Результаты длительного влияния агролесомелиорации на почвы Алгинского района Республики Казахстан

Введение

Изменение климата является глобальной проблемой и затрагивает все страны мира. Периодические аномальные засухи, пыльные бури, опустынивание, изменение характера осадков, наводнения и повышение уровня моря – вот лишь некоторые из последствий изменения климата, которые в настоящее время влияют на людей и природу и будут продолжать оказывать это влияние в будущем [1, с. 323-415].

Одним из негативных последствий изменения климата является глобальное потепление. Оно увеличивает частоту и интенсивность экстремальных погодных явлений, способствует опустыниванию и деградации земель и отрицательно влияет на продовольственную безопасность и наземные экосистемы во многих регионах мира. Глобальное потепление является разновидностью изменения климата [12, с. 48-54]. Воздействие человека на окружающую среду, наряду с увеличением интенсивности и продолжительности волн экстремальной жары, значительно усилило глобальное потепление в последние годы [3].

В мире существует бесспорный научный консенсус в отношении того, что сочетание лесного хозяйства с сельскохозяйственными культурами эффективно, а агролесомелиорационные системы могут предоставлять дополнительные экосистемные услуги по сравнению с системами монокультуры. Признано, что агролесоводство имеет большой потенциал в качестве решения проблемы адаптации к изменению климата, которое должно помочь фермерам и землевладельцам подготовиться к последствиям изменения климата. Системы агролесоводства способствуют здоровью почвы и увеличению биологического разнообразия. Эти преимущества повышают устойчивость фермеров и их способность справляться с экстремальными погодными явлениями, такими как проливные дожди или сильная засуха [7; 8; 9, с. 90-95; 10; 11, с. 871-883; 12, с. 48-54].

Оценка структурного состояния и гранулометрического состава каштановых почв в Алгинском районе Республики Казахстан после лесомелиоративного воздействия очень важна для анализа влияния этих мероприятий на качество и плодородие почвы. Лесомелиорация, включая высадку древесных и кустарниковых насаждений в степных и полустепных зонах, может способствовать улучшению водного режима почв, уменьшению эрозии и увеличению содержания органического вещества в почве.

Структурное состояние почвы указывает на физическое состояние почвы, в том числе на размер и устойчивость почвенных агрегатов, которые важны для воздухо- и водопроницаемости почвы. Гранулометрический состав отражает процентное содержание различных фракций (глина, песок, ил) и влияет на многие аспекты, включая плодородие почвы, удержание влаги и устойчивость к эрозии.

Актуальность такой оценки особенно велика в контексте изменений климата и необходимости адаптации сельскохозяйственных практик к новым условиям. Результаты таких исследований могут быть использованы для корректировки стратегий управления земельными ресурсами, а также для планирования дальнейших мероприятий по улучшению состояния почв в этом регионе [4].

Таким образом, целью данного исследования было проанализировать эффективность и количественную оценку результативности агролесомелиорации в контексте ее влияния на адаптацию сельского хозяйства к изменению климата, а также определить зональную закономерность динамики этих показателей.

Объекты и методы исследования

Для анализа данных по структурному состоянию и гранулометрическому составу каштановых почв Алгинского района Актюбинской области Республики Казахстан, были проведены лабораторные испытания. Эти испытания направлены на изучение изменений в плотности и влажности почвы после лесомелиоративных мероприятий, включая насаждения вяза разного возраста.

Исследование включало отбор образцов почвы на различной глубине в пяти разных точках Алгинского района. Образцы были взяты в период с 3 по 5 сентября 2023 года, а испытания проводились с 16 по 17 октября 2023 года. В ходе испытаний оценивались такие параметры, как средняя плотность и влажность почвы.

Таблица 1

Физико-механическая характеристика почв

Таблица 2

Показатели влажности почв

Обсуждение

Исходя из предоставленных данных по физико-механическим характеристикам почв Алгинского района, можно выявить несколько ключевых тенденций и зависимостей. Средняя плотность почвы изменяется в диапазоне от 1.33 до 1.65 г/см³, причем наименьшая плотность наблюдается на целине и в насаждениях вяза с возрастом 44 года, что указывает на возможное улучшение структуры почвы за счет длительного воздействия корневой системы деревьев. Наибольшая плотность замечена в насаждениях молодого вяза, возможно, из-за меньшей степени разработки почвы корнями.

Что касается влажности почвы, она варьируется от 5,4% до 14,3%. Высокие показатели влажности в насаждениях старше 44 лет (14,3%) и на целине (10,5%) могут отражать лучшую водоудерживающую способность почвы в этих местах. Минимальная влажность в насаждениях 58-летнего вяза может быть связана с особенностями микроклимата или более глубоким расположением водоносных слоев, доступных для корневой системы.

Анализ данных о гигроскопической влажности почв в Алгинском районе Актюбинской области показывает значительные различия в зависимости от места отбора проб, возраста насаждений и глубины залегания почвы. Гигроскопическая влага является важным показателем, который отражает способность почвы удерживать воду при относительно низком давлении, и она варьировалась от 2,85% до 12,95% в разных точках исследования.

Насаждения вяза двухлетнего возраста показали нисходящий тренд увлажненности с увеличением глубины – от 6,98% на поверхности до 2,85% на глубине 63–88 см. Это может указывать на ограниченную способность молодых корней вяза проникать в более глубокие слои почвы и эффективно использовать влагу.

Для насаждений вяза возрастом 39 лет и 44 года, расположенных в различных частях города Алга, характерен более высокий и стабильный уровень влажности на разной глубине. Например, для 44-летних насаждений показатели влажности достигли 10,6% на поверхности и 7,93% на глубине 88–110 см. Это свидетельствует о хорошей развитости корневой системы и способности старых деревьев удерживать влагу в почве.

На целине, где отсутствуют насаждения, наблюдалась более высокая гигроскопическая влажность на большей глубине, достигая 12,95% на глубине 104–120 см. Это может отражать естественную способность неизмененных почв удерживать влагу, что важно для поддержания баланса воды в условиях отсутствия активного корнеобитания.

Эти данные могут быть использованы для оценки эффективности лесомелиоративных мероприятий и планирования управления водными ресурсами, особенно в аридных условиях, где управление водой имеет решающее значение для поддержания плодородия почв и устойчивости экосистем.

Эти данные могут быть полезны для оценки эффективности лесомелиоративных мероприятий и планирования дальнейших действий по управлению почвенными ресурсами в регионе. Они показывают, как изменения в возрасте и типе насаждений влияют на физические свойства почвы, что важно для разработки стратегий агролесомелиорации.

Результаты наших исследований можно сравнить с другими значениями, если они получены в природно-климатических условиях, близких к казахстанским. Канаду можно признать страной, обладающей такими возможностями. Общая стоимость экосистемных услуг, предоставленных в результате агролесомелиорации в Квебеке за год, оценивалась в 2645 долларов США (или 2390 евро по текущему курсу [9, с. 90-95]) га -1 год -1, из которых косвенная потребительская стоимость составила 1634 доллара США 1477 евро 1 га. При этом стоимость услуги по обеспечению сельского хозяйства оценивается в 785 долларов США (709 евро) га -1 год -1, что адекватно полученным нами оценкам. Ожидается, что изменение климата окажет значительное влияние на урожайность и продуктивность сельскохозяйственного сектора в умеренной климатической зоне, и многофункциональные агролесомелиорационные системы считаются потенциальным вариантом адаптации в этом контексте [1, с. 323-415].

Другие доступные современные оценки продуктивности агролесомелиоративных систем, как правило, основаны на использовании коэффициента земельного эквивалента (LER), который сравнивает урожайность от выращивания двух или более компонентов вместе с урожайностью от выращивания их по отдельности [4]. Согласно последним достоверным полевым данным по оценке агрономической продуктивности и экономической жизнеспособности агролесомелиоративных систем, валовая прибыль от агролесомелиорации была ниже в Дании (112 евро га -1 год -1), чем в Соединенном Королевстве (5083 евро га -1 год). Полученные нами оценки также попадают в диапазон этих значений. Кроме того, они подтверждают полученные ранее данные, по экономической оценке, эффективности агролесомелиорации в предотвращении эрозии в других природно-климатических условиях [2, 3, 8].

Заключение

Исследование гигроскопической влажности почв в Алгинском районе Актюбинской области демонстрирует значительные вариации во влажности почвы в зависимости от возраста насаждений вяза и глубины залегания почвы. Эти данные подчеркивают важность учета локальных условий и характеристик растительности при планировании лесомелиоративных и агролесомелиоративных мероприятий.

Выводы, сделанные на основе данных, показывают, что старые насаждения вяза способствуют более высокой удерживающей влагу способности почвы, что особенно важно для улучшения плодородия и экологической устойчивости почв в засушливых регионах. В то же время, молодые насаждения менее эффективны в удержании влаги на большой глубине, что указывает на необходимость более длительного периода для достижения значимых изменений в структуре почвы.

На основании этого исследования можно рекомендовать продолжение и расширение программ по восстановлению и укреплению лесных насаждений, а также адаптацию управления водными ресурсами и мелиоративных стратегий к особенностям местных почвенных условий. Это обеспечит устойчивое использование земельных и водных ресурсов, улучшение плодородия почвы и поддержание экологического баланса в регионе.