Современные процессы эволюции черноземов и принципы технологического обеспечения их плодородия

     В Программе ООН по окружающей среде ГЕО-4 подчеркнуто что, изменение климата, сокращение биоразнообразия и деградация земель представляют собой угрозу для естественной среды обитания, экономики и общества в целом.

     Факторно-процессный анализ современной эволюции почвенного покрова междуречья Прута-Днестра пока­зал, что она обусловлена четырьмя группами факторов:

• природными (климатический, биологический, гео­логический, геоморфологический);
• природно-техногенными: изменениями в природ­ных факторах вызванных эволюцией техносферы;
• прямыми воздействиями на компоненты ландшаф­та (замещение биоценозов, агроценозами, обра­ботки, внесение удобрений, применение фитоса­нитарного назначения)
• внутренняя почвообразующая способность, ма­териализующаяся в почвенно-функциональных режимах и в функциях постоянного обмена веще­ствами и энергией компонентами ландшафта (с природными факторами).

     Факторы второй и третьей группы направлены на изме­нение черноземных (типогенетических) процессов.

     Взаимодействие природных факторов с режимами и про­цессами функционирования черноземов в условиях от­носительной стабильности геологического фактора (ма­теринской породы) обеспечивает стабильность и целе­направленную эволюцию типогенетических (чернозем­ных) элементарных  почвообразовательных процессов. На этом общем фоне, множество процессов вызванных антропотехногенными факторами вызывают, преимуще­ственно, неблагоприятное влияние на типогенетические процессы или же вызывают ряд новых нетипичных поч­венных процессов, которые вызывают изменение ланд­шафтных функций почвенной экосистемы и снижение почвенного плодородия. В литературе эти процессы из­вестны как процессы деградации почв.

1. Понятие деградация почв

     Понятие деградация почв до настоящего времени не имеет четкого определения, однако в него, так или ина­че, включает процессы ухудшения свойств почв и их ка­чества. В широком смысле деградация почв это процес­сы, ухудшающие плодородие почв и полное разрушение отдельных составляющих почв: системы гумусовых ве­ществ, структурно-функциональной организации, поч­венной биоты, буферной системы, почвенно-поглощаю­щего комплекса, кислотно-щелочного равновесия и др.

     Обобщая многочисленные определения деградации почв, содержащиеся в современной литературе, можно отметить близость их смыслового содержания и выде­лить следующие базовые элементы:

• понятие деградации почв обычно раскрывается через совокупность процессов почвообразова­ния, приводящих к изменениям в почвах и поч­венном покрове по сравнению с эталонными (как природными эталонами, так и эталонами по про­дуктивности);
• деградация приводит к повышению затрат на вос­становление почв и уровня производства;
• деградация почв ведет к снижению плодородия почв, продуктивности и качества продукции;
• деградация почв приводит к отклонениям от эко­логических норм, изменениям функций почв как элемента экологической системы и ухудшению па­раметров, важных для функционирования биоты и человека.

     В современном почвоведении понятие деградация почв или деградация земель (деградация почвенного покрова) расценивается с сугубо антропоцентрических позиций, т. е. с позиций удобства и благополучия человека и окру­жающей его природной среды. В этом смысле, понятие деградации отвечает понятию деградации почв, в случае таких разрушающих почву воздействий и процессов как эрозия, дефляция, оползни, но не вполне соотносится с ним в случае, например дегумификация, вторичная ги­дроморфизация, сезонного переувлажнения, формиро­вания солонцевато-засоленных почв при орошении.

     Ниже впервые приводится обобщенная схема почвен­но-функциональной (генетико-функциональной) систе­матизации форм деградации почв в зависимости от кон­кретных условий ландшафта.

     В этом смысле деградация почв (агроландшафтов) рас­сматривается как явление ухудшения или утраты экоси­стемных функций на протяжении долгого времени в ре­зультате нарушений внутрипочвенной и ландшафтной взаимосвязи процессов между их составными частями. После которых система (почвенная экосистема, агро­ландшафт) не способна восстанавливаться без посто­ронних энергетических воздействий. Итак, деградация почв:

• Напрямую связана и обусловливает утрату биоло­гического разнообразия и изменения климата.
• Предполагает потери органического углерода и питательных веществ в почве, нарушение водно­го баланса и исчезновение многих жизненных форм.
• Сопровождается снижением процессов образова­ния, и накопления гумуса, что приводит к сниже­нию способности агроландшафта секвестрировать углерод и азот.
• Приводит к потере ведущей роли процесса гуму­сообразования в почвообразовании и эволюции почв.

1. Биоэнергетическая деградация — нарушение биоэ­нергетического режима почвы и эко (агро) системы в целом, девегетация почв (потеря почвами расти­тельного покрова, ведущая к омертвлению почв), нарушение системы органических веществ почвы вследствие полного разрушения слоя гумусового детрита, нарушение динамики поступления расти­тельных остатков в почву, несовпадение глубины слоя закладки основной массы) растительных ( кор­невых) остатков и слоя максимальной биологиче­ской активности в профиле пахотных черноземов, однотипность органических остатков и др.
2. Морфо-функциональная деградация – в чернозе­мах пашни отмечается существенная трансфор­мация морфологических и морфогенетических свойств почв. Изменения приобретают здесь на­правленный, необратимый характер. На первых этапах освоения данные преобразования локали­зуются в верхней части почвенной толщи, в после­дующем они распространяются вглубь, охватывая, в зависимости от почв, весь профиль. Таким об­разом, в результате современного сельскохозяй­ственного использования в черноземах наблюда­ются следующие явления.

а) Преобразование гумусового профиля, проявляю­щееся в изменении окраски, мощности, содержа­ния и качества гумуса.

б) Трансформация карбонатного профиля, фиксиру­емая в изменении его мощности, глубины залега­ния, форм новообразованных карбонатов, харак­тера миграционных процессов. В пахотных чер­ноземах увеличивается амплитуда миграционных процессов карбонатов в сухое время года. Здесь сокращается интенсивность карбонато-элювиаль­ных процессов.

с) Формирование неогоризонтов антропогенной природы: уплотненного в нижней части пахотно­го слоя („плужной подошвы”). Пахотный слой ха­рактеризуется специфической структурой, серой окраской и др. Плужная подошва (харgnan) харак­теризуется ореховатой, призматической и глыби­стой структурой.

     Также происходит изменение структурной организации гумусовой толщи профиля, проявляющееся в деформа­ции форм, размеров, огранки подов, их упаковки и др. Трансформация сложения почвенной массы, выражаю­щаяся в изменении плотности сложения, порозности, трещиноватости. Технологическая (эксплуатационная)- ухудшение свойств почв в результате избыточных техно­логических нагрузок при всех видах землепользования, разрушающих почвенный покров, ухудшающих его фи­зическое состояние и агрономические характеристики почв.

     К технологической деградации относится агрофизиче­ская деградация и агроистощение. Агрофизическая де­градация включает две составные:

• Ухудшение гидротермического и водно-воздушно­го режимов вследствие утраты почвенной мелко­комковатой и зернистой структуры и уплотнения.
• Агротехническая деградация-ухудшение систем обработки и показателей их качества вследствие ухудшения физико-механических свойств пахот­ного слоя.

     Существенные отрицательные изменения претерпевают условия существования почвенной биоты. В то же время эта форма деградации в большинстве случаев является первопричиной усиления эрозионных процессов.

     Агроистощение – нарушение динамики, режима баланса питательных элементов в почвах вследствие пертурбации биогеохимических потоков веществ как следствие сниже­ния активности почвенной биоты и почвенно-функцио­нальных режимов (водно-воздушный, гидротермический, тепловой, окислительно-восстановительный). Агроисто­щение обусловлено, как правило, заменой биоценозов агрофитоценозами и нарушением системы земледелия. При возделывании сельскохозяйственных культур в сель­скохозяйственном производстве и представляет собой потерю почвенного плодородия в результате обеднения почв элементами минерального питания, неблагоприят­ных изменений почвенного поглощающего комплекса. Реакции среды, обеднения минералогического состава, уменьшения содержания, запасов и ухудшения качества органического вещества и почвенной биоты.

     Биологическая деградация – обеднение, утрата или угне­тение полезной почвенной микробиоты, вследствие де­градации водно-воздушного, гидротермического режи­мов и ухудшения энергетического обеспечения, природ­но-антропогенного почвообразовательного процесса.