Сгорание травяно-мохового покрова, подстилки, почвенного перегноя ведет к единовременному освобождению из сгорающих органических веществ заключенных в них зольных элементов, улетучиванию в атмосферу содержавшихся в этом органическом веществе углерода, азота и (в какой-то части) серы, фосфора, калия.
Существенное значение имеет единовременное освобождение заключенных в сгораемых растительных материалах зольных элементах, которые освобождаются преимущественно в форме растворимых карбонатов и сульфатов. В условиях сравнительно медленного восстановления растительности на гарях это создает опасность вымывания и вовлечения в большой геологический круговорот значительной части образуемых растворимых солей. Особенно велика эта опасность при верховых пожарах, когда вследствие гибели древостоев резко сокращается вовлечение элементов в биологический круговорот (Ремезов, Погребняк, 1965).
Подстилка и моховый покров представляют собой своего рода биологический фильтр, препятствующий проникновению в лежащие ниже слои почвы более богатого кислородом атмосферного воздуха. Его сгорание должно повышать аэрацию почвы, способствовать развитию окислительных процессов. Повышается микробиологическая активность почвы, на более богатых почвах интенсивно идут аммонификация и нитрификация (Работнов, 1983). В результате достигается эффект, аналогичный описанному выше для неудобряемой пашни: из-за интенсификации обменных процессов при отсутствии дополнительного «энергетического топлива» органическое вещество почвы «выгорает», минерализуется. Скорость потери (минерализации) гумуса за первые 100-200 лет может составлять 50-70% гумуса от запасов в фоновых почвах (Александровский, 1984).
В то же время лишенный защитного действия лесной подстилки поверхностный слой почвы под влиянием ударов дождевых капель утрачивает пористость и заиливается (Ремезов, Погребняк, 1965); обнажение минеральной поверхности приводит к поверхностному перемыву слабосвязного минерального материала (Пономаренко, 1999). В почвах, обладающих структурным комковатым перегнойным слоем, сгорание перегноя приводит к обесструктуриванию, распаду структурных отдельностей. Содержание водоустойчивых агрегатов (крупнее 2 мм) в слое 0-30 см уменьшается после пожаров в два раза (Стефин, 1981). Одновременно при действии высокой температуры мелкие частицы (пыль, глина) спекаются, образуя прочные комочки, трудно поддающиеся разрушению. Исследователи отмечают заметное увеличение плотности почвы под влиянием огня (до 2,5 раза), уменьшение общей, капиллярной и некапиллярной скважности на гарях; последующее снижение водопроницаемости и воздухообмена. Особенно неблагоприятно воздействие пожаров на физические свойства поверхностного слоя почвы в сочетании с рекреацией, выпасом. В подобных условиях и через 25 лет после пожара физические свойства поверхностного слоя почвы и напочвенного покрова не восстанавливаются, а, наоборот, ухудшаются (Каплюк, Поляков, 1980). Резкое уменьшение водо- и воздухопроницаемости увеличивает поверхностный сток; часто ведет к заболачиванию (Трутнев, Былинкина, 1951).
Для территорий с почвами легкого механического состава влияние пожаров на почвы многократно превышает влияние земледелия. Более высокая по сравнению с суглинистыми почвами скорость смыва, большая водо-и воздухопроницаемость обусловливают здесь быстрые потери гумуса.
Восстановление почвы после пожаров
Пожары наносят вред не только человеку, но и природе. Особенно страдает верхний плодородный слой почвы, который в результате выгорания подвергается эрозии. «Горелая» почва долго не восстанавливается, а растительность (в виде травы) на местах пожаров появляется только через несколько лет, а полное естественное восстановление зеленого массива может занять несколько десятилетий.
Способы восстановления гарей
Для возрождения земли, перенесшей пожар и лишившейся плодородного слоя, существует несколько способов восстановления, один из которых основан на использовании полимеров, внесение которых в почву должно ускорить ее пробуждение к новой жизни. Однако этот способ пока рассматривается как экспериментальный и требующих многочисленных испытаний и положительных подтверждений.
Традиционными методами восстановления почвы после пожаров являются:
- на участки, наименее пострадавшие от огня, внесение минеральных удобрений, не вызывающих значительное загрязнение, закисление или засоление почвы;
- использование перепревшего навоза и перегноя, который глубоко заправляется в почву и способствует возрождению микрофлоры;
- пересыпание участков, пострадавших от огня, свежими опилками, прикрывание их свежими ветками деревьев хвойных пород, которые могут укорениться значительно быстрее, чем саженцы деревьев.
Кроме того, сама природа участвует в залечивании ран, нанесенных огнем. Через два-три года на пожарищах появляются травянистые растения, а еще два года спустя на гарях можно обнаружить кусты малины, которые одними из первых начинают пускать корни на поврежденной пожаром земле.
Читайте также: Противоэрозионные мероприятия почвы в степной зоне
Что касается массива деревьев, то для его восстановления естественным образом потребуется не один десяток, а возможно – и сотня дет. Именно поэтому специалисты рекомендуют рукотворные посадки, которые ускорят восстановление не только зеленого массива, но и состава почвы.
Влияние лесных пожаров на круговорот элементов и физические свойства почв
Имеющее место при верховых и низовых пожарах сгорание травяно-мохового покрова, лесной подстилки, почвенного перегноя, а на заболоченных почвах торфянистого слоя вносит существенные изменения в биологический круговорот элементов под пологом леса. Эти изменения заключаются в единовременном освобождении из сгорающих органических веществ заключенных в них зольных элементов, улетучивании в атмосферу содержавшихся в этом органическом веществе углерода, азота и в какой-то части серы, фосфора, калия.
Потери органического углерода при полном сгорании травяно-мохового покрова и лесной подстилки составляют примерно 5—20 т/га, потери азота 1—1,5 т/га. Труднее определить потери С и N при сгорании части перегноя, поскольку изменчива мощность сгорающего слоя. Если принять, что сгорает слой примерно в 1—2 см, то потери углерода могут составить примерно 1,5—4 ц/га, азота 0,1—0,2 ц/га. Еще большие потери имеют место при верховых пожарах. Так, в надземной части (ствол, ветви, хвоя) 100-летнего сосняка I бонитета содержится азота около 3 ц/га, а ельника 5 ц/га. Возможные потери серы, фосфора, калия не исследованы.
Существенное значение имеет единовременное освобождение заключенных в сгорающих растительных материалах зольных элементов, которые освобождаются преимущественно в форме карбонатов и сульфатов, обладающих значительной растворимостью. В условиях сравнительно медленного восстановления растительного покрова на гарях это создает опасность вымывания и вовлечения в большой геологический круговорот значительной части образуемых растворимых солей. Особенно велика эта опасность при повальных пожарах, когда происходит гибель древостоя, а следовательно, резко сокращается вовлечение элементов в биологический круговорот.
Сгорание подстилко-мохового покрова оказывает многостороннее влияние на физические свойства почв. Во-первых, подстилко-моховой покров представляет своего рода биологический фильтр, который препятствует проникновению в лежащие ниже слои почвы более богатого кислородом атмосферного воздуха. Биологические процессы, протекавшие в слое ферментации и грубоперегнойном слое лесной подстилки, существенно обедняют проходящий через них при газообмене воздух кислородом. Поэтому можно полагать, что сгорание подстилко-мохового покрова должно повышать аэрацию почвы, способствовать развитию окислительных процессов. С количественной стороны влияние лесных пожаров еще не изучено.
В то же время лишенный защитного действия лесной подстилки поверхностный слой почвы под влиянием ударов дождевых капель утрачивает пористость и заиливается. Это приводит к уменьшению размера действующей скважности, а следовательно, снижению водопроницаемости и воздухообмена. В почвах, обладающих структурным мелкокомковатым перегнойным слоем, сгорание перегноя должно приводить к обесструктуриванию. Непосредственные опыты К. К. Гедройца показали, что разрушение почвенного перегноя путем обработки перекисью водорода приводит к распаду структурных отдельностей. В том же направлении должно влиять и сжигание почвенного перегноя при лесных пожарах.
В лесоводственной литературе имеются указания, что под влиянием лесных пожаров происходит спекание или сплавление минеральных частиц верхнего слоя почвы. Экспериментальных данных, подтверждающих это явление, нам не удалось найти.
В. З. Гулисашвили наблюдал заметное в (2,5 раза) увеличение плотности почвы под влиянием воздействия на нее огня.
Л. С. Азмайпарашвили изучал изменение под влиянием лесных пожаров физических свойств и водопроницаемости суглинистых горнолесных почв Закавказья (Боржомо-Бакурианский район и Верхняя Сванетия). Исследования Л. С. Азмайпарашвили показали уменьшение общей, капиллярной и некапиллярной скважности на гарях. Особый интерес представляют сообщаемые им данные о резком снижении водопроницаемости почв гарей.
Различная скорость впитывания верхним слоем почв столба воды высотой 100 мм
Полученные данные показывают резкое снижение скорости поглощения почвой воды под влиянием лесных пожаров.
Таким образом, проведенные исследования показывают, что лесные пожары приводят к увеличению плотности верхнего слоя почвы, снижению общей скважности, влагоемкости, воздухоемкости и водопроницаемости на суглинистых почвах. На супесчаных почвах существенных изменений не было обнаружено.
Читайте также: Тип почвы в широколиственных лесах россии
В. З. Гулисашвили, используя плотномер Пухнера, подтвердил увеличение плотности верхнего слоя почвы после пожара. Почва гари имела плотность примерно в 2,5 раза большую, чем почва, не испытавшая действия огня. Нагрузка, необходимая для вдавливания в почву клина, на обожженной почве составила 5,1 кг/см, а на контрольной — 2,3 кг/см.
Источник: Н.П. Ремезов, П.С. Погребняк. Лесное почвоведение. Издательство «Лесная промышленность». Москва. 1965
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
На выжженной земле не вырастут цветы
Декан агрономического факультета Новосибирского государственного аграрного университета, профессор Алексей Мармулев рассказывает о том, что происходит с почвой в результате сельскохозяйственных палов, и почему не нужно сжигать солому на полях
Несмотря на установленный Правительством РФ запрет на выжигание сухой травянистой растительности на землях сельскохозяйственного назначения, поджоги травы и пожнивных остатков на полях в регионе продолжаются, принося колоссальный ущерб. Только в 2016 году в лесах Новосибирской области во время пожароопасного сезона было зафиксировано 153 пожара, около восьмидесяти процентов которых пришло с земель сельхозназначения. Однако одними только лесными пожарами ущерб от сельскохозяйственных палов не исчерпывается.
− Существует распространенное мнение, что рукотворные пожары, устраиваемые на полях и пастбищах некоторыми сельхозпроизводителями, способствуют удобрению почвы минеральными веществами, так ли это на самом деле?
− Действительно, существует ложное мнение, что при сжигании стерни происходит высвобождение зольных элементов – фосфора, калия, кальция, магния, которые в результате этого попадают в почву, насыщают ее и становятся доступными для растений. Однако на самом деле, если огонь быстро идет по полю, то солома не сгорает полностью, а лишь обугливается, и никаких химических элементов, за исключением азота, при этом не высвобождается. А что касается азота, то он при горении просто улетучивается, и в почве не остается. А азот – это один из важнейших элементов для питания растений, дефицитный в наших почвах. Считается, что в одной тонне соломы может содержаться до 15 кг азота, и это огромное количество полезного вещества мы просто отправляем в атмосферу.
− То есть, проведение палов никакой агротехнической эффективности на самом деле не имеет?
− На самом деле, сжигая солому, мы приносим колоссальный вред не только окружающей среде, но и самой почве. При горении тех же валков или скирд происходит деградация органического вещества на глубине от 0 до 5 см в верхнем слое почвы. А именно из этого природного органического вещества, к которому относятся и сухая трава, и пожнивные остатки, под воздействием микроорганизмов происходит образование гумусовых соединений, которые и определяют плодородие почвы. Естественно, что эти сложные высокомолекулярные соединения при горении также подвергаются деструкции. При сжигании стерни на одном гектаре теряется около тонны органического вещества, а это огромное количество.
− Какое влияние это оказывает на плодородие почвы?
− Чем больше гумусового вещества, тем лучше почва. Самые плодородные почвы, которые мы имеем, – черноземы – просто не смогли бы образоваться в результате систематического выжигания, поскольку отсутствовало бы необходимое для их формирования органическое вещество, дающее питание и обуславливающее существование микроорганизмов, под воздействием которых в свою очередь происходит минерализация этого вещества. Если в почву не поступает органическое вещество, то такая почва со временем обедняется, из нее исчезают основные элементы питания растений − в первую очередь азот, который в основном образуется только из органического вещества под воздействием микроорганизмов в почве. На таких почвах снижается влагоемкость, то есть способность удерживать влагу. Сама почва из-за недостатка органического вещества становится малоструктурной, комковатой, плохо крошится и удерживает микроэлементы, теряет способность противостоять водной и ветровой эрозии.
− А сколько времени нужно на восстановление почвы после пожаров?
− К сожалению, на сегодняшний день у нас баланс отрицательный: мы ведь не только жгем почву – мы ведь ее еще обрабатываем, постоянно отчуждаем что-то с поля. Минерализация органического вещества из той же травы и соломы – это длительный процесс, который в природе шел тысячелетиями. И он идет под воздействием микроорганизмов, живущих в почве, которым нужна влага, пища и некоторые другие факторы. Если в советские времена применялось много минеральных удобрений, вносился навоз на поля, то все это способствовало увеличению урожая. А чем больше увеличивался урожай, тем больше оставалось органических остатков на полях. Сейчас такого, конечно, почти нет – удобрения из-за их дороговизны почти не применяются, а поголовье животных резко сократилось. Поэтому все, что находится на поле после уборки, должно там и оставаться.
Читайте также: Почему почва покрылась белым налетом
− А как быть тем сельхозпроизводителям, которые проводят сельхозпалы под предлогом, что оставшиеся на поле с осени валки соломы не позволяют им нормально провести весенний сев?
− Это не оправдание, а попросту безответственность таких сельхозпроизводителей. Сегодня все современные зерноуборочные комбайны оснащены измельчителями, которые позволяют сразу измельчить солому на мелкие частицы и рассеять по полю. Конечно, не все хозяйства, особенно мелкие, могут позволить себе новейшую технику – у многих фермеров еще работают старые «Нивы» и «Енисеи». Но тогда, если ты наскирдовал эту солому, то вывези ее вовремя с поля, используй на корм скоту. Никакая экономия на топливе и технике не может в конечном счете перевесить тот вред от палов, который они приносят.
Как вариант, можно попробовать перейти к технологии нулевой обработки, в основе которой лежит именно максимальное сохранение на поле пожнивных остатков, которые обеспечивают сохранение влаги, препятствуют росту сорняков, содействуют активизации микрофлоры почвы. Современные сеялки позволяют вообще не обрабатывать почву, а производить так называемый прямой посев.
− Многие сельхозпроизводители считают, что сжигая на пастбищах прошлогоднюю траву, они тем самым ускоряют рост травы и улучшают кормовую базу для крупного рогатого скота, который там пасется. Насколько это оправданно?
− В нашем климате трава на пастбищах сама перегнивает за зиму и не является преградой для молодой поросли. Отрастание свежей травы что на старых пастбищах, что на выжженных происходит практически одинаково, с разницей буквально в два-три дня, поэтому это не оправдание. Более того, выжигание травы на сенокосах и пастбищах изменяет видовой состав растущих там растений, их разнообразие. После палов выживает и первой пускается в рост, как правило, самая грубая и неприхотливая трава. Злаковым растениям, например, огонь вреда практически не причиняет – почки возобновления таких растений заложены глубоко, и они без проблем снова отрастают после пожара. Меняется видовой состав бобовых растений, у которых почки возобновления находятся буквально у поверхности, и при систематическом выжигании травы бобовые растения с таких пастбищ уходят, погибают. А это самый ценный компонент кормовой базы. Я уже не говорю при этом о биоразнообразии насекомого и животного мира, который также гибнет в результате сельхозпалов. Это тоже очень плохо, потому что меняется сложившийся в природе видовой баланс живых организмов, для восстановления которого требуется не один год.
− А существует ли такое явление, как сельскохозяйственный пал, например, в Европе?
− Там понятие сельхозпала вообще отсутствует. Его еще ограниченно используют в прериях в Соединенных Штатах или в Аргентине, а в европейском сельскохозяйственном производстве это бы вообще расценили как дикость. В Германии, например, любой ценой стараются сохранить азот в почве, не говоря уже о жесточайших требованиях по экологии.
Повторюсь – чем больше мы оставим в поле органического вещества, тем больше у нас в будущем будет урожай. Это прямая зависимость, и отчуждать с поля это органическое вещество просто кощунственно, иначе в будущем придется отдавать его обратно в виде химикатов – и тут без вариантов.
- Свежие записи
- Как избавиться от мошек в цветах комнатных растений
- Что добавить в воду чтобы цветы дольше стояли
- Какие цветы сочетаются друг с другом на клумбе
- Жмых от кофе как удобрение для комнатных цветов
- Белый липкий налет на комнатных цветах как избавиться