Место издания:Издательский дом "Белгород" Белгород
Первая страница:167
Последняя страница:168
Аннотация: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