CC BY
19ПЛОДОРОДИЕ МЕЛИОРИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ
ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИ ЛИМАННОМ ОРОШЕНИИ В СТЕПНОМ ЗАУРАЛЬЕ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
A.B. Комиссаров, к.с.-х.н., Башкирский ГАУ, М.А. Комиссаров, к.б.ч., Института биологии УНЦРАН
Изучено влияние длительного лиманного орошения (34 года) на морфологические, агрофизические, химические и физико-химические свойства черноземов степного Зауралья в пойме р. Таналык, занятых естественным разнотравьем. Установлено, что лиманное орошение в данном регионе положительно влияет на основные свойства почвы и их солевой режим.
Ключевые слова: лиманное орошение, свойства почвы, засоление, весеннее половодье, наилок.
Мелиорация почв - неотъемлемый элемент земледелия. Зауральская степь - это территория с недостаточным увлажнением. Поэтому в земледелии этой зоны, наряду с влагосбе-регающими технологиями обработки почв, ведущим мероприятием является орошение.
По состоянию на 01.01.2013 г. в Республике Башкортостан (РБ) имелось 35,5 тыс. га орошаемых земель. В составе орошаемых культур наибольшую долю (около 60 %) занимают многолетние травы и естественные кормовые угодья.
Проведение регулярного орошения в степной зоне РБ ограничено из-за недостатка водных ресурсов, а также больших затрат на строительство и эксплуатацию систем орошения дождеванием. Таким образом, ведущим направлением развития кормопроизводства в этой зоне становятся рациональное использование и расширение пойменных лиманов, орошаемых весной с помощью затопления талыми водами.
В Республике лиманное орошение применяют в Хайбулин-ском районе на площади 2400 га в пойме реки Таналык (р. Таналык - правый приток Урала). Длина реки 225 км, площадь водосбора 4160 км2, густота речной сети 0,24 км/км2, модуль годового стока 2,0 л/(с-км2). Ширина реки варьирует от 2 до 35 м, глубина - 0,5-2,0 м. Скорость течения 0,1-0,2 м/с. Питание в основном снеговое, частично рекой Шугур из озера [7]. Лиманы используют как сенокосные угодья.
Длительное стояние воды на лиманах непосредственно влияет на свойства почвы. При лиманном орошении воздействие воды на свойства почвы более длительное и более сильное, чем при регулярном орошении [2]. Поливная вода не только растворяет простые соли, но и разлагает алюмосиликаты, сложные неорганические и органические соединения. При орошении процессы выветривания алюмосиликатов идут быстрее, энергия электролитического расщепления тем выше, чем щелочнее и мелкозернистее почва [3]. Длительное затопление приводит к изменению концентрации почвенного раствора, состава растворимых солей и обменных катионов [11].
Цель исследований - определить влияние длительного (34 года) лиманного орошения на агрофизические, физико-химические свойства и солевой режим черноземов степного Зауралья, занятых естественным разнотравьем.
Методика. Зауральская степь относится к незначительно засушливым и засушливым районам. Согласно физико-географическому районированию, эта зона находится в пределах Зауральской возвышенно-холмистой равнины на востоке и Зилаирского плато - на западе. Территориально она расположена в юго-восточной части Республики Башкортостан и граничит с Оренбургской и Челябинской областями. Среднегодовая температура воздуха 2,3 С°. Климат характеризуется холодной суровой зимой, жарким сухим летом, коротким весенним периодом, неустойчивостью и недостаточностью атмосферных осадков, сухостью воздуха, интенсивностью процессов испарения и обилием прямого солнечного освещения в течении весенне-летнего сезона. Среднее годовое коли-
чество осадков составляет 290-380 мм, половина из них выпадает в вегетационный период. Гидротермический коэффициент Селянинова изменяется от 0,8 до 1,2. Из десяти лет каждые 6-7 в той или иной степени засушливые, из них 2-3 -сильнозасушливые [7].
Для изучения влияния лиманного орошения на свойства черноземных почв в июле 2010 г. был заложен почвенный разрез PI 1-2010 на пойменном лимане в АКХ «Мамбетов-ский» Хайбуллинского района РБ (рис.1). Место расположения этого разреза совпадает с местом расположения разреза PI 1-1976, заложенного в июне 1976 г.
Агрофизические свойства почвы определяли общепринятыми методами [8], химические показатели и физико-химические свойства - согласно руководствам [1, 4]. Полученные результаты обрабатывали статистически [9] с помощью программы Microsoft Excel.
Рис. 1. Почвенный разрез Р11-2010 на пойменном лимане в АКХ «Мамбетовский» Хайбуллинского района РБ (азимут фотосъемки 80°. (Н = 296 м; N = 51°48,246';
Е = 58° 25,130' -БС, \VGS-84).
Результаты исследований и их обсуждение. В качестве иллюстрации морфологического строения профиля описываемой почвы приведем описание разрезов Р11-1976 (табл. 1) и Р11-2010 (табл. 2), заложенных в центральной пойме р. Таналык, на сенокосе хорошего качества к югу от д. Мамбетово, в 250 м на с-з от дамбы.
Почва отнесена к пойменной влажно-луговой типично солонцеватой. Сформировалась она на аллювиальных карбонатных глинах (см. табл. 1).
Почва отнесена к лугово-черноземной карбонатной на аллювиальных отложениях (см. табл. 2).
В результате более чем 30-летнего цикла весеннего затопления центральной части поймы р. Таналык произошли существенные изменения свойств почвы.
Средняя мощность гумусового-аккумулятивного горизонта у почвы Р11-1976 составляет 55 см, а у почвы Р11-2010- 70
см. Увеличение мощности гумусового горизонта на 15 см произошло, полагаем, за счет поступления с талыми водами плодородного наилка. По данным В.А. Балкова [6], средняя мутность р.Таналык у с. Мамбетово в апреле-мае составляет 229 г/м3, а среднемноголетняя величина стока весеннего половодья - 40 мм. При площади водосбора 3270 км2 в створе с. Мамбетово в средний по водности год в период весеннего половодья проходит около 30 тыс. т (36 тыс. м3) твердого стока. Если перераспределить 70 % (около 30 % проходит по руслу) этого объема твердого стока на площадь лимана (около 500 га), затапливаемого в средний по водности год, то ежегодно откладываемый слой наилка составит около 0,5 см. Таким образом, приведенный расчет подтверждает ранее выдвинутую гипотезу о причине увеличения мощности гумусового горизонта.
Горизонты АВ, В, ВС, С, вскрытые разрезом Р 11-2010, находятся на больших глубинах от дневной поверхности, чем соответствующие горизонты, вскрытые разрезом Р 11-1976 (разница 15-23 см). Этот факт также доказывает постепенное погребение вышеуказанных почвенных горизонтов ежегодно откладывающимся на поверхности почвы наилком.
1. Описание разреза Р 11-1976
А» 0-2 см Дернина
Ai 2-13 см Нанлок темно-серого цвета с буроватым оттенком, глинистый, непрочно комковатый с заметной слоистостью, слабоуплотненный, много корней
Ai 13-40 см Интенсивно темно-серый, комковато-зернистый, уплотненный, глинистый, увлажненный, много корней растений, переход заметный
А™ 40-54 см Интенсивно темно-серый, ореховато-глыбистый, увлажненный, глинистый, более уплотненный, корней меньше, переход ясный
AB 54-61 см Темно-бурый, комковато-мелкоореховатый, увлажненный, глинистый, уплотненный, корней мало, переход заметный по линии вскипания
В 61-86 см Бурый, комковато-ореховатый, влажный, глинистый, менее уплотненный, гумусовые затеки, переход постепенный
ВС 86-105 см Светло-бурый, комковатый, сырой, глинистый, слабоуплотненный, редкие гумусовые затеки, переход заметный
С 105-146 см Желто-бурый, комковатый, сырой, глинистый, уплотненный, включения карбонатов
2. Описание разреза Р 11-2010
А» 0-3 см Дернина.
Ai+A™ 3-70 см Влажность по профилю неоднородная: 3-13 см - влажноватый; 13-60 см - сухой; 60-70 см -влажноватый, темно-серый, крупнокомковато-призматический с признаками столбчатости, среднесуглинистый, много корней по всему профилю, на краях почвенных отдельностей карбонатные пятна, переход постепенный, слабо вскипает от 10%-ного раствора HCl, очень плотный. Солонцеватый горизонт слабо выражен в слое 3570 см
AB 70-82 см Влажноватый, неоднородно окрашен, светло-серый с выраженными темно-серыми языками и потеками, ореховато-призматический, среднесуглинистый, встречаются корни, карбонатная присыпка, переход постепенный, вскипает бурно от 10%-ного раствора HCl, уплотнен
В 82-109 см Влажноватый, буровато-палевый, средне-ореховатый, тяжелосуглинистый, на гранях почвенных коллоидов встречаются блестки Si02, переход постепенный, вскипает бурно от 10%-ного раствора HCl, уплотнен
ВС 109-120 см Влажный, светло-бурый, мелкоореховато-плитчатый, неоднородный по гранулометрическому составу (прослойки глины с линзами песка), блестки SiC>2, охристые примазки, переход заметный, уплотнен
С 120-135 см Сырая супесь с включениями песка
Гранулометрический состав почвы 1976 г. по всему профилю глинистый с различным содержанием физической глины и песка (табл. 3). В целом он характеризуется как иловато-мелкопесчаный. Вниз по профилю наблюдается облегчение гранулометрического состава.
Гранулометрический состав почвы разреза Р 11-2010 не претерпел существенных изменений, но появилась тенденция к утяжелению верхних горизонтов и облегчению горизонтов, подстилающих материнскую породу. Горизонт А! по гранулометрическому составу характеризуется как тяжелоглинистый иловато-мелкопылеватый, что еще раз подтверждает его намывное происхождение. Вместе с тем, в горизонтах В, ВС и С отмечается облегчение гранулометрического состава в результате временной трансформации. Так, в горизонте В содержание частиц физической глины в почвенных педах уменьшается с 62,2 до 47,9 %; в горизонте ВС - с 48,2 до 29,2, а в горизонте С - с 53,2 до 15,1 %. Такое облегчение гранулометрического состава в вышеуказанных горизонтах происходит, на наш взгляд, в связи с мощными гравитационными потоками оросительной воды, которые вымывают потуску-лярно иловатые частицы грунта в грунтовые воды, залегающие в этот период на глубине 1,0-1,5 м. Поскольку водовме-щаюгцими породами являются аллювиальные отложения, то иловатые частицы в последующем выносятся грунтовыми водами в эти породы.
3. Гранулометрический состав почв
№ разреза Горизонт почвы Глубина отбора образца, см Содержание различных фракций, % Сумма частиц, %, размером Коэффициент структурности по Вадюниной Гранулометрический состав
1-0,25 мм 0,250,05 мм 0,050,01 мм 0,010,005 мм 0,0050,001 мм <0,001 мм <0,01 мм >0,01 мм
Р. 111976 А1 25-35 1,7 3,9 21,1 12,6 16,6 44,1 73,3 26,7 82 Глина тяжелая
А™ 40-50 2,2 5,9 23,2 9,4 13,8 44,5 68,7 31,3 94 То же
АВ 50-60 2,5 4,7 28,7 8,5 11,8 43,8 64,1 35,9 86 Глина средняя
В 70-80 2,0 10,0 25,8 10,1 12,5 39,6 62,2 37,8 75 То же
ВС 86-96 3,0 17,1 31,7 8,6 9,6 29,9 48,2 51,8 50 Глина легкая
С 136-146 1,0 7,9 37,9 11,0 11,5 30,7 53,2 46,8 39 Глина средняя
Р. 112010 А1 3-35 1,4 8,1 12,9 12,1 21,6 44,0 77,7 22,3 90 Глина тяжелая
А™ 35-70 2,6 11,2 19,7 7,5 13,8 45,2 66,5 33,5 115 То же
АВ 70-82 1,9 6,3 20,9 10,7 18,9 41,4 70,9 29,1 71 »
В 82-109 5,8 24,2 22,1 8,2 10,7 29,0 47,9 52,1 61 Глина легкая
ВС 109-120 3,9 56,8 10,0 6,4 4,8 18,0 29,2 70,8 80 Суглинок средний
С 120-135 50,8 24,4 9,6 5,6 3,6 5,9 15,1 84,9 15 Супесь
Горизонт почвы, глубина отбора образца, см
4. Агрохимические показатели почв
Гумус,
рн
(Н20)
Са2+ Mg2+ Na обм Фосфор, мг/100 г.
мг-экв./100 г. подв. общ.
Азот щел,-гидр.
Р 11-1976
Ai, 25-35 7,8 6,9 30,0 30,0 11,8 2,1 60,0 105,0
А™, 40-50 4,2 7,2 18,0 28,0 12,8 1,7 57,9 39,7
АВ, 50-70 2,9 7,8 19,0 20,0 5,6 1,6 60,1 27,5
В, 70-80 1,0 7,5 18,0 19,0 5,1 1,0 52,3 22,7
ВС, 86-90 1,0 7,6 16,0 14,0 3,5 0,9 42,4 18,3
С, 136-146 0,9 7,6 13,0 10,0 1,9 0,6 20,1 10,3
Р 11-2010
Ag, 0-3 9,2 7,8 32,0 14,0 5,2 3,1 116,0 238,0
Аь 3-35 8,1 8,0 21,0 19,0 4,9 2,6 62,7 161,0
А™, 35-70 4,8 8,6 16,0 13,0 3,1 1,7 75,2 42,0
AB, 70-82 3,4 8,6 20,0 13,0 1,2 1,7 62,7 28,0
В, 82-109 1Д 8,4 18,0 14,0 1Д 1,4 47,0 21,0
ВС, 109-120 0,8 8,6 12,0 10,0 0,9 5,4 84,6 14,0
Значения коэффициентов структурности по А.Ф. Вадюни-ной показывают, что способность почвы к агрегированию в гумусовом горизонте (особенно в солонцовом) в 2010 г. выше, чем в 1976 г.
В результате лиманного орошения образовался наилок с высоким содержанием гумуса и питательных элементов (табл. 4). Следует отметить, что именно этот намывной горизонт является также и водосохраняющим горизонтом - корка, образующаяся в вегетационный период, предохраняет от лишнего испарения. Недостаток такой корки - слабые воздухо- и водопроницаемость, что способствует нарушению воздушного и водного режима почв и развитию эрозии. В свою очередь, почвенный ил всегда характеризуется повышенными значениями полной влагоемкости. Таким образом, намытый горизонт с высоким содержанием питательных элементов и большим запасом аккумулированной весенней влаги - источник высоких урожаев на лиманах.
В результате подтопления паводковыми водами р. Таналык пойменные почвы обогатились органическим веществом (гумусом) и питательными элементами вплоть до иллювиального горизонта. В гумусово-аккумулятивном горизонте увеличилось содержание подвижного и общего фосфора, гидроли-
зуемого азота и обменного кальция, запасы гумуса повысились с 486 до 714 т/га. Реакция среды в горизонте А изменилась с нейтральной на щелочную. Количество поглощенного натрия в солонцеватом горизонте почвы 1976 г. достигало 22 % от суммы поглощенных оснований, т.е. почва сильносолонцеватая. К 2010 г. этот показатель снизился до 9 % от суммы поглощенных оснований, т.е. почва слабосолонцеватая.
Величина сухого остатка в горизонте А на глубине 40-50 см уменьшилась (табл. 5). В катионном составе количество натрия в солонцовом горизонте снизилось, а содержание кальция и магния увеличилось. В анионном составе водной вытяжки почвы 1976 г. преобладали хлориды и сульфаты, а в вытяжке почвы 2010 г. стал доминировать гидрокарбонат- и карбонат - ион.
При агрономической оценке засоленных почв важнейшее значение приобретает качественный состав солей. Было определено содержание токсичных солей в горизонте А на глубине 40-50 см (рис. 2). Содержание свободной соды (МаНС03) в сухом остатке 2010 г. было наибольшим по сравнению с другими токсичными солями. Следует отметить, что это и обусловило щелочную реакцию. Из токсичных солей в горизонте А в 1976 г. преобладали соли Ма2304 и ЫаС1. В соответствии с классификацией почв по степени засоления в зависимости от химизма солей [5], степень засоления в горизонте А на глубине 40-50 см снизилась. Таким образом, тип засоления изменился с хлоридно-сульфатного сильного на сульфатно-содовый средний.
Стоит заметить, что урожайность многолетних трав на суходольных неорошаемых участках в этой зоне составляет в среднем 0,7 т/га, а выход сена на лиманах - 1,7 т/га. Для устройства лиманного орошения в степной зоне Башкортостана можно использовать около 100 тыс. га земель, в том числе 40 тыс. га в Зауралье [10]. Таким образом, с этих площадей можно получать дополнительно до 100 тыс. т сена, повышая при этом почвенное плодородие за счет наилка.
Выводы. Лиманное орошение способствует улучшению водного режима почвогрунтов, активному развитию злаковых трав и повышению плодородия почв лиманов: увеличилась мощность гумусового горизонта, улучшилась структура почвы, повысилось содержание в почве питательных элементов, произошло частичное рассоление корнеобитаемого слоя почвы.
5. Результаты анализа водной вытяжки (глубина 40-50 см)
Показатель Р. 111976 Р. 11-2010
Сухой остаток, % 0.689 0.270
pH 7.200 8.230
СО32" мг-экв/100 г почвы 0.000 0.400
% 0.000 0.012
НСОз" мг-экв/100 г почвы 1.360 2.480
% 0.083 0.151
er мг-экв/100 г почвы 4.650 0.032
% 0.165 0.001
SO42" мг-экв/100 г почвы 3.770 0.080
% 0.181 0.004
Са2+ мг-экв/100 г почвы 0.050 0.200
% 0.001 0.004
Mg2+ мг-экв/100 г почвы 0.550 0.800
% 0.007 0.010
Сумма, мг-экв анионы 9.780 2.992
катионы 0.600 1.000
Na+ по разно- мг-экв/100 г почвы 9.180 1.992
сти % 0.211 0.046
Рис. 2. Содержание токсичных солей на глубине 40-50 см (%).
Литература
1. Агрохимические методы исследования почв. - М.: Наука, 1976,- 656 с. 2. Айдаров II.IJ. Регулирование водно-солевого и питательного режима орошаемых почв. - М.: Агропромиздат, 1985. - 304 с. 3. Ан-типое-Каратаее H.H. Комплексный метод изучения физических, химических и агрохимических свойств почв Заволжья в связи с орошением // Проблемы Волго-Каспия. Т. 1,- M.-JL: Изд-во АН СССР, 1934. - С. 18-66. 4. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв,- М.: Изд-во МГУ, 1970. - 488 с. 5. Базилевич H.II., Пан-кова E.II. Методические указания по учету засоленных почв,- М.: Гипроводхоз, 1968,- 92 с. 6. Балков В.А. Водные ресурсы Башкирии.-
Уфа: Башкнигоиздат, 1978,- 176 с. 7. Башкортостан: Краткая энциклопедия. - Уфа: НИ Башкирская энциклопедия, 1996,- 672 с. 8. Вадю-нина А.Ф.. Корчагина ЗА. Методы исследования физических свойств почв,- М., 1986,- 416 с. 9. Доспехов БА. Методика полевого опыта.-М.: Колос, 1979,- 416 с. 10. Жигулёв М.А.. Комиссаров A.B.. Сафин Х.М. Состояние и перспективы развития лиманного орошения в Республике Башкортостан// Мелиорация и водное хозяйство. - 2010,- № 6. - С. 9-11. 11. Кистанов Н.С. Процессы засоления - рассоления и осолонцевания почв при лиманном орошении// Тр. ВолжНИИГиМ. Т. 3.. Ч. 3. - Саратов. 1970,- С. 3-177.
CHANGES OF SOIL PROPERTIES UNDER LIMAN IRRIGATION IN THE TRANS-URAL STEPPE
OF BASHKORTOSTAN
AV. Komissarov1, M.A Komissarov2
'Faculty of Land Management and Forestry, Bashkir State Agrarian University, ul. 50-letya of Octyabrya 34, Ufa, 450001 Bashkortostan Republic, Russia, E-mail: alek-komissaro(S)yandex.ru.
2Institute of Biology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, pr. Octyabrya 69, Ufa, 450054 Bashkortostan Republic, Russia, E-mail: mkomissarov(S)list.ru.
The effect of long-term (for 34 years) liman irrigation on the morphological, agrophysical, chemical, and physicochemical properties of chernozems under natural grasses in the Tanalyk River floodplain, the Trans-Ural steppe, has been studied. It has been found that liman irrigation in this region has a positive effect on the basic properties of soils and their salt conditions. Keywords: liman irrigation, soil properties, salinity, spring floods, sediment.
