Результаты и их обсуждение

Молодая залежь представляет собой мозаичное сообщество из многолетних сорных корнеотпрысковых видов, таких как молочай лозовидный (Euphorbia virgultosa Klok.), молочай тонкий (Euphorbia subtilis Prokh.), полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris L.). Им сопутствуют многочисленные однолетники, двулетники полей и залежей. К ним относятся амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia), чертополох колючий (Сarduus acantnaides), шпорник метельчатый (Consolida paniculata (Host) Schur), горошек тонколистный (Vicia tenuifolia Roth).

На средневозрастных залежах 16-летней давности растительность имеет ярко выраженную пятнистость. Пятна образованы корневищными и корнеотпрысковыми растениями: полынью обыкновенной (Artemisia vulgaris L.), пырей (Elytrнgia). Однако эти растения образуют группы среди сорных растений и однолетников, таких как овес пустой (Avena fatua L.), амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia L.), чертополох колючий (Carduus acanthoides L.).

На залежах 26-летнего возраста наблюдается по мере уплотнения почвы разрастания дерновинных злаков. Здесь доминируют типчак (Festuca valesiaca Gaudin), вейник наземный (Calamagrostis epigeios (L.) Roth.). Однако под пологом типичных степняков здесь еще хорошо чувствуют себя сорные многолетники. Корнеотпрысковые многолетники, такие как тысячелистник венгерский (Achillea pannonica Scheele), бодяк полевой (Cirsium arvense (L.) Scop.).

Стадия вторичной разнотравно-типчаково-ковыльной степи достигается сообществами за различные сроки в зависимости от почвенных условий и антропогенного воздействия. Так, настоящая вторичная разнотравно-типчаково-ковыльная степь была описана нами на залежи возрастом 82 года. В рассматриваемых сообществах доминируют ковыль волосовидная(Stipa capillata L.), типчак (Festuca valesiaca Gaudin). А о том, что это залежь, свидетельствует наличие таких растений как: пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski), полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris L.), полынь горькая (Artemisia absinthium L.). Так же встречаются шалфей остепненный (Salvia tesquicola Klok. Et Pobed.), молочай лозовидный (Euphorbia virgultosa Klok.), тысячелистник венгерский (Achillea pannonica Scheele). Из бобовыхотмечены люцерна румынская (Medicago romanica Prob), солодка голая (Glycyrrhiza glabra L.).

Таким образом, на исследованных участках отмечены следующие стадии демутационных сукцессий: бурьянистая, корневищная, дерновинная и стадия вторичной разнотравно-типчаково-ковыльной степи.

Проведенные исследования показали, что твердость почв вниз по профилю везде увеличивается с 127−284 до 684−960 Н/см². На глубине 5−10 см наибольшая твердость на пашне и старой залежи (500 и 284 Н/см²). Твердость почвы пашни на глубине 10−20 см больше, чем на залежах разных возрастов, это связанно с интенсивным воздействием сельскохозяйственной техники и образованием глыбистой структуры. На глубине 20 см твердость почв всех залежах и пашне выравнивается, затем происходит ее уплотнение в разной степени. Наименьшее уплотнение почвы с глубиной наблюдается на залежи 1930 г.

Наибольшее различие в содержание гумуса отмечено в верхних горизонтах. В почвах 82-летней залежи содержание гумуса в 2 раза больше по сравнению с другими образцами, исключение составляет только залежь 1986 г, которая по содержания гумуса приближается к залежи 1930 года (рис. 1А). Эти различия сохраняются до глубины 20−30 см, т. е. в горизонте подвергающемуся непосредственному воздействию при сельскохозяйственном использовании, ниже отличия незначительные.

Согласно шкалам Д. Г. Звягинцева (1978) для оценки степени обогащенности почв ферментами все изученные черноземы по активности каталазы относятся к среднеобогащенным почвам, исключение составляет почва залежи 1930 года, которая относятся к богатой почве. По активности дегидрогеназы относятся к богатым почвам, исключением является чернозем залежи 1986 года и пашни, они относятся к среднеобогащенной почве. По активности инвертазы почва залежи 1930 года относится к очень богатой почве, а почвы остальных залежей и пахотный вариант к богатой почве.

Рис. 1. Профильное распределение содержания гумуса (А) и активности инвертазы (В) в почвах залежей разных возрастов

Ранее было показано, что наиболее чувствительными диагностическими показателями определения последствий влияния распашки на свойства почв являются активность инвертазы и дегидрогеназы, имеющих прямую зависимость от содержания гумуса [7,13]. Наши исследования показали, что активность этих ферментов максимальна в черноземе залежи 30-х годов. Причем эти отличия максимальны в верхних горизонтах. Активность инвертазы в залежном черноземе 1930 г., превышает на 6−33% таковую в почве залежи 1986 г., на 30−45% залежи 1996 г., на 33−55% залежи 2002 г. и на 38−64% в пахотном варианте. Активность дегидрогеназы в черноземе залежи 1930 года превышает на 30−42% таковую в почве остальных залежей и на 58% в пахотном варианте.

Профильное распределение активности дегидрогеназы отличается неоднозначностью, то повышаясь, то понижаясь в различных частях профиля. Распределение активности инвертазы по профилю чернозема залежных участков 1930 и 1986 годов отличается более резким снижением в поверхностных горизонтах по сравнению с залежами 1996, 2002 годов и пахотного варианта (рис.1В). В пахотном варианте чернозема обыкновенного изменения показателей в поверхностных горизонтах более плавное, чем на залежах. Это объясняется выравненностью условий в пахотном горизонте.

В отличие от дегидрогеназной и инвертазной активности, активность каталазы изменяется незначительно в исследуемых почвах, причем наибольшая активность наблюдается на пашне по всему профилю. На глубине 30 см происходит ее увеличение в черноземе залежи 1986 года.

Выявлено увеличение численности микроорганизмов в почвах залежей по сравнению с пашней (рис.2). Например, в почве старой залежи по сравнению с пашней она больше на 16%.

Рис. 2. Профильное распределение микроорганизмов в почвах залежей разных возрастов

При рассмотрении профильного распределения численности микроорганизмов наблюдается ее снижение с глубиной. Уже на глубине 30 см численность меньше на 30−34%, кроме залежи 1996 г. и пашни. В почве залежи 1996 г. отмечено снижение на 17%, а в пахотном варианте на 43%. Для удобства сравнения биологических свойств и оценки биогенности различных почв юга России проведен расчет ИПБС, когда за 100% принимается максимальное значение того или иного показателя, а затем рассчитываются соответственно более низкие процентные отношения [16]. При расчете ИПБС в него включили содержание гумуса, активности каталазы, дегидрогеназы и инвертазы, численность микроорганизмов.

Значения ИПБС максимальны на залежи 1930 года, а минимальные на пашне (рис.3). При оценке степени деградации почв выведенных из сельскохозяйственного оборота на основе ИПБС видно, что степень сильной деградации отмечается на пашне, а на залежах 10−26 летнего возраста степень деградации средняя [16]. Выведение пахотного чернозема обыкновенно из сельскохозяйственного использования приводит к восстановлению ИПБС.

Рис. 3. Значения ИПБС залежей разных возрастов

Причем значения ИПБС залежей 2002 и 1996 года не отличаются друг от друга и ровно 74%, т. е. за 9−15 лет происходит восстановление биологических свойств всего на 10%. А ИПБС залежи 1986 года меньше залежи 1930 года на 17%. Выявлено, что восстановление свойств черноземов обыкновенных коррелирует с их возрастов, а общую закономерность восстановление залежей можно описать с помощью уравнения регрессии:

y = -0,004x² + 0,765x + 64,60.