CC BY
52
О/
ПЛОДОРОДИЕ
doi: 10.24412/0044-3913-2021-7-3-9 УДК 631.445.4:911.63
Пространственная неоднородность показателей плодородия черноземных почв в склоновых агроландшафтах ЦЧР*
Г. П. ГЛАЗУНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Н. В. АФОНЧЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail: afonchienko53@mail.ru А. Н. ЗОЛОТУХИН, младший научный сотрудник Курский федеральный аграрный научный центр - ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, ул. К. Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация
Исследования проводили с целью изучения пространственной неоднородности показателей плодородия черноземных почв в склоновых агроландшафтах в условиях ЦЧР с использованием ГИС-технологий. Работу выполняли в Курской области на опытном полигоне с куполообразной формой рельефа, площадью 86 га (шаг опробования - 50 м) в 2011-2020 гг. Полигон расположен в пределах Среднерусской возвышенности на высоте 190...217м над уровнем моря у истока реки Млодать. Разница высотных отметок достигает 29,5 м, средний уклон составляет 2,23°. Почвенный покров представлен черноземами типичными и выщелоченными тяжелосуглинистыми разной степени смытости и намытости на лёссовидных карбонатных суглинках. Характер комплексности почвенного покрова меняется от вершины вниз по склону. Содержание гумуса в пахотном слое почвы находится в высокой зависимости от морфометрических характеристик рельефа (Ямн = 0,75). Запасы продуктивной влаги в верхнем 0.30 см слое почвы наибольшими (50,9 мм) в эксперименте были на склоне северо-восточной экспозиции, а самыми низкими (42,6 мм)
- на склоне юго-восточной экспозиции, в слое почвы 0.50 см больше всего продуктивной влаги (81,6 мм) отмечали также на склоне северо-восточной экспозиции, а меньше всего (66,9 мм)
- на склоне юго-восточной экспозиции.
Структурное состояние и содержание агрономически ценных агрегатов в почве связано с местоположением на рельефе. Показатели структурно-агрегатного состава сильно зависят от морфоме-трических параметров (Ямн = 0,71), при этом количество водопрочных агрегатов тесно связано с содержанием гумуса (Ямн = 0,74.0,94). Содержание агрономически ценных агрегатов наибольшим было на плакоре и склоне северо-восточной экспозиции, на северо-западном и юго-западном склонах структурное состояние оценивали как удовлетворительное. Результаты исследований могут быть использованы для совершенствования методов оценки природно-ресурсного потенциала агроландшафтов и автоматизированного проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия на основе цифровых и ГИС-технологий.
Ключевые слова: пространственная неоднородность, почва, чернозем, рельеф, экспозиция, агроландшафт.
Для цитирования: Глазунов Г. П., Афонченко Н. В., Золотухин А. Н. Пространственная неоднородность показателей плодородия черноземных почв в склоновых агроландшафтах ЦЧР // Земледелие. 2021. № 7. С. 3-9. бог. 10.24412/0044-3913-2021-7-3-9.
Почвенные ресурсы имеют важное значение для сельского хозяйства. Проблемой для устойчивого использования и управления ими выступает пространственная неоднородность почвенного покрова, что затрудняет прогнозирование нелинейных взаимосвязей между различными почвенными процессами.
Неоспоримо большое и разностороннее влияние на параметры почвенного плодородия оказывает рельеф. Особенности рельефа определяют агрохимические показатели почвы, в частности содержание макро- и микроэлементов. Развитие и степень эрозионных процессов в первую очередь зависит от морфо-
метрических параметров рельефа. Сложный неоднородный рельеф может сказываться не только на неравномерности распределения выпадающих осадков, но и на интенсивности поверхностного стока [1]. Различные гидрологические особенности, освещенность, радиационный и тепловой баланс, интенсивность биологических, химических, физических и других процессов в почве, определяемых строением рельефа, создают пестроту плодородия почвы [2]. Значительная пространственная неоднородность плодородия почв может проявляться даже в пределах одного поля, что создает разные условия для роста сельскохозяйственных культур и требует дифференцированного подхода к технологиям их возделывания [3, 4]. Неоднозначное влияние на плодородие почв полярных склонов оказывает и антропогенное воздействие, в результате которого происходит ухудшение их плодородия и деградация почвенного покрова. Особую актуальность приобретают исследования, направленные на оценку закономерностей пространственного варьирования плодородия почв в агроландшафтах областей Центрального Черноземья, характеризующихся повышенной сложностью и контрастностью [5, 6].
Для выявления неоднородности почвенного плодородия необходимо почвенное обследование территории. Это долгий, трудоемкий и затратный процесс. Однако в связи с расширением использования цифровых технологий и цифрового картографирования почвы (DSM - digital soil mapping) появляется возможность облегчить и ускорить не только процесс создания современных интерактивных почвенных карт, но и выполнять комплексную оценку параметров почвенного плодородия с учетом морфометрических характеристик склоновых агроландшафтов. Цифровые методы картирования позволяют обработать сразу большой объем информации [7, 8, 9].
Несмотря на то, что вопросу изучения пространственной неоднородности черноземных почв в склоновых агроландшафтах посвящено много работ [10, 11, 12], он остаётся ещё недостаточно изученным, а цифро-
*Работа выполнена в рамках государственного задания ФБГНУ «Курский федеральный аграрный научный центр» по теме № 06322019-0016.
Ы (D 3 ü
(D
д
(D
5
(D
О м
Рис. 1. Картограмма полигона «Точное земледелие»: а) координатная сетка; б) топографическая карта.
визация сельского хозяйства даёт новый толчок в развитии современных адаптивно-ландшафтных систем земледелия, реализующихся высокоинтенсивными агротехнологиями с использованием прецизионных технических средств на основе геоинформационных систем (ГИС).
Цель работы - изучение пространственной неоднородности показателей плодородия черноземных почв в склоновых агроландшафтах в условиях ЦЧР с использованием ГИС-технологий для совершенствования агроэкологического мониторинга плодородия почв и обеспечения рационального использования природно-ресурсного потенциала агроландшафтов.
Исследования проводили в 20112020 гг. на территории опытного поля Курского федерального аграрного научного центра (Медвенский район, Курская область) на участке с куполообразной формой рельефа, площадью 86 га с шагом опробования - 50 м. Полигон расположен в пределах Среднерусской возвышенности на высоте 190...217 м над уровнем моря (51о31' с.ш. и 36о24' в.д.) у истока реки Млодать (рис. 1). Разница высотных отметок достигает 29,5 м. Рельеф полигона типично эрозионный, с выраженной волнистостью, особенно в нижних частях склонов. Средний уклон составляет 2,23о. Почвенный покров комплексный, зональный.Характер комплексности меняется от вершины вниз по склону. ¿^ На рисунке 1 изображены координат° ная сетка (а) и топографическая кар-1-. та полигона (б). Почвенный покров ^ представлен черноземом типичным о» и выщелоченным разной степени | смытости и намытости.
Для изучения агрофизических ® и агрохимических показателей 5 почвенного плодородия прово-$ дили отбор почвенных образцов в
32 реперных точках, охватывающих различные элементы рельефа, из пахотного слоя (0.. .20 см) по предварительно занесённой в GPS приёмник координатной сетке с размером ячейки 50 м х 50 м [13].
В почвенных образцах определяли: содержание гумуса - по Тюрину (ГОСТ 26213-91), нитратного азота (N-NO3) - колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислотой (по Грандваль-Ляжу), аммонийного азота (N-NH4) - колориметрическим методом с реактивом Несслера в модификации ЦИНАО (ГОСТ 2648985), щелочногидролизуемого азота (N^) - по Корнфилду в модификации ЦИНАО, подвижного фосфора (P2O5) и калия (K2O) - по Чирикову (ГОСТ 26204-84), реакцию почвенной среды - потенциометрически в 1,0 н KCl (ГОСТ 26483-85) и в водной (ГОСТ 26423-85) вытяжке, гидролитическую кислотность (Нг) - по Каппену (ГОСТ 26212-84), сумму
поглощенных оснований (Са2+ + Мд2+) - по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88); структурно-агрегатный состав (сухое и мокрое просеивание) - по методу Н. И. Саввинова, влажность почвы - термостатно-
весовым методом. Данные, полученные в результате почвенного обследования, были использованы для анализа распределения элементов эффективного плодородия с учетом особенностей рельефа территории. Статистическую обработку данных проводили методами корреляционно-регрессионного и дисперсионного анализа с использованием программ статистической обработки данных Microsoft Excel 2019, STATISTICA 6.0.
На основе данных, полученных в результате полевых и лабораторных исследований, были созданы цифровые карты показателей эффективного плодородия и содержания гумуса. Для построения карт релье-
1. Запасы продуктивной влаги в почве под посевами сои (апрель 2020 г.), мм
Глубина, см Количество наблюдений Среднее Минимум Максимум Стандартное отклонение Коэффициент вариации (V), %
0...30 32 46,9 40,6 53,0 3,6 7,7
0...50 32 74,4 63,7 87,2 6,2 8,3
50.100 32 49,0 30,2 66,7 9,0 18,4
0.100 32 123,4 93,9 153,9 13,9 11,3
Рис. 3. Распределение запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы под п сои в зависимости от местоположения в рельефе (апрель 2020 г.).
2. Агрохимические показатели почвенного покрова на полигоне «Точное земледелие» в слое 0.. .20 см
Показатель Среднее Минимум Максимум Стандартное отклонение V, %
РНН2О 7,00 6,30 8,00 0,50 7,2
pHKCi 6,00 5,30 7,20 0,50 8,8
Нг, мг-экв/100 г 2,70 0,70 5,10 1,20 45,9
Гумус, % 5,59 5,03 6,29 0,33 6,0
N-NH4, мг/100 г 0,83 0,30 1,43 0,29 35,3
N-NO3, мг/100 г 0,82 0,23 3,54 0,65 79,1
Nщг, мг/100 г 16,80 13,90 19,20 1,30 7,8
Р2О5, мг/100 г 12,60 8,80 16,90 1,80 14,6
КО мг/100 г 14,00 9,90 25,20 3,50 24,9
Са2+, мг-экв/100 г 25,10 22,50 27,90 1,70 6,6
Mg2+, мг-экв/100г 4,10 3,30 5,00 0,60 13,9
фа местности использовали метод инструментальной топографической съемки при использовании нивелира ADA 32х с последующей обработкой в Microsoft Excel 2019 и визуализацией в программах Surfer 14.0 и QGIS 3.8.3.
На основе массива данных, полученных в результате инструментальной топографической съемки полигона, была создана цифровая модель рельефа. Основные морфо-метрические характеристики - крутизна и экспозиции склонов.
Для выявления пространственной неоднородности параметров рельефа почвенного покрова использована характеристика экспозиции в виде тригонометрического преобразования угла по азимуту (рис. 2), от северо-восточного (45о) - 1 к юго-западному (225о) направлению + 1: КЭ = sin(A-0,75 то), где КЭ - коэффициент на экспозицию; А - экспозиция склона, азимут в радианах.
Это обусловлено тем, что максимум прогреваемости склонов
смещен к юго-западу, а минимум к северо-востоку.
Для комплексного учета экспозиции и крутизны склона используется относительный (относительно водораздельных участков) коэффициент (Кр) на рельеф, принимающий значения меньше единицы в диапазоне СЗ-С-СВ-В-ЮВ, и больше единицы ЮВ-Ю-ЮЗ-З-СЗ:
1+вт(а)- s¡n(А-0,75 то), где а - крутизна склона в радианах; А - экспозиция склона, азимут в радианах.
На территории полигона под покровом сои были проведены исследования почвы для изучения пространственного распределения запасов продуктивной влаги в слое почвы 0...100 см. Содержание её в наибольшей мере (18,4 %) варьировало в нижнем полуметровом слое почвы (табл. 1). В верхнем 0.30 см слое почвы запасы влаги варьировали от 40,6 мм до 53 мм. Наибольшими в эксперименте они были на склоне северо-восточной экспозиции и составляли 50,9 мм, а наименьшими - на склоне юго-восточной экспозиции (42,6 мм). В слое почвы 0.50 см больше всего продуктивной влаги находили на склоне северо-восточной экспозиции (81,6 мм), а меньше всего - на склоне юго-восточной экспозиции (66,9 мм).
В метровом слое почвы наибольшие запасы влаги также отмечены на склоне северо-восточной экспозиции (138,1 мм) и оценены как хорошие (Вадюнина А. Ф., Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропро-миздат, 1986. С. 53-78). На склонах других экспозиций они оценены как удовлетворительные (рис. 3).
Рис. 4. Содержание гумуса в пахотном (0.. лигона, %.
20 см) слое почвы в реперных точках по-
С0 (D S ü
(D
g
(D S S
(D
4
О
N>
Анализ полученного в результате полевых и камеральных исследований материала свидетельствует об очень высоком варьировании агрохимических показателей (табл. 2), о чем свидетельствует величина
го - на склонах северо-западной, юго-западной и северо-восточной экспозиций в пониженных замкнутых формах рельефа нижней части водосборов. Количество щёлочноги-дролизуемого азота в пахотном слое
азота и гумуса. Наибольшим оно было на склоне северо-восточной экспозиции полигона. Коэффициент вариации величины этого показателя был незначительным и составлял 7,8 %.
см о см N
ш ^
Ф
и
ф
^
2
ш м
Рис. 6. Варьирование актуальной (рННО), в реперных точках полигона.
коэффициента вариации показателей. Наиболее высоким он оказался для гидролитической кислотности, содержания аммонийного и нитратного азота, средним - для подвижных форм фосфора и калия и незначительным - для гумуса, рНКС|, рННО, Nщг, содержания обменных оснований (Са2+ и Мд2+).
Содержание гумуса (рис. 4) в среднем на плакоре составляло 5,81 % и варьировало от 5,51 до 6,29 %. На склоне северо-восточной экспозиции оно было выше и в среднем составляло 5,94 с варьированием от 5,29 до 6,29 %. Наименьшее содержание гумуса отмечено на склоне южной и юго-западной экспозиции (5,03 %) в точках М 19 и I 18 с уклоном соответственно 3,86° и 3,46°. Содержание гумуса (%) в почве снижалось при увеличении угла склона (а) и возрастании степени прогреваемости (КР) склонов:
Y = 10,6-0,11 а - 4,71 х КР=19,4,
ЯМН = 0,75, р< 10-4.
Максимальное содержание аммонийного азота отмечали в нижней части склонов северо-восточной, юго-восточной и северо-западной экспозиций (рис. 5); нитратно-
обменной (рНкс) и гидролитической (Нг) кислотности в пахотном (0...20 см) слое почвы
чернозёмных почв в зависимости от местоположения в рельефе определялось степенью окультуренности, смытости почв и находилось в зависимости от общего содержания
Актуальная (рННО) и обменная (рНКС|) кислотность (р2 ис. 6) варьировала на территории участка от слабокислой до нейтральной. Неоднородность величин этих показателей
Рис. 7. Содержание подвижного фосфора в пахотном (0.20 см) слое почвы (мг/100 г) в реперных точках полигона.
Рис. 8. Содержание подвижного калия в пахотном (0.20 см) слое почвы (мг/100 г) в реперных точках полигона.
вызывает определенные сложности при применении минеральных удобрений, так как сплошное их внесение приведет к ещё большему накоплению этих элементов на отдельных почвенных ареалах, другие при этом (около 20 % пашни) будут испытывать их дефицит.
Большое влияние на плодородие почв также оказывает их структурно-агрегатный состав. Структура почвы представляет собой высокий уровень организации твердого вещества и играет важную роль в формировании агрономических свойств и режимов.
Исследованиями по изучению структурно-агрегатного состава почвы методом сухого и мокрого просеивания было установлено, что наибольшему варьированию подвержена (табл. 3) фракция < 0,25 мм, при этом коэффициент структурности изменялся от 1,3 до 3,2 с варьированием 22,8 %.
Самое высокое количество наиболее ценных агрегатов (сумма
связана с особенностями залегания подстилающих карбонатных лессовидных суглинков, гидрологического режима и степени смытости почв. Гидролитическая кислотность (Нг) в пахотном (0.20 см) слое чернозёмных почв в зависимости от местоположения в рельефе характеризовалась высокой вариацией -45,9 % и изменялась в диапазоне от 0,5 до 7,1 мг-экв./100 г. Наибольшие ее величины отмечены на водоразделах юго-западной и северовосточной экспозиций.
Содержание подвижного фосфора (рис. 7) в пахотном слое почвы на полигоне варьировало в средней степени - 14,6 % и составляло 8,80. 16,90 мг/100 г. Почва на плакоре, а также на водоразделах в северной и южной частях полигона отличалась средней величиной этого показателя (12,3.13,8 мг/100 г). Самое высокое содержание подвижного фосфора отмечали в нижней части склонов северо-западной и северовосточной экспозиции (15,5. 16,9 мг/100 г почвы), а самым низким оно было в нижней части склона северной экспозиций - 8,8. 10,5 мг/100 г почвы.
Почва исследуемой территории характеризовалась очень высокой обеспеченностью подвижным калием (рис. 8). Самое низкое его содержание (9,9.13,0 мг/100 г почвы) отмечено на склонах западной, северо-западной и северовосточной экспозиции, самое высокое (19.25 мг/г почвы) - на плакоре и склоне южной экспозиции.Граница средних значений (13.19 мг/100 г почвы) содержания подвижного ка-
3. Статистические параметры агрофизических показателей почвы в слое
0.20 см
Показатель Среднее Мт Мах Стандартное отклонение V, %
Фракция >10 мм, % 22,7 17,7 29,9 3,5 15,3
Фракция <0,25 мм, % 7,9 4,0 15,1 2,9 36,6
Сумма фракций 10.0,25 мм, % 69,5 55,6 77,9 5,9 8,6
Коэффициент структурности 2,3 1,3 3,2 0,5 22,8
Водопрочные агрегаты, % 56,6 46,9 67,8 4,8 8,5
лия распространялась с севера на юг через плакор и в юго-западной части полигона, а также в нижней части северо-восточного склона. Коэффициент вариации для подвижного калия был средним - 24,9 %.
Пространственное варьирование подвижных форм фосфора и калия
фракций размером от 0,25 до 10 мм) отмечали на склоне северовосточной экспозиции и на плакоре. Оно варьировало от 69,9 до 77,0 % и оценивалось как хорошее (рис. 9).
На склоне южной экспозиции структурное состояние почвы оценивали как удовлетворительное,
Рис. 9. Структурное состояние почвы в пахотном слое (0.20 см) на реперных точках полигона.
Ы
Ф
з
ь
ф
д
ф
ь
ф
О м
почвы оценивали также как удовлетворительное (58 % при уклоне 3,49°), в других изучаемых точках - как хорошее. Самое низкое содержание агрегатов крупнее 10 мм в слое почвы 0...20 см отмечали на плакоре и склонах северо-восточной экспозиции, - от 18,0 до 21,9 %. На склонах южной экспозиции оно возрастало до 21,4...29,0 %, а северо-западной экспозиции - до 29,9 %.
Содержание агрегатов размером менее 0,25 мм самым низким было на плакоре и склоне северной экспозиции (4,1...8,5 %), а самым высоким (5,2...15,1 %) - на склонах западной и юго-западной экспозиции.
Коэффициент структурности почвы (рис. 10) в слое 0...20 см варьировал от 1,3 (точка Н 13 -северо-западная экспозиция при уклоне 4,3°) до 3,5 (точка О 14 на плакоре при уклоне 0,26°). В среднем наибольший в эксперименте коэффициент структурности почвы отмечали на плакоре и склоне северо-восточной экспозиции, где он был равен 2,8. На склоне южной экспозиции в точке М 19 при уклоне 3,86°, а также на склонах западной экспозиции с уклоном 4° и юго-западной экспозиции с уклоном 3,49° коэффициент структурности почвы составлял 1,4. При северозападной экспозиции и уклонах 4,64°, 5,13°, 5,92° коэффициент структурности составлял 1,3; 1,5 и 1,4. Во всех других изучаемых точках полигона коэффициент структурности был выше, чем 1,5.
Количество водопрочных агрегатов, не разрушающихся после мокрого просеивания (рис. 11), самым высоким было на плакоре с уклоном 0,26° и составляло 64,4 % (точка О 14, содержание гумуса 6,29 %), а самым низким (46,9 %) - в точке К 5 с уклоном 5,92° и содержанием гумуса 5,12 %. На склоне юго-западной экспозиции с уклонами 1,72°, 3,49°, на склоне северо-западной экспозиции с уклонами 4,64°, 5,13° и 5,92°, а также на склоне западной экспозиции с уклоном 4,9° водопрочность оценивали как удовлетворительную, в других изучаемых точках - как хорошую.
4. Зависимость структурно-агрегатного состава почвы от морфометрических параметров рельефа
Рис. 10. Коэффициент структурности почвы в пахотном (0.20 см) слое на реперных точках полигона.
Рис. 11. Содержание водопрочных агрегатов в пахотном (0.20 см) слое почвы на реперных точках полигона.
содержание наиболее ценных агре- 59,0 и 59,2% при уклонах соответ-
гатов составляло 57,7 % при уклоне ственно 4,64°, 5,13°и 5,92°. На скло-
3,86°, на склоне северо-западной не юго-западной экспозиции при
экспозиции оно составляло 55,6, уклоне 3,40° структурное состояние
см о см N
ш ^
Ф
и
ф
^
2
ш м
Показатель Уравнение регрессии* Параметры связи
Р ЯМН. Р
Фракция 10.0,25 мм, % Y = 148,8-1,96-а - 73,8-Кр 14,7 0,71 < 10-4
Коэффициент структурности Y = 10,62-0,13-а - 7,91-Кр 14,6 0,71 < 10-4
*а - уклон, град.; КР. - коэффициент прогреваемости склона
5. Зависимость содержания водопрочных агрегатов (У) от содержания гумуса (х) в почве
Экспозиция I Уравнение регрессии I Я2 г
Плакор У = 14,27х - 25,50 0,80 0,90
Северо-восточная У = 14,78х - 26,69 0,59 0,77
Северо-западная У = 20,55х - 57,8 0,90 0,95
Юго-западная У = 12,91х - 15,27 0,55 0,75
Показатели структурно-агрегатного состава имеют тесную зависимость от морфометрических параметров (табл. 4).
Количество водопрочных агрегатов наиболее тесно связано с содержанием гумуса в почве. Это проявляется на склонах северозападной экспозиции и на плакоре, где коэффициент корреляции равен соответственно 0,95 и 0,90. На склонах северо-восточной и юго-западной экспозиции величина этого показателя снижалась до 0,77 и 0,74, а на склонах других экспозиций - еще ниже (табл. 5).
Таким образом, установлены и количественно оценены зависимости показателей плодородия черноземных почв от морфометрических параметров рельефа в условиях ЦЧР. Выявлена высокая зависимость содержания гумуса в пахотном слое почвы от экспозиции и угла склона (R =0,75). Показаны особенности
v мн ' '
варьирования в пахотном слое почвы запасов продуктивной влаги, структурно-агрегатного состава, агрохимических показателей. Показатели структурно-агрегатного состава тесно зависят от морфометрических параметров (R„„=0,71), при этом количество водопрочных агрегатов тесно связано с содержанием гумуса ^мн=0,74...0,94). Содержание агрономически ценных агрегатов наибольшим было на плакоре и склоне северо-восточной экспозиции. На склоне северозападной экспозиции с уклонами 4,64°, 5,13°, 5,19° и 5,93° и на склоне юго-западной экспозиции при уклоне 3,86° структурное состояние оценивали как удовлетворительное, а в других изучаемых точках - как хорошее.
Полученные результаты необходимы для совершенствования методов комплексного агроэколо-гического мониторинга плодородия почвы и для рационального использования почвенно-климатических и агротехнических ресурсов агро-ландшафтов.
Литература.
1. Самсонова В. П., Кротов Д. Г., Лав-решова Е. Ю. Пространственная изменчивость агрохимических свойств сельскохозяйственных угодий Брянской области // Агрохимия. 2017. № 7. С. 11-18.
2. Ширинян М. Х., Кильдюшкин В. М., Лесовая Г. М. Влияние рельефа агроланд-шафта на плодородие почвы и эффективность удобрений // Проблемы агрохимии и экологии. 2009. № 2. С. 14-17.
3. Кирюшин В. И. Экологические основы проектирования сельскохозяйственных ландшафтов. СПБ: Квадро. 2018. 568 с.
4. Дубенок Н.Н., Бородычев В.В., Лытов М.Н. Алгоритм учета пространственной неоднородности исходных характеристик орошаемого участка на основе ГИС-технологий // Российская сельскохозяйственная наука. 2019. № 1. С. 66 -70.
5. Чуян Н. А., Чуян О. Г., Брескина Г. М. Агрофизические показатели чернозема типичного в условиях использования побочной продукции на удобрение при разных уровнях удобренности // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 2. С. 3-5.
6. Особенности профильного и пространственного распределения нитратного азота в почвах эрозионных ландшафтов / Л. Г. Смирнова, И. И. Михайленко, Г. В. Смирнов и др. // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 5. С. 13 -17.
7. McBratney A., Mendonga Santos M., Minasny B. On digital soil mapping // Geoderma. 2003. Vol. 117. No. 1-2. P. 3-52. doi:10.1016/s0016-7061(03)00223-4.
8. Minasny B., McBratney A. B. Digital soil mapping: A brief history and some lessons // Geoderma. 2016 Vol. 264. Part B. P. 301311. doi:10.1016/j.geoderma.2015.07.017
9. Evaluation of digital soil mapping approaches with large sets of environmental covariates / M. Nussbaum, K. Spiess, A. Baltensweiler, et al. // SOIL. 2018. No. 4 (1). P. 1-22. URL: https://www.soil-journal.net/4/1/2018/ (дата обращения: 18.06.2021). doi:10.5194/soil-4-1-2018.
10. Костин И.Г., Малышева Е.С. Мониторинг основных параметров плодородия почв с применением геоинформационных систем // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2020. Т. 15. № 2 (58). С. 96 -101.
11. Sahabiev I.A., Giniyatullin K.G., Ryazanov S.S. Digital soil mapping as a basis for climatically oriented agriculture a thematic on the territory of the national crop testing fields of the Republic of Tatarstan, Russia // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 3rd international conference environment and sustainable development of territories: ecological challenges of the 21st century. 2018. Vol. 107. 012122. URL: https://iopscience.iop.org/ article/10.1088/1755-1315/107/1/012122/ pdf (дата обращения: 18.06.2021). doi: 10.1088/1755-1315/107/1/012122.
12. Глазунов Г. П., Афонченко Н. В., Двойных В. В. Оценка влияния морфоме-трических показателей рельефа на плодородие черноземных почв // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34.№ 7. С. 10-18. doi: 10.24411/0235-2451-202010702.
13. Карманов И. И., Булгаков Д. С. Методика почвенно-агроклиматической оценки пахотных земель для кадастра. М.: Изд-во ООО «АПР», 2012. 121 с.
Spatial heterogeneity of fertility of chernozem soils in the slope agricultural landscapes of the Central Chernozem region
G. P. Glazunov, N. V. Afonchenko, A. N. Zolotukhin
Federal State Budgetary Scientific Institution «Kursk Federal Agricultural Research Center», ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation
Abstract. The investigation aimed to study the spatial heterogeneity of the fertility indicators of chernozem soils in slope agricultural landscapes under conditions of the Central Chernozem region using GIS technologies. The work was carried out in the Kursk region at an experimental plot with a domed relief with an area of 86 hectares (sampling step was 50 m) in 2011-2020. The polygon is located within the Central Russian Upland at an altitude of 190-217 m above sea level at the source of the Mlodat River. The difference in elevation reaches 29.5 m, the average slope is 2.23 degrees. The soil cover is represented by typical and leached heavy loamy chernozems on loess-like carbonate loams. The nature of the complexity of the soil cover varies from the top down the slope. The humus content in the topsoil is highly dependent on the mor-phometric characteristics of the relief (Rmn = 0.75). Productive moisture reserves in the upper 0-30 cm soil layer were the greatest (50.9 mm) on the slope of the northeastern exposure, and the lowest (42.6 mm) on the slope of the southeastern exposure. In the soil layer of 0-50 cm, the most content of productive moisture (81.6 mm) was also noted on the slope of the northeastern exposure, and the least one (66.9 mm) - on the slope of the southeastern exposure. The structural state and content of agronomically valuable aggregates in the soil are related to their location on the relief. The indicators of the structural and aggregate composition strongly depend on the morphometric parameters (Rmn = 0.71), while the number of water-resistant aggregates is closely related to the humus content (Rmn = 0.74-0.94). The content of agronomically valuable aggregates was highest on the upland and slope of the northeastern exposure; on the northwestern and southwestern slopes, the structural condition was assessed as satisfactory. The research results can be used to improve methods for assessing the natural resource potential of agricultural landscapes and automated design of adaptive landscape farming systems based on digital and GIS technologies.
Keywords: spatial heterogeneity; soil; chernozem; relief; exposition; agricultural landscape.
Author Details: G. P. Glazunov, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow (email: gennadij-glazunov@yandex.ru); N. V. Afonchenko, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: afonchienko53@
CD
mail.ru); A. N. Zolotukhin, junior research fellow (e-mail: alipijj@rambler.ru). s
For citation: Glazunov GP, Afonchenko g NV, Zolotukhin AN [Spatial heterogeneity § of fertility of chernozem soils in the slope s agricultural landscapes of the Central z Chernozem region]. Zemledelie. 2021; lo (7):3-9. Russian. doi: 10.24412/0044-3913 2 -2021-7-3-9. 0
N>
