CC BY
31
рованной ЦМР SRTM совпадение отмечается на 63% протяжённости, что свидетельствует о более высокой степени гидрологической достоверности скорректированной ЦМР SRTM по сравнению с исходной.
Анализ гистограмм распределения высотных отметок по данным исходной и скорректированной ЦМР не показал существенных различий между моделями. Минимальная высотная отметка в районе составляет 64 м, а максимальная — 294 м над уровнем моря, средняя высотная отметка — 150 м, стандартное отклонение по высоте — 56 м.
Уклон местности является важным параметром при проведении морфометрического анализа местности в рамках агроэкологической оценки земель. Результаты статистического анализа уклонов пашни по данным исходной и скорректированной ЦМР представлены в таблице 2. В результате максимальный уклон снизился с 13,9 до 7,3°, а средний — с 1,26 до 1,06°.
2. Статистический анализ уклона пашни Труновского района по исходным и скорректированным данным ЦМР SRTM
Уклон, градус
ЦМР SRTM мин. макс. сред- стандартное
ний отклонение
Исходная 0 13,9 1,26 0,80
Скорректированная 0 7,3 1,06 0,63
Ранжирование территории по определённым уклонам с целью агроэкологической типизации земель показало значительное изменение площадей. Так, если по исходной ЦМР площадь пашни с уклоном <1° составляла 41%, то по данным скорректированной ЦМР SRTM она возросла до 54% за счёт сокращения площади пашни с уклоном 1—3° с 55% по данным исходной ЦМР до 45% — по данным скорректированной модели (табл. 3).
Выводы. Современные ГИС-технологии и данные дистанционного зондирования Земли являются важными элементами при проведении агроэкологической оценки земель. Однако необходимо учитывать особенности данных дистанционного зондирования Земли и применяемые методы геоинформационного анализа. В случае
3. Соотношение площади пашни Труновского района с различными уклонами по исходным и скорректированным данным ЦМР SRTM
Уклон пашни Площадь пашни (%)
исходная ЦМР SRTM скорректированная ЦМР SRTM
<1° 41 54
1-3° 55 45
3-5° 2 1
5-7° 1 0
>7° 0 0
использования данных радиолокационной съёмки высокого пространственного разрешения для морфометрического анализа территории необходимо проводить их корректировку с учётом особенностей расположения объектов на местности в период проведения съёмки для повышения точности результатов анализа.
Литература
1. Кулинцев В.В., Годунова Е.И., Желнакова Л.И. и др. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: монография. Ставрополь, 2013. 520 с.
2. Петрова Л.Н., Желнакова Л.И. Система сухого земледелия и пути её совершенствования в Ставропольском крае // Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России (итоги и опыт за 50 лет, задачи на ближайшую перспективу: матер. Всерос. науч.-практич. конф. М., 1999. С. 66-72.
3. Кирюшин В.И., Иванов А.Л. Методическое руководство по агроэкологической оценке земель, проектированию адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехно-логий. М., 2005. 763 с.
4. Сочава Б.В. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1978. 319 с.
5. Булыган С.Ю., Ачасов А.Б., Лисецкий Ф.Н. Использование интегрального анализа данных дистанционного зондирования и цифровых моделей рельефа при картографировании почвенного покрова чернозёмной зоны // Научные ведомости БелГУ. Серия: Естественные науки. 2012. № 21 (140). С. 143-153.
6. Селянинов Г.Т. Принципы агроклиматического районирования СССР // Вопросы агроклиматического районирования СССР. М.: Изд-во Мин. с.-х. СССР, 1958. С. 18-26.
7. Лурье И.К. Геоинформатика. Учебные геоинформационные системы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997. 115 с.
8. Тикунов В.С. Основы геоинформатики: в 2-х кн. Кн. 1: учебное пособие для студентов вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 352 с.
9. Пьянков С.В., Калинин В.Г. Метод вычисления линейных размеров растра и порогового значения сумм направлений стока при построении гидрологически корректных ЦМР // Географический вестник. 2017. № 1 (40). С. 138-145. Doi 10/17002/2079-7877-2017-1-138-145.
10. Trukhachev V.I., Esaulko A.N., Antonov S.A., Loshakov A.V., Sigida M.S. etc. Water Erosion Monitoring On The Territory Of Agrolandscapes Stavropol Territory By Remote Methods // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. November-December 2018. № 9(6). P. 1766-1769.
Диагностика почв агроландшафтов Кубани
О.А. Гуторова, к.б.н, ФГБНУ ВНИИ риса, ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ; А.Х. Шеуджен, академик РАН, д.б.н., профессор, ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ, ФГБНУ ВНИИ риса
Возделывание культуры риса сопровождается периодическим затоплением почв, что вместе с другими факторами агрогенного воздействия
трансформирует первоначальные условия почвообразования [1, 2]. Одновременно с положительной мелиорирующей ролью культуры затопляемого риса в почвах рисовых полей ухудшаются окислительно-восстановительные, физические и физико-химические свойства почв, пищевой режим, что приводит к снижению их плодородия и продуктивности [1—7].
Цель исследования — провести диагностику почв рисовой оросительной системы.
Материал и методы исследования. Исследование проведено на лугово-чернозёмной и лугово-болотной почвах Марьяно-Чебургольского оросительного массива рисовой оросительной системы Краснодарского края.
Весной в пределах рисовой оросительной системы были заложены почвенные разрезы. Морфологическое описание почв проводилось по Б.Г. Розанову, название почвы дано согласно руководству «Классификация и диагностика почв...» [8, 9].
Аналитическая часть исследования сопровождалась определением содержания в почвах подвижного фосфора и калия по Чирикову, общего гумуса — методом Тюрина со спектрофотометрическим окончанием по Орлову—Гриндель, водорастворимого гумуса — перманганатным окислением, соединений FeO и Fe2Oз в 0,1 нH2SO4 — по Ка-зариновой — Окниной в модификации Коптевой, поглощённых оснований в 1,0 н CH3COONH4. Измерение рНвод. и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП, Е^ тУ) почв проводили по-тенциометрическим методом; величину парциального давления водорода расчитывали по формуле: гН2 = Е^/30+2рН. Групповой состав гумуса определяли пирофосфатным методом по Кононовой — Бельчиковой, гранулометрический состав почвы — методом пипетки с обработкой пирофосфатом натрия, плотность почвы ненарушенного сложения — по Качинскому, общей пористости — расчётным методом на основании плотности твёрдой фазы и плотности сложения [10, 11].
Результаты исследования. Почвы, вовлечённые в рисосеяние, характеризуются хорошо выраженной дифференциацией генетических горизонтов, большой мощностью гумусового горизонта (82—114 см), наличием в подпочве одного или нескольких погребённых слоёв, проявлением гидроморфных признаков по профилю (прожилок ржавчин, охристых пятен, чёрных точек МпО, сульфидов), карбонатных новообразований ниже пахотного горизонта (журавчиков, белоглазки, карбонатного мицелия, мучнистых пятен). Последнее указывает на их выщелачивание на глубину 44—66 см. В средней части профиля выделяются глинистые потёки, что свидетельствует о перемещении глины, в основном её илистой фракции. Уровень грунтовых вод колеблется от 1,0 до 2,0 м. Из-за более близкого их залегания к поверхности признаки гидроморфизма интенсивней проявляются в лугово-болотной почве, чем в лугово-чернозёмной (выше на 0,5—1,0 м).
В зависимости от предшественника риса суммарное содержание подвижного железа ^еО + Fe2O3) в пахотных горизонтах лугово-чернозёмной почвы находится в диапазоне 173—385 мг/100 г, в составе которого присутствуют оксиды двухвалентного железа FeO3 — 8% и преобладающие оксиды
трёхвалентного Fe2O3 — 92—97% от их суммы. Их содержание уменьшается с глубиной почвы, но при этом реакционно-подвижные формы железа могут мигрировать по профилю и накапливаться в нижележащих слоях с резким снижением ОВП (312-335 тУ; гН2 = 26,5-27,0; FeO/Fe2O3= 1,05) (рис. 1).
БеО, мг/100 г 0 10 20 30
БеО, мг/100 г 0 30 60 90 120
Апах
Апах
АВ
АВ
Рис. 1 - Изменение содержания двухвалентного железа по профилю лугово-чернозёмной (А) и лугово-болотной (В) почвооросительной системы
В лугово-болотной почве доля FeO в пахотных горизонтах повышается до 9-25%, а доля Fe2O3 снижается до 75-91% от суммарного их содержания 210-273 мг/100 г. Двухвалентное железо мигрирует по почвенному профилю и накапливается в горизонте АВ ^=107 тУ; гН2=18; FeO/Fe2O3=1,28). Максимальное его содержание совпадает с минимальной величиной ОВП, что указывает на развитие восстановительных процессов, которые могут протекать с разной интенсивностью.
На лугово-чернозёмной почве встречаются средне-, тяжелосуглинистые и глинистые разновидности (рис. 2). В пахотных горизонтах среднесу-глинистой почвы содержание физической глины варьирует в пределах 39-43% с преобладанием фракции песка (37-42%) над фракциями пыли (33-34%) и ила (25-28%). По соотношению сумм фракций почва относится к пылевато-песчаной.
Гранулометрический состав по профилю лугово-чернозёмной среднесуглинистой почвы не однороден. Отмечено увеличение содержания физической глины с глубиной почвы за счёт пы-леватых и илистых фракций. Почвообразующей породой являются аллювиальные отложения тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание физической глины в породе составляет 45%, а в составе фракций преобладают частицы пыли (39-48%) при довольно высоком содержании песка (25-35%) и ила (до 26%).
0 20 40 60 80 100
0 20 40 60 80 100
0 20 40 60
% 100
0 20 40 60 80 100
¡■I
Апах
Апах
AB -
AB -
Лугово-чернозёмная среднесуглинистая почва
Лугово-чернозёмная тяжелосуглинистая почва
Лугово-чернозёмная легкоглинистая почва
Лугово-болотная среднеглинистая почва
И 1,00-0,25 мм □ 0,01-0,005 мм
□ 0,25-0,05 мм ■ 0,005-0,001 мм
10,05-0,01 мм ] <0,001 мм
Рис. 2 - Гранулометрический состав почв рисовой оросительной системы
В тяжелосуглинистых разновидностях лугово-чернозёмной почвы содержание физической глины в пахотных горизонтах составляет 55—57% с преобладанием пылеватой фракции (45—49%) над илом (28—31%) и песка (22—23%). Соотношение гранулометрических фракций характеризует почву как иловато-пылеватую. Содержание физической глины по почвенному профилю увеличивается до 61—65%. Почва залегает на аллювиальных лёгких глинах, характеризующихся содержанием физической глины 60—63%, пыли — 47—50, ила — 33—34 и песка — 17—20%.
Содержание физической глины в пахотных горизонтах глинистых разновидностей лугово-чернозёмной почвы составляет 68% с содержанием фракций пыли 48—49% и ила — 39—41%. По соотношению гранулометрических элементов почва относится к иловато-пылеватой. Содержание песка в ней небольшое (не более 11,5%), причём эти частицы уменьшаются вниз по почвенному профилю. Однородный тяжёлый гранулометрический состав сохраняется по всей глубине почвы. Почвообра-зующей породой является глинистый аллювий с содержанием физической глины 71—75%, пыли — 51-54, песка - 6-9 и ила - 39-41%.
Гранулометрический состав лугово-болотной почвы более тяжёлый, глинистый (рис. 2). В пахотных горизонтах снижено содержание песчаных фракций, а количество физической глины достигает 72-78%. При этом на долю пылеватой и илистой фракций приходится соответственно 48-51 и 44-47% при небольшом содержании песка - 4-6%. По соотношению гранулометрических элементов почва относится к иловато-пылеватой легко- и среднеглинистой разновидностям. Глинистый гранулометрический состав почвы сохраняется по всему почвенному профилю. Почвообразую-щей породой являются аллювиальные оглеённые
глины с содержанием илистых частиц (до 46%), пыли (48-51%), при небольшом наличии песка (4-6%).
В результате интенсивного развития элювиально-глеевого процесса в почвах рисовых полей происходит вымывание илистых частиц из пахотных горизонтов и накопление их в нижележащих слоях. Максимум их содержания приходится на горизонт АВ (рис. 3).
Плотность сложения почвы во многом зависит от гранулометрического её состава. Для лугово-болотной почвы характерна высокая плотность пахотных горизонтов (1,40+0,04) и низкая их пористость (47,8+2,02). Благоприятным физическим состоянием обладает лугово-чернозёмная почва (1,31+0,02 и 51,0+1,54 соответственно).
По содержанию гумуса почвы рисовых полей слабогумусные (3,05+0,30 в лугово-чернозёмной и 3,67+0,27% в лугово-болотной). Вниз по профилю его количество уменьшается, составляя 0,57-0,96% в почвообразующей породе.
Обнаружена высокая подвижность водорастворимого гумуса в почвах рисовых полей, обусловленная развитием восстановительных процессов и образованием железоорганических комплексов, мигрирующих по их профилю. При этом если в лугово-чернозёмной почве вынос водорастворимого гумуса за пределы пахотного слоя ограничивается накоплением в горизонте А, то в условиях лугово-болотной почвы вынос отмечен в горизонты АВ или В (рис. 3).
Для лугово-чернозёмной почвы характерен гумус гуматного или фульватно-гуматного типа (Сгк:Сфк=1,62-2,12). В лугово-болотной процессы гумификации замедляются, снижается содержание в почве гуминовых кислот и увеличивается количество фульвокислот. Тип гумуса гуматно-фульватный или фульватно-гуматный (Сгк:Сфк=1,00-1,22).
%
%
%
<0.001 мм. % 30 35 40 45 50
1 2 3 4 5 6
<0,001 40 45 50 а
1 2 3
АВ
-t-1 Ami
*->1*1*-1
АВ
В
cl I
Рис. 3 - Изменение содержания илистых частиц и водорастворимого гумуса по профилю лугово-чернозёмной (А) и лугово-болотной (В) почв оросительной системы
Содержание подвижного фосфора в пахотных горизонтах лугово-чернозёмной почвы низкое и среднее (3,35+1,11 мг/100 г), лугово-болотной — очень низкое и низкое (2,22+0,64 мг/100 г). Характер распределения подвижного фосфора по профилю указывает на обеднение этого элемента верхних горизонтов почв, обусловленное выносом в нижележащие слои (А или АВ).
Наибольшей обеспеченностью подвижным калием характеризуется более тяжёлая по гранулометрическому составу лугово-болотная почва (31,85+2,14 мг/100 г), в более лёгкой лугово-чернозёмной его количество в пахотных горизонтах меньше (23,79+2,79 мг/100 г). Вниз по профилю почв содержание подвижного калия снижается.
Характерной особенностью почв, вовлечённых под посевы риса, является довольно высокая насыщенность почвенно-поглощающего комплекса (ППК) катионом кальция (62,9—73,5% от суммы обменных оснований). Второе место занимает доля Mg2+ — 19,3—28,8%, содержание катионов К+ и составляет 2,4—4,1 и 3,0—6,5% от суммы обменных оснований соответственно. При этом в лугово-болотной почве снижаются доли катионов Са2+ и К+ и увеличиваются доли поглощённых форм Mg2+ и №+. Внедрение обменного натрия до 6,5% от суммы обменных оснований в ППК указывает на развитие процесса осолонцевания в лугово-болотной почве.
Реакция почвы в пахотных горизонтах близка к нейтральной или слабощелочная, постепенно увеличиваясь к почвообразующей породе до щелочных значений (7,70—8,04 ед.).
Выводы. В условиях рисосеяния преобладающими почвенными процессами являются оглеение, лессиваж, выщелачивание карбонатов. В результате развития элювиально-глеевого процесса происходит вымывание из пахотных горизонтов илистых
фракций, водорастворимого гумуса, подвижных форм железа и фосфора. Почвенный профиль формируется по элювиально-иллювиальному типу, степень дифференциации которого зависит от мелиоративного режима оросительной системы. В лугово-болотной почве элювиально-глеевые процессы развиваются интенсивней, чем на повышенных участках лугово-чернозёмной, неблагоприятно отражающихся на окислительно-восстановительном её состоянии, физических и физико-химических свойствах.
Литература
1. Ковда И.В. Минералогические и микроморфологические особенности вторично-окарбоначенных рисовых почв Южного Китая / И.В. Ковда, М.П. Лебедева, Н.П. Чижи-кова [и др.] // Биосферные функции почвенного покрова: матер. всерос. науч. конф. Пущино: SYNCHROBOOK, 2010. С. 152-154.
2. Кириенко Т.Н. Рисовые поля Украины и пути оптимизации почвообразовательных процессов. Львов: Вища школа. Изд-во Львов. ун-та, 1985. 184 с.
3. Гуторова О.А., Шеуджен А.Х. Морфогенетические особенности рисовой лугово-чернозёмной почвы // Российская сельскохозяйственная наука. 2016. № 4. С. 53-56.
4. Гуторова О.А., Шеуджен А.Х. Морфогенез рисовых лугово-болотных почв Кубани // Российская сельскохозяйственная наука. 2016. № 6. С. 25-27.
5. Kalbitz K. Controls on the dynamics of dissolved organic matter in soils: A review / K. Kalbitz, S. Solinger, J.-H. Park, B. Michalzik, E. Matzner // Soil Sci. 2000. 165. № 4. P. 277-304.
6. Huang L.-M. The use of chronosequences in studies of paddy soil evolution: a review / L.-M. Huang, A. Thompson, G.-L. Zhang, L.-M. Chen, G.-Z. Han, Z.-T. Gong // Geoderma. 2015. V. 237-238. P. 199-210.
7. Kolbl A. Accelerated soil formation due to paddy management on marshlands (Zhejiang Province, China) / A. Kolbl, P. Schad, R. Jahn, W. Amelung, A. Bannert, Z.H. Cao, S. Fiedler, K. Kalbitz, E. Lehndorff, C. Mttller-Niggemann, M. Schloter, L. Schwark, V. Vogelsang, L. Wissing, I. Kogel-Knabner // Geoderma. 2014. № 228-229. P. 67-89.
8. Розанов Б.Г. Морфология почв: учебник для высшей школы. М.: Академический проект, 2004. 432 с.
9. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 221 с.
10. Лабораторно-практические занятия по почвоведению: учебное пособие / М.В. Новицкий, И.Н. Донских, Д.В. Чернов [и др.]. СПб.: Проспект науки, 2009. 320 с.
11. Орлова Н.Е., Бакина Л.Г. , Орлова Е.Е. Методы изучения содержания и состава гумуса. СПб.: Изд-во С.-Петербург. ун-та, 2007. 145 с.
