Свойства лугово-черноземных почв под культурой риса и динамика почвенной фауны

Актуальность исследования. Краснодарский край считается одним из самых уникальных по почвенному покрову и плодородию. Дельта реки Кубани — территория с богатыми природными ресурсами. Однако на Кубани имеется достаточно большая площадь гидроморфных почв, которые ранее практически не использовалась в сельском хозяйстве, хотя они обладают высоким потенциальным плодородием. В начале прошлого века им нашли достойное применение в рисосеянии. Рис — один из древнейших злаков, который использует человек для своих нужд. Производство риса оказывает огромное влияние на социально-экономические, культурные и многие другие аспекты жизни. В настоящее время рис выращивают в 113 государствах Мира. Благоприятные климатические условия края позволяют получать высокие урожаи качественного зерна. Впервые в начале 30-х годов К. С. Кириченко и В. Ф. Щупаковский провели обследование в области почвоведения и агрохимии рисовых почв (Алешин и др., 1975; Кириченко, 1952).

Понятие рисовых, почв было введено на Кубани, в начале прошлого века с первыми посевами риса. Отличие рисовых почв в том, что они имеют строгую периодичность затопления в период вегетации. Это накладывает свой специфический отпечаток на физические свойства и соответственно на почвообитателей. Выращивание риса требует большого количества воды в течение всего вегетационного периода, в чеках появляется большое количество водорослей (альгофлора). Альгофлора рисовых чеков изучена довольно хорошо, а почвенная фауна, которая самая многочисленная в видовом и количественном отношении в животном мире, изучена еще недостаточно, хотя она является индикатором состояния почвенного биогеоценоза и может быть использована для целей экологического мониторинга (Фанян и др., 2001; Шеуджен и др., 2001).

Из-за периодичности затопления и быстрого обсыхания проявляются признаки слитости в рисовых почвах. Это приводит к ограниченному использованию объема почвенной массы корнями растений и ее почвообитателями.

Почвенная фауна один из основных показателей ее состояния и играет важную роль в экосистемах. Почвенные беспозвоночные характеризуются большим разнообразием видов, которые активно принимают участие в переработке растительного опада, но в тоже время среди них встречается много вредителей сельскохозяйственных растений. До настоящего времени состав, и количество почвенных обитателей в рисовых почвах были изучены не достаточно. Оказалось, что нет данных количеству экологических групп почвенной фауны, распределению и сезонной динамики. Спектры жизненных форм почвенной фауны по видовому и численному обилию могут служить биоиндикаторами состояния почвенно-растительных условий в различных биогеоценозах.

Для получения достоверных данных по экологическому состоянию изучаемых участков, исследования почв необходимо проводить с учетом почвенных организмов. Проблема сохранения биоразнообразия одна из глобальных экологических проблем и связана с разрушением местообитания видов и природной окружающей среды в результате антропогенной деятельности. Поэтому изучение и сохранение биоразнообразия, в условиях усиливающегося антропогенного, пресса в рисосеянии, является в настоящее время актуальной проблемой.

Очевидно, что методы оценки и изучения^ состояния рисовых экосистем с использованием живых организмов имеют ряд преимуществ по сравнению с физическими и химическими методами. Поэтому количественная и качественная оценка почвенной фауны рисовых почв должна быть более информативной и технически менее сложной, так как дает возможность получения информации о состоянии экосистем с меньшими затратами. Информационные возможности почвенной фауны представляют интерес не только для диагностики изменения свойств рисовых почв, но и могут быть использованы для оценки чувствительности и устойчивости агроэкосистемы к антропогенным нагрузкам при их сельскохозяйственном использовании.

В.В. Докучаев еще в конце XIX века указывал на то, что почву правильнее было бы назвать не растительным слоем, как в то время было принято, а животным, тем самым он пытался подчеркнуть важнейшую роль животного населения в почвообразовании, которая и до сих пор1 недооценивается (Докучаев, 1948а, б, в, 19 496).

Поэтому в настоящее время назрела необходимость комплексного изучения свойств рисовых почв и состояния почвенной фауны при разных антропогенных нагрузках.

Цель и задачи исследований. Цель исследования — изучение свойств рисовых почв и почвенной фауны на участках с разной антропогенной нагрузкой.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

— изучить особенности формирования рисовых почв;

— изучить свойства рисовых почв при разном сельскохозяйственном использовании;

— установить влияние затопления на изменение физических условий лугово-черноземных почв и почвенной фауны рисовых почв;

— определить качественный и количественный состав почвенной фауны на изучаемых участках.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Лугово-черноземные почвы рисовых систем при разном сельскохозяйственном использовании в целом не изменяют свои естественные свойства.

2. Затопление сохраняет схожие с естественными гидрологические условия лугово-черноземных почв и стилизацию этих почв.

3. В рисовых агроэкосистемах, подверженных сильному антропогенному влиянию при сельскохозяйственном использовании, резко изменяется численность и в меньшей степени разнообразие почвенной фауны.

4. Почвенная фауна может быть биоиндикатором степени агровоздействия на почвы и срока последствий этих изменений.

5. Лугово-черноземные почвы с неблагоприятными свойствами наиболее пригодны для выращивания риса.

Научная новизна. На лугово-черноземных почвах Кубани под культурой риса затопление фактически не изменяет природные свойства лугово-черноземных почв, но резко уменьшает численность почвенной фауны. Неблагоприятные физические свойства (уплотнение) лугово-черноземных почв благоприятны для выращивания риса: они уменьшают расход воды и увеличивают эффективность затопления (увеличение урожайности риса). Выращивание традиционных зерновых культур требует улучшения свойств’почв.

Сезонная динамика почвообитателей на участках с разным сельскохозяйственным использованием в первую очередь определяется обработкой почв и режимом их орошения. Механическая обработка лугово-черноземных почв-в рисовых чеках в осенне-весенний период увеличивает аэрацию почвы и поступление питательных веществ и как следствие происходит увеличение численности почвенной фауны и ее разнообразия.

Практическая значимость исследований. Результаты исследований позволяют предложить наиболее рациональное использование лугово-черноземных почв Кубани. Впервые разработана диагностика состояния рисовой системы с использованием учета почвенной фауны. Прикладное значение работы состоит в том, что ее материалы могут быть использованы в различных природоохранных мероприятиях.

Полученные результаты используются на предприятиях по выращиванию риса, в практических целях лабораторией экологии и мониторинга рисовых агроландшафтов ВНИИ риса, в учебном процессе в курсе прикладной экологии, растениеводства, почвоведения и др., на экологическом факультете КубГАУ, Академии ИМСИТ (г. Краснодар).

Апробация результатов исследований. Материалы диссертационных исследований были представлены на: IV съезде Докучаевского общества почвоведов «Почвы — национальное достояние России» (Новосибирск, 2004) — научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2004, 2005, 2006) — международной научной конференции «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2005, 2006, 2007) — межрегиональной научно-практической конференции «Экономические и социально-экологические преобразования в системе устойчивого развития Северо-Кавказкого региона» (Белореченск, 2006, 2007, 2009) — международной научной конференции «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону, 2006) — V Всероссийском съезде общества почвоведов им. В. В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008) — IV международной научной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2010). Принимал участие в составлении годовых научных отчетов лабораторией экологии и мониторинга рисовых агроландшафтов ВНИИ риса.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 165 страницах печатного текста. Состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержит 11 таблиц, 35 рисунков, 6 приложений и 14 фотографий.

Список литературы

включает 199 источников, из них 14 на иностранных языках.

выводы.

1. Использование лугово-черноземных почв под культуру риса существенно не изменяет их физические свойства, что позволяет получать высокие урожаи этой культуры.

2. Мониторинг рисовых систем показал, что методы оценки и изучения состояния почвенных экосистем с использованием живых организмов напрямую отражают изменения водного режима почв при рисосеянии, соответствующие обработки почв и влияние приемов земледелия на биоразнообразие почв.

3. Количественная и качественная оценка' почвенной фауны-, рисовых почвболее информативна и техническименее сложна, так как дает возможность получения информации о состоянии' экосистем с меньшими затратами. Информационные возможности' почвеннойфауны важны не только для диагностики изменения некоторых свойств рисовых почв, но и могут быть использованы для. оценки чувствительности иустойчивости агроэкосистемы к антропогенным нагрузкам при их сельскохозяйственном использовании.

4. При использовании других, почв под культуру риса наблюдается определенная конвергенция их свойств при-исходных различиях. Технология возделывания риса, предусматривающая содержание рисового поля под слоем воды, связана с изменением окислительно-востановительных условий в почве. Вместе с ними существенно трансформируются свойства почв. Почвообразовательный процесс в новых условиях направлен на сближение и I объединение почв различной типовой принадлежности в один тип — рисовых почв. Использование гидроморфных почв под культуру, риса как не парадоксально, приводит к увеличению их бонитета, так как неблагоприятные свойства почв для, богарных культур, благоприятны для получения высоких урожаев риса.