При внесении навоза в один прием в вегетационном опыте уже через полгода удается достичь улучшения водоустойчивости и водопроницаемости почвы (В.В. Медведев, 1979).
Влияние орошения на состав и свойства черноземных почв
Черноземы обыкновенные и южные лимитированы во влаге, поэтому они являются объектами орошения. Орошение не только повышает урожайность сельскохозяйственных культур, но и наиболее существенно влияет на свойства почвы.
Исследование влияния длительного регулярного орошения на состояние черноземов показывает (В.П. Панфилов и другие, 1988), что под действием искусственного обводнения происходит: а) увеличение общего количества гуминовых кислот в основном за счет фракций, связанных с кальцием, и соответственное уменьшение количества подвижных гуминовых кислот; б) уменьшение общего количества фульвокислот за счет фракций, связанных с кальцием, при одновременном относительном увеличении их подвижных фракций; в) резкое уменьшение содержания гуминов; г) активный вынос водорастворимых фракций.
Увеличение количества солей в черноземах при орошении нередко стимулирует приобретение ими солонцеватости и других негативных признаков может; может быть следствием привноса их с поливными водами, минеральными удобрениями и возросшей интенсивности процессов минерализации биогенных остатков и гумуса.
При орошении реакция среды в черноземах сохраняется в пределах, свойственных типу почвообразования. Некоторые изменения показателей pHВОД. отражают активизацию при орошении черноземов процессов образования бикарбонатов и их внутрипочвенной вертикальной и боковой миграции (М.М. Разумова, 1977). Определение pHСОЛ применительно к черноземам обеспечивает возможность косвенной оценки состояния карбонатной системы, с которой тесно связана их подтиповая сущность. Способность подщелачивать раствор KCl закономерно убывает в ряду от типичного к оподзоленному чернозему.
В черноземах, ненормированно орошаемых в течение нескольких лет, намечается тенденция изменения катионного состава коллоидного комплекса в направлении увеличения относительной доли Mg2+ и Na+,т.е. развития явлений осолонцевания. Декальцирование коллоидного комплекса свойственно в большей или меньшей степени всей бескарбонатной толще профиля.
По данным И.С. Кауричева (1982), вызванное орошением изменение условий функционирования черноземов не выводит их на настоящем этапе из автоморфного режима.
Ненормированный режим орошения в почвенном профиле создает условия для прямых непродуктивных инфильтрационных потерь поливных вод и питательных элементов.
В профиле орошаемых черноземов происходят довольно значительные изменения в соотношении их водной, воздушной и твердой фаз. Суммарный эффект всех этих изменений выражается в уменьшении буферности черноземов в отношении переувлажнения. Заметно выражена тенденция снижения их водопроницаемости, особенно в нижних горизонтах
Изменение гидрологического состояния и сложения черноземов сказывается на их теплофизических свойствах и температурном режиме.
Плодородие и мелиоративное состояние почв, их способность противостоять различным антропогенным воздействиям сильно зависят от их агрегатного состава. Отмечается ухудшение структурного состояния черноземов при длительном орошении: увеличение глыбистости, снижение водопрочности почвенных агрегатов, слитизацию.8).
Улучшение водного режима почв путем орошения стимулирует жизнедеятельность почвенной микрофлоры, в результате чего могут усиливаться процессы минерализации органических веществ (В.П. Панфилов и другие, 1988).
Таким образом, при неконтролируемом использовании оросительной воды, эксплуатации сельскохозяйственной техники происходит деградация свойств черноземов. Она усиливается при длительной механической обработки в условиях применения низких доз органических и минеральных удобрений.
Важнейшая задача сельскохозяйственного производства на черноземных почвах – правильное использование их высокого потенциального плодородия, предохранение гумусового слоя от разрушения.
Черноземные почвы обладают высоким потенциальным плодородием, но их эффективное плодородие зависит от тепло- и влагообеспеченности, биологической активности. Черноземы лесостепи характеризуются лучшей влагообеспеченностью по сравнению со степными черноземами. Продуктивность их выше. Уровень эффективного плодородия степных черноземов снижается из-за ухудшения условий влагообеспеченности, снижения биологической активности, проявления периодических засух.
Для повышения эффективного плодородия черноземных почв очень важно накопление влаги и ее рациональное использование, особенно в подзонах распространения обыкновенных и южных черноземов. Поэтому рекомендуются следующие агротехнические мероприятия: ранняя глубокая зябь, прикатывание, осеннее бороздование и щелевание полей для поглощения талых вод и предотвращения эрозии (В.П. Ковриго и др., 2000).
Перспективным приемом повышения продуктивности черноземов является орошение. Но орошение должно быть строго регулируемым, сопровождаться тщательным контролем над изменением свойств черноземов (В.П. Панфилов, и другие, 1988).
Эффективное плодородие черноземов в пределах каждого подтипа определяется родовыми и видовыми признаками: степенью солонцеватости и карбонатности, мощностью гумусовых горизонтов и содержанием гумуса, механическим составом, степенью эродированности, свойствами и мощностью почвообразующих пород, а также уровнем окультуривания почв. Чем больше мощность гумусовых горизонтов и запасы гумуса, тем богаче черноземы общими запасами элементов питания, тем благоприятнее водный режим. Поэтому в черноземах наблюдается прямая корреляция между урожаем сельскохозяйственных культур и мощностью гумусового слоя, запасами гумуса. Чтобы стабилизировать и повысить содержание гумуса в черноземах, необходимо, прежде всего, остановить эрозию внедрением комплекса почвозащитных мероприятий
Таким образом, основные пути сохранения и повышения плодородия черноземов – рациональные приемы обработки (в том числе, внедрение минимальной обработки) почвы, накопления и правильного расходования влаги, внесение удобрений, улучшение структуры посевных площадей, введение высокоурожайных культур и сортов, борьба с эрозией (И.С. Кауричев, 1989).
2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проводились по материалам первой почвенной экспедиции, проходившей в июне 2001 года и третьей – в июле 2003 года. Маршрут экспедиции института агроэкологии пролегал с севера на юг Челябинской области, исследования почвенного покрова проводились в пределах лесостепной и степной зон.
Челябинская область расположена на предгорной части лесостепи и степи Западно-Сибирской равнины и на территории восточного склона Уральских гор. Более ¾ территории области находится в лесостепном и степном Зауралье и около ¼ - в горном Урале. Значит, сложившиеся условия области, обладающей четко выраженной природной зональностью в силу географического расположения, обуславливают следующие условия почвообразования: климат, растительность, рельеф и почвообразующие породы.
Характеристика агроклиматических ресурсов Челябинской области представлена в таблице 1.
Таблица 1
Характеристика агроклиматических ресурсов Челябинской области (А.П. Козаченко, 1997)
| Природная зона | Сумма осадков, мм | Сумма активных температур, ˚С | Продолжительность периода с t>10˚C | ГТК за период t>10 дней | Продолжительность безморозного периода, дней | Продолжительность снежного периода, дней | Высота снежного покрова, см | |
| за год | за вегетационный период | |||||||
| Северная лесостепь | 407-438 | 200-250 | 1800-2000 | 120-125 | 1,0-1,4 | 50-70 | От 100-110 до 145-150 | 30-40 |
| Южная лесостепь | 389-454 | 175-225 | 2000-2100 | 125-135 | 0,6-1,2 | 60-90 | От 100-120 до 145-150 | 30-40 |
| Степная | 330-404 | 160-210 | 2100-2300 | более 135 | 0,8 | 110-120 | 140-150 | 18-22 |
Северная лесостепная зона – это зауральская холмистая равнина. Климат характеризуется умеренно теплым вегетационным периодом. На всей территории преобладают черноземы выщелоченные, меньше – черноземы обыкновенные.
Южная лесостепь расположена в пределах зауральского пенеплена и Западно-Сибирской низменности. Она характеризуется относительно большим количеством тепла и явным дефицитом влаги. Рельеф зоны типично равнинный. В почвенном покрове преобладают черноземы выщелоченные – 49% пашни, черноземы обыкновенные – 26 %.
Степная зона представлена предгорной и равнинной степью. Предгорная часть зоны отличается достаточно теплым и умеренно засушливым климатом, равнинная – наиболее теплым, но засушливым климатом. Занимая восточную часть предгорья Южного Урала, степная зона представляет собой сочетание вытянутых с юга на север увалов и плоских водоразделов. Почвенный покров зоны представлен черноземами обыкновенными, выщелоченными и солонцами. Почвообразующими породами являются желто-бурые карбонатные суглинки.
Естественные лесные, луговые, лугово-степные и степные растительные группировки в достаточно полной мере обеспечивают протекание процессов почвообразования.
Погодные условия
Осадков за вегетационный период 2001 года было меньше нормы. Начало лета теплое, влаги в почве достаточно. Средняя температура воздуха за июль составила 17,4 0C, что на 0,5 0C ниже нормы.
Вегетационный период 2003 года характеризуется как умеренно влажный и теплый. В мае выпало 60,2 мм осадков (при норме 42 мм). Июнь оказался теплым и влажным: средняя температура за месяц 15,4 0C (при норме 16,4 0C), выпало 103,2 мм осадков (52 мм). Июль жаркий: средняя температура 18,1 0C (16,2 0С); за месяц выпало 53,5 мм осадков (82 мм).