Лесные полосы как фактор почвообразования в агроландшафтах юга Среднерусской возвышенности

Для выявления особенностей воздействия лесомелиораций на распаханные почвы на трех ключевых участках лесостепи юга Среднерусской возвышенности изучены автоморфные черноземы под широкими (30 м) меридионально ориентированными широколиственными лесополосами и их пахотные аналоги вблизи от лесополос. Исследования проводились в ареале распространения тяжелосуглинистых и глинистых черноземов типичных. За 60 лет произрастания лесополос произошли заметные изменения морфологических, физических и химических свойств черноземов. Анализ полевой влажности почв, проводившийся в течение двух вегетационных периодов (2020–2021), показал большее увлажнение почв на пашнях к западу от лесополос, чем к востоку, что обусловлено преимущественно западным переносом воздушных масс в теплую половину года. В почвах под лесополосами по сравнению с почвами пашен выявлен рост мощности гумусово-аккумулятивной части профилей (в среднем на 13 см), обнаружены признаки иллювиирования веществ в горизонте В (глянцевые пленки и тонкие кутаны), идентифицировано фрагментарное осветление средней и нижней части гумусированной толщи в виде слабого налета скелетан. В почвах под лесополосами имеет место радиальный вынос карбонатов посравнению с пахотными аналогами. В трехметровой толще углерода карбонатов в среднем содержится на 40–50 т /га меньше, чем в почвах пашен. Указанные отличия свидетельствуют об эволюционной трансформации почв под лесополосами в направлении от черноземов типичных к черноземам выщелоченным. В трехметровой толще почв лесополос установлены более высокие запасы углерода органического вещества, в среднем на 27 т /га по сравнению с почвами пашен. Групповой состав гумуса в черноземах под лесополосами заметно трансформируется в сторону лесного типа – в слое 0–20 см возрастает содержание фульвокислот, а глубже формируется максимум накопления гуминовых кислот, тогда как для почв на пашнях остается характерным черноземный тип его профильного распределения. Установлена латеральная подтяжка ряда веществ (в частности, фосфора) от пашен в сторону лесополос благодаря десукционной деятельности корневых систем деревьев. Таким образом, полезащитные лесополосы активизируют комплекс автохтонных и аллохтонных явлений в почвенном покрове, заметно трансформирующих почвы в течение 60-летнего периода времени.

1. Агролесомелиорация и плодородие почв / под ред. Е.С. Павловского. М.: Агропромиздат, 1991. 288 с.

2. Агроэкологическое состояние черноземов. Курск: Изд-во Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии, 1996. 330 с.

3. Данилов Г.Г., Лобанов Д.А. Агролесомелиорация лесостепи. М.: Лесная промышленность, 1973. 125 с.

4. Ерусалимский В.И., Рожков В.А. Многофункциональная роль защитных лесных насаждений // Бюллетень почвенного института имени В.В. Докучаева. 2017. № 88. С. 121–137.

5. Каганов В.В. Изменение экосистемных запасов углерода при облесении в степной и полупустынной зонах Европейской части России // Проблемы региональной экологии. 2012. № 4. С. 7–12.

6. Каменная степь: Лесоаграрные ландшафты. Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1992. 224 с.

7. Когут Б.М., Титова Н.А., Булеева В.С. Антропогенная трансформация качественного состава гумуса черноземов Каменной степи // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2009. № 64. С. 41–49.

8. Колесникова Л.В. Лесные полосы и их влияние на плодородие чернозема обыкновенного и продуктивность угодий в степи Приволжской возвышенности: дис. … канд. с.-х. наук. Саратов, 2006. 238 с.

9. Королев В.А., Громовик А.И., Йонко О.А. Изменение физических свойств почв Каменной степи под влиянием полезащитных лесных полос // Почвоведение. 2012. № 3. С. 299–308.

10. Кретинин В.М. Мониторинг плодородия почв лесоаграрного ландшафта лесостепи Среднерусской равнины // Вестник сельско-хоз. науки. 1991. № 6. С. 45–49.

11. Кретинин В.М. Мониторинг плодородия почв лесоаграрных ландшафтов лесостепной зоны // Доклады ВАСХНИЛ. № 3. 1992. C. 16–20

12. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. Л.: Наука, 1980. 222 с.

13. Приходько В.Е., Чевердин Ю.И., Титова Т.В. Изменение форм органического вещества черноземов Каменной степи при разном использовании, местоположении и увеличении степени гидроморфизма // Почвоведение. 2013. № 12. С. 1494–1504. DOI: 10.7868/S0032180X13120095.

14. Рубилин Е.В., Вернандер Н.Б., Парфенова Е.И. и др. Серые лесные почвы европейской части СССР // Генезис, классификация и картография почв СССР. Доклады к VIII Международному конгрессу почвоведов. Отдельный оттиск. М.: Наука, 1964. С. 58–73.

15. РуховичД.И., Симакова М.С., КуляницаА.Л. и др. Влияние лесополос на фрагментацию овражно-балочной сети и образование мочаров // Почвоведение. 2014. № 47. С. 1086–1099. DOI: 10.7868/S0032180X14110094.

16. Стеценко А.В. Лесные проекты – результаты Киотского протокола // Вестник алтайской науки. 2013. № 2-2. С. 48–51.

17. Трофимов И.Т., Беховых Ю.В., Болотов А.Г. и др. Физические свойства черноземов под хвойными лесополосами // Вестник Алтайского гос. аграрного ун-та. 2013. № 9(107). С. 23–27.

18. Тумин Г.М. Влияние лесных полос на почву в Каменной степи. Воронеж: Коммуна, 1930. 40 с.

19. Турусов В.И., Лепехин А.А., Чеканышкин А.С. Опыт лесной мелиорации степных ландшафтов (к 125-летию «Особой экспедиции…» В.В. Докучаева). Воронеж: Истоки, 2017. 228 с.

20. Хитров Н.Б., Чевердин Ю.И. Почвы Каменной степи от времени В.В. Докучаева до наших дней // Живые и биокосные системы. 2016. № 16. DOI: 10.18522/2308-9709-2016-16-2.

21. Чевердин Ю.И., Вавин В.С., Ахтямов А.Г. Формирование солевого режима почв под влиянием лесных полос // Современные тенденции развития аграрного комплекса: материалы Международной научно-практической конференции. Соленое Займище: ФГБНУ «Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия», Региональный фонд «Аграрный университетский комплекс». 2016. С. 352–355.

22. Чевердин Ю.И., Вавин В.С., Ахтямов А.Г. и др. Роль лесных насаждений в изменении свойств черноземов // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 2. С. 11–14.

23. Чегодаева Н.Д., Каргин И.Ф., Астрадамов В.И. Влияние полезащитных лесных полос на водно-физические свойства почвы и состав населения жужелиц прилегающих полей: монография. Саранск: Мордовское кн. изд-во, 2005. 125 c.

24. Чендев Ю.Г., Соэр Т.Д., Геннадиев А.Н. и др. Накопление органического углерода в черноземах (Моллисолях) под полезащитными лесными насаждениями в России и США // Почвоведение. 2015. № 1. С. 49–60. DOI: 10.7868/S0032180X15010037.

25. Brandle J.R., Hodges L., Zhou X.H. Windbreaks in North American agricultural systems, Agroforestry Systems, 2004, no. 61, p. 65–78, DOI: 10.1007/978-94-017-2424-1_5.

26. Breman H., Kessler J.J. The potential benefits of agroforestry in the Sahel and other semi-arid regions, European Journal of Agronomy, 1997, vol. 7, no. 1–3, p. 25–33, DOI: 10.1016/S1161-0301(97)00035-X.

27. Chendev Yu.G., Novykh L.L., Sauer T.J. et al. Evolution of Soil Carbon Storage and Morphometric Properties of Afforested Soils in the U.S. Great Plains, Soil Carbon. Progress in Soil Science, New York, Springer International Publ., 2014, p. 475–482, DOI: 10.1007/978-3-319-04084-4_47.

28. Chendev Yu.G., Sauer T.J., Ramirez G.H. et al. History of East European Chernozem Soil Degradation; Protection and Restoration by Tree Windbreaks in the Russian Steppe, Sustainability, 2015, vol. 7(1), p. 705–724, DOI: 10.3390/su7010705.

29. Kort J. Benefits of windbreaks to field and forage crops, Agricultural Ecosystems and Environment, 1988, vol. 22/23, p. 165–190, DOI: 10.1016/0167-8809(88)90017-5.

30. Li S., Gong S., Hou Y. et al. The impacts of agroforestry on soil multi-functionality depending on practices and duration, Science of the Total Environment, 2022, vol. 847, p. 157438, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.157438.

31. Maryganova V., Szajdak L.W., Tychinskaya L. et al. Chemical composition and hydrophobic-hydrophilic properties of humic acids from soils under shelterbelts of different age, Physical, chemical and biological processes in soils, Poznan, Wydawnictwo-Drukarnia “Prodruk”, 2010, p. 359–372.

32. Novykh L.L., Chendev Y.G. Change in the Morphological Properties of Chernozems in an Agrosilvicultural Landscape, Arid Ecosystems, 2014, vol. 4, no. 1, p. 6–10, DOI: 10.1134/S2079096114010065.

33. Perry C.H., Woodall C.W., Liknes G.C. et al. Filling the gap: improving estimates of working tree resources in agricultural landscapes, Agroforestry Systems, 2009, vol. 75, no. 1, p. 91–101, DOI: 10.1007/s10457-008-9125-6.

34. Szajdak L.W., Życzyńska-Bałoniak I. Effectiveness of a shelterbelt in decreasing the level of inorganic elements in agricultural landscape, Estonian Journal of Ecology, 2013, vol. 62, no. 1, p. 24–34.

35. Wezel A., Rajot J.L., Herbrig C. Influence of shrubs on soil characteristics and their function in Sahelian agroecosystems in semi-arid Niger, Journal of arid environments, 2000, vol. 44, no. 4, p. 383–398, DOI: 10.1006/jare.1999.0609.

36. Wu Y., Wang Q., Wang H. et al. Shelterbelt poplar forests induced soil changes in deep soil profiles and climates contributed their inter-site variations in dryland regions, northeastern China, Frontiers in Plant Science, 2019, vol. 10, p. 220, DOI: 10.3389/fpls.2019.00220.