CC BY
72
ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВО, КАДАСТР И МОНИТОРИНГ ]
УДК 131.587:631.411.2 С.Э. Бадмаева, А.Н. Борисов
ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО
В статье представлены материалы исследований по динамике содержания гумуса и элементов питания на черноземе обыкновенном при орошении. Установлено, что поливы ограниченными поливными нормами в 20-30 мм не вносят изменения на содержание гумуса, фосфора и калия. Проведена статистическая обработка полученных результатов.
Почвенные исследования на Новоселовской оросительной системе были проведены на двух стационарных опытно-производственных участках.
Для исследуемых черноземных почв прослежена динамика содержания гумуса и элементов питания (азота, фосфора и калия) в течение 10 лет на целине, пашне и орошаемом массиве. Многолетнее использование чернозема обыкновенного среднесуглинистого под пашней в условиях недостатка органических удобрений резко снизило содержание гумуса (табл. 1).
Таблица 1
Содержание гумуса и элементов питания в целинных черноземах и их изменение в пахотных почвах
Глубина, см Г умус, % Азот Фосфор Калий валовый, %
валовый, % N0^ мг/100г валовый, %
Целина
0-10 7,17 0,41 1,7 0,22 0,92
10-20 7,52 0,30 2,0 0,18 0,97
Пашня
0-10 5,41 0,28 5,5 0,18 0,97
10-20 5,64 0,24 6,0 0,20 0,94
Запас гумуса в 20-сантиметровом слое в черноземе обыкновенном целинном равен 165 т/га, азота -7,92 т/га, на пашне соответственно 124 и 5,93 т/га. За период сельскохозяйственной эксплуатации почва потеряла 41,0 т/га (24,8%) гумуса, 1,99 т/га (25,1%) азота. В целинной почве максимальное содержание общего азота отличается в верхнем 10-сантиметровом слое, где под влиянием мульчи из растительного опада создаются благоприятные водно-воздушный и тепловой режимы. С глубиной содержание азота падает. На пашне основные почвообразующие режимы 20-сантиметрового слоя формируются ежегодными обработками, поэтому здесь не наблюдается таких резких перепадов в содержании общего азота.
Снижение количества общего азота на пашне в сравнении с целиной составило в слое 0-10 см - 32%, в слое 10-20 см - 20%. Вместе с тем на старопахотных почвах содержание нитратного азота примерно в 3 раза выше по сравнению с целиной, что объясняется высокой интенсивностью процессов нитрификации в условиях систематических обработок почвы. Валовое содержание фосфора и калия в пахотном слое пашни и целины практически одинаково.
Основными расходными статьями органического вещества почв следует признать минерализацию гумуса для обеспечения сельскохозяйственных культур при формировании урожая элементами минерального питания, а также дефляцию и локальную (очаговую) эрозию.
В процессе естественного почвообразования накопление гумуса происходит за счет ежегодного прихода органического вещества в виде опада высших растений, деятельности почвенной биоты. В агроценозах значительная часть органического вещества безвозвратно отчуждается с урожаем сельскохозяйственных культур, что обуславливает отрицательный баланс органического вещества и ведет к снижению потенциального плодородия почвы, если не вносится достаточного количества органических удобрений.
С введением в систему земледелия дополнительного фактора - орошения - почвообразовательные процессы меняются по сравнению с богарными почвами. Во-первых, с ростом продуктивности культур при орошении возрастает отчуждаемая масса органического вещества, во-вторых, меняется водный режим почвы. При орошении отмечаются две тенденции изменения содержания и запасов гумуса по сравнению с богарными почвами:
1. Уменьшение в начальный период ирригации с последующей стабилизацией (Орлов и др., 1980; Крупен-ников и др. 1985).
2. Стабильное состояние с тенденцией увеличения содержания гумуса (Барановская, Азовцев, 1973; Джиндил, 1974; Позняк, 1992). Гумусовое состояние почв при орошении зависит от культуры земледелия и химического состава оросительной воды. При качественном составе оросительной воды, в наличии в севообороте многолетних трав, особенно бобовых, внесении органических удобрений содержание органического вещества в орошаемых почвах не уменьшается.
Нами изучено влияние орошения ограниченными поливными нормами на содержание гумуса и пищевой режим чернозема обыкновенного. Для изучения выбран массив со слабым северо-западным склоном; часть его в течение 10 лет систематически орошалась дождеванием с помощью ДШ-25/300 поливной нормой 20-30 мм. Вторая часть массива не поливалась. За исключением орошения, все технологические приемы выращивания многолетних трав на сено были идентичны. Гумус и пищевой режим изучали в образцах, взятых из 2-х почвенных разрезов и 3-х прикопок в пределах каждого агрофона. Выращивание многолетних трав в течение 4-х лет полностью предотвращало возможность проявления водной эрозии.
Колебания мощности генетических горизонтов в пределах опытно-производственного участка незначительны (табл. 2).
Таблица 2
Глубина генетических горизонтов чернозема обыкновенного по площади опытно-производственного участка
Горизонт Номер участка
1 2 3 4 5 6
Почвенные разрезы
д 0-21 0-19 0-19 0-20 - -
АВ 21-23 19-29 19-28 20-29 - -
В 33-49 29-58 28-58 29-57 - -
С 49-140 58-140 58-140 57-140 - -
Прикопки
д 0-20 0-21 0-18 0-19 0-17 0-19
АВ 20-28 21-29 18-28 19-23 17-23 19-26
Орошение в течение десяти лет поливной нормой 20-30 мм не внесло изменений в содержание гумуса, фосфора и калия, тогда как содержание нитратного азота на богаре в 3,2-3,5 выше, чем на орошаемом участке. Наиболее вероятной причиной таких различий может быть большой вынос азота почвы с урожаем зеленой массы многолетних трав. При поливной норме в 20-30 мм промачивается только слой в 40-50 см в зависимости от предполивного порога влажности почвы. На отсутствие процесса миграции азота при принятом режиме орошения указывает также и его одинаковое содержание в слое 40-100 см вне зависимости от фона (табл. 3).
Таблица 3
Влияние орошения на содержание гумуса и элементов питания
Вариант Глубина, см рН Гумус, % мг / 100 г почвы
N-N03- Р2О5 К2О
Богара 0-10 8,25 5,56±0,154 5,3 16,5 57,8
10-20 8,25 5,52±0,351 5,5 14,6 20,6
20-40 8,52 2,67±0,215 2,5 6,6 12,6
40-60 8,68 - 2,7 3,1 11,7
60-80 9,16 - 2,8 0,7 10,0
80-100 9,58 - 3,0 0,8 10,0
Орошение 0-10 8,22 5,57±0,216 1,5 16,4 57,7
10-20 8,27 5,15±0,403 2,0 16,8 20,6
20-40 8,49 2,41 ±0,208 2,1 7,8 20,6
40-60 8,82 - 2,9 2,5 10,0
60-80 8,94 - 2,1 1,2 10,0
80-100 9,48 - 2,5 1,2 10,5
Примечание. Содержание гумуса определено до глубины 40 см.
Легкогидролизуемый азот в основном представлен аммиачной формой, содержание его в неорошаемых условиях выше на 27%, чем нитратного. Большая часть, как аммиачного, так и нитратного азота, сосредоточена в верхнем 0-20-сантиметровом слое почвы.
Орошение существенно снизило содержание азота, но не прослеживается зависимость уменьшения азота от поливной нормы (табл. 4).
Таблица 4
Содержание нитратного и аммиачного азота в зависимости от норм полива, мг/100 г почвы
Глубина, см N-N03- N^4+
Богара
0-20 5,45 7,34
20-40 8,50 10,20
Норма 20 мм
0-20 2,12 5,14
20-40 3,01 7,32
Норма 30 мм
0-20 2,75 6,55
20-40 3,13 8,42
Норма 40 мм
0-20 2,41 7,14
20-40 2,35 8,09
Норма 50 мм
0-20 2,55 7,38
20-40 2,92 8,45
Исследование зависимости нитратного и аммиачного азота в зависимости от норм полива и ее изменение по слоям почвы проведено методом линейного регрессионного анализа.
Полученная зависимость содержания аммиачного азота для слоя 0-20 см имеет вид:
К = 3,997 + 0,073 * Р ; (1)
R2 = 0,88, F = 1024,
где К - содержание аммиачного азота мг/100 г почвы;
Р - норма полива, мм;
R2 - коэффициент корреляции;
F - критерий Фишера.
Аналогичная зависимость для слоя 20-40 см имеет вид:
К = 6,99 + 0,031 * Р; (2)
R2 = 0,56, F = 175.
Высокие значения коэффициента множественной корреляции R, равные 0,94 и 0,75, для уравнений (1)-(2) соответственно показывают наличие тесной зависимости исследуемых характеристик. Приведенные данные говорят о том, что орошение существенно снизило содержание азота, но зависимость уменьшения азота от поливной нормы не прослеживается. Статистический анализ с использованием Статистики показал, что на 95%-м уровне доверительной вероятности отсутствует различие в значениях содержания нитратного азота от норм полива. В то же время для аммиачного азота на 95%-м уровне значимости такие различия достоверны.
Нами были изучены количество и состав обменных катионов - важнейшие с теоретической и практической точек зрения параметры коллоидного комплекса почв, которые могут изменяться при орошении, осо-
бенно при поливе водами качественно отличного от природного почвенного раствора ионного состава, в условиях активизации процессов минерализации биогенных остатков и гумуса, и миграции соединений, в том числе тонких коллоидов (Зайцева и др., 1988). В черноземах обыкновенных юга Средней Сибири в составе поглощенных оснований преобладают ионы Са2+ (табл. 5).
Таблица 5
Влияние орошения на содержание обменных оснований в черноземе обыкновенном
Вариант Глубина, Обменные основания, мг/экв на 100 г почвы Са:Мд
см Са2+ Мд2+ Na2+ Сумма
1 2 3 4 5 6 7
Богара 0-10 18,0 5,4 - 23,4 3,3
10-20 16,7 6,2 - 22,9 2,7
20-40 15,0 6,2 - 21,2 2,4
40-60 10,9 7,7 - 18,6 1,4
60-80 8,7 8,2 0,4 17,3 1,1
80-100 7,2 8,6 0,4 16,2 0,8
Орошение, норма 30 мм 0-10 17,2 4,9 22,1 3,5
10-20 17,0 7,3 - 24,3 А3
20-40 14,6 6,5 - 21,1 2,2
40-60 10,0 7Д - 17,1 1,4
60-80 8,1 8,0 - 16,1 0,8
80-100 7,3 8,9 0,4 16,6 0,8
Окончание табл. 5
1 2 3 4 5 6 7
Орошение, норма 50 мм 0-10 14,1 5,9 20,0 2,4
10-20 13,9 6,8 - 20,7 2,0
20-40 12,8 7,1 - 19,9 1,8
40-60 10,7 7,9 - 18,6 1,3
60-80 8,4 8,1 0,3 16,8 1,0
80-100 8,0 0,4 14,9 0,8
Особенностью этих черноземов является то, что в составе поглощенных оснований велик удельный вес Мд2+ и, начиная с глубин 60-80 см, отмечено проявление Na+. Так, в полуметровом слое почвы содержание магния составляет от 23 до 37% суммы обменных оснований. Отношение Са : Мд в пахотном слое чернозема обыкновенного опытного участка составляет 3,3-2,7 а с глубиной оно сужается за счет уменьшения содержания поглощенного кальция и в слое 60-100 см составляет 1,1-0,8.
Проведенный статистический анализ данных с использованием методов регрессионного анализа позволил получить зависимости содержания обменных оснований с глубиной для разных норм полива. Указанные зависимости имеют следующий вид:
Рса = 19,277-0,126* ^ R2 = 0,976,
Рса = 18,854-0,125* h , R2 = 0,952,
Рса = 15,471-0,0823* ^ R2 = 0,95,
где Рса - содержание в почве Са2+, мг/экв на 100 г почвы;
1п - глубина, см.
Аналогичные зависимости для Мд2+ имеют вид:
Рмд = 5,238-0,0354, R2 = 0,919,
Рмд = 5,366-0,0338, R2 = 0,734,
Рмд = 6,201-0,0217, R2 = 0,727,
где Рмд - содержание в почве Мд2+, мг/экв на 100 г почвы.
Статистический анализ полученных зависимостей для Мд2+ с использованием ^статистики показал, что на 95%-м уровне достоверности все они неразличимы.
Следует отметить, что орошение ограниченными поливными нормами в 30 мм существенно не повлияло на уменьшение содержания Са2+, тогда как орошение нормой в 50 мм снизило этот показатель в пахотном горизонте на 5,6 мг/экв на 100 г почвы.
В содержании Мд2+ существенных изменений под влиянием орошения не отмечено. Незначительные увеличения Мд2+, по-видимому, объясняются повышенным содержанием Мд2+ в поливной воде (136 мг/л).
Под влиянием орошения (норма 50 мм) заметно сужается соотношение Са : Мд, что наблюдается в верхних слоях почвы.
Статистический анализ полученных зависимостей показал, что на 95%-м уровне достоверности изменение содержания обменного Са2+ с глубиной для полива нормой в 30 мм статистически неразличимо с данными без орошения, а для полива нормой в 50 мм различия статистически значимы.
Литература
1. Барановская, В.А. Влияние орошения на миграции карбонатов в почвах Поволжья / В.А. Барановская, В.И. Азовцев // Почвоведение. - 1981. - №10. - С. 17-26.
2. Зайцева, Т.Ф. Почвы контактной полосы северной лесостепи и подтайги Приобья, их генезис и агрономическая оценка / Т.Ф. Зайцева // Тр. НСХИ. - 1970. - Т. 43. - С. 26-125.
3. Крупенников, И.А. Орошение черноземов Дунайско-Понтийской фации / И.А. Крупенников, В.Ф. Филип-чук // Почвоведение. - 1995. - №1. - С. 122-127.
F = 5125 (контроль);
F = 2485 (полив 30 мм); F = 1976 (полив 50 мм),
F = 1415 (контроль);
F = 343 (полив 30 мм); F = 330 (полив 50 мм),
4. Орлов, Д.С. Особенности органического вещества орошаемых почв / Д.С. Орлов, В.А. Аниканова, В.А. Маркин// Проблемы ирригации почв юга черноземной зоны. - М.: Наука, 1980. - С. 35-61.
---------♦'----------
УДК 131.587:631.411.2 С.Э. Бадмаева
ИЗМЕНЕНИЯ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПРИ ОРОШЕНИИ
В статье представлены материалы исследований водно-физических свойств чернозема обыкновенного при орошении. Выявлены различные агромелиоративные приемы по регулированию водно-физических свойств почвы. Проведена статистическая обработка полученных результатов.
Структура и многие физические свойства почв, такие, как водопроницаемость и плотность сложения, зависят от многих почвенных параметров и являются показателями плодородия и функционирования почв (Приходько, 1996). Рассмотрим изменения некоторых физических свойств почв под влиянием орошения.
При анализе данных по плотности сложения и общей порозности следует отметить, что четырехлетний пласт многолетних трав значительно уплотнен по всему корнеобитаемому слою. Вместе с тем нельзя сказать, что систематическое орошение ограниченной поливной нормой 30 мм усилило уплотнение (табл. 1).
Таблица 1
Изменение плотности сложения и порозности чернозема обыкновенного под влиянием орошения (многолетние травы)
Глубина, см Богара Орошение поливной нормой 30 мм
Плотность сложения, г/см3 Порозность, % Плотность сложения, г/см3 Порозность, %
0-10 1,17 52,1 1,19 50,9
10-20 1,12 53,9 1,18 51,4
20-40 1,22 52,0 1,29 49,2
40-60 1,31 49,8 1,28 51,6
60-80 1,30 49,6 1,33 48,4
0-20 1,15 - 1,19 -
Проведенный статистический анализ данных показал, что среднее значение порозности для контроля равно 51,48%, а для полива нормой 30 мм - 50,3%. Дисперсии порозности для контроля и полива нормой 30 мм равны 3,22 и 0,02% соответственно. Эти статистические данные говорят о том, что среднее значение порозности для контроля и полива нормой 30 мм на 95%-м уровне достоверности не различаются.
Уравнения, описывающие изменение плотности сложения с глубиной, для контроля и полива 30 мм на 95%-м уровне доверительной вероятности не различаются и имеют вид:
Р = 1,116 + 0,0026* ^ R2 = 0,81, F = 12,84;
Р = 1,165 + 0,0021* ^ R2 = 0,85, F = 17,37,
где Р - плотность сложения, г/см3;
1п - глубина, см;
R2 - коэффициент корреляции;
F - критерий Фишера.
