CC BY
51
doi: 10.24411/0235-2451-2021-10501
УДК 631.452
Модели плодородия пахотных почв Омской области
И. А. БОБРЕНКО, Ю. В. АКСЕНОВА
Омский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина, Институтская пл., 1, Омск, 644008, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью разработки моделей плодородия почв, ориентированных на формирование высоких и стабильных урожаев культур в Омской области. Модели создавали путем изучения параметров почв в полевых опытах, проведенных в 1976-2020 гг. Объекты исследования - дерново-подзолистые почвы таежно-лесной зоны, черноземы обыкновенные и южные, лугово-черноземные почвы и солонцы глубокие лесостепной и степной зон. В основу моделей положены показатели свойств почв, тесно коррелирующие с урожайностью зерновых и пропашных культур. Агрономическая ценность почв определяется мощностью гумусового слоя, содержанием гумуса, гранулометрическим составом. Оптимальная мощность пахотного слоя составляет 25...30 см. В агрегатном составе 50...70 % должны занимать фракции размером от 10 до 0,25 мм, глыбистая фракция (> 10 мм) не должна превышать 20...40 %. В степной и южной лесостепной зоне благоприятным считается гранулометрический состав с количеством физической глины 45...60 %, для солонцов и дерново-подзолистых почв - 30...40 %. Оптимальное содержание гумуса для дерново-подзолистых почв составляет 2,5...4,0 %, для черноземов, лугово-черноземных почв и солонцов - 5,5...6,5 %, подвижных форм фосфора и калия -120...260 мг/кг почвы, азота - 15...26 мг/кг почвы. Так как почвы, особенно дерново-подзолистые, бедны микроэлементами разработаны шкалы их оптимальной обеспеченности кобальтом, медью, молибденом и др. Почвы лесостепи и степи в значительной мере подвержены осолонцеванию, засолению и эрозионным процессам. Количество обменного натрия в почвах черноземного ряда необходимо поддерживать в пределах 5 % от емкости катионного обмена, в солонцах - до 20 %. В зависимости от типовой принадлежности почв легкорастворимые соли должны находится на глубине 80...200 см. Допускается слабая степень эродированности почв.
Ключевые слова: модель плодородия, чернозем, солонец, лугово-черноземная почва.
Сведения об авторах: И. А. Бобренко, доктор сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой (е-mail: ia.bobrenko@omgau. org); Ю. В. Аксенова, кандидат биологических наук, доцент (е-mail: axsenovajulia@gmail.com).
Для цитирования: Бобренко И. А., Аксенова Ю. В. Модели плодородия пахотных почв Омской области // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 5. С. 9-14. doi: 10.24411/0235-2451-2021-10501.
Fertility models of arable soils in the Omsk region
I. A. Bobrenko, Yu. V. Aksenova
Stolypin Omsk State Agrarian University, Institutskaya pl., 1, Omsk, 644008, Russian Federation
Abstract. The purpose of the study was to develop models of soil fertility, focused on the formation of high and stable crop yields in the Omsk region. The models were developed as a result of studying soil parameters in field experiments conducted in 1976-2020. The objects of the study were sod-podzolic soils of the taiga-forest zone, ordinary and southern chernozems, meadow-chernozem soils, and deep solonetzes of the forest-steppe and steppe zones. The models were based on indicators of soil properties that closely correlate with the yield of grain and row crops. The agronomic value of soils was determined by the thickness of the humus layer, humus content, and granulometric composition. The optimum thickness of the arable layer was 25-30 cm. In the aggregate composition, 50-70% should be occupied by fractions ranging in size from 10 mm to 0.25 mm; the lumpy fraction (less than 10 mm) should not exceed 20-40%. In the steppe and southern forest-steppe zone, the granulometric composition is considered favourable with the amount of physical clay 45-60%; for solonetzes and soddy-podzolic soils, this indicator should be 30-40%. The optimal humus content for sod-podzolic soils is 2.5-4.0%; for chernozems, meadow-chernozem soils, and solonetzes it is 5.5-6.5%; the content of mobile forms of phosphorus and potassium is 120-260 mg/kg of soil; the content of mobile forms of nitrogen is 15-26 mg/kg of soil. Since soils, especially sod-podzolic ones, are poor in microelements, there are scales to calculate their optimal provision with cobalt, copper, molybdenum, etc. Soils of the forest-steppe and steppe are largely subject to alkalinization, salinization, and erosion processes. The content of exchangeable sodium in soils of the chernozem series must be maintained within 5% of the capacity of cation exchange; for solonetzes, this indicator should be no more than 20%. Depending on the type of soil, readily soluble salts should be located at a depth of 80-200 cm. Slight soil erosion is permissible. Keywords: fertility model; chernozem; solonetz; meadow-chernozem soil.
Author Details: I. A. Bobrenko, D. Sc. (Agr.), head of department (е-mail: ia.bobrenko@omgau.org); Yu. V. Aksenova Cand. Sc. (Biol.), assoc. prof. (е-mail: axsenovajulia@gmail.com).
For citation: Bobrenko IA, Aksenova YuV [Fertility models of arable soils in the Omsk region]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2021;35(5):9-14. Russian. doi: 10.24411/0235-2451-2021-10501.
Нормальный рост и развитие культурных растений определяется оптимальным сочетанием свойств и режимов почвы, которые могут быть достигнуты путем целенаправленного антропогенного воздействия с учетом принципов адаптивно-ландшафтных систем земледелия [1, 2, 3]. Повышение урожая сельскохозяйственных культур имеет большое практическое значение и возможно при правильной организации территории землепользования, разработке алгоритмов создания свойств почвы с заданными параметрами, оценке взаимодействия удобрений и мелиорантов с почвой и растениями [4, 5]. При этом оптимальные параметры определяются типовыми, родовыми и видовыми признаками самих почв и возделываемыми культурами, включая фазы их развития и сорта. Для производства заданного
количества продукции и разработки моделей по управлению продуктивностью севооборотов постоянно проводятся исследования по их совершенствованию [6, 7, 8].
Анализ результатов агрохимического обследования почв, проведенного сотрудниками ФГБУ «Центр агрохимической службы «Омский», показал, что 746 тыс. га (17,6 % от общей площади) пашни, расположенной в северных районах области, характеризуются низкой обеспеченностью гумусом (3,6 %). Среднее содержание гумуса (4,0...6,0 %) установлено на 2744 тыс. га. В южной и северной лесостепи величина этого показателя составляет от 4,9 до 6,6 %, в степной зоне - 4,5 % [9, 10].
Недостаточный уровень обеспеченности подвижным фосфором отмечен в почвах 92,0 % пашни,
калием - 13,5 %. Пониженное содержание подвижного фосфора установлено на 2541 тыс. га, калия - на 567,8 тыс. га.
Препятствует получению высоких и стабильных урожаев возделываемых культур не только недостаточное количество минеральных элементов, но и повышенная кислотность, характерная для почв северных районов области. Так, 4,9 % пахотных почв характеризуются сильно- и среднекислой реакцией среды, 10,0 % - слабокислой.
Низкий уровень плодородия почв южной лесостепи и степи Омской области во многом обусловлен наличием солонцовых комплексов, плодородие которых на 50...70 % ниже, чем у черноземов и лугово-черноземных почв.
В целях создания благоприятных почвенных условий для культурных растений, рационального применения удобрений и других средств химизации разрабатываются модели плодородия почв с учетом конкретных природно-климатических, экологических и экономических факторов.
Перечень показателей и шкал, предложенных и используемых для почв европейской части России, не вполне подходит для сибирских условий из-за природно-климатических особенностей и генетической предрасположенности почв к возникновению и развитию деградационных процессов в виде гидро-морфизма, засоления, осолонцевания, олуговения, окарбоначивания, опустынивания.
Высокая комплексность почвенного покрова, отсутствие условий для развития мощных и много-гумусных видов почв, снижение уровня плодородия земель сельскохозяйственного назначения оказывают существенное влияние на рост и развитие растений.
Цель исследований - разработать модели плодородия пахотных почв, ориентированные на формирование высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур, возделываемых в Омской области.
Условия, материалы и методы. Работу проводили на основе обобщения результатов исследований, выполненных в 1976-2020 гг. Эксперименты по изучению возможностей управления питанием культурных растений и плодородием почв были выполнены на опытных стационарах сотрудниками Сибирского научно-исследовательского института сельского хозяйства (с 2018 г. - Омский научный аграрный центр), на опытных полях учеными кафедр агрохимии и почвоведения Омского сельскохозяйственного института (с 1994 г. - Омский государственный аграрный университет), а также в условиях других землепользований Омской области [10, 11, 12].
Объекты исследования - почвы, составляющие основной пахотный фонд земель сельскохозяйственного назначения Омской области. В таежно-лесной зоне - это автоморфные дерново-подзолистые почвы, в северной части лесостепной зоны - черноземы выщелоченные, в центральной и южной лесостепи -черноземы обыкновенные, лугово-черноземные почвы и солонцы, в степи - черноземы южные.
При разработке алгоритмов создания моделей плодородия с заданными параметрами выбор показателей свойств почв осуществляли с учетом региональных особенностей почвенного покрова, информативности в отражении состояния почв, чув-
ствительности к смене экологической обстановки, доступности методов аналитического определения. В итоге были выбраны показатели, величины которых тесно коррелируют с урожайностью культур, позволяют охарактеризовать изменения свойств почв и оценить их текущее состояние: органическое вещество (ГОСТ 26213-91); подвижный фосфор и калий -по Чирикову (ГОСТ 26204-91) и Кирсанову (ГОСТ Р 54650-2011); подвижные формы меди и кобальта (ГОСТ Р 50683-94), марганца (ГОСТ Р 50685-94), цинка (ГОСТ Р 50686-94), бора (ГОСТ Р 50688-94) и молибдена (ГОСТ Р 50689-94); рНКС| (ГОСТ 26483-85), рН водной суспензии (Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. М.: МГУ. 1970. С. 392.), обменный натрий (ГОСТ 26950-86); мощность пахотного слоя (метод прикопок), содержание физической глины (по Качинскому), агрегатный состав (по Саввинову), равновесная плотность (метод режущих колец), водоустойчивость (по Саввинову).
Результаты и обсуждение. Наименее освоена в сельскохозяйственном отношении таежно-лесная зона, в которой среди пахотных почв доминируют дерново-подзолистые. Мощность гумусового слоя дерново-подзолистых почв Омской области варьирует от 22 до 30 см и в среднем составляет 23 см. Практически все современные пахотные дерново-подзолистые почвы относят к глубокодерновым. Количество гумуса определяется гранулометрическим составом и в легкосуглинистых и супесчаных разновидностях варьирует от 1,41 до 3,63 %, а в суглинистых может достигать 7,61 % [13, 14].
Емкость поглощения низкая, что подтверждает сумма обменных катионов, содержание которых в пахотном слое (Апах) составляет 5,9...20,2 ммоль/100 г, в подзолистом горизонте (А2) - 4,3...11,7 ммоль/100 г почвы. В составе обменных катионов на долю кальция приходится до 69...87 %. Степень насыщенности основаниями в горизонте Апах составляет 50...82 %, в горизонте А2 - 40...60 %. Почвы бедны доступными для растений формами питательных веществ, 80 % из них содержат в недостаточном количестве медь и молибден.
Реакция почвенного раствора кислая и варьирует в интервале 4,0...5,2 ед. рН. Меньшие значения величины этого показателя характерны для суглинистых и глинистых почв. Обменная кислотность в верхних горизонтах обусловлена в основном подвижным алюминием, содержание которого достигает токсичных для растений концентраций и варьирует от 0,5...13,4 ммоль/100 г в горизонте Апах до 4,0...32,5 ммоль/100 г почвы в горизонте А2.
Водно-физические свойства почв легкосуглинистого и супесчаного гранулометрического состава удовлетворительные. На почвах тяжелого гранулометрического состава вследствие плохо выраженной и быстро разрушающейся при обработке макроструктуры в период выпадения осадков образуется корка. Такие почвы имеют повышенную влагоемкость, плохую водопроницаемость и низкий уровень плодородия, несмотря на более высокую обеспеченность гумусом. В целом это низкопродуктивные почвы, для повышения плодородия которых и формирования максимально возможного урожая необходимо регулярное внесение органических и минеральных удобрений, микроудобрений, известкование и освоение севооборотов с многолетними травами, правильная технология обработки, соблюдение противоэрозионных мероприятий [13, 14].
Таблица 1. Нормативные показатели модели плодородия дерново-подзолистых почв (слой 0...20 см)
Показатель
Сельскохозяйственные культуры
зерновые \пропашные
Химические и физико-химические свойства
Гумус, % 2,5...3,0 3,5...4,0 Содержание подвижных форм элементов, мг/кг:
азот (Ы03 +ЫН4) > 20
фосфор (Р205) > 180 > 260
калий (К20) > 170 > 200
бор 1,0...1,5 2,0...3,0
молибден 0,5 > 0,3
медь 2,5...3,0 > 4,0
цинк 1,5...2,0 3,0...3,5
марганец 16,0 60,0
кобальт > 0,3
Реакция среды (рНКС|) 5,5 5,5...6,0
Физические свойства
Мощность пахотного слоя, см 25...27 25...30 Агрегатный состав, % размер агрегатов
10...0,25 мм 50...60
> 10 мм 20...30
Физическая глина, % 30...40
Водоустойчивость, % 60...70
Плотность сложения, г/см3 1,0...1,2 0,9...1,1 Эколого-генетическая характеристика почвы
Степень эродированности отсутствует или слабая
На основании имеющихся данных физико-химических, химических и физических свойств разработана оптимальная модель плодородия дерново-подзолистых почв таежно-лесной зоны (табл. 1).
Черноземы обыкновенные получили наибольшее распространение на слабоволнистых равнинах Омь-Иртышского водораздела и на восточном склоне Прииртышского увала лесостепной и степной зон. В составе пашни на их долю приходится 19,4 %. Использование этих почв определяется мощностью гумусового слоя, содержанием гумуса и родовыми признаками, так как в последние годы получили распространение мало- и среднемощные слабогу-мусированные и малогумусные виды. Почвы с малой мощностью гумусового слоя, количеством гумуса ниже 4,0 % и наличием легкорастворимых солей с поверхности целесообразно выводить из пашни в сенокосно-пастбищные угодья [13, 14].
Мощность гумусового слоя черноземов обыкновенных варьирует от 32...37 до 42...45 см, содержание гумуса в пахотном слое - от 3 до 6 %. Гранулометрический состав - суглинистый.
В почвенно-поглощающем комплексе на долю кальция приходится 70...90 %, магния - 8...20 %, в солонцеватых разностях увеличивается доля натрия, в осолоделых - водорода, количество которого может достигать 7 % от суммы катионов. В известковании чернозёмы осолоделые не нуждаются вследствие незначительной актуальной и гидролитической кислотности и высокой насыщенности основаниями. Эти почвы хорошо гумусированны, отношение С^ составляет 12,5...13,0. Содержание валового азота соответствует количеству гумуса и составляет 0,30...0,36 %.
Черноземы обыкновенные - продуктивные почвы при отсутствии в профиле легкорастворимых солей, солонцеватости и карбонатов. Они приняты за эталон при проведении почвенно-оценочных работ с баллом бонитета 100.
На слабоволнистых повышениях Омь-Иртышского водораздела степной зоны небольшими массивами формируются черноземы южные, в составе пашни на их долю приходится 8,8 %.
Гумусовый слой в черноземах южных средне-мощных может достигать 41...44 см, в маломощных - 19...32 см. По обеспеченности гумусом эти почвы в основном относят к малогумусным (4...6 %). В связи с развитием дефляции мощность гумусовых горизонтов за 15 лет уменьшилась в среднем на 5 см, появились почвы с величиной этого показателя 14...19 см и содержанием гумуса 1,5...2,0 %. Содержание валового азота в таких почвах среднее, фосфора - низкое.
Гранулометрический состав чернозёмов южных тяжелосуглинистый и легкоглинистый с преобладанием фракций крупной пыли и ила. Почвенно-поглощающий комплекс отличается высоким содержанием магния (21...25 %), натрий находится в пределах 5 % от емкости катионного обмена и солонцеватость рассматривается как зональный признак почв такого типа. Реакция среды варьирует в слабощелочном интервале и обусловлена повышенным содержанием магния и карбонатов.
Сведения об агрегатном составе, полученные сотрудниками кафедры почвоведения ОмГАУ, свидетельствуют о распылённости структуры верхнего 0...5 см слоя черноземных почв степной зоны [13, 14].
С учетом изложенного была разработана модель плодородия черноземов обыкновенных и южных, обеспечивающая формирование стабильно высоких урожаев возделываемых сельскохозяйственных культур (табл. 2).
Так как почвы в Омской области формируются в условиях недостаточного и нестабильного атмосферного увлажнения, для получения запланированных
Таблица 2. Нормативные показатели модели плодородия черноземов обыкновенных и южных (слой 0.20 см)
Сельскохозяйствен-
Показатель ные культуры
зерновые | пропашные
Химические и физико-химические свойства
Гумус, % 5,5...6,0 6,0...6,5
Содержание подвижных
форм элементов, мг/кг:
азот (Ы-Ы03) > 15 >26
фосфор (Р205) >150 >200
калий (К20) > 150 >260
бор > 0,7
молибден > 0,2
медь > 0,2
цинк > 1,5
марганец > 20
кобальт > 0,3
Реакция среды (рНвод.) 6,0...6,5 6,0...7,0
Обменный натрий, % от ЕКО < 5
Физические свойства
Мощность пахотного слоя, см 27...30 30
Агрегатный состав, %
размер агрегатов
10...0,25 мм 60...70
> 10 мм 30...40
Физическая глина, % 45...60 30...45
Водоустойчивость, % 55...65
Плотность сложения, г/см3 1,0...1,2 0,9...1,0
Эколого-генетическая характеристики почвы
Степень эродированности отсутствует или слабая
Глубина залегания легкорас- > 1,5
творимых солей, м
урожаев на фоне применения удобрений необходимо проводить орошение. Однако это осложняется их предрасположенностью к вторичному засолению и наличию комплексов с солонцами, часто корковыми и мелкими, солончаковатыми и солонцеватыми почвами.
В лесостепной зоне Омской области широкое распространение получили лугово-черноземные почвы, особенно их солончаковатые и солонцеватые разности. Площадь, занимаемая этими почвами, значительно больше площади черноземов и составляет 33,2 % от общей площади пашни [13, 14]. По мощности гумусового слоя выделяют очень маломощные (20...24 см), маломощные (26...40 см) и среднемощные (41...60 см) лугово-черноземные почвы. Малая мощность гумусового слоя определяется гидротермическими условиями, глубоким промерзанием, поздним оттаиванием и запасами «зимнего холода», что в целом препятствует развитию и распространению корней вглубь профиля. Содержание гумуса в них варьирует от 4,0 до 6,5 %.
Сумма поглощенных оснований уменьшается от пахотного слоя к материнской породе с 21... 36 до 17...18 ммоль/100 г. В лугово-черноземных выщелоченных почвах величины этих показателей несколько выше и изменяются по горизонтам от 32...39 до 16...17 ммоль/100 г соответственно. Среди обменных катионов преобладает кальций (73...95 %), содержание магния варьирует от 4,0 до 20,5 % от общей суммы. Наиболее распространены почвы со сравнительно невысоким количеством магния и высоким натрия. Доля натрия варьирует в пределах от 1 до 3 % емкости катионного обмена, увеличиваясь с глубиной до 10 %, и определяется родовыми признаками, возрастая в солонцеватых разностях. Наличие поглощенного натрия служит провинциальной особенностью лугово-черноземных почв, которая рассматривается как реликт прежнего процесса осолонцевания - осолодения [13, 14].
Реакция среды по профилю варьирует от нейтральной до слабощелочной. Гидролитическая кислотность выражена слабо и в гумусовом слое не превышает 2,7...3,6 ммоль/100 г почвы.
Гранулометрический состав лугово-черноземных почв преимущественно тяжёлый, среднесуглини-стые разновидности встречаются редко, профиль отличается слоистостью грунтов. Многочленность пород вызывает накопление влаги в нижней части профиля, образование льдистой мерзлоты зимой и более позднее ее оттаивание весной. Отличительной чертой омских почв выступает высокая доля фракции крупной пыли и мелкого песка, что придает им удовлетворительную водопроницаемость.
Лугово-черноземные почвы Омской области нередко характеризуются выраженным засолением профиля, что ограничивает их использование в пашне под все культуры, возделываемые в регионе. Соли в этих почвах находятся в активном состоянии, в их составе много хлоридов и сульфатов. В умеренно-влажные годы лугово-черноземные почвы лесостепи в первом метре не засолены (общая сумма солей 5...12 т/га), засоление нарастает с глубиной: запасы солей в 2-метровой толще составляют 100 т/га, в 5-метровой - 200 т/га. В сухие годы соли могут подтягиваться выше к поверхности. Карбонаты залегают с глубины 25...50 см, иногда с поверхности. Близкое к поверхности расположение горизонтов с высоким содержанием токсичных солей, неустойчивость засо-
ления по анионному составу объясняется динамичностью грунтовых вод и капиллярной каймы, глубиной промерзания почв в зимний период и слоистостью почвообразующих пород.
В холодные и влажные годы лугово-черноземные почвы по продуктивности уступают черноземам, так как поздно поспевают к обработке и имеют неблагоприятный водно-тепловой режим. В сухие жаркие годы ситуация может меняться на обратную, так как лугово-черноземные почвы имеют благоприятный водный и тепловой режим.
Наиболее продуктивны незасоленные, несолонцеватые, некарбонатные почвы. Очень маломощные слабогумусированные солончаковые и солонцеватые почвенные разности целесообразно выводить из пашни в сенокосно-пастбищные угодья [13, 14].
В целом это потенциально плодородные почвы и задача состоит в том, чтобы мобилизовать их плодородие. Управлять плодородием лугово-черноземных почв сложно. Пока рекомендации по их улучшению остаются те же, что и для черноземов. Выраженное засоление и солонцеватость большинства лугово-черноземных почв не позволяет использовать их в орошаемом земледелии, за исключением обычных почвенных разностей, но и они, формируясь при близком залегании грунтовых вод (3...6 м), могут быстро восстанавливать былой гидроморфизм и трансформироваться.
На основе обобщения имеющихся данных разработана модель плодородия лугово-черноземной почвы, которая позволяет получать максимально возможные урожаи культур в условиях лесостепной и степной зон Омской области (табл. 3).
В пашне области находится около 1 млн га солонцов и солонцеватых почв, на которых эффективное веде-
Таблица 3. Нормативные показатели модели плодородия лугово-черноземной почвы (слой 0...20 см)
Сельскохозяйствен-
Показатель ные культуры
зерновые | пропашные
Химические и физико-химические свойства
Гумус, % 5,5...6,0 6,0...6,5
Содержание подвижных
форм элементов, мг/кг:
азот (N-N0.,) 15 26
фосфор (Р205) >150 >200
калий (К20) > 150 >260
бор > 0,7
молибден > 0,2
медь > 0,2
цинк > 1,5
марганец > 20
кобальт > 0,3
Реакция среды (рНвод.) 6,0...6,5 6,0...7,0
Обменный натрий, % от ЕКО < 5
Физические свойства
Мощность пахотного слоя, см 27...30 30
Агрегатный состав, %
размер агрегатов
10...0,25 мм 60...70
> 10 мм 30...40
Физическая глина, % 45...60
Водоустойчивость, % 65...70
Плотность почвы, г/см3 1,0...1,2
Эколого-генетическая характеристика почвы
Степень эродированности слабая или отсутствует
Глубина залегания легко-
растворимых солей, м > 2,0
ние сельскохозяйственного производства без химической мелиорации невозможно. Их формированию способствует нерасчлененность и микрорельефность территории, засоленность пород, близкое залегание водоупора и минерализованных грунтовых вод. В связи с высокой гидроморфностью территории автоморфных солонцов в области нет, широкое распространение получили лугово-черноземные и черноземно-луговые солонцы.
Гранулометрический состав солонцов тяжелосуглинистый и глинистый, среднесуглинистые разновидности по гумусовому горизонту А1 встречаются локально в степной зоне, легкосуглинистые отсутствуют.
Обеспеченность солонцов гумусом определяется зоной формирования. В лесостепи его содержание может достигать 6,0 %, в степи - 3,0...5,0 %. Емкость поглощения в этих почвах высокая (до 34... 59 ммоль/100 г), максимального уровня она достигает в солонцовом горизонте В1 и иллювиальном горизонте В2. В составе обменных катионов высока доля магния и натрия, но наибольшее распространение получили мало- и средненатриевые солонцы. Содержание кальция увеличивается от солонцов корковых к глубоким и не связано с количеством гумуса.
Реакция среды в горизонте А1 нейтральная или слабощелочная. Вниз по профилю щелочность увеличивается из-за карбонатов и повышенного содержания обменного натрия.
Кроме того, во всех солонцах содержатся легкорастворимые соли. Глубина залегания солей определяется зоной формирования солонцов, рельефом и гидроморфностью. Более промыты от солей солонцы лесостепной зоны. Солевые горизонты в солонцах глубоких залегают в слое 80...100 см, в средних -50...80 см, корковых и мелких - 30...50 см. Тип засоления определяет состав солей грунтовых вод, чаще всего он хлоридно-сульфатный и сульфатно-хлоридный, нередко с участием соды.
Водно-физические свойства удовлетворительны только в гумусовом горизонте А1. Солонцовый (В1) и подсолонцовые горизонты (В2, В3) переуплотненые, грубо структурные, сильно набухающие и вследствие этого не фильтрующие или слабо фильтрующие воду из-за тяжелого гранулометрического состава и высокого содержания водопептизируемого ила.
В целом солонцы - это низкопродуктивные почвы с неблагоприятной реакцией среды, наличием солей и неудовлетворительными водно-физическими свойствами. Однако они залегают в комплексе с основными пахотными почвами области - черноземами и лугово-черноземными почвами, снижая их качество и урожайность возделываемых культур. Лучшими можно считать солонцы лугово-черноземные глубокие нейтрального типа засоления, которые используют в пашне под все культуры, возделываемые в области. Приемы самомелиорации омских солонцов положительного эффекта не дают, так как высокогипсовых, высококарбонатных солонцов в регионе практически нет. Исследованиями проблемной лаборатории по агротехнической и химической мелиорации солонцов ОмГАУ было установлено, что на солонцах глубоких гипсование малоэффективно и приводит к излишним затратам средств. Все мелкие и корковые солонцы составляют естественные кормовые угодья и к распашке не рекомендуются [13, 14].
Использование среднихсолонцов зависитотзоны. В лесостепи в пашне для возделывания зернофуражных, силосных культур, трав могут использоваться солонцы лугово-черноземные средние. Солонцы черноземно-луговые к распашке не рекомендуются и используются как сенокосно-пастбищные угодья. В степной зоне все средние солонцы целесообразно использовать как естественные кормовые угодья. Поскольку солонцы залегают в комплексе с другими почвами и вовлекаются в пашню, то они подлежат первоочередному улучшению - выборочному гипсованию. Глубокая отвальная, плантажная и ярусная вспашка положительных результатов на солонцах Омской области не дает.
По результатам исследования генезиса и свойств солонцов на территории Омской области предложены оптимальные для культур показатели плодородия солонца лугово-черноземного глубокого (табл. 4).
Таблица 4. Нормативные показатели модели плодородия солонцов лугово-черноземных глубоких (слой 0.20 см)
Показатель
Сельскохозяйственные культуры
зерновые I пропашные
Химические и физико-химические свойства
Гумус, % 5,5...6,0 6,0
Содержание подвижных форм элементов, мг/кг:
азот (Ы-Ы03) > 15 > 22
фосфор (Р205) > 200 > 260
калий (К20) > 120 > 260
бор > 0,7
молибден > 0,2
медь > 0,2
цинк > 1,5
марганец > 20
кобальт > 0,3
Реакция среды (рНод) 6,8...7,2
Обменный натрий, % от ЕКО < 20
Физические свойства
Мощность пахотного слоя, см 25...27 27...30 Агрегатный состав, % размер агрегатов 10...0,25 мм > 70
> 10 мм < 30
Физическая глина, % 40...50 30...40
Водоустойчивость, % 65...70
Плотность почвы, г/см3 1,0...1,2 0,9...1,1
Эколого-генетическая характеристика почвы
Степень эродированности отсутствует или слабая Глубина залегания легкорастворимых солей, м_> 0,8_
Выводы. Агрономическая ценность почв Омской области в основном определяется мощностью гумусового слоя, содержанием гумуса и гранулометрическим составом. Большинство почв лесостепной и степной зон (черноземы и лугово-черноземные почвы) засолены, солонцеваты или карбонатны, что существенно снижает их производительную способность.
Для достижения установленных в моделях величин показателей плодородия почв необходимо применение средств химизации (удобрений, мелиорантов), реализация агротехнических, противоэрозионных и иных мероприятий. Эффективность удобрений в большой степени определяется влагообеспечен-ностью территории и требует регулирования ее водного режима. В таежно-лесной зоне отмечается достаточная, а во влажные годы - избыточная вла-гообеспеченность. Для южной лесостепи и степи характерен засушливый климат, частые засухи и,
как следствие, недостаточная влагообеспеченность. Создание благоприятного для растений водного режима возможно только путем орошения. Тяжелый гранулометрический состав и карбонатность почв, повышенное содержание обменного натрия и магния в почвообразующих породах делают почвы сложным мелиоративным объектом.
Модели почв с заданными параметрами позволяют формировать оптимальное сочетание свойств, процессов и режимов почв, максимально использовать все жизненно важные для растений факторы, наиболее полно реализовать потенциальные возможности выращиваемых культур и получать высокие и устойчивые урожаи хорошего качества.
Литература
1. Kiryushin V. I. The management of soil fertility and
productivity of agrocenoses in adaptive-landscape farming systems // Eurasian Soil Science. 2019. No. 9. Р. 1137-1145.
2. Трофимов Н. В., Сочнева С. В., Панасюк М. В. Методика разделения территории Республики Татарстан на агроландшафтные районы на основе зонирования природно-климатических ее условий // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № S4-1 (55). С. 127-131.
3. Long-term conservation agriculture and intensified cropping systems: effects on growth, yield, water, and energy-use efficiency of maize in northwestern India / C. M. Parihar, M. R. Yadav, S. L. Jat, et al. // Pedosphere. 2018. Vol. 28. No. 6. P. 952-963.
4. Combined applications of nitrogen and phosphorus fertilizers with manure increase maize yield and nutrient uptake via stimulating root growth in a long-term experiment / Z. Wen, J. Shen, M. Blackwell, et al. // Pedosphere. 2016. Vol. 26. No. 1. P. 62-73.
5. Nath A. J., Lal R. Effects of tillage practices and land use management on soil aggregates and soil organic carbon in the north Appalachian region, USA // Pedosphere. 2017. Vol. 27. No. 1. P. 172-176.
6. Акименко А. С. Формирование севооборотов и структуры посевных площадей для получения заданного количества продукции с учетом природно-ресурсного потенциала // Земледелие. 2020. № 4. С. 19-21.
7. Воспроизводство плодородия почв, продуктивность и энергетическая эффективность севооборотов / А. П. Карабутов, В. Д. Соловиченко, В. В. Никитин и др. // Земледелие. 2019. № 2. C. 3-8.
8. Окорков В. В. Модели продуктивности зернового севооборота на серых лесных почвах Верхневолжья // Российская сельскохозяйственная наука. 2018. № 1. С. 30-34.
9. Красницкий В. М., Шмидт А. Г. Агрохимические параметры - основа оценки почвенного плодородия // Современное состояние и проблемы рационального использования почв Сибири: мат. Международной науч.-практ. конф. Омск: Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина, 2020. С. 205-209.
10. Changes in humus content in forest-steppe soils of Western Siberia /1. A. Bobrenko, O. A. Matveychik, Е. G. Bobrenko, et al. //Earth and environmental science. 2021. No. 624. Article 012219. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/624/1/012219/pdf (дата обращения: 06.05.2021).
11. Агротехническая диагностика потребности полевых культур в азотных удобрениях / В. М. Красницкий, И. А. Бобренко, А. Г. Шмидт и др. //Плодородие. 2020. № 6 (117). С. 40-44.
12. Динамика подвижного фосфора в почвах лесостепи Западной Сибири / В. М. Красницкий, И. А. Бобренко, А. Г. Шмидт и др. //Плодородие. 2020. № 2 (113). С. 57-60.
13. Мищенко Л. Н. Земельные ресурсы Омской области и охрана почв. Омск: ОмСХИ, 1988. 20 с.
14. Мищенко Л. Н. Особенности почвенного покрова Омской области // Почвы Западной Сибири и повышение их плодородия. Омск: ОмСХИ, 1984. С. 3-12.
References
1. Kiryushin VI. The management of soil fertility and productivity of agrocenoses in adaptive-landscape farming systems. Eurasian Soil Science. 2019;(9):1137-45.
2. Trofimov NV, Sochneva SV, Panasyuk MV. [Methodology for dividing the territory of the Republic of Tatarstan into agrolandscape areas based on zoning and climatic conditions]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2019;14(S4-1):127-31. Russian.
3. Parihar CM, Yadav MR, Jat SL, et al. Long-term conservation agriculture and intensified cropping systems: effects on growth, yield, water, and energy-use efficiency of maize in northwestern India. Pedosphere. 2018;28(6):952-63.
4. Wen Z, Shen J, Blackwell M, et al. Combined applications of nitrogen and phosphorus fertilizers with manure increase maize yield and nutrient uptake via stimulating root growth in a long-term experiment. Pedosphere. 2016;26(1):62-73.
5. Nath AJ, Lal R. Effects of tillage practices and land use management on soil aggregates and soil organic carbon in the north Appalachian region, USA. Pedosphere. 2017;27(1):172-6.
6. Akimenko AS. [Formation of crop rotations and the structure of sown areas to obtain a given amount of products, taking into account the natural resource potential]. Zemledelie. 2020;(4):19-21. Russian.
7. Karabutov AP, Solovichenko VD, Nikitin VV, et al. [Reproduction of soil fertility, productivity and energy efficiency of crop rotations]. Zemledelie. 2019;(2):3-8. Russian.
8. Okorkov VV. [Models of productivity of grain crop rotation on gray forest soils of the Upper Volga region]. Rossiiskaya sel'skokhozyaistvennaya nauka. 2018;(1):30-4. Russian.
9. Krasnitskii VM, Shmidt AG. [Agrochemical parameters is the basis for assessing soil fertility]. In: Sovremennoe sostoyanie i problemy ratsional'nogo ispol'zovaniya pochv Sibiri [Current state and problems of rational use of soils in Siberia]. Omsk (Russia): Omskii gosudarstvennyi agrarnyi universitet im. P. A. Stolypina; 2020. p. 205-9. Russian.
10. Bobrenko IA, Matveychik OA, Bobrenko EG, et al. Changes in humus content in forest-steppe soils of Western Siberia. Earth and environmental science [Internet]. 2021 [cited 2021 May 6];(624): Article 012219. Available from: https://iopscience. iop.org/article/10.1088/1755-1315/624/1/012219/pdf.
11. Krasnitskii VM, Bobrenko IA, Shmidt AG, et al. [Agrotechnical diagnostics of the need for field crops in nitrogen fertilizers]. Plodorodie. 2020;(6):40-4. Russian.
12. Krasnitskii VM, Bobrenko IA, Shmidt AG, et al. [Dynamics of mobile phosphorus in the soils of the forest-steppe of Western Siberia]. Plodorodie. 2020;(2):57-60. Russian.
13. Mishchenko LN. Zemel'nye resursy Omskoi oblasti i okhrana pochv [Land resources of the Omsk region and soil protection]. Omsk (Russia): OmSKhI; 1988. 20 p. Russian.
14. Mishchenko LN. [Features of the soil cover of the Omsk region]. In: Pochvy Zapadnoi Sibiri i povyshenie ikh plodorodiya [Soils of Western Siberia and increasing their fertility]. Omsk (Russia): OmSKhI; 1984. p. 3-12. Russian.
