SOME DIAGNOSTIC PARAMETERS OF TYPICAL SOILSON NORTH-EASTERN SLOPE OF THEGREAT CAUCASUS IN AZERBAIJAN

Full Text

Введение О почвенном покрове Азербайджана впервые высказал свое мнение академик В.В. Докучаев (1898) после посещения Кавказа (Докучаев 1951). Почвенные исследования проводились рядом исследователей с середины прошлого века (Алиев 1064; 1978; 1984; Гасанов 2005; Мамедов 1970; Гасымов 2018). На основе богатого фондового материала Института Почвоведения и Агрохимии НАН Азербайджана под руководством академика М.П. Бабаева почвы Южного, юго- и северо-восточного склонов Большого Кавказа были классифицированы по Всемирной и ФАО ЮНЕСКО системе (Бабаев и др. 2011; 2016; 2017). Антропогенное воздействие на экосистемы создает ряд экологических проблем. Под действием нерациональных способов хозяйствования разрушаются неустойчивые природные ландшафты. Происходит повсеместная ирригационная деградация, вторичное засоление и другие неблагоприятные явления, способствующие отчуждению сотни тысяч гектаров плодородных земель из сельскохозяйственного оборота (Алиев и др. 2013; 2014; Бабаев 2004; Бабаев 2015; Гасанова и др. 2014; Ганиева и др. 2018; Гусейнов 2014; Джалилова и др. 2017). Исследования биоты агроценозов на территории Азербайджана приведены в работах ряда авторов. Изучено количественное и качественное изменение видового состава микромицетов почв (Гасанова, Бахбуди 2012; Мурадов и др. 2016; Нуриева 2015; Наджафова 2018), динамика численности микроорганизмов в агрофитоценозах в почвах северо-восточного склона Малого Кавказа Азербайджана (Оруджева 2011; Мустафаев 2018). Повышение плодородия почв является наиболее актуальным вопросом при изучении различных территорий региона, т. к. сельское хозяйство и регулирование экологического равновесия определяется как стратегическое приоритетное (после нефтяной промышленности) направление социально-экономического развития Азербайджана (Велиев 2015; Бабаев и др. 2014; Керимов 2017). На исследование содержания гумуса и микроэлементов в агросистемах, а также на процессы деградации почв направлено внимание большинства ученых Республики. В настоящее время имеются фундаментальные работы, посвященные эрозионным процессам, истощению почв, трансформации земель под воздействием пестицидов, гербицидов и минеральных удобрений (Алиев 1964; Алиев 2013; Гурбанов 2015; Гумматов 2016; Мамедов 2011, 2016, 2018; Рамазанова 2017; Рамазанова, Бабаев 2012; Самедов 2013). Изучению изменений состава и свойств почв при посевах различных культур (перца, томата, винограда и др.) посвящен ряд работ по агроэкологической оценки земель (Джафаров 2014; Султанова 2015; Рамазанова 2016; Заманов и др. 2018; Гасымов 2019). Целью представленной работы стало изучение современного состояния сформированных на северо-восточном склоне Большого Кавказа типичных горно-лесных бурых, остаточно карбонатных горно-лесных бурых и горно-серо-коричневых почв, анализ их морфогенетических горизонтов строения на основе Международной системы WRB и определение возможности их использования в сельском хозяйстве. Район исследования Исследования проводились на территории Гусарского района, который расположен на северо-восточной части Большого Кавказа и занимает площадь в 1 542 км2, что составляет 1,7% от общей площади Азербайджана. Район граничит на севере с Судурским хребтом и р. Самур, расположенным в Дагестанской АР Российской Федерации, на юге - с Губинским, на западе - с Габалинским и на востоке - с Хачмазским районами. Протяженность района с запада на восток составляет 85 км, а с севера на юг - 35 км. Район расположен в 179 км от г. Баку, географические координаты 41°11¢ с.ш. и 41°45¢ в.д. (Ализаде, Тарихазер 2015). Наивысшая точка - 4 466 м, а средняя высота - 2 000 м. На равнинных территориях региона господствует климат жарких полупустынь и сухих степей, в предгорьях - умеренно теплый, а на средне- и высокогорьях - холодный и влажный и горно тундровый. На равнинной части (7% территории) среднемесячная температура января - 12°С, июля -23-25°С. В предгорной части (22% территории) температура воздуха в январе - -2-6°С, а июля - 18-22°С. В высокогорьях (29% территории) температура января ниже -13°С, а июля - ниже 10°С. Годовое количество атмосферных осадков 200-600 мм, по побережью оно увеличивается от юго-востока к северо-западу (250-400 мм). По мере возрастания гипсометрического уровня (примерно 1 000 м) с востока на запад количество атмосферных осадков также увеличивается - 250-400 мм (Шихлинский 1966). В горных местностях распространены горно-лесные бурые, коричневые горно-лесные, горные каштановые (серо-коричневые), и другие почвы (Бабаев 2017). Объект и методика исследований Объект исследования - типичные горно-лесные бурые, остаточно карбонатные горно-лесные бурые и горно-серо-коричневые почвы Гусарского района. Проведено морфологическое описание трех почвенных разрезов, выполнен физический и химический анализ образцов. Общее количество взятых образцов - 65. Морфогенетическое описание почвенного профиля и характеристика диагностических показателей проведены согласно Международной системе WRB почвенных разрезов, характеризующих типичные горно-лесные бурые, остаточно карбонатные горно-лесные и серо-коричневые почвы объекта исследований. Физический и химический анализ почв выполнен по общепринятыми методикам, определены: объемная и удельная масса, гранулометрический состав, пористость, гигроскопическая влага, поглощенные основания, реакция среды рН, гумус, карбонатность (Агрофизические… 1966; 1975; Аринушкина 1970; Воробьева 2011). Все анализы выполнены в 3-кратной повторности и проведена статистическая обработка результатов. Полученные данные представлены в таблице. Результаты исследования и обсуждение Разрез № 1 расположен на северо-восточной части Гусарского района в селе Хазри, на высоте 792 м, на типичных горно-лесных бурых почвах (Dystric Cambisols), географические координаты - 41°30 ¢15,32¢¢ с.ш., 48°15¢46,94¢¢ в.д. Основные эдификаторы: бук (Fagus sylvatica L.), граб (Carpinus betulus L.), тис (Taxus L.) и кустарниковая растительность. AО 0-3 см изобилие прошлогодней подстилающей поверхности; AТ vz 3-12 см более изобильное покрытие прошлогодней подстилки, окрас буро-красноватый, плотный, корни и корешки, комковатая, биологически обработана, влажная, переход ясный; AТ vz 12-35 см более изобильное покрытие прошлогодней подстилки, корни и корешки, комковатая, биологически обработана, влажная, переход ясный; BТр 35-61 см несколько темнее предыдущего горизонта, комковатая, зернистая, плотная, влажная, переход ясный; BТpq 61-82 см желтовато-бурая, сероватые ржавые пятна, белые пятна, корни и корешки, плотная, влажная, переход постепенный; B/Cg 82-125 см желтовато-бурая, сероватые ржавые пятна, белые пятна, корни и корешки, мелкие камни, плотная, влажная, переход не ясный; CL ниже 125 см желтоватая, бесструктурная, камни и корни деревьев. К основным морфологическим признакам, относящимся к типичным горно-лесным бурым почвам относятся: формирование на крутых горных склонах; мощность почвенного профиля; наличие мелкоземистого слоя; резкий переход почвенных горизонтов профиля; высокие значения гумуса в верхней части профиля; превосходство зольных элементов у верхних горизонтов. Ареал распространения типичных горно-лесных бурых почв - на различных гипсометрических уровнях. Их нижняя граница проходит на высоте 900-1000 м от поверхности моря, а верхняя - на высоте 2000-2200 м. Данный тип почвы формируется в условиях умеренно-теплого климата и выражается среднегодовыми температурами 6,0-11,9°С. В зимний период подвергается слабому замерзанию. Типичные горно-лесные бурые почвы в основном сформированы под дубово-буковыми и в некоторых случаях под грабовыми лесами. Распад органического опада имеет огромное влияние на почвообразовательный процесс. Их запасы в буково-грабовых лесах примерно соответствуют 5,3-6,7 т/га. Наличие в составе опада Ca, Mg, Si, и изредка Fe замедляет процесс оподзоливания, что в свою очередь отрицательно влияет на накопление зольных элементов в почве. Анализируя результаты физических, химических и физико-химических анализов горно-лесных бурых (Dystric Cambisols) почв разреза № 1, следует отметить, что по гранулометрическому составу почвы являются средне и тяжело глинистыми. Содержание физической глины (< 0,01 мм) варьирует в пределах 44-62%, объемная масса 2,13-1,42 г/см3. Величина гумуса в верхнем 0-3 см слое почвы составляет 12,59%, а общий азот - 0,89%. По мере возрастания глубины происходит довольно резкое уменьшение значений гумуса, составляя в слое 3-12 см - 2,11% и общего азота - 0,15%, почти в 5 раз меньше, чем в горизонте AО 0-3 см, и ничтожное количество, практически отсутствие, в горизонте B/Cg 79-125 см (0,06%) - в материнской породе. Соотношение между C:N в верхнем горизонте - в пределах 8,6-7,5, что свидетельствует о средней обеспеченности гумуса азотистыми соединениями. По шкале Р.Г. Мамедова (1970) данные светло-серо-коричневые почвы оцениваются удовлетворительно гумусированными. Значения гигроскопической влаги по профилю почвы - 7,35-4,33%. Реакция среды рН по профилю почвы изменяется в пределах от 6,15 до 8,41, т. е. от слабо кислой до щелочной. Наличие карбонатности: почти не карбонатные в 0,5 м слое (0-55 см) - 0,10-0,35%, и значительно резкое возрастание с 55-125 см - 17,34-19,22%, оценивающиеся как окарбоначенные, что связано со скоплением пятен белоглазок (Мамедов 1970). СО2 в верхней части профиля - 0,04-0,16%, резко увеличиваясь к нижним горизонтам, составляет 6,39-7,45%. Сумма поглощенных оснований в целом оценивается как наиболее высокая и высококальциевая по шкале Р.Г. Мамедова (1970), составляет 58,12-14,13 мг/экв на 100 г почвы. Следует отметить, что, в связи с низкими значениями Mg 1,8-7,94 мг/экв по профилю, доминирующими являются ионы Са, на долю которых приходится 65-70%. Разрез № 2 заложен в 2 км от села Мурджуг в лесной зоне на высоте 1 051 м над уровнем моря, с географическими координатами: 41°26¢23,01¢¢ с.ш., 48°12¢28,80¢¢ в д. Характерной особенностью для остаточно карбонатных горно-лесных бурых почв (Dystric-Edocalcic Combisols) является их распространение на различных высотах. Данный тип почв формируется в зоне с аналогичными биоклиматическими условиями горно-лесных бурых почв, которые создают довольно сложный комплекс. Для остаточно карбонатных горно-лесных бурых почв не существенна определенная зона формирования, т. к. почвообразовательный процесс происходит за счет продуктов выветривания с высокогорьев и встречается на окраинах уничтоженных лесов. Данные почвы развиваются на хорошо освещенных местах под дубово-буковыми и грабово-буковыми лесами и широко распространены в условиях более теплого климата восточного и северо-восточного склонов с более близким расположением карбонатных пород к поверхности. В горно-лесной зоне почвообразующие породы представлены продуктами выветривания, известняковыми песчаниками, конгломератами, корбонатно-глинистыми сланцами и мягкими окарбоначенными отложениями. Нижняя граница остаточно карбонатных горно-лесных бурых почв проходит по линии коричневых почв, а верхняя граница - по линии горно-луговых почв. Основными эдификаторами являются граб и частично дуб. AО 0-4 см лесная подстилка; AТ vz 4-7 см подстилающий слой, разложившаяся масса с черной окраской, переход ясный; AТ vzр 7-23 см бурый, темно-коричневый, суглинистый, ореховатый, плотноватый, корни-корешки, влажный, камешки и гравий, переход ясный; ВТ vр 23-40 см желтовытый, светло-бурый, суглинистый, мелкозернистый, плотновытый, корни-корешки, влажный, камешки, переход ясный; ВТр 40-66 см светло-бурый, желтоватый, суглинистый, песчаный, бесструктурный, мало плотный, серовато-желтоватый, мягкий, корни-корешки, пятна ржавчины, камешки, переход ясный; B/CL 66-88 см светло-бурый, суглинистый, ореховатый, зернистый, мягкий, корни-корешки, камешки, переход ясный; Для остаточно карбонатных горно-лесных бурых почв существенным является накопление у поверхности растительного обломочного материала и их продолжительное разложение, мощность и дифференциация иллювиального горизонта, а также, в зависимости от рельефа, наличие мелкоземистого слоя перемешенной почвы с растительными останками. Результаты физических, химических и физико-химических анализов остаточно карбонатных горно-лесных бурых почв разреза № 2 показали, что по гранулометрическому составу почвы являются супесчаными и тяжело суглинистыми. Содержание физической глины (< 0,01 мм) варьирует в пределах 15,68-45,72%, а илистой фракции (< 0,001 мм) 5,60-10,0%, объемная масса 1,31-1,49 г/см3. Величина гумуса в верхнем 0-4 см слое почвы очень высока, составляет 27,72%, а общий азот, соответственно, 1,12%, что напрямую связано с мощным накоплением разлагающейся массы растительных остатков. По мере возрастания незначительной глубины происходит существенно резкое, но закономерное уменьшение наличия гумуса в слое 4-7 см, значение которого составило 3,26%, общего азота - 0,18%, что в 8-9 раз меньше, чем в горизонте AО 0-4 см, и ничтожное количество, практически отсутствие в горизонте В/СL 66-88 см, в материнской породе,- 0,6%. Соотношение между C:N в пределах 4,5-7,4 по профилю почвы в верхнем горизонте, что свидетельствует о средней обеспеченности гумуса азотистыми соединениями, за исключением горизонта АО, где их соотношение 15:6. По шкале Р.Г. Мамедова (1970) данные остаточно карбонатные горно-лесные бурые почвы оцениваются как среднемалогумусные. Значения гигроскопической влаги по профилю почвы - 10,00-1,65%. Реакция среды рН по профилю почвы изменяется в пределах 5,8-7,9, т. е. от кислой среды у поверхности к слабощелочной по профилю. А наличие карбонатности (CaCO3%) изменяется прямо пропорционально: на поверхности - почти не карбонатные, составляя 0,4%, далее по всему профилю - 24,38-20,0% и оцениваются как среднекарбонатные, что связано со скоплением пятен белоглазок (Мамедов 1970). Величина СО2 также низкая у поверхности, составляет 0,12-2,75%, резко увеличивается к средним горизонтам профиля до 12,27% и вновь опускается с увеличением глубины до 9,52%. Сумма поглощенных оснований в целом оценивается от удовлетворительной до наиболее высокой по шкале Р.Г. Мамедова (1970), составляя 59,75-22,08 мг/экв на 100 г почвы в верхней части почвенного профиля, и весьма низкой - 8,45 мг/экв в нижних горизонтах. Следует отметить, что в верхней части профиля доминирующими является ионы Са, на долю которых приходится 60-65%, в нижних слоях их соотношения приравниваются к ионам Mg. Обыкновенные серо-коричневые почвы (Kastanozems) по морфогенетическому строению несколько отличаются от горно-лесных бурых почв. Исследованные вышеуказанные почвы относятся к зоне сухих субтропиков и характерны для предгорий и низкогорий. Большая часть данного типа распространена в предгорной части северного и северо-восточного склонов Большого Кавказа на высоте 200-600 м над уровнем моря. Климат соответствует субтропической зоне. Среднегодовая температура воздуха 12-13,2°С. Зимой почвы не промерзают, летом климат жаркий (Гасанов 2005). Естественную растительность можно встретить на ограниченных территориях (Ибрагимов, Набиева 2016). Сильно расчлененный рельеф напоминает низковолнистые холмы, где доминирующими являются аккумулятивные формы рельефа, подверженные водной эрозии. Остепненные почвы сухой субтропической зоны являются одной из древних территорий земледелия, где по сей день интенсивно развивается как богарное, так и орошаемое земледелие. В зависимости от рельефа местности на данной территории можно встретить серо-коричневые почвы различного морфогенетического профиля. Обыкновенные серо-коричневые почвы (Разрез № 3) заложены на низких холмах предгорной части восточного склона Бокового хребта, на высоте 275 м над уровнем моря, географические координаты 41°36¢03,32¢¢ с.ш. и 48°30¢09,23¢¢ в.д. Почвы используются в богарном земледелии под зерновыми и пастбищами с луговой растительностью. AYvz 0-15 см коричневый, глинистый, зернистый, плотноватый, ходы мезофауны, трещины, полуразложившиеся остатки корней, сухой, переход ясный; AYvz 15-32 см светло серо-коричневый, глинистый, зернисто-комковатый, плотноватый, трещины, твердый, сухой, корни и корешки, вскипает, переход ясный; A/Bzca 32-50 cм светло-серый, комковатый, плотный, корни и корешки, наличие ходов мезофауны, сухой, переход ясный; белоглазок мало, влажный, оттенки ржи, переход ясный; BTzca 50-86 см светло желтовато серый, комковатый, плотный, наличие карбонатов, сухой, переход ясный; Cp 86-110 см карбонатные породы Обыкновенные серо-коричневые почвы по гранулометрическому составу являются тяжелосуглинистыми, что является характерным для данных почв. Содержание физической глины (< 0,01 мм) варьирует в пределах 55-60%, а илистая фракция (< 0,001 мм) - 21,04-29,92%. Объемная масса 3,13-2,17 г/см3 . По морфологии обыкновенные серо-коричневые почвы отличаются как от подтипов своей группы - светло серо-коричневых, карбонатных, выщелоченных почв, так и от выше проанализированных лесных и послелесных бурых почв. Мощность гумусового слоя не более 30 см. Величина гумуса в верхнем 0-15 см слое почвы составляет 3,10%, а общий азот - 0,23%. К нижним горизонтам по мере возрастания глубины происходит резкое уменьшение наличия гумуса, составляя в 32-50 см слое 0,85%, и общего азота - 0,09%. В материнской породе гумус практически отсутствует, составляя всего 0,12%. За счет верхнего пахотного слоя данные почвы можно оценить как средне гумусированные (Мамедов 1970). Соотношение между C:N в пределах 7,8-6,4 в верхнем горизонте и 5,7-5,2 - в нижних горизонтах. По шкале Р.Г. Мамедова (1970) данные обычные серо-коричневые почвы оцениваются как малогумусные. Значения гигроскопической влаги по профилю почвы - 4,67-2,91%. Реакция среды рН по профилю почвы изменяется в пределах 7,1-8,1, т. е. от нейтральной к щелочной. Почвы не карбонатные (CaCO3%), значения карбонатов до 90 см слоя не превышают 0,24% и только ниже полуметрового горизонта количество карбонатов достигает 14,70% и оцениваются как окарбоначенные (Мамедов 1970). Величина СО2 также очень низка в верхней части профиля, составляя 0,10% и возрастает после 50 см слоя, достигая отметки 6,47%. Сумма поглощенных оснований в целом оценивается весьма низко (не удовлетворительно) по шкале Р.Г. Мамедова (1970), составляя 19,60-17,84 мг/экв на 100 г почвы. Следует отметить, что в данных типах почв по сравнению с другими типами доминируют ионы Mg, составляя 66-68% от суммы емкости поглощения, и почвы оцениваются как слабомагниево-высоконатриевые. Са при этом составляет 6,55-7,29 мг/экв, или 33-35% от суммы. Таблица 1 Основные диагностические показатели характерных типов почв Гусарского района Глубина, см Гигроскопическая влага, % СО2 Гумус, % N, % C:N CaCO3, % рH Емкость поглощения, мг/экв Са Mg № 1 ГЛБm горно-лесные бурые(DystricCambisols) AО0-3 7,35 0,16 12,59 0,89 8,6 0,35 6,15 33,82 24,40 AТ vz 3-12 4,33 0,04 2,11 0,15 7,5 0.10 4,53 18,56 3,94 ВТр 12-55 5,28 0,04 1,41 0.14 6,2 0,10 6,68 19,90 6,48 ВТpq 55-79 4,64 6,39 1,00 0.10 5,5 17,34 8,41 12,82 1,56 B/Cg 79-125 4,88 7,45 0,46 0.06 4.8 19,22 7,96 12,24 5,23 Окочание таблицы 1 № 2 ГЛБk остаточно карбонатные горно-лесные бурые (Dystric-Edocalcic Combisols) AО 0-4 10,0 0,12 27,72 1.12 15,6 0,40 5,8 31,43 28,32 AТ vz 4-7 4,04 2,75 3,26 0.18 7,4 6,52 7,4 19,26 2,82 AТ vzр 7-23 2,22 12,27 1,99 0.16 7,3 24,38 7,8 11,78 5,29 ВТ vр 23-40 1,92 11,46 0,91 0.10 5,4 22,23 7,8 8,65 2,11 BТр 40-65 1,65 9,64 0,62 0.07 4,7 20,08 7,9 3,62 3,58 B/CL 6588 1,65 9,52 0,52 0,07 4,5 20,00 7,7 3,11 5,23 №3 ГСКvz1sk(Kastanozems) AYvz 0-15 4,67 0,10 3,10 0,23 7,8 0,24 7,1 6,55 13,10 AYvz 15-32 4,80 0,10 1,32 0,12 6,4 0,24 7,5 7,29 11,55 A/Bzca 32-50 - - 0,85 0,09 5,5 - 7,1 - - BTzca 50-86 2,91 6,47 0,72 0,08 5,2 7,52 8,1 7,52 4,54 Cp 86-110 4,73 3,77 0,12 0,04 1,7 5,19 7,8 5,19 16,89 Вывод Итак, следует отметить, что наиболее плодородными среди исследуемых почв оказались остаточно карбонатные горно-лесные бурые почвы, с содержанием гумуса 27,72% и реакцией среды рН 5,8-7,9, срединное положение заняли типичные горно-лесные бурые, с показателями гумуса 12,59% и рН 5,8-7,9 и менее плодородные горные серо-коричневые почвы, с величиной гумуса 3,1% и реакцией среды 7,1-8,1, при этом с наибольшим количеством Mg в поглощающем комплексе, что позволяет судить о характере почвообразовательного процесса и осуществить объективный анализ экологического состояния характерных типов почв северо-восточного склона Большого Кавказа на примере Гусарского района. Использование в сельском хозяйстве возможно только при условии дополнительных исследований с целью определения культур, как зерновых, так и кормовых, и эффективности их возделывания.

About the authors

Y. K Manafova

Institute of Soil Science and Agrochemistry,Azerbaijan National Academy of Sciences

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Leading Researcher

References

Supplementary files