CC BY
24
АГРОНОМИЯ
УДК 631.445.12:631.436
Промерзание торфяных почв Северного Зауралья
А.С. Моторин, д-р с.-х. наук, профессор ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
НИИСХ Северного Зауралья - филиал Тюменского НЦ СОРАН
Изложены результаты многолетних исследований по влиянию снежного покрова, предзимней влажности, уровня залегания грунтовых вод и температуры воздуха на динамику и величину промерзания осушаемых торфяных почв. Исследования проведены в подтаёжной и лесостепной зонах Северного Зауралья. В результате исследований установлено, что процесс промерзания торфяной почвы есть результат сложного взаимодействия большого числа внешних и внутренних факторов. Обработка осушаемой торфяной почвы уменьшает высоту снежного покрова в 1,5 - 2 раза, что обеспечивает увеличение глубины промерзания до 0,72 -0,78 м. При сохранении стерни однолетних и многолетних трав промерзание среднемощной почвы составляет 0,51 - 0,61 м, что на 0,15 - 0,25 м меньше, чем после зяблевой обработки. При наличии слоя снега от 0 до 0,25 м взаимосвязь между промерзанием и высотой снежного покрова оценивается коэффициентами корреляции 0,69 -0,75, при длительном накоплении снега - 0,57 -0,62. Глубина промерзания торфянисто-глеевой почвы (0,92 - 1,10 м) на 0,27 -0,34 м больше, чем у среднемощной. Максимальной величины различия в промерзании достигают к концу холодного периода. Осушаемые торфяные почвы промерзают на большую глубину при меньшей предзимней влажности (r = 0,70 -0,75). При глубоком зимнем залегании грунтовых вод скорость промерзания превышает интенсивность подъёма влаги из нижних горизонтов. При норме суммы отрицательных температур 2160 °С в среднем для юга Тюменской области прибавка глубины промерзания составляет 0,27 см на 1 см уровня. Для обеспечения минимального накопления холода в виде льда необходимо для торфяных почв устанавливать норму осушения не только для вегетационного периода, но также к началу промерзания.
Ключевые слова: торфяная почва, промерзание, предзимняя влажность, снег, грунтовые воды.
Тепловой режим торфяных почв, а особенно такой показатель, как глубина промерзания имеет большое значение при решении мелиоративных и агротехнических вопросов, связанных с сельскохозяйственным использованием. Мерзлота не только препятствует проведению мелиоративного строительства, но и оказывает негативное влияние на почву, изменяя её водно-физические свойства, ухудшая условия деятельности полезной микрофлоры и развития сельскохозяйственных растений [1].
Процесс промерзания болот есть результат сложного взаимодействия большого числа внешних (по отношению к промёрзшему слою) и внутренних факторов. К числу внешних факторов относятся те, которые определяют отток тепла от поверхности деятельного слоя. Процесс оттока тепла от поверхности деятельного слоя можно характеризовать косвенным показателем - температурой воздуха. Внутренние факторы определяют интенсивность процесса теплопередачи, её направление и оцениваются влажностью, термическими характеристиками, температурой торфяной почвы [2].
В качестве основных количественных характеристик, определяющих процесс промерзания, С.А. Чечкин предлагает считать: толщину мёрзлого слоя, интенсивность нарастания сезонной мерзлоты (см/сутки), тепловой показатель промерзания болот (град/см) [3].
Основными факторами, определяющими глубину промерзания низинных болот, являются температура воздуха в зимний период, мощность и плотность снегового покрова, влажность торфа и тесно связанные с ней тепловые свойства
почвы. Влиянием всех остальных факторов при расчётах глубины промерзания можно пренебречь без большого ущерба для точности полученных результатов [4].
В результате улучшения условий воздухообмена и уменьшения теплоёмкости в зимний период в верхних слоях осушаемой торфяной почвы устанавливаются более низкие температуры по сравнению с неосушаемым болотом, что обусловливает возрастание глубины промерзания в 1,5 - 2 раза [5, 6]. Под влиянием осушения кратковременные мерзлотные целинные торфяные почвы трансформируются в длительно сезонно-мерзлотные [7].
В условиях Западной Сибири наблюдения показывают, что если на целинном болоте толщина мёрзлого слоя к концу зимы составляет около 0,5 м, то на освоенном - 0,7 - 1,0 м [8].
В зоне Северного Зауралья практически не проводилось длительных полевых исследований по промерзанию торфяных почв. Имеются только результаты краткосрочных наблюдений [9]. В связи с этим нами проведены многолетние исследования по данному вопросу.
Цель исследований - определить влияние снежного покрова, предзимней влажности, уровня залегания грунтовых вод и температуры воздуха на промерзание торфяной почвы.
Материал и методы исследования. В 1973 - 1977 гг. исследование проводили на низинном болоте Ернякуль в подтаёжной зоне Тюменской области.
Болото Ернякуль площадью 11 тыс. га расположено в Юргинском районе на водоразделе рек Тобола и Вагая, который в геоморфологическом
ИЗВЕСТИЯ ОРЕНБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
2020 • № 2 (82)
отношении представляет собой аккумулятивную четвертичную равнину. Территория данного геоморфологического уровня сильно заболочена ввиду слабой дренированности. Осушение проведено на площади 2400 га сетью открытых каналов глубиной 1,5 - 1,7 м с расстоянием между ними 200 и 400 м. Мощность торфяной залежи 1,5 м; основные торфообразователи - осоки, тростник, гипновые мхи, шейхцерия. Степень разложения торфа находится в пределах 10 - 35 % в верхних горизонтах (0 - 0,4 м), в нижних - 20 - 45 %. Плотность сложения равна 0,133 - 0,154 г/см3, наименьшая влагоёмкость (НВ) метрового слоя -662 мм, или 72 % полной влагоёмкости (ПВ), а зоны активного влагообмена (0,5 м) - 317 мм [10].
В 1986 - 1989, 2010 - 2018 гг. исследования проводили на опытно-мелиоративной системе Решетниково, расположенной в Тюменском районе в центральной части Тарманского болотного массива, занимающего площадь 125,8 тыс. га на второй озёрно-аллювиальной террасе р. Туры. Исследования проводили на торфянисто-глеевой (слой торфа 0,2 м) и среднемощной (слой торфа 1,5 м) почвах. Осушение проведено сетью открытых каналов с расстоянием между ними 200 м и глубиной 1,5 - 1,7 м. Растениями-торфообразователями послужили осоки, тростник, гипнум и другие. Неравномерность увлажнения в процессе генезиса болота обусловила чередование слаборазложившегося торфа (20 - 25 %) с горизонтами средней степени разложения (35 - 45 %). Плотность сложения торфяного горизонта торфянисто-глеевой почвы равна 0,31 - 0,32 г/см3, среднемощной почвы - 0,137 - 0,187 г/см3; НВ 0,2-метрового слоя торфянисто-глеевой почвы - 120,6 мм,
среднемощной почвы в полуметровом слое -308,5 мм (69 % ПВ) [11].
Для наблюдений за уровнем грунтовых вод на опытных участках были пробурены скважины глубиной 2,5 - 3,0 м. Уровень залегания грунтовых вод измеряли хлопушкой ежедекадно в течение всего года. Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом через 10 - 15 дней в течение тёплого периода. Накопление влаги в почве за холодный период устанавливали перед замерзанием в конце октября и перед снеготаянием (конец марта - начало апреля). Глубину промерзания измеряли ежедекадно мерзлотоме-рами Данилина, в конце зимнего периода - дополнительно буром АМ-16. Высоту снежного покрова определяли мерной рейкой ежедекадно, температуру почвы в те же сроки - термометрами ТПВ-50 на глубине 0,2; 0,4; 0,6; 1,0 м.
Полученные результаты были обработаны методом дисперсионного и корреляционного анализа по Б.А. Доспехову.
Результаты исследования. Согласно результатам наблюдений на болоте Ернякуль промерзание торфяных почв начинается одновременно с переходом температуры воздуха через 0 °С, в конце октября - начале ноября (табл. 1). Максимальной величины глубина промерзания достигает к моменту начала снеготаяния. При одинаковом (в общем) характере сезонного промерзания его абсолютные величины изменяются довольно резко в зависимости от сочетания ряда факторов.
После осушения глубина промерзания почвы на неосвоенном участке составляла 0,29 - 0,32 м. Мощный снежный покров (0,5 - 0,6 м) и постоянно высокий уровень грунтовых вод способствовали
1. Динамика промерзания целинной и обрабатываемой среднемощной торфяной почвы (Ернякуль), м
Целинный участок Обрабатываемый участок
Месяц Декада годы годы
1973 - 1974 1974 - 1975 1975 - 1976 1973 - 1974 1974 - 1975 1975 - 1976
I 0,03 0,05 0,03 0,15 0,19 0,12
Ноябрь II 0,09 0,07 0,05 0,20 0,28 0,15
III 0,11 0,08 0,05 0,24 0,30 0,16
I 0,13 0,11 0,06 0,31 0,37 0,20
Декабрь II 0,16 0,14 0,09 0,34 0,42 0,27
III 0,18 0,15 0,11 0,41 0,45 0,29
I 0,20 0,17 0,14 0,45 0,49 0,34
Январь II 0,23 0,19 0,16 0,51 0,51 0,38
III 0,24 0,20 0,18 0,57 0,54 0,43
I 0,25 0,23 0,22 0,63 0,57 0,47
Февраль II 0,25 0,27 0,24 0,66 0,61 0,50
III 0,26 0,28 0,27 0,70 0,63 0,56
I 0,28 0,28 0,27 0,73 0,64 0,61
Март II 0,29 0,30 0,28 0,76 0,67 0,63
III 0,30 0,32 0,29 0,77 0,72 0,69
Апрель I 0,30 0,32 0,29 0,78 0,73 0,72
II 0,30 0,32 0,29 0,78 0,73 0,72
незначительному промерзанию торфяной почвы. Высокое стояние грунтовых вод (0,4 - 0,8 м) сыграло в данном случае двоякую роль: во-первых, оно способствовало интенсивному переносу влаги в верхние слои и, во-вторых, вмерзанию самой воды. Всё это значительно увеличивало влажность почвы, при замерзании которой выделялось много тепла.
На обрабатываемом участке глубины промерзания были в 2,2 - 2,7 раза больше, что связано с ухудшением условий снегонакопления за счёт уничтожения болотной растительности (высота снежного покрова на освоенной части уменьшилась в 1,5 - 2 раза), а также с понижением грунтовых вод до 2,0 - 2,5 м и влажности почвы (0,6 - 0,9 НВ).
Глубина промерзания на освоенном участке распределялась крайне неравномерно по площади. Это объясняется особенностями залегания снежного покрова. В зимний период на освоенном участке происходило сдувание снега. Снег скапливался в пониженных местах, каналах, повышенные участки оставались оголёнными. Высота снега в отдельных местах варьировалась от
0 до 0,4 м, соответственно глубина промерзания изменялась от 0,46 до 0,78 м. Неравномерность залегания и небольшая высота снежного покрова в течение всего зимнего периода способствовали большой интенсивности промерзания освоенной залежи. Если до освоения осушаемой почвы отчётливо прослеживались два периода промерзания - осенний с большой интенсивностью, продолжавшийся до установления устойчивого снежного покрова высотой 0,15 - 0,20 м, и зимний с интенсивностью 0,2 см/сутки, то после обработки эта закономерность нарушалась. Небольшая высота снежного покрова в течение всего зимнего периода способствовала большей интенсивности нарастания мёрзлого слоя освоенной почвы. Промерзание с большой интенсивностью (около
1 см в сутки) продолжалось до января включительно, а затем снижалось до 0,4 см/сутки. При наличии слоя снега от 0 до 0,25 м взаимосвязь между промерзанием и высотой снежного покрова оценивалась коэффициентами корреляции 0,69 - 0,75. При длительном накоплении снега корреляционная связь между этими показателями уменьшилась до 0,57 - 0,62. Плотность снежного покрова также существенно влияет на динамику промерзания торфяной почвы в связи с изменением его теплофизических параметров. Эта зависимость оценивается коэффициентами корреляции 0,64 - 0,71.
При этом глубины промерзания существенно колебались в зависимости от состояния поверхности поля. Так, при сохранении стерни однолетних и многолетних трав их величины не превышали 0,51 - 0,61 м, или были на 0,15 - 0,25 м меньше, чем после зяблевой обработки (табл. 2).
2. Глубина промерзания почвы, м (Ернякуль)
Период Неосвоенное болото Стерня однолетних трав Зяблевая обработка
1973/74 0,30 - 0,78
1974/75 0,32 0,61 0,74
1975/76 0,29 0,57 0,72
1976/77 0,26 0,51 0,56
Сохранение стерни способствовало лучшему накоплению снега, особенно в начальный период замерзания. Исключением являлась зима 1976/77 гг., когда разница в глубине промерзания по рассматриваемым вариантам была минимальной (0,05 м). Объясняется это тем, что осенью 1976 г. на месяц раньше обычного (9 октября) выпал 0,2-метровый слой снега [12].
Следует отметить, что в годы исследований суммы отрицательных температур воздуха за период промерзания были меньше нормы на 150 - 300 °С, поэтому в более холодные зимы можно было ожидать увеличения глубины промерзания.
Меньшая теплоёмкость торфянисто-глеевой почвы является одной из основных причин установления в осенне-зимний период более низких температур в почве, что приводит к увеличению глубины промерзания по сравнению со среднемощной почвой. Глубина промерзания торфянисто-глеевой почвы на объекте Решет-никово в годы исследований (1986 - 1989 гг.) составляла 0,92 - 1,10 м. Это на 0,27 - 0,34 м больше величины промерзания среднемощной торфяной почвы. Образование мёрзлого слоя происходило практически одновременно у обоих изучаемых торфяных почв. В течение октября (третья декада) и ноября различия по глубине промерзания были минимальными (2 - 3 см). Во второй декаде декабря они возрастали до 6 - 7 см. К концу января торфянисто-глеевая почва промерзала на 0,61 - 0,80 м, среднемощная - на 0,46 - 0,48 м. В феврале различия сохранялись на уровне 0,2 - 0,3 м и оставались до конца марта.
Необходимо отметить существенное изменение глубины промерзания по годам. Например, если в зимний период 1986/1987 гг. торфянисто-глеевая почва промерзала на глубину 0,92 м, то на следующий 1987/1988 гг. она увеличилась на 0,18 м, достигнув 1,1 м. В среднемощной торфяной почве разница в глубине промерзания в эти годы была почти в 2 раза меньше (0,1 м). Такие изменения по годам, как показали исследования, обусловлены различной предзимней влажностью почвы. Осушаемые почвы промерзают на большую глубину при меньшей предзимней влажности (табл. 3).
В слое 0,5 м влажность почвы повысилась в среднем за пять зимних периодов исследований с 0,5 до 0,6 НВ (20 %). Влагозапасы увеличивались в большей степени при медленном промерзании
почвы, т.е. различное накопление влаги связано с температурным режимом. Наиболее существенно это проявилось зимой 2012/2013 г. Основное пополнение почвы влагой происходило в период снеготаяния. Так, если за счёт зимней перегонки влаги в мёрзлый слой почвы она увеличивается на 20 % по сравнению с предзимней величиной, то после таяния снега - на 80 %. К этому следует добавить, что полученные результаты корректны для условий глубокого зимнего уровня залегания грунтовых вод. Увеличение влаги в мёрзлом слое связано с её передвижением в основном в виде жидкой воды. Роль конденсации паров невелика и составляет 4 - 7 % от общего количества воды, переместившейся в мёрзлые слои почвы за сезон. На глубине 0,6 - 1,0 м происходит снижение влажности почвы. Это означает, что накопление влаги в верхнем слое почвы компенсируется за счёт её нижележащих горизонтов. Грунтовые воды в этом процессе играют незначительную роль [13].
Анализ влияния влажности почвы в предзимье на процесс промерзания показал, что корреляционное отношение между ними составляет 0,70 - 0,75. При глубоком зимнем залегании грунтовых вод скорость промерзания превышает интенсивность подъёма влаги из нижних горизонтов. По этой причине промерзающие почвы меньше накапливают влаги и холода, а мёрзлый слой становится
пористым с большим количеством свободных ото льда пор (до 15 - 27 % общей порозности).
Наши исследования подтвердили вывод Б.С. Маслова, что глубина промерзания существенно зависит от положения грунтовых вод в осенний и зимний период до определённой глубины [14]. Величина промерзания почвы слабо зависит от уровня стояния грунтовых вод при их глубине больше 1,5 м.
Обобщение и анализ экспериментальных данных позволили определить степень участия основных факторов в промерзании торфяной почвы. В первую очередь процесс промерзания зависит от суммы отрицательных температур воздуха; коэффициенты корреляции составляют 0,77 - 0,83. При норме суммы отрицательных температур 2160 °С (в среднем для юга Тюменской области) прибавка глубины промерзания составляет 0,27 см на 1 см уровня.
Для определения глубины промерзания торфяных почв обычно пользуются эмпирическими формулами, учитывающими два основных фактора: сумму отрицательных температур и высоту снежного покрова. Результаты сопоставления расчётных и фактических глубин максимального промерзания торфяных почв в условиях Барабы и Северного Зауралья указывают на значительные расхождения в их величинах (табл. 4). Это
3. Влияние уровня грунтовых вод и предзимней влажности на глубину промерзания среднемощной торфяной почвы и накопление влаги в осенне-зимний период (доли от НВ, Решетниково), м
Дата определения Уровень грунтовых вод Глубина промерзания Глубина определения
0 - 0,3 0 - 0,5 0,6 - 1,0
07.10.10 г 05.04.11 г. 1,81 0,75 0,40 0,47 0,44 0,45 0,92 0,77
23.10.11 г. 27.05.12 г * 1,62 0,64 0,56 0,86 0,43 0,88 0,98 1,02
26.10.13 г 26.03.14 г 1,85 0,54 0,65 0,89 0,50 0,72 0,97 0,83
30.10.14 г 19.03.15 г 1,44 0,45 0,82 0,84 0,56 0,60 0,91 0,86
30.10.17 г. 12.04.18 г. 1,03 0,40 1,12 1,23 1,22 1,24 1,12 1,10
Место определения Расчётная формула Период исследований, годы
1973 - 1974 1974 - 1975 1975 - 1976
промерзание, м расхождение, м промерзание, м расхождение, м промерзание, м расхождение, м
Необрабатываемый участок по данным наблюдений 0,30 0,32 0,29
по формуле П.И. Сребрянской 0,23 0,07 0,13 0,19 0,17 0,12
Освоенный участок по данным наблюдений 0,78 0,74 0,72
по формуле П.И. Сребрянской 0,48 0,30 0,36 0,38 0,38 0,34
Примечание: * после таяния снега.
4. Расчётные и фактические величины максимальной глубины промерзания среднемощной торфяной почвы (Ернякуль), м
обусловлено тем, что температурный режим и условия снегонакопления в районе наших исследований существенно отличаются от того региона, применительно к которому определены формулы.
На основании проведённых исследований нами получена формула [12]:
Н = 30 + 0,033 Ъ -
где Н - глубина промерзания, см;
Ъ - сумма отрицательных среднесуточных температур, °С;
- высота снега, см.
Зная сумму отрицательных температур воздуха и высоту снежного покрова, можно определить глубину промерзания на конец зимнего сезона в любой год.
Выводы
1. Осушение и обработка торфяной почвы увеличивают глубину промерзания в 2,2 - 2,7 раза, что связано со снижением высоты снежного покрова в 1,5 - 2 раза, уровня грунтовых вод - до 2,0 - 2,5 м и влажности почвы (0,6 - 0,9 НВ). При сохранении стерни однолетних и многолетних трав промерзание почвы составляет 0,51 - 0,61 м, что на 0,15 - 0,25 м меньше, чем после зяблевой обработки.
2. На осушаемых неосвоенных участках имеют место два периода промерзания: осенний - до установления устойчивого снежного покрова высотой 0,15 - 0,20 м; зимний - с интенсивностью 0,2 см/сутки. После обработки почвы промерзание с интенсивностью около 1 см в сутки продолжается до января, а затем снижается до 0,4 см/сутки.
3. Глубина промерзания торфянисто-глеевой почвы (0,92 - 1,1) м на 0,27 - 0,34 м больше, чем у среднемощной. В начале зимнего периода различия по глубине промерзания минимальны (2 - 3 см), к концу января они увеличиваются до 0,15 - 0,32 мм и практически сохраняются до начала снеготаяния.
4. При глубоком зимнем залегании грунтовых вод скорость промерзания превышает интенсивность подъёма влаги из нижних горизонтов, в результате мёрзлый слой становится пористым. Торфяные почвы промерзают на большую глубину
при меньшей предзимней влажности. Накопление влаги в верхнем слое почвы компенсируется за счёт её нижележащих горизонтов.
5. Влагозапасы увеличиваются в большей степени при медленном промерзании почвы, т.е. различное накопление влаги связано с температурным режимом. Для обеспечения минимального накопления холода в виде льда необходимо для торфяных почв устанавливать норму осушения не только для вегетационного периода, но также к началу промерзания.
Литература
1. Новохатин В.В. Динамика промерзания и оттаивания осушаемых почв на болотных ландшафтах Западной Сибири // Мелиорация и водное хозяйство. 2006. № 3. С. 40 - 44.
2. Романова И.М. Изучение температурного режима торфяной залежи низинных болот юга Тюменской области под влиянием осушения под торфодобычу // Проблемы географии и экологии Западной Сибири. Тюмень: Изд-во Тюм. ун-та, 1998. С. 57 - 62.
3. Чечкин С.А. Водно-тепловой режим неосушенных болот и его расчёт. Л.: Гидрометеоиздат, 1970.
4. Инишева Л.И., Голубина О.А., Инишев Н.Г. Эвтрофное болото, характеристика и гидротермический режим // Инновационные технологии в мелиорации. М.: Изд-во ВНИИА, 2011. С. 394 - 398.
5. Рудой Н.Г., Гераськина А.П. Влияние криогенеза на содержание элементов питания в гидроморфных почвах // Прогрессивные направления проектирования, строительства и эксплуатации мелиоративных систем в условиях Западной Сибири. Красноярск, 1978. С. 148 - 150.
6. Нестеренко И.М. Мелиорация сельскохозяйственных земель Карелии. Петрозаводск, 1967. 102 с.
7. Зайдельман Ф.Р. Минеральные и торфяные почвы полесских ландшафтов. М.: КРАСАНД, 2013. 440 с.
8. Бишоф Э.А. Особенности осушения болот Барабинской низменности// Вопросы мелиорации Барабинской низменности. Новосибирск: Наука, 1970. С. 172 - 183.
9. Сильнягин А.Н., Моторин А.С. Влияние мерзлоты на температурный и водный режим осваиваемого низинного торфяника // Повышение эффективности использования мелиорируемых земель в Сибири. Красноярск, 1976. С. 193 - 194.
10. Моторин А.С., Букин А.В. Водно-физические свойства осушаемых торфяных почв подтаёжной зоны Северного Зауралья // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2017. N° 4. С. 5 - 12.
11. Моторин А.С., Букин А.В. Водно-физические свойства осушаемых торфяных почв лесостепной зоны Северного Зауралья // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2017. № 5. С. 5 - 12.
12. Моторин А.С. Плодородие торфяных почв Западной Сибири. - Новосибирск: ГРПО СО РАСХН, 1999. 284 с.
13. Моторин А.С. Водный режим длительно сезонно-мерзлотных торфяных почв Северного Зауралья // Сибирский вестник с.-х. науки. 2017. № 3. С. 5 - 13.
14. Маслов Б.С. О районировании норм осушения// Режим осушения и методика полевых научных исследований. М.: Колос, 1971. С. 5 - 25.
Моторин Александр Севостьянович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья» Россия, 625001, г. Тюмень, ул. Республики, 7
Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северного Зауралья - филиал Тюменского научного центра СО РАН
Россия, 625501, Тюменская область, Тюменский р-н, пос. Московский, ул. Бурлаки, 2 E-mail: a.s.motorin@mail.ru
Freezing of peat soils of the Northern Zauralye
Motorin Alexander Sevostyanovich, Doctor of Agriculture, Professor
Northern Trans-Ural State Agricultural University
7 Republic St., Tyumen, 625003, Russia
Research Institute of Agriculture of the Northern Trans-Urals - Branch of the Tyumen Scientific Center of the
SB RAS
2 Burlaki St., pos. Moscow, Tyumen region, 625501, Russia
E-mail: a.s.motorin@mail.ru
The results of many years of research on the effects of snow cover, winter humidity, the level of groundwater and air temperature on the dynamics and freezing of drained peat soils are presented. The studies were conducted in the subtaiga and forest-steppe zones of the Northern Trans-Urals. As a result of research, it was found that the process of freezing peat soil is the result of a complex interaction of a large number of external and internal factors. Processing of drained peat soil reduces the height of the snow cover by 1,5 - 2 times, which ensures an increase in the depth of freezing up to 0,72 - 0,78 m. When stubble is preserved for annual and perennial grasses, freezing of medium-power soil is 0,51 - 0,61 m, which is 0,15 - 0,25 m less than after autumnal processing. In the presence of a snow layer from 0 to 0,25 m, the relationship between freezing and snow depth is estimated by correlation coefficients of 0,69 - 0,75; with long-term accumulation of snow, 0,57 -0,62. The depth of freezing of peaty-gley soil (0,92 - 1,1 m) is 0,27 - 0,34 m more than that of medium-power soil. The maximum value of differences in freezing reach the end of the cold period. Drained peat soils freeze to great depths with less winter pre-winter humidity (r = 0,70 -0,75). With deep winter occurrence of groundwater, the freezing rate exceeds the rate of moisture rise from the lower horizons. At the norm of the sum of negative temperatures of 2160 °C, on average for the south of the Tyumen region, the increase in the freezing depth is 0,27 cm per 1 cm of level. To ensure minimal accumulation of cold in the form of ice, it is necessary for peat soils to establish a drainage rate not only for the growing season, but also by the beginning of freezing.
Key words: peat soil, freezing, pre-winter humidity, snow, groundwater.
-♦-
УДК 633:631.559:551.5:57.045:519.25
Прогнозирование почвенных влагозапасов на основе статистического моделирования природных процессов*
А.А. Неверов, канд. с.-х. наук
ФБГНУ ФНЦ БСТ РАН
В условиях сухого земледелия долгосрочное прогнозирование урожайности сельскохозяйственных культур, а также погодных факторов, детерминирующих их уровень, имеет первостепенное значение для принятия стратегических решений по управлению урожаем и максимальному снижению рисков от повреждающих факторов. Для степной зоны Оренбургской области наличие хороших весенних запасов продуктивной влаги на уровне 150 - 160 мм и более в метровом слое почвы является гарантией формирования экономически обоснованного урожая сельскохозяйственными культурами с глубоко проникающей корневой системой, например подсолнечника, сорго, суданской травы, в засушливых условиях вегетационного периода. В условиях нестабильного и недостаточного увлажнения посевов полевых культур актуальной задачей для земледельца становится аккумуляция в почве и максимально эффективное использование осадков холодного периода. Заблаговременный прогноз начальных запасов продуктивной влаги в почве представляет возможность своевременного принятия экономически обоснованного решения по проведению зимнего снегозадержания и регулирования снеготаяния в весенний период. Моделирование природных процессов накопления и сбережения в почве атмосферных осадков холодного периода предоставляет возможность земледельцу активно вмешиваться в процесс увеличения почвенных влагозапасов в условиях арридизации климата степного Оренбуржья.
Ключевые слова: продуктивная влага, предикторы, модель регрессии, погодные факторы, прогноз.
В условиях сухого земледелия долгосрочное прогнозирование урожайности сельскохозяйственных культур, а также погодных факторов, детерминирующих их уровень [1 - 4], имеет
первостепенное значение для принятия стратегических решений по управлению урожаем и максимальному снижению рисков от повреждающих факторов.
* Исследование выполнено в соответствии с тематическим планом НИР на 2019 - 2021 гг. ФГБНУ БСТ РАН (№ 07612019-0004).
