на фоне интенсивного антропогенного воздействия приводит к ускоренному изменению топографической функции северных склонов на уровне мезорельефа.

Основная почвозащитная роль на эрозиоопасных элементах рельефа принадлежит травянистой растительности – увеличение количества осадков с 3 до 30 мм/сутки за относительно короткий период времени в совокупности с среднесуточными температурами от 5 до 10°С (т.е. до начала активной вегетации растительности), является причиной повышения среднегодовой интенсивности эрозионных процессов на почвах Вармийской возвышенности.

3. Бурые лесные почвы, сформированные в полугидроморфных условиях агроэкосистем, характеризуются как наиболее эродируемые.

Эрозия этих почв является причиной снижения в них основной составляющей почвенного плодородия – гумуса, его выноса из всех почвенных горизонтов в процессе вертикального и горизонтально-латерального транспорта в потоках жидкости в результате уменьшения степени насыщенности основаниями и увеличения кислотности почвенного раствора.

Совокупным результатом этих процессов является снижение содержания водопрочных агрегатов, увеличение количества сальтирующих фракций и появление большого количества вторично-неразвитых почвенных разностей.

4. Растительные сообщества травянистых агрофитоценозов эродированных почв характеризуются последовательно-внезапной сменой видового состава с увеличением содержания в них видов с корневищными и стержневыми корневыми системами, которые отличаются высокой степенью адаптации к ухудшению показателей почвенного плодородия.

Видовой состав растительных сообществ эродированных почв имеет относительно низкую и неустойчивую (в зависимости от степени эродированности) продуктивность фитомассы и характеризуется как несформированный окончательно. Эти фитоценозы отличаются низкой площадью истинного и проективного покрытия. В критические периоды развития следствием такой эволюции растительных сообществ является увеличение интенсивности эрозионных процессов – кроме процессов водной эрозии отмечается увеличение интенсивности (почти в 10 раз) местной ветровой эрозии.

5. Почвенная фауна, ускоряя и усложняя почвенный биохимический и малый биологический круговороты веществ, усложняет и повышает энергетическую ёмкость почвенного гумуса. Поэтому участие зоофактора в почвообразовании необходимо расценивать как позитивное при конкретизации исследований в пространственно-временном аспекте с использованием экологического подхода к проблеме эрозии почв. Однако жизнедеятельность почвенных животных может принимать негативный характер путём активизации интенсивности эрозии почв и таким образом быть катализатором этих процессов.

6. Изучение динамики количественных показателей микробных сообществ сапротрофного типа бурых лесных и дерново-подзолистых почв схожей степени эродированности указывает на доминирование в них микроскопических грибов. Причиной тому может являться повышенная кислотность почв региона, что подтверждается отсутствием прямой корреляции между численностью КОЕ и содержанием органического вещества в почве.

Сезонное изменение активности микроорганизмов в сторону уменьшения происходит по схеме: весна→осень→лето в зависимости от сезонного изменения условий в экосистеме.

Дифференциация почвенного покрова при изучении численности микробного населения почвы с выделением биотопов по степени эродированности почв выявила прямую зависимость активности микробных сообществ, включающих в себя все группы сапротрофных организмов, от степени эродированности почвы – с увеличением степени эродированности за счёт бактерий происходит снижение численности микробного населения почвы. Такие закономерности при исследовании развития микробных сообществ эродированных почв на питательных средах можно использовать в качестве метода диагностики интенсивности эрозионных процессов и как эталон – при экологическом мониторинге.

7. Низкая культура земледелия является одной из основных причин отрицательного влияния на окружающую среду. Основным фактором этого воздействия является деградация почвенного покрова, выражающаяся в агроистощении и увеличении интенсивности эрозионных процессов почв агроэкосистем. 

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: