CC BY
99
3. Кленов Б.М. Устойчивость гумуса автоморфных почв Западной Сибири. - Новосибирск: Изд-во СО РАН. Филиал «Гео», 2000. - 176 с.
4. Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области. - Новосибирск: Наука, 1990. - 285 с.
5. Гришина Л.А., Макаров М.И., Парамонова Т.А. и др. Воздействие кислотных осадков на почвы и экологические последствия изменения почвенных свойств//Почвенно-экологический мониторинг. - М.: МГУ, - 1994. - С. 32-61.
CHANGE OF HUMOUS STATE AT PLOWING THE VIRGIN CHERNOZEM OF LEACHED IN THE CONDITIONS OF A FOREST-STEPPE ZONE OF ZAURALYE
D.I. Eremin, V.L. Telitsyn, G.D. Pritchina
Summary. At introduction of virgin chernozems in arable fund deterioration humous chernozem leached occurs at the expense of strengthening of a mineralization of organic substance in an arable layer and partial moving humus deep into a soil profile. Plowing virgin chernozem leached in the conditions of a forest-steppe zone of Zauralye has led to content decrease of humus in a layer of 0-20 sm for 38 years with 10.5-10.8 to 8.5-8.7 % from weight of soil. In deeper layers the content of humus for years of researches have not changed. Stocks of humus in a metre layer have decreased with 481 to 440 t/hectares. Speed of a mineralization of humus has made 1.0-1.4 tons a year.
Keywords: forest-steppe zone; leached chernozem; fertility, humus, cropland wildland, humous state.
УДК 631.434:631.445.25
СТРУКТУРНО-АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКСПОЗИЦИИ И КРУТИЗНЫ
СКЛОНА
Е.В. ДУБОВИК, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
ВНИИЗиЗПЭ Россельхозакадемии
E-mail: [email protected]
Резюме. Изучено изменение некоторых агрофизических показателей серой лесной почвы в геоморфологическом профиле на склонах северной и южной экспозиций с уклоном 1о, 3о, 5о, а также на водораздельном плато. Плотность сложения повышается по мере увеличения крутизны склона независимо от экспозиции и достигает наибольших значений при 5о уклона (1,28...1,32 г/см3). Также отмечается ее повышения вниз по профилю в среднем с 1,28до 1,38 г/см3 в почве северного склона, с 1,15 до 1,26 г/см3 - на водоразделе и с 1,32 до 1,38 г/см3 на южном склоне, что характеризует почвы склонов как уплотненные и сильноуплотненные. Серая лесная почва склонов северной и южной экспозиции при уклоне 1о и 3о характеризуется хорошим агрегатным состоянием (66.71 %), 5о - удовлетворительным (45.59 %), что связано с повышением средневзвешенного диаметра структурных отдельностей. Наибольшим изменениям подвержен верхний горизонтАпах. На склоне северной экспозиции при уклоне 3о отмечена самая высокая степень эродированности почвы. В нижней части склона (5о) наблюдается намыв почвы, что об-суловливает некоторое улучшение водопрочности. На склоне южной экспозиции, имеющем несколько вогнутую форму, сильнее эродирована верхняя часть (1о), а вниз по склону отмечается постепенное отложение смытой почвы. Почвы водораздельного плато обладают хорошим структурным состоянием и водоустойчивостью, что позволяет говорить об их стабильности, по отношению к почвам полярных склонов, и наибольшей устойчивости к эрозионным процессам. Использование для оценки водоустойчивости почвенной структуры индекса агрегированности, разработанного сотрудниками агрофизики ПАН (Польша), который характеризует роль водоустойчивых агрегатов определенной фракции в формировании агрономически ценной структуры, показало, что с увеличением крутизны уклона на южном склоне в пахотном горизонте он возрастает: 1о - 159,9; 3о - 163,5; 5о - 168,5, а на северном прослеживается обратная направленность. Ключевые слова: серые лесные почвы, плотность, экспозиция склона, градус уклона, структурно-агрегатное состояние, водоустойчивость.
Физические свойства и режимы почвы - важный фактор ее плодородия [1]. Несомненно, большой интерес представляет изучение основных агрофизических показателей с учетом пространственной ориентации склоновых земель. Общеизвестно, что на полярно ориентированных склонах происходит неодинаковое перераспределение осадков и тепла, поэтому созревание почвы наступает по-разному. Важнейшие физические свойства - влажность, пористость, способность к агрегированию, плотность -во многих случаях тесно связаны с приуроченностью конкретного участка к тому или иному элементу рельефа [2]. Мы изучали этот вопрос на черноземных почвах [3], но в связи с актуальностью проблемы исследования были продолжены на серых лесных почвах.
Основная цель проведения исследований - изучение структурно-агрегатного состояния серых лесных почв на склонах полярных экспозиций различной крутизны. Для ее достижения решали следующие задачи:
оценить особенности структурно-агрегатного состояния почв в геоморфологическом профиле;
изучить степень влияния экспозиции склонов различной крутизны на структурное состояние серых лесных почв.
Условия, материалы и методы. Для проведения исследований на территории СПК «Рассвет» (Курская область, Глушковский район) на склонах северной и южной экспозиции с уклоном 1, 3 и 5о, а также водораздельном плато, составляющих единый геоморфологический профиль, были заложены почвенные разрезы. Объектом исследований послужила серая лесная тяжелосуглинистая почва. Для определения ее структурноагрегатного состава отбирали ненарушенные образцы генетических горизонтов. Для выделения агрегатов и определения структурно-агрегатного состава почвы использовали метод Н.И. Саввинова (1986), сухое и мокрое просеивание. Плотность почвы определяли буровым методом по Н.А. Качинскому (1986), общую
порозность - методом расчета по Н.А. Качинскому (1986) [4].
По результатам сухого просеивания рассчитывали коэффициент структурности, средневзвешенный диаметр агрегатов и количество агрономически ценных агрегатов. Для оценки водоустойчивости почвенной структуры по результатам мокрого просеивания были рассчитаны суммарное содержание водоустойчивых агрегатов >0,25 мм, средневзвешенный диаметр водоустойчивых агрегатов, а также индекс агрегированности, разработанный институтом агрофизики ПАН (Польша) [5].
Результаты и обсуждение. Все изучаемые показатели структурно-агрегатного состояния в определенной степени связаны с плотностью сложения почвы и ее порозностью. Изучение плотности, а также общей порозности в геоморфологическом пространственноориентированном аспекте на полярных склонах при различном уклоне вызывает большой интерес, поскольку позволяет проследить степень влияния элемента рельефа непосредственно на устойчивость почвы к эрозионным процессам.
В результате проведенных исследований было установлено, что плотность сложения серой лесной почвы (рис. 1) независимо от экспозиции склона и градуса уклона увеличивается вниз по профилю, а изменения общей порозности носят обратный характер, что отражает общепринятую закономерность.
Изучение изменения плотности сложения серых лесных почв по элементам рельефа с учетом крутизны уклона показало, что при уклоне в 1о в генетическом горизонте Апах на склоне северной экспозиции она была выше, чем на южном (1,25 и 1,17 г/см3 соответственно). В горизонтах А1А2, А2В и В плотность сложения была одинаковой независимо от экспозиции склона.
При уклоне 3о в пахотном горизонте (Апах) плотность сложения, как на северном, так и на южном склонах составляла 1,25 г/см3. В остальных генетических горизонтах на склоне северной экспозиции она была выше, чем на южном, на 2...3 % (1,32...1,33 г/см3).
Почва всех изучаемых горизонтов склона южной экспозиции при 5о уклона обладала наибольшей плотностью сложения по отношению к северной экспозиции. В целом на изученном участке ее можно охарактеризовать как уплотненную и сильно уплотненную с неудовлетворительной и удовлетворительной порозностью (по шкале Качинского). В то же время четко прослеживается увеличение плотности сложения почвы с повышением крутизны уклона во всех генетических горизонтах независимо от экспозиции.
Одна из важных характеристик, определяющих плодородие, - структурное состояние почвы, которое определяется методом сухого рассеивания. В результате этого выделяют агрегаты >10 мм - это глыбистая фракция,
<0,25 мм - пылеватая часть почвенных агрегатов и почвенные отдельности агроно-
мически ценного размера 10.. .0,25 мм, которые придают почвенной структуре ее уникальный вид и определяют плодородие. При качественной оценке структуры обычно используют количество агрегатов агрономически ценного размера или основанный на величине этого показателя коэффициент структурности [6].
Структура изученной серой лесной почвы характеризовалась (по оценочной шкале Е.В. Шеина и Л.О. Карпачев-ского [6]) как хорошая и удовлетворительная. Почва водораздельного плато по всему профилю обладала хорошим агрегатным состоянием (рис. 2). В то же время на склоне как северной, так и южной экспозиции при уклоне 1о и 3о хорошее структурное состояние установлено в горизонтах Апах, А1А2 и А2В (66.71 %), а в горизонте В оно было удовлетворительным (52.53 %). Агрегатное состояние серых лесных почв при уклоне 5о по всему профилю на северном склоне характеризовалось как удовлетворительное (49.57 %), а на южном почва горизонта Апах отличалась хорошим агрегатным состоянием, горизонтов А1А2, А2В и В - удовлетворительным (46.59 %).
Удовлетворительное агрегатное состояние напрямую связано с увеличением средневзвешенного диаметра структурных отдельностей, что соответствует морфологическому строению почвенного профиля.
Таким образом, с увеличением градуса уклона происходит уменьшение количества агрегатов агрономически ценного размера, что в свою очередь позволяет говорить об ухудшении агрегатного состояния серых лесных почв.
Другим показателем почвенной структуры служит ее устойчивость к воздействию внешних факторов, среди которых особенно существенно воздействие воды, что немаловажно при изучении агрофизических показателей почвы на склонах. Оценку водоустойчивости проводят по суммарному количеству агрегатов >0,25 мм, которое получают методом мокрого просеивания. Также целесообразно использовать индекс агрегированности, который характеризует роль водоустойчивых агрегатов определенной фракции в формировании агрономически ценной структуры почвы.
В результате проведенных исследований было выявлено, что в почвенных профилях с глубиной
Рис. 1. Изменение плотности сложения почв в разных агроэкологических условиях:
|Н - северный склон 5°, О - северный склон, 3°, И - северный склон, 1°, ■ - водораздел, □ - южный склон, 1°, □ - южный склон, 3°, □ - южный склон, 5°.
водоустойчивость почвы и ее агрегатное состояние ухудшаются. Это связано с морфологическими особенностями почвообразовательного процесса [7].
При уклоне 1о в горизонте Апах на северном склоне отмечалась хорошая водоустойчивость (49,54 %), на южном - удовлетворительная (37,28 %). Нижележащие почвенные горизонты А1А2, А2В и В независимо от экспозиции склона обладали неудовлетворительной и недостаточно удовлетворительной (16,9.28,3 %) водоустойчивостью.
По мере увеличения крутизны склона (до 3о) в верхнем горизонтеАпахнасклоне северной экспозиции водоустойчивость почвы снижалась и характеризовалась как удовлетворительная (38,9 %), а на южном, напротив, повышалась до хорошей. В горизонтах А1А2, А2В и В как на северном, так и на южном склоне почва обладала неудовлетворительной водоустойчивостью.
В нижней части при 5о уклона водоустойчивость почвы в горизонте Апах не зависимо от экспозиции характеризовалась как хорошая (42.43 %). В нижележащем горизонте А1А2 она снижалась до 33 % (удовлетворительная), а в горизонтах А2В и В была уже неудовлетворительной.
При изучении почвы водораздельного плато установлено, что в горизонте Апах она обладала хорошей водоустойчивостью (43 %), в горизонтах А2В и В - неудовлетворительной.
Наиболее заметные изменения водопрочности почвы происходятв верхнем горизонте Апах, так как он подвержен
самому сильному воздействию стока талых и ливневых вод. На склоне северной экспозиции при уклоне 3о зафиксирована наибольшая степень эроди-рованности почвы, чем объясняется снижение водопроч-ности до удовлетворительной, по сравнению с уклоном 1о. В нижней части склона (5о) отмечается намыв почвы, что обусловливает ее улучшение. На склоне южной экспозиции наиболее эродирована верхняя часть (1о), а вниз по склону отмечается постепенное отложение смытой почвы. Это связано с его несколько вогнутой формой.
В целом в верхнем горизонте Апах сосредоточена основная масса корней растений и наибольшее количество органического вещества, которые способствуют формированию водоустойчивых структурных отдельностей. В нижележащих горизонтах признаки гумусированности практически отсутствуют, а кремнеземнистая присыпка и глинистые соединения не способствуют образованию водоустойчивости почвы.
Наибольшая роль водоустойчивых агрегатов при формировании агрономически ценной структуры отмечена в верхних горизонтах, поскольку индекс агре-гированности (см. табл.), который характеризует такие изменения, в горизонтах Апах и А1А2 был выше, чем в нижележащих слоях, в 1,5-2,0 раза. С увеличением крутизны уклона на южном склоне отмечено увеличение индекса агрегированности в пахотном горизонте: 1о -159,9; 3о - 163,5; 5о - 168,5. На склоне северной экспозиции прослеживается обратная направленность.
Средневзвешенный диаметр агрегатов в горизонтах Апах и А1А2 на северном склоне был выше, чем на южном. При 1 и 3о уклона он оказался примерно одинаковым на обоих склонах. Наибольшие изменения проТаблица. Показатели водоустойчивости серых лесных почв в различных агроэкологических условиях
Рис. 2. Изменение агрономически ценной структуры: □ - северный склон, 5°,Ш - северный склон, 3°, И - северный склон, 1°, ■ - водораздел, □ - южный склон, 1°, □ - южный склон, 3°, ЕЗ - южный склон, 5°.
Гори- Показатель Севе рный склон Водо- Южный склон
зонт 1о 3о 1 5о раздел 1о I 3о I 5о
Апах. сумма водоустойчивых агрегатов, % 49,54 38,90 43,86 42,90 37,28 40,10 42,22
индекс агрегированности 242,0 177,0 172,8 177,4 159,9 163,5 168,5
средневзвешенный диаметр агрегатов, мм 0,58 0,51 1,21 0,41 0,40 0,39 0,74
А1А2 сумма водоустойчивых агрегатов, % 34,71 * 33,16 28,26 28,67 33,60
индекс агрегированности 159,0 - 123,6 _ 114,2 114,6 126,0
средневзвешенный диаметр агрегатов, мм 0,38 _ 0,71 _ 0,32 0,28 0,48
А2В сумма водоустойчивых агрегатов, % 19,88 20,60 22,46 10,88 19,24 17,24 24,96
индекс агрегированности 76,0 70,4 74,4 37,6 68,4 65,7 83,0
средневзвешенный диаметр агрегатов, мм 0,18 0,20 0,20 0,16 0,20 0,17 0,21
В сумма водоустойчивых агрегатов, % 16,88 15,90 20,90 10,94 17,70 14,44 8,70
индекс агрегированности 54,9 51,2 73,4 35,2 59,3 48,9 28,6
средневзвешенный диаметр агрегатов, мм 0,16 0,17 0,19 0,16 0,18 0,15 0,15
* - горизонт не выделялся Достижения науки и техники АПК, №10-2012 -----
исходили лишь при уклоне 5о. Здесь средневзвешенный диаметр почвенных отдельностей был выше, чем при уклоне 1 и 3о, в 2 раза независимо от экспозиции, что, на наш взгляд, связано с намытостью почвы.
Выводы. Интенсивно используемые серые лесные почвы Глушковского района Курской области характеризуются как уплотненные и сильно уплотненные. Плотность их сложения повышается по мере увеличения крутизны склона независимо от его экспозиции и достигает наибольших значений при уклоне 5о. Также отмечается увеличение плотности вниз по профилю. С повышением градуса уклона на склонах полярных экспозиций происходит ухудшение агрегатного состояния почвы.
Наибольшим изменениям подвержен пахотный горизонт Апах. На склоне северной экспозиции при уклоне 3о отмечена самая высокая степень эродирован-ности почвы. В нижней части склона (5о) наблюдается некоторое улучшение водопрочности, что связано с намывом почвы. На склоне южной экспозиции, имеющем несколько вогнутую форму, наиболее эродирована верхняя часть (1о), а вниз по склону отмечается постепенное отложение смытой почвы.
Почвы водораздельного плато обладают хорошим структурным состоянием и водоустойчивостью, что позволяет говорить об их стабильности по отношению к почвам полярных склонов и наибольшей устойчивости к эрозионным процессам.
Литература.
1. Бондарев А.Г. Теоретические основы и практика оптимизации физических условий плодородия почв//Почвоведение. -№ 11. - 1994. - С. 10-15.
2. Лучицкая О.А., Башкин В.Н. Влияние рельефа на плодородие почвы //Агрохимия. - 1995. - № 5. - С. 109-114.
3. Дубовик Е.В. Изменение структурно-агрегатного состояния черноземов в геоморфологическом профиле на полярных склонах //Достижения науки и техники АПК. - 2011. - № 10. - С. 21-23.
4. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почвы. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с.
5. Dobzanski B., Whkowska, Walczak R. Soil aggregation and water stability index// Polish J. Soil Sci. - № 1. - 1975. V.VIII. - P. 3-8.
6. Теории и методы физики почв. Коллективная монография/под ред. Е.В. Шеина и Л.О. Карпачевского. - М.: «Гриф и К», 2007. - 616 с.
7. Ахтырцев Б.П. Серые лесные почвы Центральной России. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1979. - 232 с.
STRUCTURAL AGGREGATE CONDITION OF GREY FOREST SOILS DEPENDING ON SLOPE EXPOSURE AND STEEPNESS
E.V. Dubovik
Summary. The alteration of some agrophysical indexes of grey forest soils in the geomorphological profile on the slopes of northern and southern exposures having the inclinations of1°, 3°, 5° and on the watershed plateau has been studied. As a result of the investigations conducted it has been established that the density of the soil consistence increases with the increase of the slope steepness regardless of its exposure and attains maximum values when the steepness is 5° (1.28 to 1.32 g cm-3). The average increase of the density down the soil profile 1.28 to 1.38 g cm-3 in the soil of the northern slope and 1.15 to 1.26 g cm-3 on the watershed and 1.32 to 1.38 g cm-3 in the soil of the southern slope is also marked, which characterizes the slope soils as firmed and strongly firmed. By the results of the conducted estimation of the structural condition the grey forest soils on the slopes of northern and southern exposures having the inclinations of 1° and 3° are characterized by a good aggregate condition (66 to 71 percent) and at the inclination of 5° a satisfactory condition (45 to 59 percent) is marked which is connected with the increase of the weighted average diameter of structural fragments. The results of the investigations conducted have shown that the upper horizon A arable is prone to the most significant alterations. On the slope of northern exposure with the inclination of 3° the maximum degree of soil erosion is observed. On the lower part of the slope (5°) soil aggradation is observed which results in a certain improvement of water stability. On the slope of southern exposure having somewhat a concave shape the upper part of the slope (1°) is most severely eroded and down the slope gradual sedimentation of the washed soil is stated. The soils of the watershed plateau have a good structural condition and water stability which allows to speak about their stability regarding the soils of the polar slopes and the maximum degree of resistance to erosion processes. Rather inordinary and new is the use of the index of soil aggregatedness for the purpose of the estimation of soil structure water stability. The index developed by the specialists of agrophysics of the PAS (Poland) determines the role of water stable aggregates of a certain fraction in the formation of agronomically valuable structure. With the increase of the inclination degree on the southern slope the increase of the index of aggregatedness: 1° - 159.9; 3° - 163.5; 5° - 168.5 in the arable horizon has been noted. The opposite tendency is traced on the slope of northern exposure, i.e. with the increase of the inclination degree the index of aggregatedness is decreasing.
Key words: grey forest soils, density, slope exposure, inclination degree, aggregate-structural condition, water stability.
УДК 631.524.85:633.1 (571.12)
УРОЖАЙНОСТЬ И ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛЬНОСТИ СОРТОВ
ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
B.А. САПЕГА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Г.Ш. ТУРСУМБЕКОВА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
C.В. САПЕГА, аспирант Тюменская ГСХА
E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью дифференциации районированных сортов зерновых культур по урожайности и параметрам экологической пластичности на основе математической модели Эберхарта и Рассела. Наиболее высокие индексы условий среды (I) выявлены при формировании урожайности яровой пшеницы. По величине средней урожайности за 2003-2008 гг. у яровой пшеницы выделился сорт Икар (от 2,82 т/га в южной лесостепи до 4,23 т/га в северной
