CC BY
59
6
ПЛОДОРОДИЕ
Классификация , при осушении
И.Я. КОПЫСОВ, доктор сельскохозяйственных наук А.В. ТЮЛЬКИН, кандидат сельскохозяйственных наук
Вятская государственная сельскохозяйственная академия
Проблема комплексной оценки и предотвращения деградации почвенного покрова в последнее время приобретает все большее значение как на государственном, так и региональном уровнях. В частности, при непосредственном участии сотрудников кафедры мелиорации и геодезии Вятской ГСХА была разработана "Региональная программа мониторинга сельскохозяйственных земель Кировской области" [I].
Для систематического наблюдения за состоянием почв мы провели по-чвенно-географическое районирование Кировской области, на территории которой было выделено 14 почвенно-географических округов. Границы их определены на основании изучения материалов крупномасштабных почвенных обследований землепользователей, районных и областной почвенных карт, а также материалов бонитировки почв. В соответствии с имеющимися схемами общего физико-географического и специального агропочвенного районирования, программа мониторинга почв предусматривает организацию нескольких наблюдательных комплексов, как минимум, по одному в пределах каждого из выделенных округов, различных по комплексу природных условий, хозяйственному использованию и структуре почвен-§ ного покрова. В каждом из них выб-® раны наиболее типичные хозяйства, т- где закладываются наблюдательные z комплексы.
ш Деградационные явления, фикси-
g руемые в почвах, имеют различную
¡3 природу и степень выраженности,
! обнаруживаются практически на всех
ш уровнях структурной организации со
16
деградации почв
почвы, включая и структуру почвенного покрова [2, 3, 4]. К значительным изменениям гидрологического режима территории ведет, в частности, осушительная мелиорация. В результате осушения изменяются факторы почвообразования, возрастает дренированность осушаемых ландшафтов, усиливается нисходящий и боковой вынос из верхней толщи почв химических элементов и веществ, отмечается подкисление среды, миграция тонкодисперсных частиц, повышение подвижности органического вещества. Резко возрастает проявление зональных почвообразовательных процессов: выщелачивания, оподзоливания и др. [S, 6, 7].
Ниже мы приводим результаты длительных мониторинговых исследований состояния мелиорируемых почв пятого почвенно-географичес-кого округа, проводимых на двух стационарах («Сунцы», «Бессолята»), расположенных на территории агрофирмы «Двуречье» Кирово-Чепец-кого района. Почвы стационаров дерново-подзолистые супесчаные, подстилаемые карбонатной («Сунцы») и бескарбонатной («Бессолята») суглинистой мореной, осушены соответственно в 1981 и 1989 гг. закрытым дренажем с междренным расстоянием 12-16 м и глубиной закладки дрен 1,0-1,2 м. Также почвы имеют широкое распространение на восточной окраине Русской равнины - в ряде районов Кировской области занимают от 23 до 40 % общей площади пашни, а в Кирово-Чепецком районе на их долю приходится до 8S % от площади супесчаных почв.
Для изучения влияния длительного дренажа на морфологические признаки, водно-физические, химические свойства и продуктивность изучаемых почв разрезы закладывали в мае 1989, 1993, 2000 и 200S гг. При повторной закладке место положения разрезов в поле определяли с
помощью теодолита. Из-за довольно большой пестроты гранулометрического состава и глубины смены пород в пространстве и по профилю почвенные образцы отбирали по двум и трем стенкам с целью ослабления влияния неоднородности состава и свойств почвы и математической обработки полученных данных.
По мнению Г.В. Добровольского и др. [8], важнейшее место в программе почвенного мониторинга занимает выбор контролируемых параметров, от которого зависит эффективность всей дальнейшей работы. Выявленные нами в процессе многолетних мониторинговых исследований диагностические признаки [9, 10, II] - содержание в пахотном слое гумуса, емкость поглощения, степень насыщенности основаниями и содержание "физической" глины (частиц < 0,01 мм) целесообразно использовать в качестве показателей долгосрочных изменений, проявляющихся в течение 20 лет и более, и отражающих неблагоприятные тенденции изменения свойств почв в результате антропогенного воздействия (осушения). Эти ведущие признаки являются устойчивыми и постоянными показателями почв, приобретенными в результате длительного процесса почвообразования. Указанные свойства информативны, так как они всегда определяются при крупномасштабных почвенных обследованиях.
В качестве краткосрочных показателей, которые могут характеризовать сезонные или краткосрочные (через лет), изменения свойств мелиорируемых почв, мы рекомендуем содержание подвижных форм фосфора, обменного калия и величину рН (солевая вытяжка). Эти свойства в силу большой изменчивости и вариабельности сравнительно быстро реагируют на почвенные процессы. В качестве контролируемого параметра ранней диагностики развития неблагоприятных изменений свойств мелиорируемых почв в условиях Кировской области может стать водный режим. Безусловно, перечисленные диагностические при-
знаки в ходе мониторинга могут быть уточнены.
На осушенных почвах одним из ведущих факторов в почвообразовании становится антропогенный. Поэтому к числу первоочередных задач агроэкологического мониторинга осушенных почв следует отнести выявление различных форм деградации агроландшафтов. Общепризнанным, как и на автоморфных почвах, считается выделение на мелиорированных почвах трех основных форм (типов) деградации - физической, биологической, химической. Мы предлагаем ввести еще одну - гидрологическую. При определении всех форм деградации на мелиорированных почвах необходимо сравнивать величины контролируемых показателей с их состоянием до осушения.
Физическая деградация включает процессы механического удаления почвенного материала(мелиоративные работы)и переорганизации почвенной массы (переуплотнение, дезагрегация, иллимеризация). Следствием физической деградации являются нарушение строения и сложения почвенного профиля, ухудшение водно-воздушного режима, физических и физико-механических свойств. Сокращение мощности пахотного слоя обусловлено, главным образом, проведением культуртехни-ческих и гидротехнических работ. При этом теряется наиболее ценная гумусоаккумулятивная толща профиля. Снижение мощности зависит, в основном, от способа осушения и технологии культуртехнических работ. В результате дренажа, как показали наши исследования [9,11], также достаточно быстро изменяются исходные границы подзолистого горизонта, глубина появления цветовых признаков оглеения и железистомар-ганцевых новообразований.
В осушаемых дерново-подзолистых супесчаных почвах с увеличением срока службы дренажа от S до 10 лет и более наблюдается усиление дифференциации профиля по гранулометрическому составу, при этом зона максимального иллювиального накопления фракций мелкой пыли и ила приурочена к горизонту В2СД. Для неосушаемых аналогов исследуемых почв такой подвижности указанных фракций по профилю не наблюдается. В определенных условиях гранулометрический состав служит решающим фактором процессов почвообразования и плодородия почв.
Под влиянием дренажа изменяется не только процентное содержание отдельных механических фракций по профилю, но и количество и прочность микроагрегатов.
Например, коэффициент агреги-рованности ила в результате осушения почв снижается. Наиболее плохие условия для структурообразова-ния создаются в мелиорированных почвах по сравнению с почвами с естественным водным режимом, о чем свидетельствует показатель структурности по Н.А. Качинскому и А.Ф. Вадюниной. Так, в результате пятилетнего действия дренажа микроструктура становится менее прочной, агрегаты легче распадаются в воде, что подтверждает коэффициент дисперсности, величина которого в эллювиальном горизонте возрастает в 1,S-4 раза.
При мониторинге осушенных почв определение плотности сложения почвы должно стать обязательным, так как это один из важнейших агрофизических показателей. От него зависят степень пористости и аэрации, водно-воздушный режим, водо-поглотительная способность почв, условия развития корневых систем растений. Статистическая обработка полученных экспериментальных данных показала, что при сопоставлении осушенных и неосушенных почв четко прослеживается на обоих стационарах достоверное увеличение плотности и уменьшение общей пористости. В результате длительности воздействия дренажа достоверно снижается вертикальная водопроницаемость всех генетических горизонтов верхней метровой толщи.
Осушение дерново-подзолистых супесчаных почв вызывает значительные изменения их агрохимических свойств. Математическая обработка полученных данных показала, что осушение приводит к выносу по всему профилю кальция и магния и к уменьшению степени насыщенности основаниями. В подзолистом и иллювиальном горизонтах в результате дренажа достоверно повышается количество подвижного алюминия. Вследствие этого ухудшается реакция почвенной среды (подкис-ление) почвы обедняются азотом, фосфором, калием и другими важнейшими биофильными элементами, происходит аккумуляция тяжелых металлов, в частности свинца [9, 11]. В итоге снижается способность почвы противостоять внешним воздействиям.
Биологическая деградация связана с негативными изменениями биологической активности почв, численности и видового разнообразия почвенной биоты. Одним из основных критериев биологической деградации, как показали наши исследования, являются потери биомассы. Скорость разложения определяется тремя главными факторами: составом органического материала, водно-воздушным и термическим режимами организмов-деструкторов. Течение этих процессов характеризует биологическую активность почвы.
Гидрологическая деградация осушаемых почв развивается в первую очередь при аккумуляции избытка влаги в пределах почвенного профиля (вторичное заболачивание), во вторую - при ее губительном недостатке (переосушении). Опасность деградационных изменений в результате вторичного переувлажнения и заболачивания в агроэкологичес-ком отношении связана, прежде всего, со снижением или полной потерей возможности использования почв в сельскохозяйственном производстве, ухудшением или утратой их плодородия [12]. Процесс переосушения особенно касается автомор-фных почв, которые вследствие пестроты почвенного покрова, а в ряде случаев из-за ошибки разработчиков попадают в массивы сплошного осушения.
Некоторые виды деградации (истощение, неблагоприятная реакция среды и др.) можно устранить в сравнительно короткие сроки с помощью применения относительно простых агрохимических и химических мели-ораций. Устранение же загрязнения тяжелыми металлами, особенно в сильной или очень сильной степени, представляется довольно трудоемким и в ближайшей перспективе крайне проблематично. Такие виды деградации следует относить к необратимым. Развитие таких деграда-ционных процессов, как вторичное заболачивание, потери органического вещества, дезагрегация, хотя и устраняются с помощью различных мелиораций, однако остаточные яв- ы ления, вызываемые ими, могут еще л долго сохраняться в почвах. I
Предотвращение деградации осу- ё шаемых почв и восстановление дег- 1 радированных представляет собой 2 сложную комплексную проблему. Ее ц решение должно начинаться уже на 2 стадии проектирования осушаемой ^ системы. Прежде всего, необходим ®
3 Земледелие № I
Изменение плодородия серой лесной почвы под влиянием химической и биологической мелиорации
всесторонний экспертный анализ почвенного покрова будущей системы, включающий оценку устойчивости почв к осушению и прогноз возможных негативных изменений свойств и режимов.
Литература
1. Региональная программа мониторинга сельскохозяйственных земель Кировской области/Копысов И.Я., Кузнецов Н.К., Прокашев A.M., Охорзин Н.Д., Зубарев А.И., Дегтярева Т.Л. - Киров: Вятский госпедуниверситет, 1996. - 131 с.
2. Зайдельман Ф.Р. Гидрологический фактор антропогенной деградации почв и меры ее предупреждения/почвоведение, 2000, № 10, с. 1272-1284
3. Мамонтов В.Г., Панов Н.П. Классификация деградации почв при орошении /Деградация почвенного покрова и проблемы агроландшафтного земледелия: Матер. Первой международной научной конференции. - Ставрополь, 2001, с.148-150.
4. Прокашев A.M., Копысов И.Я. Организационно-методические проблемы мониторинга почв/Проблемы оценки состояния почв, растительного и животного мира: Матер. регион. научно-метод. семинара. - Киров, 1995, с. 90-92.
5. Ефимов В.Н., Царенко В.П. Удобрение сельскохозяйственных культур на мелиорированных торфяных почвах/М., 1988.
6. Зайдельман Ф.Р. Экологическая защита мелиорируемых почв и агро-ландшафтов//Почвоведение, 1993, № 1, с. 5-12.
7. Зайко С.М. и др. Обусловленность эволюции и деградации осушенных почв/Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям: Тез. док. Всероссийской конференции. - М.: Почвенный ин-т, 2002, с. 68-69.
8. Добровольский Г.В. и др. Принципы и задачи почвенного мониторинга// Почвоведение, 1983, № 11, с. 8-16.
9. Копысов И.Я. Изменение качества почв Северо-Востока Нечерноземья под влиянием антропогенного воздействия (устойчивость и изменчивость почв Кировской области при их использовании и осушении, агроэкологический мониторинг почв). - Киров: ВГСХА, 2002. -240 с.
10. Тюлин В.В., Копысов И.Я. Оценка земель и их эффективное использование на Северо-Востоке Нечерноземной зоны - Киров: ВГСХА, 1994. - 160 с.
11. Тюлькин, А.В. Влияние длительного осушения и сельскохозяйственного
g использования на свойства и продуктив-о ность дерново-подзолистых почв на дву-N членных отложениях: Автореф. дис. канд. ы с.-х. наук. - СПб: Пушкин, 2003. - 21 с. z 12. Зайдельман Ф.Р. Процесс глееоб-5 разования и его роль в формировании § почв. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. -
■3 200 с.
ф ц
г
ш ш
т ■
18
П.А. ИВАНОВ, доктор сельскохозяйственных наук Е.Н. КУЗИН
Пензенская государственная сельскохозяйственная академия
В последние годы интенсивное использование серых лесных почв лесостепного Поволжья при низких объемах применения органических и минеральных удобрений привело к значительному снижению их плодородия. Один из реальных путей выхода из сложившейся ситуации -широкое применение в сельском хозяйстве биологических и химических мелиорантов.
В 2007-2008 гг. мы изучали влияние Праестола (нового полимерного соединения, которое используется в качестве структурообразователя), а также навоза, отхода грибного производства и их сочетаний на агрохимические свойства почвы и урожайность зерновых культур. Схема опыта представлена в таблице 1. Размещение вариантов рендомезирован-ное, повторность опыта четырехкратная. Почва опытного участка - серая лесная. Содержание гумуса в пахотном горизонте перед закладкой опыта - 2,S9-2,62 %, щелочногидролизу-емого азота - 42,0 мг, подвижного фосфора - 41,S мг, объемного калия - 70,3 мг на 1 кг почвы. В опытах высевали озимую пшеницу Безенчук-ская 380 и яровую пшеницу Пирамида.
Исследования показали, что биомелиоранты (навоз, отход грибного производства) в чистом виде и в сочетании с Праестолом положительно влияли на накопление гумуса в пахотном горизонте. Так, на фоне одностороннего действия 12 т/га навоза содержание гумуса увеличилось на 0,13 %, а на фоне 6 т/га отхода грибного производства - на 0,11 %. Содержание гумуса на фоне биомелиорантов после уборки яровой пшеницы составляло 2,74-2,73 % (табл. 1). В вариантах с различными нормами Праестола содержание гумуса варьировало от 2,61 до 2,66 %. Увеличение по отношению к исходному содержанию было несущественным (0,02-0,04 % при НСР05 = 0,08 %).
Использование навоза в сочетании с химическим мелиорантом повысило содержание гумуса на 0,16-0,17 %, которое по завершении исследований в этих вариантах составило 2^-2,77 %. На фоне совместного использования отхода грибного производства и Праестола содержание гумуса варьировало в интервале от 2,70 до 2,76 %, увеличившись по отношению к исходному уровню на 0,140,16 %.
Величина рНсол на фоне одностороннего действия рекомендуемой нормы навоза возросла по отношению к исходному значению на 0,7. Навоз уже в первый год действия обеспечивал переход почвы из класса с кислой реакцией среды в класс со слабокислой реакцией (табл. 2). Отход грибного производства повышал величину рНсол на 0Д а переход почвы в класс со слабокислой реакцией произошел на второй год действия биомелиоранта.
Праестол не оказал существенного влияния на кислотность почвы. На фоне совместного его использования с навозом увеличение рНсол в 2007 г. составляло 0^-0,6 ед., в 2008 г. - 0,6-0,7. Использование Праестола в сочетании с отходом грибного производства повышало этот показатель в 2007 г. на 0,2-0,3, а в 2008 г. - на 0,4-0^ ед.
Биомелиоранты и их сочетания с Праестолом увеличили долю участия катионов кальция и магния в почвенном поглощающем комплексе. В варианте с односторонним действием навоза сумма обменных оснований за два года возросла на 1,8 мг-экв/100 г почвы, а на фоне одностороннего действия отхода грибного производства - на 1,4.
На фоне одностороннего действия химического мелиоранта сумма обменных оснований в пахотном горизонте была на уровне исходных значений. Совместное использование навоза и Праестола повышало содержание кальция и магния в почвенном поглощающем комплексе в 2007 г. на 1,6-1,7, а в 2008 г. - на 1,9-2,0 мг-экв/100 г почвы. Сумма обменных оснований в этих вариантах опыта варьировала в 2007 г. в
