Динамика агрохимических свойств буроземов в условиях развития водной эрозии Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.42:631.459.2

ДИНАМИКА АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУРОЗЕМОВ В УСЛОВИЯХ РАЗВИТИЯ ВОДНОЙ ЭРОЗИИ

О. А. Анциферова, к. с.-х. н.

Калининградский государственный технический университет e-mail: anciferova@inbox.ru

Ускоренное развитие водной эрозии, спровоцированное погодными условиями, приводит к снижению показателей плодородия за короткий промежуток времени, что отражается на урожайности сельскохозяйственных культур. Скорость изменения свойств почв в условиях холмистого агроландшафта зависит от элемента рельефа.

Ключевые слова: интенсивность эрозии, геоморфологические условия, агрохимические показатели, микроэлементы, нитраты, озимая рожь.

Dynamic of agrochemical parameters of burozem soil during water erosion

The accelerated development of water erosion, provoked weather conditions, results in decrease ofparameters offertility for a short time intervals, that is reflected in productivity of agricultural crops. The speed of change of properties soils in conditions hilly agricultural landscape depends on an element of a relief.

Keywords: intensity of erosion, geomorphologic conditions, agrochemical parameters, microelements, nitrates, winter

rye.

Причиной активизации эрозионных процессов на пахотных землях Калининградской области служит совокупный результат действия: 1) природных предпосылок (сильная расчлененность рельефа полей в агроландшаф-тах холмисто-моренных возвышенностей; резкое увеличение годового количества ливневых осадков); 2) антропогенных предпосылок (снижение культуры земледелия, неправильная распашка склонов, отсутствие почвозащитных севооборотов).

На производственных полях хозяйства «Светлогорский», расположенного в геоморфологическом районе Самбийской возвышенности (западная часть Калининградской области), изучали интенсивность эрозии, динамику агрохимических показателей и микроэлементов, а также урожайность озимой ржи (на учетных площадках без потерь). Рельеф полей холмистый, почвообра-зующие породы - выщелоченные водно-ледниковые и моренные валунные супеси, местами подстилаемые песками. Почвенный покров состоит из буроземов разной степени увлажнения и эродированности. Практикуется севооборот с озимой рожью, яровым ячменем, картофелем, озимой пшеницей. Под озимые зерновые вносят предпосевное удобрение и весной проводят азотную подкормку. Почвы известковали и фосфоритовали в конце 90-х годов ХХ века.

В 2006 и 2008 гг. проведено два тура обследования полей. Смешанные образцы из пахотного горизонта отбирали не по агрохимическим контурам, а по элементам рельефа, что позволяет получить более объективную информацию об интенсивности изменения свойств почв в условиях холмистого рельефа. Установлено, что резкая активизации водной эрозии зависит от погодных условий, в частности, от частоты и формы выпадения осадков. Ливневые осадки особенно опасны для почв под озимыми зерновыми осенью и весной до фазы выхода в трубку. Отсутствие структуры у супесей приводит к быстрому смыву почвы, образованию линейных форм эрозии (глубоких промоин). За осенний период 2005 г. выпало всего около 74 мм осадков, что для приморского

климата хозяйства характеризует осень как относительно сухую. Весна также не отличалась обилием осадков. На почвах под посевами озимой ржи плоскостной сток за сентябрь-апрель 2005-2006 гг. составил в среднем 0,30,5 т/га на склонах крутизной 2-40 и 0,9-1,2 т/га на склонах 5-100. Сезон 2007-2008 гг. оказался дождливым. Осенью 2007 г. выпало 274 мм осадков, 88-97% из которых в форме ливней. Положительные среднемесячные температуры зимы и влажный март (100 мм осадков) послужили фоном для дальнейшего развития эрозии. Уже в ноябре на почвах сформировалась густая сеть ручейков (80-150 шт/га глубиной 3-6 см), а местами образовались промоины глубиной 50-90 см. Смыв почвы за сентябрь-апрель 2007-2008 гг. составил 1,0-1,5 т/га на склоновых поверхностях крутизной 2-40 и 11,0-15,8 т/га на участках с покатыми и прямыми склонами крутизной 5-100. Более 90% объема почвы было вынесено из ру-чейковых эрозионных форм.

Данные по агрохимическим свойствам почв за два тура обследования представлены в таблицах 1-2. Выяснилось, что при общей тенденции к подкислению почв, скорость данного процесса сильно зависит от элемента рельефа. Минимальные величины снижения рНКс1 и суммы обменных оснований характерны для плоских вершин и повышений. Максимальные величины отмечены на склонах крутизной свыше 50. Содержание подвижных фосфатов на плоских вершинах в среднем дает некоторый прирост как вследствие выхода из прочно-связанного состояния в подвижное на фоне подкисле-ния, так и по причине внесения удобрений. На склонах и выпуклых вершинах эрозионные потери приводят к отрицательному балансу. Обменный калий более подвижен в ландшафте, поэтому на автономных и транзитных элементах рельефа его содержание снижается из-за эрозионных потерь, вертикальной миграции и выноса с урожаем.

Картина разнонаправленных изменений свойств почв наблюдается в понижениях. Условное разделение открытых понижений на две категории (между пологими и

1. Динамика агрохимических свойств почв ^ в зависимости от элементов рельефа

Почвы

Год обследования

рНк

Гидролитическая кислотность

Сумма обменных оснований

мг-экв/100 г почвы

Гумус, %

Подвижные фосфаты

Обменный калий

мг/кг

Плоские вершины, п = 15

Буроземы супесчаные

2006 2008

+/-

5,6 5,5 -0,1

3.0

3.1 +0,1

6,5 6,1 -0,4

2,21 2,19 -0,02

660 700 +40

212 200 -12

Выпуклые вершины, п = 15

Буроземы супесчаные слабо-и среднесмытые

2006 2008

+/-

5,3 4,8 -0,5

2,9

3,2 +0,3

6,5 5,8 -0,7

1,78 1,49 -0,29

475 312 -163

227 157 -70

Склоны крутизной 2-40, п = 15

Буроземы супесчаные слабосмытые

2006 2008

+/-

5,5 5,4 -0,1

1,9 2,1

+0,2

6,3 5,9 -0,4

2,00 1,92 -0,07

1015 994 -21

260 245 -25

Склоны крутизной 5-100, п = 20

Буроземы супесчаные средне-и сильносмытые

2006 2008

+/-

5,9 4,8 -1,1

1,2 2,8 +1,6

8,6 5,5 -3,1

1,58 1,53 -0,05

509 343 -166

181 152

-29

Понижения между склонами крутизной 2-4 , п = 15

Буроземы супесчаные намытые

2006 2008

+/-

5,6 5,9

+0,3

2,8 1,9 -0,9

8,8 9,6 +0,8

2,46 2,61 +0,15

750 823 +73

264 255 -9

Понижения между склонами крутизной 5-10 , п = 15

Буроземы супесчаные намытые

2006 2008

+/-

5,8 4,8 -1,0

2,3 2,8 +0,5

9,2 7,5 -1,7

2,72 2,08 0,64

763 631 -132

288 195

-93

2. Динамика содержания микроэлементов в зависимости от элементов рельефа

Почвы

Год обследования

Си

Содержание микроэлементов, мг/кг

гп

Мп

В

Со

8

Плоские вершины, п = 15

Буроземы супесчаные

2006 2008

+/-

2,7 3,2 +0,5

1,4 1,6

+0,2

40 38 -2

0,90 0,66 -0,24

0,45 0,42 -0,03

3,3 3,0 -0,3

Выпуклые вершины, п = 15

Буроземы супесчаные слабо-и среднесмытые

2006 2008

+/-

2,8 2,4 -0,4

1,5 1,2 -0,3

41 45

+4

0,79 0,72 -0,07

0,45 0,30 -0,15

3,4 2,0 -1,4

Склоны крутизной 2-40, п = 15

Буроземы супесчаные слабосмытые

2006 2008

+/-

3,0 3,0 0,0

1,5 1,7

+0,2

37 41 +4

0,61 0,69 +0,08

0,50 0,43 -0,07

2,8 2,3 -0,5

Склоны крутизной 5-100, п = 20

Буроземы супесчаные средне-и сильносмытые

2006 2008

+/-

3,0 2,2 -0,8

1.5

1.6 +0,1

35 40 +5

0,74 0,55 -0,19

0,51 0,42 -0,9

2,2 2,0 -0,2

Понижения между склонами крутизной 2-40, п = 15

Буроземы супесчаные намытые

2006 2008

+/-

3,9 4,0 +0,1

2,5 6,0

+3,5

60 46 -14

1,35 0,90 -0,45

0,55 0,52 -0,03

2,2 2,1 -0,1

Понижения между склонами крутизной 5-100, п = 15

Буроземы супесчаные намытые

2006 2008

+/-

4,0 3,4 -0,6

2,9 6,8

+3,9

58 44 -14

1,32 0,89 -0,43

0,54 0,50 -0,04

2,8 2,4 -0,4

крутыми склонами) вполне оправдано. Так, в понижениях между склонами крутизной 2-40 происходит преимущественная аккумуляция обменных оснований, подвижных фосфатов, обменного калия и гумуса, приносимых с

геохимическим потоками. В понижениях между склонами с крутизной 5-100 в ходе циклов интенсивной эрозии откладывается малогумусированный делювий мощностью 5-10 см, а местами песчаный материал почвообра-

зующей породы, вынесенный из глубоких промоин. В итоге наблюдается в разной степени выраженное снижение по всем основным агрохимическим показателям.

Содержание гумуса традиционно относится к медленно изменяющимся показателям. Но в условиях ускоренной эрозии отрицательная динамика ярко выражена. Наиболее сильное отрицательное влияние оказали ливневые осадки на пахотный горизонт выпуклых вершин, где произошел сильный смыв почвенной массы и резкое снижение количества гумуса. На сильноэродированных почвах, где фактически распахан горизонт В, содержание гумуса снижается незначительно вследствие приближения его количества к критическим для буроземов значениям. Ежегодная запашка стерни на изученных почвах не дает заметного и достоверного результата, а рекомендованное звено многолетних трав в севообороте отсутствует.

Сложные закономерности наблюдаются в динамике микроэлементов. На плоских вершинах в условиях прогрессирующего подкисления увеличивается подвижность Си и 2п. На склонах в зависимости от локальных условий и формы склона количество микроэлементов может незначительно увеличиваться или уменьшаться. Горизонты В преобладающих на полях буроземов содержат повышенное количество илистых частиц, а также Мп и в ряде случаев 2п (Анциферова, 2008). Поэтому смыв части гумусового горизонта и припашка срединных горизонтов способствует некоторому обогащению пахотного горизонта валовыми формами данных элементов, которые в кислой среде увеличивают степень

подвижности. В содержании Со и 8 наблюдается однозначная тенденция к снижению на фоне их общего низкого содержания в пахотном слое.

На динамику микроэлементов влияют не только эрозионные процессы, но и вынос с урожаем, который зависит от вида культуры, ее физиологического состояния на фоне различных погодных условий и агрофона, а также урожайности. Отрицательная корреляционная взаимосвязь между изменением содержания микроэлементов и урожаем озимой ржи установлена на изученных полях для подвижных соединений бора (г = -0,71) и марганца (г = -0,68). Максимальные урожаи отмечались в понижениях (с мощностью свежего делювия не более 5 см) вследствие привноса биогенных элементов со склонов и повышений и активной фиксации их корневой системой озимой ржи.

Увеличивает вынос микроэлементов из почв понижений обильное азотное питание. Достоверное влияние азотных удобрений на вынос микроэлементов с урожаем озимой ржи и ячменя было ранее установлено для условий Калининградской области (Панасин, 2000). В наших исследованиях эрозионные процессы резко усиливают миграцию нитратов и перераспределяют их по элементам рельефа. В 2008 г. содержание нитратного азота почвах понижений было в 1,9-2,8 раза выше по сравнению со склонами и в 1,3-1,6 раза выше по сравнению с вершинами спустя две недели после подкормки аммиачной селитрой. Избыток нитратов поступал в грунтовые воды, и к концу мая концентрация составляла 15-21 мг/л при УГВ 120-140 см в понижениях.

3. Динамика некоторых показателей структуры урожая озимой ржи _ на различных элементах рельефа__

Почвы Год Высота Количество Длина колоса Количество Масса зерна

обследования растений, см продуктивных (без остей), см зерен в колосе, без потерь,

стеблей, шт/м2 шт. т/га

Плоские вершины

Буроземы 2006 144,3±9,2 364,5±21,3 7,0±0,9 31,1±5,4 4,1±0,2

супесчаные 2008 130,5±9,5 274,7±25,2 7,0±0,8 26,3±5,0 3,0±0,3

Выпуклые вершины

Буроземы 2006 137,8±8,4 348,3±21,7 6,9±0,8 26,1±4,7 3,6±0,2

супесчаные слабо- 2008 105,9±7,3 196,0±20,3 6,5±0,7 20,0±4,5 2,1±0,1

и среднесмытые

Склоны крутизной 2-4 0

Буроземы 2006 139,4±10,2 356,0±20,2 7,2±0,8 22,4±4,7 3,5±0,2

супесчаные 2008 118,2±8,6 283,2±19,0 6,8±0,7 22,0±4,5 3,1±0,1

слабосмытые

Склоны крутизной 5-100

Буроземы 2006 128,0±8,2 344,0±31,0 6,8±0,7 20,9±4,5 2,9±0,3

супесчаные 2008 110,9±7,6 244,1±22,1 6,6±0,6 20,0±4,0 2,3±0,1

средне- и сильно-

смытые

Понижения между склонами крутизной 2-40

Буроземы 2006 160,2±8,0 400,0±34,4 8,2±0,7 36,7±4,9 5,3±0,2

супесчаные 2008 134,5±7,2 328,3±23,1 9,8±0,6 37,7±4,4 5,1±0,2

намытые

Понижения между склонами крутизной 5-100

Буроземы 2006 149,0±8,2 300,7±19,1 7,8±0,7 32,0±5,3 4,4±0,1

супесчаные 2008 130,2±7,4 256,0±18,3 8,2±0,8 30,6±5,0 4,1±0,2

намытые

НСР05 2006 20,6 62,0 2,0 11,6 0,62

2008 23,2 64,5 2,1 12,5 0,61

Влияние интенсивности эрозии и связанного с ней снижения плодородия почв на урожайность зависит от вида и культуры сорта. Так, интенсивный сорт озимой пшеницы «Астрон», распространенный в Калининградской области, не дал в 2008 г. производственно значимого урожая на средне- и сильносмытых почвах хозяйства «Светлогорский». Нами изучены показатели структуры урожая озимой ржи (сорт Пуховчанка), отличающейся широким экологическим потенциалом адаптации к неблагоприятным почвенным условиям. Установлено, что в 2008 г. озимая рожь отреагировала на эрозионную деградацию почв снижением практически всех показателей продуктивности по сравнению с 2006 г. (табл. 3).

Мы рассчитали степень достоверности различий между показателями продуктивности на различных элементах рельефа отдельно для каждого года и разницы показателей 2006 и 2008 гг. для каждого элемента рельефа. Во втором случае различия существенны при 5%-ном уровне значимости для показателей высоты растений, количества продуктивных стеблей, массой зерна на повышениях и склонах. Все эти параметры оказались в 2008 г. достоверно ниже по сравнению с 2006 г. Наиболее тесная корреляционная зависимость обнаружена ме-

жду высотой растений и содержанием гумуса (г = 0,850,88 по различным годам), урожайностью и содержанием гумуса (г = 0,84-0,91).

Таким образом, основной причиной ускоренного изменения агрохимических свойств почв в холмистом агроландшафте стало неравномерное перераспределение биогенных элементов эрозионными потоками различной интенсивности в зависимости от элемента рельефа. Деградационные процессы отражаются на урожайности сельскохозяйственных культур. Выявленные региональные особенности развития водной эрозии должны служить основой для разработки почвозащитных систем земледелия и прогноза динамики агрохимических свойств на основе почвенно-геоморфологической оценки полей.

Литература

1. Анциферова О. А. Почвы Замландского полуострова и их антропогенное изменение. Часть 1. Факторы почвообразования. Почвы подзолистого и буроземного рядов. - Калининград: Изд-во КГТУ, 2008. - 395 с.

2. Панасин В.И. Микроэлементы и урожай. - Калининград, 1995. - 282 с.

УДК 631.58

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ АГРОЦЕНОЗОВ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ

М.К. Зинченко

Владимирский НИИ сельского хозяйства, e-mail: adm@vnish.elcom.ru

В условиях длительного стационарного опыта исследовано влияние различных доз минеральных и органических удобрений на биологические показатели серой лесной почвы Владимирского ополья, которые достоверно отражают изменения интенсивности и направленности микробиологических и биохимических процессов на агрофонах различной интенсификации. Установлено, что биотопы нетронутой почвы имеют показатели биологической активности выше, чем серые лесные почвы, подверженные агрогенной нагрузке. Вариант, в котором произошли наибольшие негативные отклонения от природных аналогов, - высокоинтенсивный минеральный фон.

Ключевые слова: почва, микробиоценоз, экосистема, агрофон, индикаторы, процессы, оценка.

Ecological condition of grey forest soil agrocoenosis

In the conditions of prolonged stationary test influence of various doses of mineral and organic fertilizers on biological indicators of Vladimir opolye grey forest soil which reliably reflect intensity and direction changes of microbiological and biochemical processes against the agrobackground of various intensification is investigated. It is established that untouched soil biotope have biological activity indicators above than the grey forest soils subject to agrogene load. High-intensity mineral background is a variant in which there were the greatest negative deviations from natural analogues.

Keywords: soil, microbial coenosis, ecosystem, agrobackground, indicators, processes, appraisal.

Для оценки устойчивости агроценозов целесообразно использовать комплекс критериев и показателей - индикаторов, позволяющих количественно интерпретировать ее изменчивость под действием агрогенных факторов. Среди различных критериев изменения агроэкологиче-ского состояния почв наиболее чувствительные - биологические (Щербаков, 1984; Хазиев, Гулько, 1991; Мине-ев, Ремпе, 1995 и др.) Микробиологические и биохимические показатели отражают динамические свойства почв и служат индикаторами процессов жизни в почве.

Целью нашей работы была оценка изменений, происходящих в биологической составляющей почвенного комплекса агроценозов серых лесных почв по отношению к их целинным аналогам, для определения их устойчивости и сохранения равновесного состояния в рамках применяемых технологий. В качестве контроля в условиях опыта рассматривали многолетнюю (более 20 лет) залежь (нетронутая почва).

Исследования проводили в длительном стационарном опыте, заложенном в 1996 г. на серой лесной сред-несуглинистой почве Владимирского ополья. Серые