CC BY
72Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 2(30), 2018 г., [1-21] УДК 631.6:631.432
В. Н. Щедрин, Л. М. Докучаева, Р. Е. Юркова
Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация
НЕГАТИВНЫЕ ПОЧВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ РЕГУЛЯРНОМ ОРОШЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ПОЧВ
Цель исследования - выявить направленность почвенных процессов при длительном орошении различных типов почв. Объекты исследований - почвы на ключевых орошаемых участках и участках без орошения в различных агроклиматических зонах европейской части России: серые лесные, черноземы типичные, черноземы обыкновенные Центрально-Черноземной области, черноземы обыкновенные юга России и черноземы южные в комплексе с солонцами, темно-каштановые и бурые полупустынные почвы. Исследованиями выявлено, что каждому типу почв свойственны свои особенности в направлении почвообразовательных процессов при регулярном длительном орошении нормами, соответствующими биологическим потребностям культур, которые в значительной степени определяются дренированностью территорий, почвообразую-щими породами, генетическими особенностями почв, минерализацией и качеством поливной воды. Установлено, что для изучаемых типов почв при длительном орошении водой любого состава характерны процессы переуплотнения и выщелачивания. Большая часть неблагоприятных почвенных процессов (около 60 %) проявляется при отсутствии дренированности территории (черноземы обыкновенные, орошаемые пресной водой), в особенности при использовании для орошения слабоминерализованных вод сульфатно-натриевого состава (черноземы обыкновенные Центрально-Черноземной области, черноземы обыкновенные юга России, черноземы южные, расположенные в комплексе с солонцами). В этих почвах возникают при длительном орошении такие негативные процессы, как переувлажнение, вторичное засоление, осолонцевание, под-щелачивание, дегумификация, агроистощение.
Ключевые слова: типы почв, длительное орошение, негативный почвенный процесс, уровень грунтовых вод, минерализация поливной воды.
V. N. Shchedrin, L. M. Dokuchaeva, R. Ye. Yurkova
Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation
NEGATIVE SOIL PROCESSES AT CONTINUOUS FLOW IRRIGATION OF VARIOUS TYPES OF SOILS
The aim of the research was to reveal the orientation of soil processes during continuous irrigation of various types of soil. The objects of the research are soils on key irrigated plots and plots without irrigation in various agroclimatic zones of the European part of Russia: gray forest, typical black chernozems, chernozems ordinary of the Central Black Earth region, chernozems ordinary in the south of Russia and southern chernozems in complex with solonetzes, dark chestnut and brown semi-desert soils. Studies have revealed that each type of soil has its own peculiarities in soil-forming processes orientation with continuous long-term irrigation at rates that correspond to the biological needs of crops, which are largely determined by the drainage conditions of territories, soil-forming material, genetic features of soils, mineralization and quality of irrigation water. It has been found that for the types of
soils studied, prolonged irrigation with water of any composition is characterized by processes of overcompaction and leaching. Most of unfavorable soil processes (about 60 %) are manifested in the absence of drainage of the territory (ordinary chernozem, irrigated with fresh water), especially when using sulphate-sodium composition for irrigation of low mineralized waters (chernozems of the Central Black Earth region, chernozems of the south of Russia, the southern chernozems, located together with solonetz). In these soils, long-term irrigation results in such negative processes as waterlogging, resalting, solonization, alkalization, dehumi-fication, exhaustion.
Key words: soil types, prolonged irrigation, negative soil process, groundwater level, mineralization of irrigation water.
Введение. Данные о неблагоприятных тенденциях эволюции почв, наблюдающихся при массированном орошении традиционными способами, появились еще в 1980-1990-е гг. [1, 2]. В основном негативные процессы имели место там, где происходило нарушение технологии орошения. Однако, как утверждают некоторые авторы, при высоком уровне агротех-нологий орошение способствует повышению плодородия почв [3-6].
Отмечено, что при недостаточном уровне функционирования оросительных систем наблюдались процессы подъема уровня грунтовых вод (УГВ), изменения водного, солевого, воздушного, питательного режимов и формирования на значительных площадях гидроморфных условий почвообразования, при которых неизбежны процессы переувлажнения, вторичного засоления, осолонцевания, слитизации, дегумификации, обеднения элементами питания, снижения почвенного плодородия. В результате на орошаемых землях (например, Калмыкии, Ростовской, Астраханской, Волгоградской областей) сложилась неблагоприятная эколого-мелиоративная обстановка. Эти выводы подтверждены исследованиями ученых В. Е. При-ходько, Е. А. Казинцева, Д. Э. Запорожниченко, А. А. Попова и др. [4, 7-9].
С поднятием УГВ проявлялись и процессы трансформации почв, обусловленные олуговением. В результате менялись и водные свойства исследуемых почв. Переувлажнение, особенно периодическое, может привести к вторичному засолению и осолонцеванию почв [10].
Подщелачивание и осолонцевание орошаемых земель распространено достаточно широко. Особенно сильно эти явления выражены при использо-
вании слабощелочных бикарбонатных или слабоминерализованных оросительных вод [11-14]. Процессы подщелачивания и осолонцевания в основном сопровождаются дальнейшим уплотнением, дегумификацией, образованием токсичных веществ, нарушением баланса элементов питания [2, 15].
Многие исследователи в качестве общей тенденции отмечают некоторое снижение запасов гумуса в начальные периоды орошения и их постепенное восстановление со временем, а также уменьшение его содержания в пахотном слое и увеличение с глубиной. Потери гумуса при орошении составляли 10 % от содержания его в неорошаемой почве. Выявлено изменение качественного состава гумуса, снижение содержания гумино-вых кислот (ГК) (особенно связанных с кальцием), усиление роли фульво-кислот (ФК) [16-18].
Н. А. Пронько и Л. Г. Романова утверждают, что длительное орошение темно-каштановых почв также приводит к снижению содержания гумуса и ухудшению его качества и только внесение навоза в сочетании с минеральными удобрениями может повысить гумусированность исследуемых почв [19, 20].
Анализ трудов многих исследователей показал, что в орошаемых почвах под влиянием поливной воды происходят изменения и агрохимических свойств [11, 21-23].
Изменение различных свойств почв при регулярном орошении приводит к значительной комплексности почвенного покрова. В большей своей части черноземы диагностируются как лугово-черноземные почвы разной степени засоленности и солонцеватости [11, 24, 25].
Таким образом, многими исследователями доказано, что орошаемое земледелие вызывает ряд негативных процессов: уплотнение, ощелачивание, осолонцевание, денитрификацию, дегумификацию и др. Эти изменения свойств почв весьма разнообразны и в большой степени зависят от природно-климатических условий и типов почв. Каждому типу почв
присущи свои особенности в направленности почвообразовательных процессов при орошении, поэтому следует установить причины возникновения негативных процессов в той или иной зоне в различных типах почв.
Цель исследования - выявить направленность почвенных процессов при длительном орошении различных типов почв.
Материалы и методы. Исследования проводились в 2016 г. в различных агроклиматических зонах европейской части России на ключевых орошаемых участках и участках без орошения: на серых лесных почвах (ООО «Авангард» Рязанского района Рязанской области), черноземах типичных (ООО «Дон» Хохольского района Воронежской области), черноземах обыкновенных (ООО «Им. Калинина» Богучарского района Воронежской области), черноземах обыкновенных и черноземах южных в комплексе с солонцами в Ростовской области (ОПХ «РООМС» Багаевского района, ООО «Приазовье» Неклиновского района и ООО «Им. М. В. Фрунзе» Сальского района). Темно-каштановые почвы обследованы в ОПХ «ВолжНИИГиМ» Энгельсского района Саратовской области, бурые полупустынные - в ООО «Райгород» Светлоярского района Волгоградской области.
Поливы проводились дождеванием. Под «длительным орошением» в данной работе понимается применение регулярного орошения более 10 лет. Все изучаемые типы почв сформированы на однородных почвооб-разующих породах, которые представлены в основном лессовидными суглинками и глинами с высоким содержанием карбонатов. На всех ключевых участках осваивались зерно-кормовые севообороты (З-К), кроме участка на бурых полупустынных почвах, где в севооборотах преобладают кукуруза на зерно и овощи (картофель, лук, морковь, свекла).
Отбор проб почвы для анализов проводился в основных скважинах на глубину до 3,0 м по слоям: 0-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-80, 80-100, 100-130, 130-160, 160-200, 200-250, 250-300 см. Исходили из того, что
грунтовые воды не оказывают влияния на почвообразовательные процессы при глубине их залегания более 3 м.
Максимально допустимая площадь ключевых элементарных участков при орошении составляла от 2 до 10 га в зависимости от расположения и типа почв1.
Проведено исследование почв по следующим показателям: - гранулометрический состав методом пипетки по Н. А. Качинскому
[26];
агрегатный состав по Н. И. Саввинову [26];
рН водной вытяжки2;
состав водной вытяжки3, 4 5 6 7;
содержание карбонатов по И. Ф. Голубеву [27];
обменные формы кальция, магния8, натрия9;
1 ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб. - Введ. 1990-03-31 // ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет [Электронный ресурс]. - Кодекс Юг, 2017.
2 ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. - Введ. 1986-01-01. - М.: Стандар-тинформ, 2011. - 4 с.
3 ГОСТ 26424-85. Почвы. Метод определения ионов карбоната и бикарбоната в водной вытяжке. - Введ. 1986-01-01 // ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет [Электронный ресурс]. - Кодекс Юг, 2017.
4 ГОСТ 26425-85. Почвы. Методы определения иона хлорида в водной вытяжке. - Введ. 1986-01-01 // ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет [Электронный ресурс]. - Кодекс Юг, 2017.
5 ГОСТ 26426-85. Почвы. Методы определения иона сульфата в водной вытяжке. - Введ. 1986-01-01 // ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет [Электронный ресурс]. - Кодекс Юг, 2017.
6 ГОСТ 26427-85. Почвы. Метод определения натрия и калия в водной вытяжке. - Введ. 1986-01-01 // ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет [Электронный ресурс]. - Кодекс Юг, 2017.
7 ГОСТ 26428-85. Почвы. Методы определения кальция и магния в водной вытяжке. - Введ. 1986-01-01 // ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет [Электронный ресурс]. - Кодекс Юг, 2017.
8 ГОСТ 26487-85. Почвы. Определение обменного кальция и обменного (подвижного) магния методами ЦИНАО. - Введ. 1986-07-01 // ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет [Электронный ресурс]. - Кодекс Юг, 2017.
9 ГОСТ 26950-86. Метод определения обменного натрия. - Введ. 1987-07-01 // ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет [Электронный ресурс]. - Кодекс Юг, 2017.
- содержание питательных элементов (обменного калия и подвижного фосфора10);
- содержание гумуса11;
- групповой состав гумуса ускоренным методом М. М. Кононовой и Н. П. Бельчиковой [28] и др.
Проведен анализ оросительной воды, определены физические показатели почв: плотность ненарушенного сложения почвы методом кольца по Н. А. Качинскому [26], порозность [26], величина наименьшей влагоемко-сти, структурное состояние и водопрочность агрегатов методом Н. И. Савви-нова [26]. Почвенные образцы проанализированы в эколого-аналитической лаборатории ФГБНУ «РосНИИПМ».
Признаки изменения почвенных процессов под влиянием орошения следующие: миграция солей (засоление - рассоление, растворение гипса, карбонатов, изменение состава солей), обменные реакции (осолонцевание -рассолонцевание, изменения щелочности, количества обменных катионов), гумификация - дегумификация, структурообразование - диспергирование [29].
Результаты и их обсуждение. Сравнительный анализ протекания почвообразовательных процессов в различных типах почв при длительном орошении показал, что при регулярном орошении нормами, соответствующими биологическим потребностям культур, произошли негативные почвенные процессы (таблица 1). Из данных таблицы 1 видно, что большая часть неблагоприятных почвенных процессов (около 60 %) проявляется при использовании повышенных норм орошения и при применении для поливов слабоминерализованной воды сульфатно-натриевого состава.
10 ГОСТ 26205-91. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО. - Введ. 1993-07-01 // ИС «Техэкс-перт: 6 поколение» Интранет [Электронный ресурс]. - Кодекс Юг, 2017.
11 ГОСТ 26213-91. Методы определения органического вещества. - Введ. 199307-01 // ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет [Электронный ресурс]. - Кодекс Юг, 2017.
Таблица 1 - Сравнительный анализ почвообразовательных процессов в различных типах почв (по ключевым участкам) при длительном орошении
Основной почвообразовательный процесс
Почва Место проведения исследования УГВ, м. Источник орошения, минерализация (М, г/дм3) и состав поливной воды Норма увлажнения (осадки + оросительная норма) переувлажнение солончаковый (вторичное засоление) выщелачивание подщелачивание подкисление солонцовый переуплотнение дегумификация агроистощение Процент негативных процессов, %
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Серая лесная ООО «Авангард», Рязанская область Глубже 3 м. Пруд, М = 0,63, НСОз-Са 760 - - + - + - + - - 30
Чернозем типичный ЦЧО ООО «Дон», Воронежская область Глубже 15 м. Пруд, М = 0,54, НСОз-Са 770 - - + - + - + - - 30
Чернозем обыкновенный ЦЧО ООО «Им. Калинина», Воронежская область Глубже 15 м. Пруд, М = 0,82, НСОз-Ш-Са 770 - - + + - - + - + 40
Чернозем обыкновенный юга России: - орошение пресной водой ОПХ «РООМС», Ростовская область Переменный: осенью более 3 м, весной менее 3 м. Цимлянское водохранилище, М = 0,5...0,7, НСОз-Са 850 + + + - - + (с 60 см) + + + 60
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
- орошение сла- ООО «Приазо- Глубже 3 м. Ми-
боминерализо-ванной водой вье», Ростовская область усский лиман, М = 1,2...1,3, SО4-Nа 820 - - + + - + + + + 60
Комплексный ООО «Им. Глубже 3 м. Весе-
покров: М. В. Фрунзе», ловское водохра-
- чернозем Ростовская об- нилище,
южный ласть М = 1,8.2,0, 780 - - + + - + + + + 60
- солонец SО4-Nа 780 - - + + - + + + + 60
Темно- ОПХ «Волж- Глубже 3 м. Канал
каштановые НИИГиМ», Энгельсской ОС, 630 + + + 40
Саратовская область М = 0,35, НСО3-Са
Бурые полупу- ООО «Райго- Глубже 3 м. Канал
стынные род», Волгоградская область Райгородской ОС, М = 0,43, НСО3-Са 760 - - + - - + + - - 30
к а
у ч н ы й ж ур н
о с с и й с к о г о Н И И п р о б л е
от
л
и о р а ц и и,
№ 2(
3 0
оо
ю 0
оо г
ю
Проблемы, связанные с подъемом УГВ, в почвах разные и определяются дренированностью территории, вводимой в орошение, и закладкой каналов в земляном русле или в трубах и т. д. В серых лесных почвах и черноземах Центрально-Черноземной области (ЦЧО) при локальном орошении и естественной дренированности, связанной с наличием большого количества оврагов и балок, подъема УГВ не происходит, и они располагаются глубже 15 м, не оказывая влияния на почвообразовательные процессы. А вот в черноземах обыкновенных Ростовской области в ОПХ «РООМС», где естественная дренированность отсутствует, каналы и оросительная сеть в земляном русле, при неправильном проектировании дренажной системы наблюдается подъем УГВ выше 3 м. Все это способствует развитию таких процессов, как переувлажнение, глубинное вторичное засоление, глубинная солонцеватость, которые проявляются на стыке капиллярной каймы, в основном на глубине 60 см.
Вторичное засоление в корнеобитаемом слое, даже при поливах слабоминерализованной водой, нами не обнаружено (см. таблицу 1).
При близком залегании минерализованных грунтовых вод на ключевом участке ОПХ «РООМС» выявляется засоление на глубине 80 см и глубже, характеризующееся общим содержанием солей более 0,3 %. Это свидетельствует о развитии на этих глубинах солончакового процесса почвообразования.
Практически во всех почвах наблюдается процесс выщелачивания, так как вскипание от 10 % НС1 в этих почвах обнаруживается с 55-60 см. Причиной этого процесса являются большие водные нагрузки, состоящие как из атмосферных осадков, так и из оросительных норм.
Большое влияние на развитие почвообразовательных процессов оказывает минерализация и состав поливной воды, особенно на развитие процессов подщелачивания и осолонцевания. Так, пресная вода (0,64-0,53 г/дм3) гидрокарбонатно-кальциевого состава из прудов, используемая для орошения серых лесных почв и черноземов типичных ЦЧО, не способствует
подщелачиванию этих почв. В то же время вода из пруда с минерализацией 0,82 г/дм3 гидрокарбонатно-натриево-кальциевая с содержанием натрия более 20 % вызывает подщелачивание чернозема обыкновенного. Аналогичная картина складывается по этому показателю на черноземах обыкновенных и южных, орошаемых слабоминерализованной водой сульфатно -натриевого состава.
Процесс осолонцевания также обнаруживается в почвах, орошаемых водой сульфатно-натриевого состава, и усиливается при длительном орошении в почвах, обладающих природной солонцеватостью, например почвах комплексного покрова (темно-каштановых, бурых полупустынных).
Выявлено, что процессы переуплотнения проявляются при орошении всех типов почв. Это подтверждается данными по ключевым участкам о плотности сложения почв в слое 0-40 см (таблица 2). По этому показателю во всех почвах наблюдается превышение оптимальных параметров (ОП), установленных для каждого типа почв [30]: от 16 % в серых лесных почах до 18 % в солонце (комплексный покров). Также установлено, что водопрочность агрегатов в черноземах ЦЧО ниже ОП на 42-46 %. Но в черноземе типичном она выше, чем в черноземе обыкновенном. Вероятно, это связано с разным составом поливной воды (см. таблицу 1). Таблица 2 - Водно-физические свойства различных типов почв
при длительном орошении (0-40 см)
Почва Плотность сложения почвы, т/м3 Водопрочность агрегатов, % Водопроницаемость, мм/мин
фактическая ОП фактическая ОП фактическая ОП
1 2 3 4 5 6 7
Серая лесная 1,39 1,1-1,30 31 40-50 1,23 1,5-2,0
Чернозем типичный ЦЧО 1,29 1,0-1,25 38 60-70 0,83 2,0-2,5
Чернозем обыкновенный ЦЧО 1,32 1,0-1,25 35 60-70 0,80 1,5-2,0
Чернозем обыкновенный юга
России:
орошение пресной водой 1,23 1,1-1,15 29 60-70 0,93 1,5-2,0
орошение слабоминерализо-
ванной водой 1,34 1,1-1,15 9 60-70 0,67 1,5-2,0
Продолжение таблицы 2
1 2 3 4 5 6 7
Комплексный покров:
чернозем южный 1,30 1,1-1,25 38 50-60 0,73 1,0-1,5
солонец 1,48 1,2-1,3 24 40-50 0,57 0,7-1,0
Темно-каштановые 1,38 1,0-1,25 32 50-60 0,64 1,0-1,5
Бурые полупустынные 1,30 1,0-1,25 32,5 40-50 0,68 0,7-1,0
Щелочная вода, которой поливаются черноземы обыкновенные, в большей степени способствует разрушению структуры и диспергации почвенной массы, а нейтральная вода, которой поливается чернозем типичный, в меньшей степени влияет на разрушение структуры. К тому же в черноземах типичных содержится больше гумуса и они имеют более кислую реакцию, что также сказывается положительно на изменении водно-физических свойств черноземов. Это подтверждают данные о плотности сложения и водопроницаемости почв (см. таблицу 2).
Проводимые исследования подтвердили данные о влиянии слабоминерализованной воды сульфатно-натриевого состава на показатель плотности сложения почв. Именно с такими источниками орошения на ключевых участках на черноземе обыкновенном и солонце комплексного покрова (Ростовская область) наблюдались большие значения плотности сложения почв (1,34 и 1,48 т/м3 соответственно) в сравнении с ОП.
Поливы пресной водой черноземов обыкновенных в течение длительного периода (более 50 лет) повлияли на водно-физические свойства почв. Почвы в основном корнеобитаемом слое по плотности сложения оцениваются как сильно уплотненные. В слое 0-40 см она на 7 % выше ОП, водопрочность агрегатов, составляющая 29 % в слое 0-40 см, недостаточно удовлетворительная и превышает ОП почти в два раза, что свидетельствует о диспергации почвенной массы. Это подтверждается и снижением водопроницаемости почти всех типов почв.
Известно, что именно черноземы являются чрезвычайно сложными для орошения. Данный тип почвы обладает сильной набухаемостью и усадкой, имеет склонность к уплотнению при обработке, многие его свой-
ства в условиях режима повышенного увлажнения очень быстро меняются. При нарушении технологии возделывания сельскохозяйственных культур, применении тяжелых средств механизации труда, переполивах, непродуманной системе удобрений, использовании для полива вод низкого качества происходит усугубление этих процессов, что приводит к увеличению плотности сложения почвы, ухудшению структуры пахотных горизонтов, снижению впитывающей способности почв и т. д.
Основным показателем плодородия почв является общее содержание гумуса и его групповой состав. Эти показатели в различных типах почв представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Общее содержание гумуса в длительно орошаемых почвах
и на богаре (0-40 см)
Вид использования Гумус, % Собщ. ГК, % от Собщ. ФК, % от Собщ. Сост., % Сгк/Сфк Тип гумуса
Серая лесная почва
Орошение 5,05 2,93 27 21 52 1,27 Ф-Г
Богара 4,69 2,72 32 19 49 1,68 Ф-Г
Чернозем типичный
Орошение 7,27 4,22 41 20 39 2,1 Г
Богара 7,19 4,17 45 18 37 2,5 Г
Чернозем обыкновенный ЦЧО
Орошение 6,23 3,61 40 17 43 2,4 Г
Богара 6,10 3,54 47 15 38 3,1 Г
Чернозем обыкновенный, орошаемый пресной водой
Орошение 3,41 1,98 31 17 52 1,81 Ф-Г
Богара 3,74 2,17 35 16 49 2,18 Г
Чернозем обыкновенный, орошаемый слабоминерализованной водой
Орошение 3,21 1,86 19 23 58 0,83 Г-Ф
Богара 3,86 2,24 29 13 55 2,23 Г
Комплексный покров:
Чернозем южный
Орошение 3,32 1,93 22 25 53 0,89 Г-Ф
Богара 4,08 2,37 49 1,64 Ф-Г
Солонец
Орошение 2,43 1,41 18 23 59 0,79 Г-Ф
Богара 2,87 1,66 24 25 54 0,96 Г-Ф
Темно-каштановая почва
Орошение 2,89 1,68 36 17 47 3,00 Г
Богара 2,62 1,52 28 24 48 1,2 Ф-Г
Примечание - Собщ. - углерод общий; Сост. - углерод остаточный; Сгк/Сфк - от-
ношение, определяющее тип гумуса; Ф-Г - фульватно-гуматный тип гумуса; Г-Ф -
гуматно-фульватный тип гумуса; Г - гуматный тип гумуса.
В серых лесных почвах и черноземах типичных ЦЧО орошение пресной водой, как представлено в таблице 1, не вызывает явных негативных процессов, что способствует развитию растений, накоплению по-жнивно-корневых остатков и, следовательно, развитию процессов гумификации, при которых не только увеличивается общее содержание гумуса, но и сохраняется его состав. В черноземах обыкновенных ЦЧО, которые поливались из пруда водой гидрокарбонатно-натриево-кальциевого состава с минерализацией 0,82 г/дм3, содержанием натрия более 20 %, сохраняется тенденция к накоплению гумуса, но он перестраивается в сторону увеличения ФК.
В черноземах обыкновенных степной зоны, орошаемых пресной водой, содержание гумуса в слое 0-40 см очень низкое (3,41 %). На богаре его количество составляет 3,74 %. Отличие в том, что при богарном земледелии сохраняется гуматный тип гумуса, а на орошении, даже при поливах пресной водой, тип гумуса становится гуматно-фульватным, т. е. наблюдается процесс дегумификации. Этот процесс еще более усугубляется в черноземах обыкновенных, поливаемых слабоминерализованной водой. Такая же картина гумусного состояния проявляется в почвах с комплексным покровом, также орошаемых водой, которая оказывает неблагоприятное воздействие на плодородие почв.
Несмотря на то, что в темно-каштановых почвах при длительном орошении отмечено развитие таких негативных процессов, как переуплотнение и выщелачивание, а также выявлена тенденция к проявлению магниевой и натриевой солонцеватости, гумусное состояние имеет положительную направленность. Как видно из данных таблицы 3, общее содержание гумуса по сравнению с богарой возросло на 11 %, а тип гумуса из фульват-но-гуматного перестроился в гуматный. Этому способствует прежде всего высокая культура земледелия в ОПХ «ВолжНИИГиМ», в котором вносилось до 500 кг д. в./га минеральных удобрений и практически раз в три го-
да вносится до 40 т/га навоза КРС, так как рядом с полями расположен животноводческий комплекс. Процессов дегумификации и агроистощения в этих почвах не выявлено.
В бурых полупустынных почвах до введения орошения в 2011 г. содержание гумуса в среднем по полям Райгородской ОС составляло 1,47 %. После 6 лет орошения в 2017 г. его содержание уже составляло 2,10 %, т. е. благодаря орошению растения развивались сильнее. Пожнивно-корневой массы поступало больше, и количество гумуса за эти годы возросло на 43 %. Эти данные свидетельствуют, что в указанных почвах при поливах пресной водой и высокой культуре земледелия активизируется процесс гумификации.
Процесс агроистощения, под которым в нашей работе понимается снижение обеспеченности почв гумусом и питательными элементами, характерен в основном для участков, где поливы осуществляются водой плохого качества, не проводятся профилактические мероприятия для сдерживания проявления негативных почвенных процессов и отсутствует культура земледелия. На рисунках 1 и 2 показана обеспеченность длительно орошаемых почв подвижным фосфором и обменным калием как элементами, обладающими большей стабильностью.
При определении степени обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием использованы классификации, соответствующие каждому типу почв.
Средняя и высокая обеспеченность подвижным фосфором наблюдается в почвах, в которых отсутствуют явления дегумификации и процент негативных почвенных процессов не превышает 30 %. К ним относятся серые лесные почвы, чернозем типичный, темно-каштановые и бурые полупустынные почвы. В этих почвах процесса агроистощения не обнаружено.
- высокая:
Степень обеспеченности: - средняя; - низкая;
- очень низкая
Типы почв на ключевых участках: № 1 - серая лесная почва; № 2 - чернозем типичный ЦЧО; № 3 - чернозем обыкновенный ЦЧО; № 4 - чернозем обыкновенный (Ростовская область, пресная вода); № 5 - чернозем обыкновенный (Ростовская область, минерализованная вода); № 6 - чернозем южный (комплексный покров); № 6а - солонец (комплексный покров); № 7 - темно-каштановая; № 8 - бурая полупустынная почва
Рисунок 1 - Обеспеченность длительно орошаемых почв
подвижным фосфором
Степень обеспеченности:
^Н - очень высокая; - высокая; - повышенная
Обозначения те же, что на рисунке 1
Рисунок 2 - Обеспеченность длительно орошаемых почв
обменным калием
Степень обеспеченности почв при длительном орошении обменным калием варьирует от очень высокой и высокой в серых лесных, темно-каштановых, бурых полупустынных до повышенной в остальных почвах. Это в первую очередь связано с тем, что все изучаемые типы почв сформированы на почвообразующих породах с преобладанием минералов, содержащих калий. Высокая культура земледелия способствует поддержанию его высокой обеспеченности, а применение слабоминерализованных вод, в основном сульфатно-натриевого состава, снижает его количество до повышенного уровня.
Выводы
1 Исследованиями выявлено, что каждому типу почв свойственны свои особенности в направлении почвообразовательных процессов при регулярном длительном орошении нормами, соответствующими биологическим потребностям культур, которые во многом определяются дрениро-ванностью территорий, почвообразующими породами, генетическими особенностями почв, минерализацией и качеством поливной воды.
Для изучаемых типов почв при длительном орошении водой любого состава характерны процессы переуплотнения и выщелачивания.
2 Большая часть неблагоприятных почвенных процессов (около 60 %) проявляется при отсутствии дренированности территории (черноземы обыкновенные, орошаемые пресной водой), в особенности при использовании для орошения слабоминерализованных вод сульфатно-натриевого состава (черноземы обыкновенные ЦЧО, черноземы обыкновенные юга России, черноземы южные, расположенные в комплексе с солонцами). В этих почвах возникают при длительном орошении следующие негативные процессы: переувлажнение, вторичное засоление, осолонцевание, подщелачивание, дегумификация, агроистощение.
Список использованных источников
1 Егоров, В. В. Кризисные явления при орошении / В. В. Егоров // Земледелие. -1988. - № 1. - С. 30-32.
2 Ковда, В. А. Проблемы использования и мелиорации степных земель / В. А. Ков-да // Степные просторы. - 1980. - № 8. - С. 18-24.
3 Oруджева, Н. И. Роль многолетних агроценозов в сохранении плодородия орошаемых почв / Н. И. Oруджева // Почвоведение в России: вызовы современности, основные направления развития: материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием к 85-летию Почв. ин-та им. В. В. Докучаева. - M.: Почв. ин-т им. В. В. Докучаева Россельхозакадемии, 2012. - С. 364-3б7.
4 Приходько, В. E. Oрoшаемые степные почвы: функционирование, экология, продуктивность / В. E. Приходько. - M.: Интеллект, 1996. - 180 с.
5 Баранова, E. В. Гумусовый режим темно-каштановых почв разного хозяйственного использования в условиях Западного Казахстана: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.01, 03.02.13 / Баранова Eкатерина Викторовна. - СПб.-Пушкин, 2012. - 22 с.
6 Щедрин, В. Н. Теория и практика альтернативных видов орошения черноземов юга европейской территории России: монография / В. Н. Щедрин, С. M. Васильев. -Новочеркасск: Лик, 2011. - 435 с.
7 Казинцев, E. А. Гидрологические условия Центрального и восточного Предкавказья / E. А. Казинцев // Mелиoрация и орошение почв равнинного Кавказа: сб. - M.: Наука, 1986. - С. 44-52.
8 Изменение почвенно-мелиоративных и гидрогеологических условий Северного Кавказа под воздействием мелиорации и орошения / Э. В. Запорожниченко [и др.] // Mелиoрация и орошение почв равнинного Кавказа: сб. - M.: Наука, 1986. - С. 69-72.
9 Попов, А. А. Mелиoративнoе состояние орошаемых земель Ростовской области / А. А. Попов // Mелиoрация и орошение почв равнинного Кавказа: сб. - M.: Наука, 198б. - С. 24-28.
10 Сенчуков, Г. А. Ландшафтно-экологические и организационно-хозяйственные аспекты обоснования водных мелиораций земель / Г. А. Сенчуков. - Ростов н/Д.: Изд-во СКНЦ ВШ, 2001. - 276 с.
11 Влияние орошения на свойства черноземов Северного Кавказа / А. Т. Лиско-нов [и др.] // Mелиoрация и водное хозяйство: обзор. информ. / ЦБНТИ Mинвoдстрoя СССР. - M., 1990. - С. 50.
12 Смирнов, Р. Н. Влияние орошения и качества поливных вод на ощелачивание черноземов Ростовской области / Р. Н. Смирнов // Тезисы докладов VI делегатского съезда почвоведов. - Ташкент, 1985. - 103 с.
13 Effects of supplementary irrigation on chemical and physical soil properties in the rolling pampa region of Argentina / R. Mon [et al.] // Ciencia e Investigation Agraria. - 2007. -№ 34(3). - P. 187-194.
14 Al-Zu'bi, Y. Effect of irrigation water on agricultural soil in Jordan Valley: An example from arid area conditions / Y. Al-Zu'bi // Journal of Arid Environments. - 2007. - № 7. -P. б3-79.
15 Зайдельман, Ф. Р. Деградация мелиорированных почв России и сопредельных стран в результате изменения их водного режима и способы защиты / Ф. Р. Зайдельман. - Воронеж: Кварта, 2014. - 269 с.
16 Влияние орошения на свойства черноземов Центрально-Черноземных областей / Н. С. Скуратов [и др.]: обзор. информ. / ЦБНТИ Mинвoдхoза СССР. - M., 1989. -С. 1-3б.
17 Плодородие черноземов Северного Кавказа при их использовании / Г. Г. Данилов [и др.] // Почвоведение. - 1982. - № 12. - С. 53-б3.
18 Комиссаров, А. В. Влияние длительного орошения на свойства чернозема выщелоченного в Южном Предуралье / А. В. Комиссаров // Земледелие. - 2015. - № 2. -С. 5-9.
19 Романова, Л. Г. Влияние длительного орошения на свойства темно-
каштановых почв Заволжья и агромелиоративные приемы их улучшения: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.02 / Романова Любовь Геннадиевна. - Саратов, 2002. - 23 с.
20 Пронько, Н. А. Приемы восстановления плодородия почв при орошении / Н. А. Пронько, А. Г. Романова // Плодородие. - 2005. - № 4(25). - С. 31-32.
21 Могханм, Ф. С. Агрогенетическая характеристика орошаемых почв Западного Казахстана и Северного Египта: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 03.00.27 / Могханм Фарахат Саад Елсайед Ибрагим. - СПб.-Пушкин, 2009. - 23 с.
22 Ахтырцев, Б. П. Влияние орошения на свойства типичных черноземов юго-востока Центрально-Черноземной области / Б. П. Ахтырцев, И. А. Лепилин // Биологические науки. - 1979. - № 4. - С. 87-92.
23 Бокарев, В. Г. Воспроизводство плодородия орошаемых темно-каштановых почв Поволжья и управление минеральным питанием сельскохозяйственных культур: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук: 06.01.04, 06.01.03 / Бокарев Владимир Григорьевич. -Саратов, 2000. - 43 с.
24 Скуратов, Н. С. Использование и охрана орошаемых черноземов / Н. С. Скуратов, Л. М. Докучаева, О. Ю. Шалашова. - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2001. - 246 с.
25 Вуколов, Н. Г. Трансформация почв при длительном орошении в условиях юга Западной Сибири / Н. Г. Вуколов, А. В. Шуравилин // Плодородие. - 2008. - № 6. -С. 34-35.
26 Вадюнина, А. Ф. Методы исследования физических свойств почв / А. Ф. Ва-дюнина, З. А. Корчагина. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с.
27 Скуратов, Н. С. Лабораторные исследования почв: учеб. пособие / Н. С. Скуратов, Р. А. Каменев. - Персиановский: Изд-во Донского ГАУ, 2011. - 107 с.
28 Пономарева, В. В. Гумус и почвообразование / В. В. Пономарева, Т. А. Плотникова. - Л.: Наука, 1980. - 222 с.
29 Почвоведение. Почва и почвообразование: учеб. для вузов / Г. Д. Белицина [и др.]; под ред. В. А. Ковды, Б. Г. Розанова. - М.: Высш. шк., 1988. - 400 с.
30 Методические указания по проведению мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М.: Росинформагротех, 2003. - 240 с.
References
1 Egorov V.V., 1988. Krizisnye yavleniyapri oroshenii [Crisis Phenomena During Irrigation]. Zemledeliye [Soil Study], no. 1, pp. 30-32. (In Russian).
2 Kovda V. A., 1980. Problemy ispol'zovaniya i melioratsii stepnykh zemel [Problems of the use and irrigation of steppe lands]. Stepnye prostory [Steppe Open Spaces], no. 8, pp. 18-24. (In Russian).
3 Orudzheva N.I., 2012. Rol' mnogoletnikh agrotsenozov v sokhranenii plodorodiya oroshayemykh pochv [The role of perennial agrocenoses in preserving the fertility of irrigated soils]. Pochvovedenie v Rossii: vyzovy sovremennosti, osnovnye napravleniya razvitiya: ma-terialy Vseros. nauch.-prakt. konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem k 85-letiyu Poch-vennogo instituta im. V. V. Dokuchayeva [Soil Science in Russia: Challenges of the Present, the Main Directions of Development: Proceed. of All-Russian scientific-practical conference with international participation in the 85th anniversary of Soils Institute named after V.V. Dokuchaev]. Moscow, Scientific Soil Institute named after V.V. Dokuchaev, Russian Academy of Agricultural Publ., pp. 364-367. (In Russian).
4 Prikhod'ko V.E., 1996. Oroshaemye stepnye pochvy: funktsionirovanie, ekologiya, produktivnost [Irrigated Steppe Soils: Functioning, Ecology, Productivity]. Moscow, Intellect Publ., 180 p. (In Russian).
5 Baranova E.V., 2012. Gumusovyy rezhim temno-kashtanovykh pochv raznogo kho-zyayst-vennogo ispol'zovaniya v usloviyakh Zapadnogo Kazakhstana. Avtoreferat diss. kand. s.-kh. nauk [Humus regime of dark chestnut soils of different economic uses under the condi-
tions of Western Kazakhstan. Abstract of cand. agri. sci. diss.]. St. Petersburg-Pushkin, 22 p. (In Russian).
6 Shchedrin V.N., Vasiliev S.M., 2011. Teoriya i praktika al'ternativnykh vidov oro-sheniya chernozemov yuga yevropeyskoy territorii Rossii: monografiya [Theory and practice of alternative types of irrigation of chernozems in the south of the European territory of Russia: monograph]. Novocherkassk, Lick Publ., 435 p. (In Russian).
7 Kazintsev E.A., 1986. Gidrologicheskie usloviya Tsentral'nogo i vostochnogo Predkavkaz'ya [Hydrological conditions of Central and Eastern Ciscaucasia]. Melioratsiya i orosheniye pochv ravninnogo Kavkaza: sb. [Reclamation and irrigation of soils in the plains of the Caucasus: coll.]. Moscow, Nauka Publ., pp. 44-52. (In Russian).
8 Zaporozhnichenko E.V., 1986. Izmenenie pochvenno-meliorativnykh i gidrogeolog-icheskikh usloviy Severnogo Kavkaza pod vozdeystviem melioratsii i orosheniya [Changes in soil-reclamation and hydro-geological conditions of the North Caucasus under the influence of reclamation and irrigation]. Melioratsiya i orosheniepochv ravninnogo Kavkaza: sb. [Reclamation and irrigation of soils in the plains of the Caucasus: coll.]. Moscow, Nauka Publ., pp. 69-72. (In Russian).
9 Popov A.A., 1986. Meliorativnoe sostoyanie oroshayemykh zemel' Rostovskoy ob-lasti [Reclamation state of irrigated lands of Rostov region]. Melioratsiya i oroshenie pochv ravninnogo Kavkaza [Reclamation and irrigation of the soils of the plain Caucasus: coll.]. Moscow, Nauka Publ., pp. 24-28. (In Russian).
10 Senchukov G.A., 2001. Landshaftno-ekologicheskie i organizatsionno-khozyayst-vennye aspekty obosnovaniya vodnykh melioratsiy zemel' [Landscape-ecological and organizational-economic aspects of the substantiation of land reclamation]. Rostov n/D., SKNTS VS Publ., 276 pp. (In Russian).
11 Liskonov A.T. [et al.], 1990. Vliyanie orosheniya na svoystva chernozemov Severnogo Kavkaza [Influence of irrigation on properties of chernozems of the North Caucasus]. Melioratsiya i vodnoe khozyaystvo: obzornaya inform. [Irrigation and water management: a review]. Moscow, 50 p. (In Russian).
12 Smirnov R.N., 1985. Vliyanie orosheniya i kachestva polivnykh vod na oshchela-chivanie chernozemov Rostovskoy oblasti [Influence of irrigation and quality of irrigation waters on alkalization of chernozems in Rostov Region]. Tezisy dokladov VI delegatskogo s"yezdapochvovedov [Abstracts of the VI delegate congress of pedologists]. Tashkent, 103 p. (In Russian).
13 Mon R. [et al.], 2007. Effects of supplementary irrigation on chemical and physical properties in the rolling pampa region of Argentina. Ciencia e Investigacion Agraria, no. 34(3), p. 187-194. (In English).
14 Al-Zu'bi Y., 2007. Effect of irrigation water on a farmland in Jordan Valley: An example from arid area conditions. Journal of Arid Environments, no. 7, pp. 63-79. (In English).
15 Zaidelman F.R., 2014. Degradatsiya meliorirovannykh pochv Rossii i sopre-del'nykh stran v rezul'tate izmeneniya ikh vodnogo rezhima i sposoby zashchity [Degradation of reclaimed soils in Russia and neighboring countries as a result of changes in their water regime and ways of protection]. Voronezh, Quarta, 269 p. (In Russian).
16 Skuratov N.S. [et al.], 1989. Vliyanie orosheniya na svoystva chernozemov Tsen-tral'no-Chernozemnykh oblastey obzornaya inform. [Influence of irrigation on the properties of chernozems in the Central Chernozem regions: a survey inform.]. CBNTI Ministry of Water Resources of the USSR., Moscow, pp. 1-36. (In Russian).
17 Danilov G.G. [et al.], 1982. Plodorodie chernozemov Severnogo Kavkaza pri ikh ispol'zovanii [Fertility of chernozems in the North Caucasus during their use]. Pochvovedenie [Soil Science], no. 12, pp. 53-63. (In Russian).
18 Komissarov A.V., 2015. Vliyanie dlitel'nogo orosheniya na svoystva chernozema vyshchelochennogo v Yuzhnom Predural'ye [Influence of prolonged irrigation on properties of
chernozem leached in the Southern Cis-Urals]. Zemledelie [Agriculture], no. 2, pp. 5-9. (In Russian).
19 Romanova L.G., 2002. Vliyanie dlitel'nogo orosheniya na svoystva temno-kashtanovykh pochv Zavolzh'ya i agromeliorativnye priyemy ikh uluchsheniya. Avtoreferat diss. kand. s.-kh. nauk [Influence of prolonged irrigation on the properties of dark chestnut soils of the Trans-Volga region and agromeliorative methods of their improvement. Abstract of cand. agri. sci. diss.]. Saratov, 23 p. (In Russian).
20 Pron'ko N.A., Romanova A.G., 2005. Priyemy vosstanovleniyaplodorodiyapochv pri oroshenii [Methods of restoration of soil fertility under irrigation]. Plodorodiye [Fertility], no. 4(25), pp. 31-32. (In Russian).
21 Moghann F.S., 2009. Agrogeneticheskaya kharakteristika oroshayemykh pochv Za-padnogo Kazakhstana i Severnogo Yegipta. Avtoreferat diss. kand. s.-kh. nauk [Agrogenetic characteristics of irrigated soils of Western Kazakhstan and Northern Egypt. Abstract of cand. agri. sci. diss.]. St. Petersburg-Pushkin, 23 p. (In Russian).
22 Akhtyrtsev B.P., Lepilin I.A., 1979. Vliyanie orosheniya na svoystva tipichnykh chernozemov yugo-vostoka Tsentral'no-Chernozemnoy oblasti [Influence of irrigation on properties of typical chernozems in the south-east of the Central Black Earth region]. Biologi-cheskie nauki [Biological Sciences], no. 4, pp. 87-92. (In Russian).
23 Bokarev V.G., 2000. Vosproizvodstvo plodorodiya oroshayemykh temno-kashtanovykh pochv Povolzh'ya i upravlenie mineral'nym pitaniyem sel'skokhozyaystvennykh kul'tur. Avtoreferat diss. kand. s.-kh. nauk [Reproduction of fertility of irrigated dark chestnut soils of the Volga region and management of mineral nutrition of agricultural crops. Abstract of cand. agri. sci. diss.]. Saratov, 43 p. (In Russian).
24 Skuratov N.S., Dokuchaeva L.M., Shalashova O.Yu., 2001. Ispol'zovanie i okhrana oroshayemykh chernozemov [Use and Protection of Irrigated Chernozems]. Moscow, TsNTI "Meliovodinform" Publ., 246 p. (In Russian).
25 Vukolov N.G., Shuravilin A.V., 2008. Transformatsiya pochv pri dlitel'nom oro-shenii v usloviyakh yuga Zapadnoy Sibiri [Transformation of soils under prolonged irrigation under the conditions of the south of Western Siberia]. Plodorodie [Fertility], no. 6, pp. 34-35. (In Russian).
26 Vadyunina A.F., Korchagina Z.A., 1986. Metody issledovaniya fizicheskikh svoystv pochv [Research Methods of Soil Physical Properties]. Moscow, Agropromizdat Publ., 416 p. (In Russian).
27 Skuratov N.S., Kamenev R.A., 2011. Laboratornye issledovaniya pochv: uchebnoe posobie [Laboratory Investigations of Soils: Textbook]. Persianovskiy, Donskoy GAU Publ., 107 p. (In Russian).
28 Ponomareva V.V., Plotnikova T.A., 1980. Gumus i pochvoobrazovaniye [Gumus and Soil Formation]. Leningrad, Nauka Publ., 222 p. (In Russian).
29 Kovda V.A., Rozanova B.G., 1988. Pochvovedenie. Pochva i pochvoobrazovanie: uchebnik dlya vuzov [Soil Science. Soil and Soil Formation: Textbook for universities]. Moscow, Higher Education. Sc. Publ., 400 p. (In Russian).
30 Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu monitoringa plodorodiya pochv zemel' sel'skokhozyaystvennogo naznacheniya [Guidelines for monitoring soil fertility of agricultural land]. Moscow, Rosinformagrotech Publ., 2003. 240 p. (In Russian).
Щедрин Вячеслав Николаевич
Ученая степень: доктор технических наук
Ученое звание: академик Российской академии наук, профессор
Должность: директор
Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»
Адрес организации: Баклановский пр-т, 190, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: [email protected]
Shchedrin Vyacheslav Nikolayevich
Degree: Doctor of Technical Sciences
Title: Academician of the Russian Academy of Sciences, Professor Position: Director
Affiliation: Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421
E-mail: [email protected] Докучаева Лидия Михайловна
Ученая степень: кандидат сельскохозяйственных наук Должность: ведущий научный сотрудник
Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»
Адрес организации: Баклановский пр-т, 190, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: [email protected]
Dokuchayeva Lidiya Mikhaylovna
Degree: Candidate of Agricultural Sciences Position: Leading Researcher
Affiliation: Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421
E-mail: [email protected] Юркова Рита Евгеньевна
Ученая степень: кандидат сельскохозяйственных наук Должность: старший научный сотрудник
Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»
Адрес организации: Баклановский пр-т, 190, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская федерация, 346421 E-mail: [email protected]
Yurkova Rita Yevgenyevna
Degree: Candidate of Agricultural Sciences
Position: Senior Researcher
Affiliation: Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421
E-mail: [email protected]
