15 февраля 2016г.
Введение
Проблема орошения черноземов, изменение их свойств, всегда была одной из актуальнейших проблем почвоведения и земледелия. Дополнительное увлажнение почв сельско хозяйс твенных угодий повышает продуктивность полевых культур, оптимизирует водный, температурный, пищевой режим почв (Григоров, 2009; Налойченко, Атаканов, 2009; Макарычев, Зайкова, 2013) Вовлечение в ор ошение почв изменяет экологическую ситуацию агроценозов, приводит к эволюции их свойств и режимов. Использование щелочных вод может активизировать процессы вторичного засоления и осолонцевания черноземов (Зайдельман, 2003). Знание состава обменных оснований любой почвы необ ходимо для решения многих вопросов. Специфическими особенностями черноземных почв Каменной степи является высокая насыщенность основаниями и большая емкость поглощения с преобладанием доли кальция в составе катионов (Титова Т.В., 2011).
Условия и методы исследований
Исследования проведены в НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева в стационаре отдела кормопроизводства. Опытный участок на хо дился в режиме орошения более 30 лет. Для изучения трансформации свойств почв использовался метод закладки ключевы х участков с постоянным шагом опробования, который составлял 25 м. Размер ключевого участка 100 х 100 м. Почвенные образцы отбирались по глубинам 0-20, 20-30, 30-50, 50-70, 70-100, 100 - 150 и 120 – 150 см.
Для орошения использовалась вода Вер хнего водо хр анилища («Старое море»), минерализация которой изменялась по годам от 0,6 до 1,8 г/ л и в среднем составила около 0,98 г/ л (Табл. 1). Среди анионов лидирующее место занимали сульфаты (55,4%) и гидрокарбонаты (32,4%). В катионном составе первое место принадлежало натрию (55,4%) и магнию (35,4%). Значение реакции среды характеризовалось как достаточно высокое и поэтому показателю воды можно отнести к слабощелочным. Оросительная норма колебалась по годам и составляла в зависимости от складывающихся погодных ус ловий в пределах 300-400 м3 /га.
Химический состав воды Верхнего водохранилища, ммоль (экв) /л
Таблица 1
Сухой остаток, г/ л
|
НСО -
3
|
SO 2-
4
|
Сl-
|
Са2+
|
Mg2+
|
Na+
|
K+
|
рН
|
0,98
|
4,8
|
8,2
|
1,8
|
1,2
|
5,5
|
8,6
|
0,2
|
8,3
|
Для проведения химических анализов использовались следу ющие методики: рН солевой в 1,0 н KCl вытяжке и рН водной вытяжки – потенциометрически (ГОСТ 26483 -85); обменные кальций и магний трилонометрически (вытеснение обменных катионов кальция и магния хлористым натрием. Методика Почвенного института (А гро химические методы исследования почв, 1975); обменный натрий метод ЦИНА О (М., 1977) (ГОСТ 26950-86); общее содержание и качественный состав легкорастворимых солей в водной вытяжке при соотношении почва : вода = 1:5 (Е.В. Аринушкина, 1970).
Цель исследований
Целью наших исследований являлось изучение влияния орошения сельско хозяйс твенных культур неблагоприятными по химсоставу водами на качественный состав почвенно -поглощающего комплекса черноземов Каменной степи в постмелиоративный период.
Результаты и обсуждение
Исследования почвенного покрова участков с различным характером использования позволили нам всесторонне оценить изменения свойств черноземов в результате длительного орошения. Структура почвенного покрова неорошаемого участка представлена сочетанием трех компонентов. Основной почвенной структурой является агрочернозем миграционно – мицелярный (чернозем типичный), агрочернозем зоотурбированный (чернозем типичный перерытый) и агрочернозем сегрегационный (чернозем обыкновенный). На орошаемом участке в структуре почвенного покрова первое место занимает агрочернозем миграционно – мицелярный и небольшая доля агрочерноземов глинисто – иллювиальных (черноземов выщелоченны х).
Орошение привело к изменению качественного состава почвенно-поглощающего комплекса. Применение приемов орошения активизирует процессы выноса солей с отчуждаемой сельско хозяйственной продукцией и их миграцию по почвенному профилю с инфильтрационными оросительными водами. Проведенные в свое время исследования по миграции солей в кормовом севообороте показали на значительный вынос легкорастворимых солей ниже 1,5 м (Рымарь, Покудин, Павлюченко, 1999). По данным авторов, вынос солей растениями составил 324 кг/га. Лидирующее положение в составе катионов принадлежало кальцию и натрию, среди анионов – гидрокарбонатам и сульфатам.
Общей закономерностью является снижение доли обменного кальция и увеличение доли обменных магния и натрия. Эта закономерность четко прослеживается в карбонатно-а ккумулятивны х горизонтах почвы ( Табл.2). Особую тревогу вызывает повышенное содержание обменно-поглощенного натрия в глубоколежащих почвенных горизонтах. Его доля в подгумусовых горизонтах почвы изменялась от 4,1 % от суммы катионов ППК (слой 50 - 100 см) до 6,6% (в слое 120-150 см).
В почвенном профиле неорошаемого участка количество натрия было близким и варьировало от 1,6% в гумусовом горизонте до 2,2% в карбонатном. Вследствие этого, орошение может приводить к существенному изменению качественного состава почвенно – поглощающего комплекса, формированию глубокозасоленных почвенныхгоризонтов черноземов.
Качественный состав почвенно-поглощающего комплекса почв
Таблица 2
Глубина, см
|
Са
|
Mg
|
Na
|
Са
|
Mg
|
Na
|
|
орошение без орошения
|
0 – 20
|
32,4/ 77,6*
|
8,4/20,4
|
0,93/ 2,2
|
26,3/ 78,8
|
6,6/19,6
|
0,5/1,6
|
20 - 30
|
31,7/ 79,1
|
7,4/18,5
|
0,9/2,4
|
26,5/ 81,7
|
5,5/16,8
|
0,5/1,5
|
30 – 50
|
28,8/ 76,0
|
8,1/21,2
|
1,1/2,8
|
26,8/ 82,2
|
5,4/16,3
|
0,5/1,5
|
50 – 70
|
26,7/ 75,8
|
7,6/21,3
|
1,0/2,9
|
24,8/ 80,6
|
5,6/17,8
|
0,5/1,5
|
70 – 100
|
22,8/ 71,1
|
8,1/24,8
|
1,3/4,1
|
23,1/ 78,1
|
6,0/20,2
|
0,5/1,8
|
100 - 120
|
18,7/ 65,7
|
8,1/28,5
|
1,6/5,8
|
20,0/ 71,6
|
7,5/26,6
|
0,5/1,8
|
120 – 150
|
17,2/ 64,0
|
7,9/29,4
|
1,7/6,6
|
20,3/ 72,8
|
7,0/25,1
|
0,6/2,2
|
*В числителе – ммоль (экв)/ 100 г; в знаменателе – процент от суммы катионов
Необ ходимо также отметить увеличение доли обменного магния вследствие орошения. Причем эти процессы характерны для всего исследованного почвенного профиля. В почве гумусового гори зонта богарного участка доля обменного магния варьировала в пределах от 16,3 до 19,6%, в условиях орошения эти значения были заметно выше. Доля поглощенного магния в составе почвенно – поглощающего комплекса увеличивалась до 18,5 – 21,3%. В карбонатно - аккумулятивном горизонте отмечалась такая же закономерность. Доля магния при этом возрастала до 24,8 – 29,4%.
В наших исследованиях установлено сужение соотношения обменных кальция и магния, что может служить негативным инструментом деградации черноземов при дополнительном почвенном увлажнении. Это может активизировать процессы физической деградации почв и способствовать появлению признаков магниевой солонцеватости. В почвах с водной мелиорацией соотношение двухосновных составляющих компонентов ППК в гумусовом горизонте варьировало в пределах 3,5 - 4,3, на богарном участке увеличивалось до 4,0 – 5,0 единиц. В карбонатно – аккумулятивном горизонте эти значения равнялись соответственно 2,2 - 2,8 и 2,7 – 3,8.
Выводы
Проведенные исследования на черноземах с дли тельным сроком орошения позволяют выявить существенные изменения их свойств. Дополнительное увлажнение черноземов затрагивает почвенно - поглощающий комплекс, являющийся важнейшим компонентом почвенного плодородия, а также нарушает баланс основных его составляющих (кальция и магния), приводит к существенному увеличению доли обменного магния и сужению соотношения обменных кальция и магния.
Список литературы
1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв/ Е.В. Аринушкина// Изд-во Москов. ун-та. – 1970. – 488 с.
2. Григоров М.С., Григоров С.М., Федотова С.В. Оросительные мелиорации и плодородие мелиорированных
земель// Пути повышения эффективности орошаемого земледелия/ Сборник статей. Выпуск 41. – Новочеркасск, 2009. – с. 48 – 54.
3. Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв: Учебник. – 3 – е изд., испр. и доп. – М., изд – во МГУ, 2003. – 448 с.
4. Макарычев С.В., Зайкова Н.И. Влияние полива на микроклимат орошаемого участка при возделывании столовой свѐклы// Вестник А лтайского государственного аграрного университета № 3 (101), 2013. - с. 41 – 43.
5. Налойченко А.О., Атаканов А.Ж. Орошение как главный элемент эффективного регулирования факторов жизни растений. - Бишкек: Кырг. НИИ ирригации, 2009. -Вып. 1.-16 с.
6. Рымарь В.Т., Покудин Г.П., Павлюченко А.У. и др. О миграции различных элементов в черноземах юго - востока ЦЧЗ// Лизиметрические исследования в агро химии, почвоведении, мелиорации и агроэкологии/ Доклады симпозиума (п. Немчиновка, 29 июня – 1 июля 1999 г.) – Москва – Немчиновка, 1999. – с.167 – 171.
7. Титова Т.В. Трансформация физических и физико-химических свойств почв Каменной степи в условиях сезонного переувлажнения: автореф. дис. … канд. б. н./ Т.В. Титова. – Воронеж, 2011. – 23 с.