Изменение некоторых показателей каштановой почвы в результате планировки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изменение некоторых показателей каштановой почвы в результате планировки

Басевич В.Ф.*, Балабко П.Н.*, Гогмачадзе Г.Д.**, Макаров И.Б.*

*МГУ им. М.В.Ломоносова

**«ВНИИ Агроэкоинформ»

Показана особенность формирования неоднородности каштановой почвы при проведении планировочных работ в условиях поливного земледелия. Установлена зависимость ряда изученных свойств от морфологического строения почвенных профилей на площадках спланированного участка. Отмеченные изменения по сравнению с целинным вариантом иллюстрируют общее снижение плодородия почв на данном этапе развития агроценоза.

Ключевые слова: КАШТАНОВЫЕ ПОЧВЫ, ПЛАНИРОВКА, АГРОЦЕНОЗ, НЕОДНОРОДНОСТЬ

Как известно, среди ряда технологических операций, выполняемых при обработке почв (рыхление, крошение, перемешивание, оборачивание, уплотнение и др.), одной из основных является выравнивание их поверхности. Данное мероприятие определяется стремлением создать относительно одинаковые условия для развития культурных растений с целью увеличения их урожайности. Особое значение имеет создание ровной, иногда с незначительным уклоном, а иногда и строго горизонтальной поверхности при возделывании культур в условиях поливного земледелия. В естественных условиях на орошаемых массивах при наличии различных форм микрорельефа продуктивность использования поливной воды снижается на 30-50 %, и, как результат, происходит существенный недобор продукции [1]. Поэтому, чтобы рационально и эффективно использовать оросительные воды и применяемую при этом дождевальную технику, необходимо проводить планировку почв с одновременным нарезанием каналов для подачи воды. С позиций агроэкологии и почвоведения в целом здесь следует говорить о достаточно серьезном вмешательстве в функционирование почвенного компонента агроценоза, неизбежном при планировке поверхности мощными мелиоративными машинами и специальными почвообрабатывающими орудиями. Понятно, что особенно сильному воздействию при этом подвергается плодородный слой почвы, а в результате происходящих педотурбационных процессов нарушается исходная морфологическая организация всего почвенного профиля: изменяется соотношение генетических горизонтов, происходит перемешивание материала различных почвенных слоев, и, как следствие, все это не может не находить отражение в поведении ряда других почвенных свойств. Как показывает опыт, существующие в настоящее время более тонкие и щадящие технологии планировки [2] не могут исключить серьезного вмешательства в жизнь почв и почвенного покрова в целом.

Цель работы состоит в изучении ряда показателей каштановых почв и их возможного изменения после планировки местности, проведенной для более эффективного и рационального использования оросительных вод.

Объект и методы исследования. Исследования проводились на Быковской опытной станции Волгоградской области. Почвенный покров района исследований представлен каштановыми супесчаными пылеватыми почвами, развитыми на карбонатных породах. Изменения в почвенном покрове изучались путем сравнения спланированных под полив участков пахотных почв с их естественными аналогами. На спланированном участке были заложены две отличающиеся между собой площадки, на каждой из которых отбирались образцы из 10 разрезов. Выбор места для площадок определялся исходя из визуально оцениваемой неоднородности почвенного покрова. Для проведения сравнительного анализа был заложен разрез на целинной почве в лесополосе около спланированного участка поля. Отбор почвенных образцов производился по почвенным горизонтам и послойно через каждые 10 см. Анализировалась также гипсометрическая карта территории до и после планировки. В отобранных образцах в лабораторных условиях были выполнены следующие анализы: а) определение реакции водной вытяжки потенциометрическим методом - далее просто рН, б) содержание гумуса по методу Тюрина в модификации Никитина и в) водорастворимых форм К+, Na+ методом пламенной фотометрии и Са++ - атомно-абсорбционным методом. Полученные данные обрабатывались методами математической статистики [3].

Результаты и обсуждение. Прежде чем приступить к оценке полученных аналитических данных для их лучшего понимания и корректной интерпретации, относительно кратко остановимся на специфике морфологической организации изученных каштановых почв до и после планировки. Детальный анализ морфогенетических особенностей объектов исследования представлен в отдельной статье.

Морфологическое строение каштановой почвы, находящейся длительное время в относительно ненарушенном равновесном с окружающей средой состоянии в лесополосе и принятой в качестве целинного аналога, характеризуется наличием в верхней полуметровой толще наиболее гумусированного горизонта А. В свою очередь, он подразделяется на три подгоризонта А' (0-12 см), А" (12-40 см), А''' (40-52 см), отличающихся между собой по мощности, цвету, плотности и структуре. Для удобства будем называть их вслед за Э.Ф.Корнблюмом [4] морфонами соответствующего горизонта. Именно в пределах гор. А отмечается вскипание от 10% HCl почвы с глубины 20 см. Горизонт В также подразделяется по ряду признаков на три морфона: В1 (52-81 см), В2 (81-100 см) и В3 (100-121 см). Его окраска сменяется от каштаново-палевой в морфоне В1 до светло-каштановой в В2 и В3. В данном горизонте отмечается большое скопление карбонатных новообразований в виде белоглазки (появляется уже ниже 52 см в морфоне В1), белесых пятен и светло-белесоватых пропиток, выцветов и мицелярных прожилок. Почвообразующая порода по сравнению с вышележащей толщей характеризуется более светлыми и однородными тонами в окраске: от белесовато-светло-каштановой в морфоне С1 (121-148 см) до белесовато-светло-палевой и светло-палевой в морфонах С2 (148-171 см) и С3 (171-185 см), соответственно. По гранулометрическому составу материал гор. А представляет собой супесь, В1 и В2 - легкий суглинок, В3, С1 и С2 снова представлены супесью. Выделяемый в профиле горизонт Д (185-205 см) характеризуется светло-палевой окраской (чуть темнее вышележащего С3), бесструктурностью, рыхлостью и песчаным гранулометрическим составом, как и С3.

Несмотря на то, что технологически процесс планировки предусматривает предварительное снятие плодородного слоя почвы, его складирование в бурты с последующим равномерным распределением по уже выровненной поверхности, реальная обстановка обнаруживает значительное разнообразие в морфологической организации почвенных профилей на спланированной территории. Для детальной оценки почвенного покрова спланированных участков и были заложены, как отмечалось выше, две площадки, позволяющие продемонстрировать различия в характере и качестве планировочных работ. Сравнительный морфогенетический анализ почвенных профилей участков показал, что площадка I (далее пл. I) характеризуется большей глубиной срезок (в среднем до 1,5 м) и, соответственно, вскрытием материала морфонов С1, С2, а местами и С3. Соответственно, и материал насыпок, идентифицируемый по принадлежности чаще всего как материал морфонов А" и А''', располагается именно на морфонах горизонта С. На площадке II (далее пл. II) практически повсеместно остались нетронутыми морфоны С1 и С2. Почвенная масса насыпного плодородного слоя (в основном, материал морфона А") расположена, как правило, на материале морфона В2. Имеющиеся исключения, когда материал пахотного слоя оказывается покоящимся на материале морфона С1 или смеси материалов различных горизонтов, отмечены всего в двух точках обследования. Глубина залегания гор. Д оказывается, в отличие от пл. I, гораздо ближе к целинному аналогу. Таким образом, глубина срезки на данной площадке, скорее всего, не превышает 80 см. Здесь уместно отметить, что глубокий способ планировки не дает положительного результата в течение нескольких последующих после планировки лет из-за невозможности создания равномерного плодородного слоя [5].

Наблюдаемая инверсия в залегании материала различных генетических горизонтов и их морфонов является дополнительным аргументом в пользу невысокого качества выполненных работ по планировке на данной обследованной территории. Сравнительный морфологический анализ спланированного и целинного участков показывает, что при планировке формируется усеченный почвенный профиль с уменьшенной мощностью насыпного плодородного слоя и достаточно близким залеганием материнской породы. Важно отметить, что во многих почвенных разрезах на спланированном участке поля отмечается слабое вскипание от 10% HCl уже с поверхности.

Перед тем, как перейти к анализу данных, полученных для выбранных площадок спланированного участка, обратим внимание на некоторые особенности в поведении изученных показателей для целинного варианта (табл. 1).

Таблица 1. Общая характеристика каштановой целинной почвы

каштановый почва поливной земледелие

Вполне адекватно ведет себя содержание гумуса, отражая закономерное снижение его величин вниз по профилю. Величины рН, в полном согласии с ранее отмеченными особенностями в распределении карбонатов в пределах профиля, демонстрируют максимальные значения в морфонах горизонта В и морфоне С1. В соответствии с этими показателями ведет себя и содержание водорастворимых форм кальция с приуроченностью максимальных значений к горизонтам В и С. Чуть более высокое его содержание в верхнем морфоне А' по сравнению с А" может быть связано с органогенным накоплением. Содержание водорастворимых форм калия весьма незначительно и имеет тенденцию к заметному снижению с глубиной. Более интересно в этом отношении поведение водорастворимых форм натрия. От минимальных значений в верхнем супесчаном горизонте отмечается нарастание в его содержании с максимумом в легкосуглинистом морфоне В2, а затем идет плавное снижение до минимума в гор. Д. Такое профильное распределение натрия может свидетельствовать о наличии солонцеватости рассматриваемых каштановых почв, что является естественной особенностью почвообразования в зоне сухих степей.

Содержание гумуса в профиле почв спланированного участка (табл. 2) для обеих площадок, как и в целинном варианте, снижается с глубиной, но для всей верхней части профиля имеет заметно более низкие значения, а в отдельных точках на глубине ниже 40 см определить его невозможно из-за незначительного количества или полного отсутствия. В целом это вполне согласуется с менее плодородным характером насыпного материала по сравнению с более мощной и плодородной верхней частью целинного профиля.

Таблица 2. Статистические особенности содержания гумуса и величин рНН2О в каштановой почве после планировки

Примечание: n - объем выборки, x - среднее арифметическое, s - ст. отклонение, t - критерий Стьюдента, F - критерий Фишера, знак «+» - достоверность различий с уровнем значимости б=5%; I и II - сравниваемые площадки.

Достаточно резкое снижение содержания гумуса на спланированном участке поля связано не только с маломощностью гумусового горизонта, а также с тем, что в некоторых точках на этой глубине залегает материал гор. С. В то же время нельзя не отметить более высокий уровень гумусированности насыпного материала на пл. II по сравнению с пл. I, где эти отличия в верхнем 10 см слое имеют статистическую значимость. Вариабельность данного показателя уменьшается с глубиной для пл. I и имеет обратную тенденцию в случае пл. II, хотя и не носит статистически значимого характера. Таким образом, спланированные участки поля характеризуются более низким по сравнению с контролем содержанием гумуса. Максимальное содержание гумуса на спланированных почвах приходится на глубину 0-20 см, в то время как на целинной почве максимум приурочен к глубине 0-40 см.

Сравнение площадок по величинам рН позволяет сделать вывод о достаточно четкой их зависимости от характера насыпного и подстилающего его материала. Так, в случае пл. I отмечается сглаженный характер профильного распределения значений рН с двумя небольшими пиками на глубинах 20-30 и 40-50 см, что соответствует, в основном, генетической принадлежности подстилающей почвенной массы морфонам горизонта С. Напротив, на пл. II отмечается вполне очевидный максимум («горб») в величинах рН с глубины 20 см вплоть до 80 см, что также связано с преимущественным расположением здесь материала морфонов горизонта В. В целом незначительные колебания рН на одних и тех же глубинах связаны, в первую очередь, с особенностями в морфологическом строении рассматриваемых почв, а, возможно, и с различным содержанием на различных глубинах водорастворимых катионов. В то же время следует отметить, что имеющиеся отличия для отдельных глубин носят статистически значимый характер. Примечательно также то, что вариабельность рассматриваемого свойства выше на пл. I, что свидетельствует о большей неоднородности почвенного материала профилей данного местоположения, подтверждаемой значимостью отличий для некоторых глубин.

Анализируя данные по содержанию водорастворимых форм калия (табл. 3), нетрудно заметить как достаточно «слепой» характер профильного его распределения, так и практическое отсутствие различий между сравниваемыми площадками. При относительном максимуме в верхней 20 см толще сохраняется общая тенденция плавного снижения содержания калия вниз по профилю и отмечается уменьшение значений по сравнению с целинным вариантом, где некоторое увеличение содержания калия в верхней толще сопряжено, скорее всего, с его биогенным накоплением. Опять же только в качестве некоторой тенденции можно говорить о несколько более высоких средних значениях данного показателя в профиле почв пл. II. Характеристики вариабельности данного свойства также не имеют определенной выраженности и статистической значимости проявляющихся незначительных отличий.

Более показателен в этом отношении, как и для целинного аналога, характер поведения на обследованных площадках водорастворимых форм натрия (табл. 3). Как и в случае с величинами рН, прослеживается достаточно четкая зависимость в содержании натрия от специфики морфологической организации почвенных профилей спланированного участка. Для пл. I в целом отмечается некоторое увеличение натрия с глубиной, приближающееся к его содержанию в морфонах горизонта С целинной почвы. При этом в верхней 20 см толще его содержание выше, чем в естественных условиях, что соответствует как раз присутствию в отдельных точках данной площадки материала горизонтов В и С уже с поверхности.

Таблица 3. Статистические особенности содержания водорастворимых форм K+, Na+ и Ca++ в каштановой почве после планировки (мг/100г почвы)

Примечание: условные обозначения см. табл. 2

Площадку II отличает более высокое содержание натрия по всему профилю, что хорошо согласуется с фактом расположения материала насыпки на морфонах горизонта В. Профильное распределение значений данного показателя характеризуется постепенным увеличением содержания вниз по профилю с заметным возрастанием значений, начиная уже с глубины 40 см. Для отдельных глубин различия в средних достигают статистической значимости. На пл. I по рассматриваемому показателю, так же, как и для величин рН, отмечаются более высокие значения стандартного отклонения практически для всех глубин (начиная с 20 см), иллюстрируя связь с гетерогенным характером почвенного материала, слагающего профили почв данного участка. Эта зависимость находит отражение и в статистически значимых различиях показателей вариабельности для отдельных глубин.

Как и в почвах естественного сложения, содержание водорастворимых форм кальция в абсолютных величинах выше на обследованных площадках, чем содержание натрия и тем более калия (табл. 3). Однако тип профильного распределения отличен от целинного аналога и характеризуется существенно более низкой дифференциацией материала по данному свойству. Средние значения на пл. I увеличиваются с поверхности до глубины примерно 50-60 см и далее снова снижаются. Сходное поведение демонстрирует и распределение значений рассматриваемого свойства по профилю на пл. II. Максимум содержания приурочен к тем же глубинам 50-60 см, только с более высокими значениями. Последнее обстоятельство связано, по-видимому, с расположением на этой глубине материала морфона В2, который в целинном варианте также характеризуется максимальным содержанием кальция. Именно для данной позиции выявляется статистическая значимость различий средних для сравниваемых площадок. Величины варьирования данного показателя устойчиво выше почти для всех глубин на пл. I, хотя и не имеют в большинстве случаев статистической значимости. Все это вполне хорошо согласуется с особенностями насыпного и подстилающего материалов, исходя из их генетической принадлежности и специфики распространения карбонатов в профиле ненарушенной целинной почвы.

Заключение

Вследствие проведения планировочных работ, прежде всего, фиксируется существенное уменьшение мощности насыпного плодородного слоя по сравнению с гумусовым горизонтом относительно ненарушенной естественной почвы. Отмечается для этого слоя снижение содержания гумуса и некоторое увеличение значений рН. В результате выполненных мероприятий в верхней части профиля изученных каштановых почв происходит уменьшение по сравнению с целинным вариантом содержания водорастворимых форм калия и увеличение содержания водорастворимых форм натрия и кальция, что можно оценивать как негативное следствие явлений, связанных с перемешиванием и перемещением значительных объемов почвенного материала различных генетических горизонтов. И, конечно, особенно неблагоприятное воздействие на свойства почв (например, набухание, липкость) и развитие растений в этом отношении может оказывать увеличение содержания натрия, как признака, отражающего наличие солонцеватости данных почв. В дальнейшем отмеченные изменения в поведении изученных свойств могут усугубляться, так как известно, что на поливных каштановых почвах на практике чаще наблюдается именно ухудшение ряда показателей [6]. Отчасти это подтверждается и нашими наблюдениями, когда на участках, затрагиваемых поливом, но находящихся вне севооборота, отмечалось подтягивание к поверхности карбонатов и других солей. В местах, где обнаруживается небольшая мощность пахотного слоя или низкое содержание питательных элементов, необходимо проводить специальные мероприятия по восстановлению плодородия пахотного слоя путем внесения больших доз органических (50-60 т/га) и минеральных (10-15 т/га) удобрений, а также предпринимать дополнительные меры по увеличению мощности плодородного слоя путем механической досыпки [7].

В целом представленный материал позволяет признать, что на начальных после планировки стадиях функционирования агроценоза изученные показатели существенно отличаются от целинного аналога и во многом следуют возникшим в процессе антропогенной педотурбации особенностям морфологической организации профилей спланированного участка. Одновременно эти данные свидетельствуют о разном качестве планировочных работ в отдельных местоположениях, что в целом приводит к возникновению вторичной неоднородности [8] каштановых почв, проявляющейся как на профильном, так и на покровном уровне организации почвенного пространства.

Список использованных источников

1. Зимовец Б.А. Улучшение использования орошаемых земель в Поволжье на основе мелиорации // К вопросу изучения почвенных процессов в староорошаемых районах Нижнего Заволжья. - М. - 1974. - С. 81-85.

2. Ефремов А.Н. Лазерная планировка орошаемых земель. - М.: ООО «Литера Принт». - 2016. - 52 с.

3. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. - М.: МГУ. - 1995. - 320 с.

4. Корнблюм Э.Ф. Основные уровни морфологической организации почвенной массы // Почвоведение. - 1975, № 9. С. - 36-48.

5. Филимонова В.А. Особенности производства планировочных работ в условиях Волго-Ахтубинской поймы // Труды Волгоградской опытно-мелиоративной станции. - Волгоград. - 1968, вып. 3. - С. 388-389.

6. Гаврилов A.M. Плодородие почвы и урожай. - Волгоград: Нижн.-Волж. кн. изд. - 1989. - 336 с.

7. Иванов В.М., Иванова Л.В. Объем строительных работ по планировке орошаемых земель в Волгоградской области // Проблемы генезиса и мелиорации орошаемых земель. - М. - 1973, ч. 2. - С. 172-180.

8. Басевич В.Ф. Методологические аспекты изучения неоднородностей почв // Фундаментальные и прикладные науки, проблемы и перспективы: монография. - М.: ФГБОУ ВПО РГАЗУ. - 2014, гл. 3, 4. - С. 70-74.

Размещено на Allbest.ru