Дипломная (вкр): Современное состояние почвенных ресурсов Кузнецкой котловины

Травостой мощный, довольно высокий и густой, местами изрежен. В качестве доминатов травостоя часто выступают папоротник орляк и сныть обыкновенная. Обильно представлены бобовые: горошек однопарный, г. мышиный, г. заборный, г. лесной, чина Гмелина, ч. луговая, ч. весенняя. Из разнотравья характерны герань лесная, реброплодник уральский, бор развесистый, борец северный, медуница мягчайшая, володушка золотистая, зопник клубненосный купальница азиатская. В нижнем подъярусе произрастают фиалка одноцветна вороний глаз, майник двулистный; местами доминирует осока большехвостая.

Высокий коэффициент сходства (75%) между постоянными видами, наличие третичных неморальных реликтов (воронца колосистого альфредии поникшей, двулепестника парижского, щитовника мужского - всего 15 видов, а также ряда вечнозеленых кустарничков - брусники, зимолюбки зонтичной, грушанки круглолистной - указывают на древнее происхождение сосновых боров Кузнецкой котловины (Будникова, 1978).

По избыточно увлажненным логам и долинам речек в Кузнецкой котловине развиваются низинные, заболоченные, часто закочкаренные осоково-злаковые луга. По поймам крупных рек развиты различные типы заливных лугов.

Основной фон Кузнецкой котловины составляют разнотравно-луговые степи на выщелоченных черноземах в сочетании с осиново-березовыми колками на серых лесных почвах.

В настоящем время безлесные участки почти распаханы и превращены в сельскохозяйственные угодья. Это привело к полной смене фитоценоза, значительно изменила тепловой и гидрологический режим почв, а также скорость и направление биологического круговорота химических элементов.

Рис. 4. Карта природных комплексов Кемеровской области.

Глава 2. Почвенный покров и почвенные ресурсы Кузнецкой котловины

.1 Основные типы почв Кузнецкой котловины

Почвенный покров Кузнецкой котловины представлен различными типами почв: дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы, пойменные и почвы засоленного ряда (рис. 5). Эти типы почв в пределах Кузнецкой котловины распространены. неравномерно и зависят от характера растительности, микроклимата, залегания грунтовых вод и т.д.

Дерново-подзолистые почвы формируются под хвойно-мелколиственными, сосново-лиственничными, мохово-травянистыми и травянистыми лесами. Эти почвы кислые, бедны органическим веществом и подвижными питательными элементами. Они встречаются вдоль восточной окраины Салаирского кряжа, в полосе переходной зоны к Кузнецкой котловине.

Материнские почвообразующие горные породы представлены суглинистыми и глинистыми, реже супесчаными отложениями озерно-речного и флювиогляциального происхождения. На пологих отрогах Кузнецкого Алатау развиты щебнисто-суглинистые аллювиальные отложения.

Серые лесные почвы формируются под мелколиственными лесами и по своим физико-химическим свойствам занимают промежуточное положение между дерново-подзолистыми и черноземными почвами. В пределах Кузнецкой котловины они составляют около 14% от её площади и 50-70% площади пахотного фонда.

По степени накопления гумуса в составе серых лесных почв выделяется 3 подтипа (светло-серые, серые и темно-серые). Светло-серые почвы приурочены к верхним частям пологих склонов водоразделов и к периферии обширных лесных массивов. Это сильно оподзоленные почвы с небольшой мощностью гумусового горизонта и незначительным содержанием органического вещества. Серые почвы формируются преимущественно, в лесостепи предгорий и в понижениях рельефа на водоразделах Кузнецкой котловины. Подтип серых лесных почв характеризуется несколько большей гумусностью и меньшей степенью оподзоленности.

Темно-серые лесные почвы характеризуются наиболее отчетливо выраженным преобладанием процесса гумусонакопления над подзолистым. Они имеют более мощный гумусовый горизонт, слабокислую реакцию среды и больший запас органического вещества. Характерны для центральной части Кузнецкой котловины и занимают обширные выроненные пространства.

По сравнению с дерново-подзолистыми почвами серыми лесными характеризуются лучшими агрофизическими показателями: более мощным гумусово-аккумулятивным горизонтом, более высоким содержанием гумуса, меньшей кислотностью почвенного раствора (от слабокислой у светло-серых и серых лесных почв до нейтральной у темно-серых), более благоприятным воздушно-тепловым режимом (особенно у темно-серых почв). У серых лесных почв наилучший для растений азото-фосфорный режим. Запасы валового азота возрастают вместе с запасами гумуса от светло-серых к темно-серым лесным почвам. По обеспеченность подвижным фосфором все серые лесные почвы можно отнести к мало- и среднеобеспеченными, подвижным калием - к средне- и высокообеспеченным.

Рис. 5. Почвенная карта Кемеровской области

В Кузнецкой котловине преобладают выщелоченные и слабодеградированные тучные суглинистые черноземы с хорошей зернистой структурой. Гумус накапливается главным образом в верхней части профиля; в связи с этим при средней мощности черноземных почв около 100-110 см мощность гумусового горизонта не превышает 40-45 см, но содержание гумуса в нем достигает 12-14%. Черноземы являются самыми плодородными почвами Кузнецкой котловины, занимая около 15% всей ее общей площади. Они полностью распаханы и испытывают большое антропогенное воздействие.

По особенностям гумусового и солевого профиля, специфики процессов образования среди черноземов области выделяется пять подтипов (оподзоленный, выщелоченный, обыкновенный, солонцеватый, осолоделый), но широкое распространение имеют лишь первые два. Черноземы оподзоленные занимают в Кемеровской области 343,9 тыс. га являются переходным звеном между выщелоченными черноземами и серыми почвами. Они приурочены к плоским водораздельным пространствам, их и восточным пологим склонам, а также к микропонижениям на водоразделах. Подзолообразовательный процесс в этом подтипе черноземов проявился некоторым м устойчивости в алюмосиликатной части почвенной массы, возникающим интенсивного увлажнения верхних почвенных горизонтов из-за смены го покрова лесом. Карбонаты отмыты до глубины 130-160 см, или глубже, в продукты распада растительных остатков нейтрализуются не полностью, и в создаются условия для процессов оподзоливания (Хмелев, Танасиенко, 1983).

Черноземы выщелоченные, занимающие 973,3 тыс. га, являются наиболее распространенным на территории Кузбасса подтипом. Они залегают на открытых ровных ах и их пологих склонах. По своим морфологическим признакам черноземы слабо выщелоченные являются переходными к обыкновенным черноземам, а сильно выщелоченные - к черноземам оподзоленным.

Обыкновенные черноземы, занимающие 52 тыс. га, приурочены к сухим остепененным склонам водоразделов южной экспозиции. По сравнению с выщелоченными оподзоленными черноземами данный подтип формируется в условиях большей и, меньшей промачиваемости почвенной толщи атмосферными осадками и не столь интенсивного гумусонакопления

Черноземы солонцеватые, занимающие 43,3 тыс. га, встречаются в остепненной едкой котловины, в зоне аккумуляции солей (Присалаирская депрессия). Они формируются на плоских возвышенных участках среди почв засоленного ряда.

Осолоделые черноземы встречаются на территории Промышленновского и западной части Ленинск-Кузнецкого районов, занимая лишь 2,7 тыс. га. Они формируются, большей частью, в широких мезопонижениях в пределах плоских увалов междуречий или же на пологих склонах.

Кроме перечисленных подтипов черноземов, в Кузнецкой лесостепи на их участках и, особенно, на крутых склонах южной экспозиции с близким к залеганием коренных пород, формируются черноземно-скелетные формы почв. Они характеризуются малоразвитым почвенным профилем и большим содержанием.

Механический состав большинства черноземов области - тяжелосуглинистый и легкоглинистый, причем преобладают иловато-пылеватые и пылевато-иловые разновидности. Распределение в профиле черноземов илистой фракции контролируется современными почвообразовательными процессами. В выщелоченных и особенно оподзоленных черноземах, за счет промывания почвы атмосферными осадками, иловая фракция сосредоточивается в подгоризонте В. В черноземе обыкновенном, образовавшемся в более сухом климате, перенос этой фракции по профилю не происходил, поэтому она приурочена к горизонтам А и В, где накопилась под воздействием органических коллоидов. В солонцеватых и осолоделых черноземах, наибольшее количество иловой фракции содержится в подгоризонте В и горизонте ВС. Для всех подтипов черноземов характерно высокое содержание фракции крупной пыли, являющееся следствием лёссовидности материнских пород. Это способствует быстрому распылению структуры пахотного слоя черноземов, делает их подверженными ветровой и водной эрозии.

Лугово-черноземные почвы распространены в Тисульском, Кемеровском, Топкинском, Промышленновском и Ленинск-Кузнецком районах, а на остальной территории встречаются в меньшем количестве. Общая площадь их распространения составляет 99,7 тыс. га. Данный тип формируется в условиях кратковременного и зонного переувлажнения и при близком залегании грунтовых вод. Профиль почв не имеет четкого деления на генетические горизонты. Гумусовый горизонт мощностью от 30 120 см, имеет темно-серую окраску, зернистую или комковато-зернистую структуру, горизонте Ск заметны следы оглеения. Лугово-черноземные почвы в нашей области представлены пятью подтипами (типичные, оподзоленные, карбонатные, солонцеватые, осолоделые), характеризующимися мозаичным распределением.

Луговые почвы, занимающие площадь 231,1 тыс. га, также как и лугово-черноземные, тяготеют к западинам, понижениям, сухим днищам балок и логов, но формируются в условиях большего увлажнения атмосферными осадками и грунтовыми одами (Брылев, 1967). Морфологически они сходны с лугово-черноземными, отличаясь от них меньшей мощностью гумусового горизонта (до 60 см) и распределением признаков оглеения по всему почвенному профилю. Для этого типа почв характерны сравнительно высокое содержание гумуса (8-14%), кислая реакция почвенного раствора (5,6-6,2) высокая оструктуренность, большие запасы азота, фосфора и калия. По преобладающим почвенным процессам луговые почвы подразделяются на карбонатные, солонцеватые, оподзоленные, солончаковатые. Этот тип почв используется для кормовых угодий, так как нa нем произрастают наиболее ценные кормовые травы.

Пойменные почвы формируются в пределах пойменных участков речных долин на аллювиальных отложениях суглинистого и глинистого состава. Мощность гумусного горизонта составляет 30 см.

2.2 Гумусное состояние и энергетический потенциал зональных почв Кузнецкой котловины

Гумус представляет собой относительно динамичную составную часть почвы, подвергающуюся количественным и качественным изменениям под влиянием целого ряда факторов, среди которых ведущим является хозяйственная деятельность человека. К настоящему времени накоплен большой теоретический и практический материал об изменении гумусового состояния многих почв, и особенно черноземных, как при экстенсивной, так и интенсивной системах богарного земледелия. Именно в черноземах произошли наиболее глубокие и масштабные изменения состояния органического вещества.

Многие исследователи отмечают, что при распашке целинных и залежных земель, в которых разложение гумуса соответствовало его новообразованию за счет гумификации растительных остатков, и длительном использовании их в сельском хозяйстве происходит уменьшение содержания валового гумуса в верхних слоях черноземов вследствие ускоренной минерализации и ограниченного поступления органического вещества в почву. Так, по оценке В.А. Ковды, за 70-80 лет потери гумуса в пахотных почвах страны по сравнению с началом XX века составили 40-50%.

В сложившейся обстановке интенсивного ведения сельскохозяйственного производства с каждым годом растущее отчуждение питательных веществ из почвы обусловливает непрерывную минерализацию гумуса, снижение его запасов. При этом его количественное снижение сопровождается трансформацией и качественного состава.

Энергетический потенциал органического вещества почвы - это количество энергии, заключенное в инертном гумусе, лабильных гумусовых веществах, в микробной биомассе, негумифицированном органическом веществе в исследуемом слое почвы на единице площади, измеряется в гДж/га, кДж/м². Количество энергии, выделяемое в процессе трансформации лабильных гумусовых веществ, негумифицированного органического вещества и при смене популяций микроорганизмов и вовлекаемое в биологический круговорот вещества и потоков энергии, характеризует органическое вещество почвы как источник энергии.

По степени доступности можно выделить три вида энергии, заключенной в органическом веществе почвы:

..Труднодоступная (связанная) энергия инертного гумуса.

..Среднедоступная (потенциально-активная) энергия активной части гумусовых веществ (лабильных гумусовых веществ и микробной биомассы).

..Легкодоступная (активная) энергия негумифицированного органического вещества почвы.

Очевидно, что доступность энергии определяется степенью связи органического вещества с минеральной частью почвы и количеством энергии, которое потребуется на ее разрушение.

Известен способ оценки качества почвы (Пономарев С.Б., Борисова Е.А.), по которому оценивается качество почвы, включающий возделывание и учет урожая сельскохозяйственных культур на почве в естественных условиях, определение энергетического потенциала урожая и почвенного гумуса, затем определяют энергетический потенциал отчуждаемой части урожая и запасы энергии в гумусовом слое перед посевом на единице площади, а по долевой части энергии гумуса, расходуемой на воспроизводство урожая в системе «почва-растение», судят о природном качестве почвы:

К = Е_у/Е_п

где К - доля расходной части энергии гумуса на воспроизводство урожая от общих запасов;

Е_у - энергетический потенциал урожая, Дж/га;_п - энергетический потенциал гумусового слоя почвы, измеренный перед посевом, Дж/га.

2.3 Почвенно-географическое районирование

Исходя из специфики ландшафтов и процессов почвообразования в пределах Кузнецкой котловины выделяют несколько почвенно-географических округов: Мариинско-Ачинский почвенный округ расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий, почвенный округ «островной» лесостепи и лесостепи Кузнецкой котловины, группа почвенных районов степного ядра Кузнецкой котловины, западная часть Кузнецко-Алатаутского высотного округа (рис. 6).

Рис. 6 - Карта почвенных округов Кемеровской области.

1)      Мариинско-Ачинский почвенный почвенный округ, приуроченный к зоне расчлененной северной лесостепи и лесостепи предгорий, занимает 23,6% (2253,8 тыс.га) территории области. В состав округа входит узкая меридианально ориентированная полоса, протягивающаяся по западной окраине Кузнецкой котловины на юг. Хороший дренаж территории обеспечивается сетью речных долин и балок. Около 60% площади округа используют под пашню. Пахотный фонд представлен в основном серыми лесными почвами, выщелоченными и оподзоленными черноземами. Под лесными массивами сформированы дерново-подзолистые почвы, по понижениям луговые и лугово-черноземные почвы.

)        Почвенный округ «островной» лесостепи и лесостепи Кузнецкой котловины состоит из нескольких территориально разобщённых и различных по площади участков. Более крупный (западный) участок находится в пределах Кузнецкой котловины. Он вытянут в меридиальном направлении от Юргинского района до Прокопьевска. Рельеф полого-увалистый, расчлененный логами и долинами, обеспечивающими хороший дренаж территории. Почвенный покров представлен в основном черноземными и серыми лесными почвами. Распаханность почв составляет около 65%.