CC BY
2
Мил > ISUIBtOtlS'l
I
в
¥
О 6(Ю 1200 1В00 2400 300 900 1500 2100
Внесенный фосфор, xrJna
240 220 200 ,180 160 140 120
KL
/]
ftft-
-176 -58 61 180 298 417 Баланс, кг/га
а)
б)
Рис. 5. Изменение содержания подвижного фосфора в почве в зависимости от внесенных удобрений (а) и хозяйственного баланса фосфора (б) в среднем за 1984—2022 гг., мг/кг: Щ-Меап;\ \-Меап±БЕ,^-Меап±БР;Щ-Меап^-Меап±0,9хБЕ.
doi: 10.24412/0044-3913-2024-2-19-24 УДК 631.452
Влияние рельефа на показатели плодородия почв
Ю. В. АКСЕНОВА, кандидат биологических наук, доцент (e-mail: yuv.aksenova@omgau.org) А. М. ГИНДЕМИТ, кандидат биологических наук, доцент Омский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина, Институтская площадь, 1, Омск, 644008, Российская Федерация
11. Рухович О. В. Пространственное распределение различных характеристик урожая в агроландшафтах // Проблемы агрохимии и экологии. 2017. № 2. С. 39-46.
12. Дзюин Г.П., Дзюин А. Г. Коэффициенты использования азота, фосфора и калия из минеральных удобрений, навоза и почвы культурами севооборота // Международный журнал экспериментального образования. 2016. № 5. С. 83-90.
13. Изменение обесиеченности фосфором пахотных и луговых почв Беларуси / И. М. Богдевич, Ю. В. Путятин, И. С. Стани-левич и др. // Почвоведение и агрохимия. 2019. № 2(63). С. 68-78.
14. Агроэкономическая эффективность фосфорных удобрений при возделывании культур полевого севооборота в зависимости от фосфатного уровня и кислотности дерново-подзолистой почвы / Р. Ф. Байбеков, Н. А. Кирпичников, С. П. Би-жан и др. // Земледелие. 2019. № 6. С. 9-11.
15. Савич В.И., Платонов И. Г., Духанин Ю. А., и др. Комплексная оценка состояния калия в почве // Известия ТСХА. 2006. № 3. С. 15-28.
Changes in the parameters of agrochemical properties of chernozem soils under conditions of long-term use of fertilizers
L. N. Karaulova, O. G. Chuyan, O. A. Mitrokhina
Federal Agricultural Kursk Research Center, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation
Abstract. The research aimed to determine the effect of long-term use of mineral fertilizers on changes in the agrochemical parameters of typical heavy loamy chernozem in grain-fallow crop rotation. The work was based on the results of monitoring multifactor field experiment established in the Kursk region in 1985-2022. We studied the dynamics
of the content of alkali-hydrolysable nitrogen, mobile phosphorus and potassium in the soil depending on the relief elements (northern and southern slopes, watershed plateau), the use of mineral fertilizers (without fertilizers - control, single (NU0P150K160) and double dose per rotation). Against the background of natural soil fertility, the yield of winter wheat averaged 3.0 t/ha, corn - 24.7 t/ha, spring barley - 2.7 t/ha. The balance coefficient (BC) of nitrogen use by crops against the background of applied doses of fertilizers varied within 16.2-520.2 %, phosphorus -5.1-95.30%o and potassium - 16.2-165.8%. The nitrogen balance on average over the years of experiment in the control was -57.6 kg/ha, when applying a single dose of fertilizers it was -32.2 kg/ha, double - 5.5 kg/ha; phosphorus - respectively -20.5, 16.1 and 53.7 kg/ha; potassium - -49.3, -12.3 and 25.6 kg/ha. The content of alkaline hydrolysed nitrogen in the arable layer decreased with an average intensity of 0.6 mg/kg per year and correlated with the humus content (R=0.783). Per 100 kg of added potassium, the content of its mobile forms increased on average by 1.0 mg/kg. Potassium consumption per shift of 10 mg/kg was 188 kg/ha. The mobilisation of mobile potassium was facilitated by conditions of increased moisture. The average cost of phosphorus to shift its content in the arable soil layer by 10 mg/kg was 82 kg/ha. For every 100 kg of phosphorus applied with fertilizers, the content of its mobile form in the soil increased by 2.65 mg/kg.
Key words: agrochemical properties; application of fertilizers; utilisation rates; balance of elements; relief; content of nutrients.
Author Details: L. N. Karaulova, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: karaulovaln@gmail.com); O. G. Chuyan, D. Sc. (Biol.), leading research fellow; O. A. Mitrokhina, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow.
For citation: Karaulova LN, Chuyan OG, Mitrokhina OA [Changes in the parameters of agrochemical properties of chernozem soils under conditions of long-term use of fertilizers]. Zemledelie. 2024;(2):13-19. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2024-2-13-19. ■
Исследования проводили с целью изучения влияния условий элементарных ландшафтов на показатели химических, физико-химических и водно-физических свойств почв и их динамику. Работу осуществляли в степной зоне Омской области в посевах яровой пшеницы. До посева, в фазы всходов, кущения, выхода в трубку и полной спелости пшеницы обследовали почвы элювиальных, транзитных и аккумулятивных позиций гривообразных повышений. На элювиальных элементарных ландшафтах почвы представлены черноземом обыкновенным средне-дефлированным и черноземом южным слабодефлированным, на транзитной и аккумулятивной частях склонов -лугово-черноземными солончаковыми и солонча-коватыми. Содержание гумуса в почвах увеличивалось от элювиальных к аккумулятивным элементарным ландшафтам с 3,3...3,7 % до 4,5...4,8 %. Во все фазы развития пшеницы в слое 0.20 см наблюдали нейтральную реакцию среды в интервале 5,8.7,3 единицы рН, на глубине 20.100 см - щелочную в диапазоне 7,5.9,3 единиц рН. Минимальные в опыте запасы влаги (91.161 мм) в метровом слое отмечены в почвах элювиальных позиций гривообразных повышений и транзитной части южного склона. В транзитных элементарных ландшафтах величина этого показателя возрастала в среднем на 20.50 мм и достигала максимального в исследовании уровня 182.307 мм в почвах аккумулятивных частей склонов. Легкорастворимые соли в пределах метрового слоя в почвах элювиальных 3 элементарных ландшафтов отсутство- ^
вали либо залегали в слое 60.100 см л
Ф
и в течение вегетации пшеницы выше их д не обнаруживали. Концентрация токсич- Л ных ионов в засоленных слоях составляла 5 2,10.6,72 мг-экв./100 г почвы. По всему 2 профилю наибольшее засоление наблюдали в почвах аккумулятивных ландшаф- м тов, содержание токсичных ионов в них О достигало 1,12.24,38 мг-экв./100 г по- 4
чвы с максимальной в опыте величиной этого показателя в слое 60...100 см.
Ключевые слова: рельеф, запасы влаги, легкорастворимые соли, почвы, склоны.
Для цитирования: Аксенова Ю. В., ГиндемитА. М. Влияние рельефа на показатели плодородия почв//Земледелие. 2024. № 2. С. 19-24. бо1: 10.24412/00443913-2024-2-19-24.
Одной из задач товаропроизводителей сельскохозяйственной продукции служит повышение урожайности возделываемых культур. Однако уже в пределах одного поля выделяются участки с угнетенным и разреженным растительным покровом, с растениями, отстающими в росте и развитии, что связано с широким пространственным варьированием ряда показателей плодородия почв [1, 2]. Пестроту почвенного плодородия усиливает рельеф агроландшафта, оказывая влияние на его гидротермический режим, формируя интенсивный поверхностный и внутрипоч-венный сток, тем самым увеличивая процесс смыва почвенной массы, прежде всего тонкодисперсных частиц, и миграцию продуктов почвообразования [2, 3, 4]. Это создает внутри поля участки, отличающиеся по содержанию элементов питания, влаги, гумуса и ряда других показателей [5], что сопровождается разным уровнем достигаемой урожайности [6, 7].
Ранее проведенные исследования по оценке земель и пространственного варьирования почвенного плодородия в склоновых агроланд-шафтах показали, что для разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия необходимо учитывать весь комплекс ландшафтно-экологических условий [8]. Также это позволит дифференцировано применять средства химизации [3] и снижать затраты на их приобретение [9, 10].
Цель исследований - изучить влияние условий элементарных ландшафтов на показатели химических, физико-химических и водно-физических свойств почв и их динамику.
Работу выполняли в степной зоне на производственных полях с. Целинное Русско-Полянского района Омской области. Объекты исследования - рельеф, представленный гривообразными повышениями, ч;г и почвенный покров пашни. Интерес вал высот на обследуемой террито-сч рии колебался от 72,8 до 78,7 м над ^ уровнем моря. Схема опыта включа-г ла изучение ключевых участков (КУ) | на ландшафтной катене, которые от-^ личались условиями миграции и аккумуляции влаги и химических со® единений: КУ 1 - плоская вершина Л гривообразного повышения пред-СО ставлена элювиальным (Э) элемен-
тарным ландшафтом, на черноземе обыкновенном маломощном слабо-гумусированном среднесуглинистом среднедефлированном; КУ 2 - центральная часть северного склона гривообразного повышения, транзитный (Т) элементарный ландшафт с лугово-черноземной солончаковой маломощной малогумусной средне-суглинистой слабодефлированной почвой; КУ 3 - подножие северного склона гривообразного повышения, аккумулятивный (А) элементарный ландшафт на лугово-черноземной солончаковой среднемощной мало-гумусной тяжелосуглинистой почве; КУ 4 - центральная часть южного склона, транзитный элементарный ландшафт на черноземе южном со-лончаковатом маломощном слабогу-мусированном среднесуглинистом; КУ 5 - плоская вершина гривоо-бразного повышения, элювиальный элементарный ландшафт на черноземе южном слабогумусированном среднесуглинистом слабодефли-рованном; КУ 6 - центральная часть северного склона, транзитный элементарный ландшафт на лугово-черноземной солончаковатой слабо-гумусированной среднесуглинистой почве; КУ 7 - подножие северного склона, аккумулятивный ландшафт на лугово-черноземной солончако-ватой среднемощной малогумусной тяжелосуглинистой почве (рис. 1).
До посева пшеницы на ключевых
СТы 26424-85, 26425-85, 26426-85, 26427-85, 26428-85). Степень засоления почв рассчитана по «суммарному эффекту токсичных ионов», в эквивалентах хлора (Базилевич Н. И., Панкова Е. И. Опыт классификации почв по засолению // Почвоведение. 1968. № 11. С. 3-15.).
Статистическая обработка данных проведена с использованием программного комплекса 8.0.
Обследуемая территория входит в III агроклиматический район, характеризующийся недостаточным увлажнением и умеренно жарким климатом. По среднемноголетним данным сумма активных среднесуточных температур в этом районе -2207°, а количество осадков составляет 190 мм. Средняя многолетняя температура воздуха в июле в 13 часов достигала 23.. .24 °С. Гидротермический коэффициент равен 0,8.0,9, что указывает на недостаточное увлажнение территории и обеспеченность сельскохозяйственных растений влагой (Агроклиматический справочник по Омской области/Глав. упр. гидрометеорол. службы при Совете Министров СССР. Омское упр. гидрометеорол. службы. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1959. 228 с.). В год исследований лето было аномально жаркое и сухое. Сумма активных температур > 10 °С - 2270°, что выше среднемноголетних на 63°. Количество атмосферных осадков ниже
Рис. 1. Геоморфологический профиль исследуемого агроландшафта: С - северный склон; Ю - южный склон; Э - элювиальны элементарны ландшафт; Т- транзитны элементарный ландшафт; А - аккумуляторны элементарный ландшафт; КУ-ключевой участок.
участках закладывали поверочные разрезы на глубину 1 м для диагностики, морфологической характеристики и уточнения признаков почв, указанных на почвенной карте исследуемой территории. Отбор почвенных проб проведен буром на глубину 1 м послойно через каждые 20 см в основные фазы развития пшеницы: всходы, кущение, выход в трубку и в конце периода ее вегетации - полная спелость.
Почвенное плодородие оценивали по следующим показателям: гранулометрический состав (пипеточный метод, ГОСТ 12536-2014); плотность сложения (метод Н. А. Качинского); полевая влажность (термостатно-весовой метод); запасы влаги (расчетный метод); рН водной суспензии (потенциометрический метод); органическое вещество (метод И. В. Тюрина в модификации В. Н. Симакова); ионный состав водной вытяжки (ГО-
по отношению к средним многолетним данным на 57,4 мм и составило 132,6 мм. Среднемесячная температура мая - 14 °С, в отдельные дни температура воздуха поднималась до 26,4.27,4 °С, количество осадков - 42 мм. В июне выпало 29,1 мм осадков, средняя температура воздуха составила 19,8 °С, а ее максимум достигал в дневные часы (1200...1500) 30,0.37,3 °С. Самые высокие температуры воздуха (30,2.39,1 °С) в утренние и дневные часы отмечены в июле, количество осадков - 31,6 мм. Август был менее жарким, средняя температура воздуха составляла 18,8 °С, максимальная ее величина не превышала 30,3.32,9 °С, количество осадков - 29,2 мм. Гидротермический коэффициент на обследуемой территории составил 0,5, что соответствовало границе полупустыни.
Рельеф оказывает существенное влияние на передвижение, перерас-
avgust
^ crop protection
V \
\
Щ
к A
L". ■
W\
Балий
ii®
expectrum
ФУНГИЦИД
пропиконазол, 180 г/л + азоксистробин, 120 г/л
Уникальный двухкомпонентный фунгицид премиум-класса с озеленяющим эффектом для защиты зерновых и др. культур.
Сочетает максимальную эффективность против широкого спектра листовых заболеваний с мощным физиологическим эффектом. Благодаря профилактическому и лечащему действию, а также высокой системной активности длительно защищает посевы, способствуя реализации потенциала их урожайности. Не вызывает резистентности у патогенов.
и
Фултайм®
ехрес±гит
ГЕРБИЦИД
мезотрион, 75 г/л + никосульфурон, 37,5 г/л + пиклорам, 17,5 г/л
Трехкомпонентный системный гербицид для уничтожения широкого спектра сорняков на кукурузе.
Исключительно эффективен против комплекса однолетних и многолетних двудольных и злаковых сорняков. Контролирует трудноискоренимые виды - осот, латук, полынь, вьюнок полевой, паслен черный, молочай лозный. Благодаря почвенному действию сдерживает последующие «волны» сорняков. Не требует добавления препарата-партнера и адъюванта.
С нами расти легче
avgust ттш
crop protection
ГЕРБИЦИД
бентазон, 330 г/л + фомесафен, 150 г/л
Контактный гербицид для борьбы c однолетними двудольными сорняками в посевах сои.
Уничтожает все основные однолетние двудольные сорняки. Высокоэффективен (более 90 %) против устойчивых к другим гербицидам биотипов сорняков (щирица, дурнишник). Контролирует падалицу подсолнечника, выращенного по любой технологии, а также амброзию полыннолистную. Сдерживает вторую «волну» двудольных сорняков.
пределение и аккумуляцию веществ в ландшафте. Миграция продуктов почвообразования по профилю почв происходит как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. С твердым и жидким поверхностным и внутрипочвенным стоком с верхних частей склонов идет активный вынос различных соединений, с последующей их аккумуляцией в понижениях. Накопление влаги, органического вещества, легкорастворимых солей и иных продуктов почвообразования зависит не только от положения почв в рельефе, но и от дифференциации их профиля по гранулометрическому составу [11, 12].
Гранулометрический состав почв, расположенных в элювиальных (КУ 1 и 5) и транзитных (КУ 2, 4 и 6) элементарных ландшафтах, в пределах слоя 100 см характеризовался как средне- и легкосуглинистый. Почвы аккумулятивных элементарных ландшафтов (КУ 3 и 7) имели тяжелосуглинистый и легкоглинистый гранулометрический состав. Количество фракции физической глины в почвах возрастало при продвижении от вершин к подножию склонов гривообраз-ных повышений (табл. 1), что связано не только с почвообразующими породами, но и с перемещением высокодисперсных частиц с поверхностным и внутрипочвенным стоком в период активного снеготаяния и выпадения атмосферных осадков большой интенсивности.
Минимальное в опыте количество гумуса отмечено в почвах КУ 1 и 5, залегающих в элювиальных элементарных ландшафтах - 3,3 и 3,7 % соответственно в слое 0...20 см, 1,3 и 1,2 % - в слое 20.40 см), а также на участке КУ 4, расположенном в транзитной части южного склона -2,9 и 1,1 % соответственно слоям. Это связано, прежде всего, с развитием дефляции, активно протекающей в почвах вершин гривообразных повышений, а также со смывом высокодисперсных частиц, обогащенных органическим веществом, в аккумулятивную часть склонов. В почвах аккумулятивных элементарных ландшафтов (КУ 3 и 7) содержание гумуса в слое 0.20 см увеличивалось до 4,5 и 4,8 %, и было выше на 1,1 и 1,2 % по отношению к почвам элювиальных
позиций. На глубине 20.40 см его величина возрастала соответственно точкам опробования на 1,5 и 2,2 % и достигала 3,5 и 2,7 %.
Почвы транзитных частей северных склонов занимали промежуточное положение по количеству гумуса по отношению к почвам элювиальных и аккумулятивных элементарных ландшафтов. Наиболее выражена аккумуляция гумуса в почве КУ 2 транзитного элементарного ландшафта северного склона. В этой точке опробования его величинадостигала 4,0 % в слое 0.20 см и 2,9 % - в слое 20.40 см. В транзитной части северного склона 2 количество гумуса в почве определяли на уровне 3,2 и 1,4 % соответственно слоям.
Запасы влаги, содержание легкорастворимых солей в почвах и реакцию почвенной среды определяли по фазам развития растений пшеницы. Сезонное увеличение концентрации почвенных растворов, накопление солей в профиле почв часто происходит в процессе испарения и транспирации растениями почвенной влаги на фоне отсутствия или очень слабого их промывания атмосферными осадками в условиях жаркого и засушливого климата. Выпадение атмосферных осадков вызывает разбавление почвенных растворов и частичное растворение солей, а интенсивное поступление осадков сопровождается миграцией почвенных растворов и содержащихся в них
продуктов почвообразования в нижние горизонты почвенного профиля.
По фазам развития растений реакция среды в слое почв 0.20 см во всех ключевых участках отмечена в нейтральном интервале - рН от 5,8 до 7,3. В слое 20.40 см величина рН варьировала от 6,4 до 8,5 единиц, что объяснялось появлением карбонатов, как в подпахотных горизонтах (с 39.66 см), так и в нижней части гумусового слоя (с 23.28 см). На глубине 40.100 см реакция среды соответствовала щелочному рН - в диапазоне от 7,5 до 9,3.
В условиях сухого и жаркого климата главным фактором, влияющим на развитие растений в течение вегетационного периода, выступают запасы почвенной влаги. Их накопление и расход зависят от гидротермиче-
ского режима и рельефа территории, свойств самих почв и системы их обработки, требования культур к влаге и др. В условиях богарного земледелия основным источником поступления влаги в почву служат атмосферные осадки. Также возможен ее капиллярный подъем из близко расположенного водоносного горизонта. Послойное определение запасов влаги выявило зависимость их количества как от гранулометрического состава, так и от положения почв на склонах (табл. 2). Запасы влаги возрастали с увеличением фракции физической глины и были выше в слоях тяжелосуглинистого и легкоглинистого гранулометрического состава.
Почвы, формирующиеся в элювиальных элементарных ландшафтах (КУ 1 и 5) в пределах метра имели наименьший запас влаги (106,8.180,6 мм) в течение всего периода вегетации, так как вершины возвышенностей наиболее проветриваемые и прогреваемые солнцем. В транзитной части северных склонов и в аккумулятивных элементарных ландшафтах запасы влаги в почвах на глубине 0.100 см возрастали относительно элювиальных позиций ландшафтов. В зависимости от фазы развития пшеницы ее запасы в почве КУ 2 транзитной части северного склона отмечены выше на 21,5.47,2 мм, а в аккумулятивной (КУ 3 ) - на 74,2.127,9 мм относительно элювиальной позиции (КУ 1 ). В почвах северного склона наблюдали аналогичную закономерность увеличения запасов влаги по позициям элементарных ландшафтов относительно элювиальной части: на 25,4.51,2 мм - в КУ 6 и на 24,7..92,6 мм - в КУ 7.
В транзитной части южной экспозиции склона количество влаги в слое 0.100 см почвы участка КУ 4 по фазам развития пшеницы на 13,8.23,4 мм ниже, чем в элювиальной КУ 5. Разница её запасов в почвах транзитной(КУ 4 ) и аккумулятивной (КУ 3 ) части южного склона составила 17,2.107,8 мм, а между вариантами элювиальной (КУ 5 ) и аккумулятивной (КУ 3 ) позиции ландшафта - 116,6.158,2 мм.
В период кущения и роста стебля пшеницы, когда идет формирование колоса и заложение зерен в колоске, наблюдали сокращение запасов влаги относительно фазы всходов, в связи с чем можно ожидать снижение 3 урожайности зерна. Так, в почвах КУ | 1, 2 и 3 её количество в фазе кущения л отмечено на 35.94 мм меньше, чем д в фазе всходов, а к периоду выхода л в трубку снизилось еще на 22 мм. | В почвах КУ 5 и 6 запасы влаги 2 уменьшились только в фазе куще- О ния - на 17,6 и 29,9 мм соответствен- 0 но, а в почве КУ 4 - на 58,5 мм в фазе о выхода в трубку. 4
1. Распределение фракции физической глины (<0,01 мм) по профилю почв, %
Ключевой участок на гривообразных повышениях (элементарный ландшафт)
Слой, см вершина северный склон подножие склона южный склон вершина северный склон подножие склона
1 (Э) 2 (Т) 3 (А) 4 (Т) 5 (Э) 6 (Т) 7 (А)
0...20 38,2 34,0 48,0 30,4 33,4 36,4 51,8
20...40 31,4 36,0 55,8 29,6 30,2 36,8 54,2
40...60 28,0 31,6 57,6 27,8 26,0 38,2 60,4
60...80 35,2 29,0 59,5 31,6 26,3 41,4 61,1
80...100 36,4 33,2 61,4 35,2 27,0 43,0 63,6
2. Влияние рельефа на распределение запасов влаги в почвах по фазам развития пшеницы, мм
Ключевой участок на гривообразных повышениях (элементарный ландшафт)
Слой, см вершина северный склон подножие склона южный склон вершина северный склон подножие склона
1 (Э) 2 (Т) 3 (А) 4 (Т) 5 (Э) 6 (Т) 7 (А)
До посева
0...20 39,7 33,8 58,1 23,8 26,7 35,5 45,2
20...40 40,1 43,4 56,9 33,4 38,4 42,8 52,9
40...60 30,9 38,1 55,8 29,5 33,4 40,2 50,7
60...80 23,1 36,1 58,6 28,4 30,2 37,4 50,1
80...100 27,4 37,3 56,6 22,7 17,4 41,4 55,8
0...100 161,2 188,7 286 137,8 146,1 197,3 254,7
НСР05* 16,0 15,4 16,5
Всходы
0...20 35,7 47,9 49,9 23,1 38,3 34,7 40,6
20...40 44,6 54,9 68,7 34,7 36,5 42,1 50,4
40...60 37,3 52,6 63,0 25,7 28,9 33,7 48,5
60...80 32,5 41,3 63,3 24,4 25,7 35,3 48,0
80...100 30,5 37,4 62,0 27,0 19,3 28,3 51,4
0...100 180,6 234,1 306,9 134,9 148,7 174,1 238,9
НСР05 14,3 10,6 14,0
0...20 21,3 18,1 Кущение 30,3 27,3 20,1 29,7 36,8
20...40 36,9 28,2 59,0 35,3 32,2 32,2 48,7
40...60 28,5 31,3 58,4 28,4 26,9 29,6 44,6
60...80 28,6 32,8 62,5 32,5 26,2 28,5 50,3
80...100 30,5 29,3 57,4 36,3 25,7 24,2 56,4
0...100 145,8 139,7 267,6 159,8 131,1 144,2 236,8
НСР05 14,4 13,8 13,2
Выход в трубку
0...20 18,4 24,5 30,1 16,9 28,3 34,7 40,6
20...40 28,3 36,8 46,9 22,6 26,5 42,1 50,5
40...60 25,5 43,3 54,7 21,4 28,9 33,7 48,5
60...80 25,3 35,5 57,3 20,9 25,7 35,3 48,0
80...100 26,4 31,0 56,3 19,5 19,3 28,3 46,2
0...100 123,9 171,1 245,3 101,3 128,7 174,1 233,8
НСР05 12,2 12,0 14,2
Полная спелость
0...20 20,2 32,4 35,4 17,3 25,4 32,2 34,5
20...40 28,3 31,8 44,2 19,1 22,9 32,2 39,1
40...60 24,5 35,3 57,9 17,8 22,0 26,0 33,1
60...80 30,7 37,2 57,9 18,4 19,2 28,8 33,3
80...100 26,1 36,5 57,9 18,6 17,3 37,9 41,8
0...100 129,8 173,2 253,3 91,2 106,8 157,1 181,8
НСР05 12,0 11,9 11,5
*НСР для слоя почв 0...100 см. элементарных ландшафтов (КУ 1-3, 3-5, 5-7).
Ъ
СЧ О СЧ СМ
О ^
Ф
4
ф
^
5
ш СО
Наличие в почвах легкорастворимых солей, глубина их залегания, химизм и степень засоления, также, как и влага, оказывают влияние на развитие культурных растений. Отношение сельскохозяйственных культур к засолению почвы зависит от их агрономической солеустойчивости. Культуры со средней и сильной соле-устойчивостью проходят полный цикл развития в условиях засоления и могут сформировать продукцию, удовлетворяющую сельскохозяйственное производство. Сопоставление катионно-анионного состава водных вытяжек из почв за наблюдаемый период вегетации культуры выявило нарастание содержания солей в профиле почв транзитных и аккумулятивных элементарных ландшафтов с максимальной в опыте величиной в фазе всходов. До посева пшеницы соли в профиле почв отсутствовали или определялись на глубине 40.60 см, что связано с залеганием засоленных пород ниже 1 м или с промывкой солей талыми водами. Гидрогенное
поступление солей из грунтовых вод в этот период было минимальным, так как майские дневные и среднесуточные температуры отмечены невысокими и преобладающего расхода воды из почв на испарение с их дневной поверхности не наблюдали.
В почве КУ 1, расположенной в элювиальном элементарном ландшафте, соли в основные фазы развития растений пшеницы залегали на глубине 60..100 см (табл. 3). Концентрация токсичных ионов возрастала из-за увеличения хлора (с 0,80 до 1,50.2,05 мг-экв./100 г) и натрия (с 0,58.0,83 до 2,20.2,99 мг-экв./100 г). В фазе кущения и полной спелости в их составе обнаружили соду (0,2 мг-экв./100 г), что привело к смене степени засоления почвенных слоев со средней в сильную.
В транзитной части склона в почве КУ 2 до посева культуры соли определены на глубине 40.100 см, степень засоления слоев соответствовала средней и сильной. В почве КУ 3, рас-
положенной в аккумулятивном понижении, в этот период засоление наблюдали на глубине 60.100 см, концентрация солей - в 2,5 раза выше, чем в транзитной части, поэтому степень засоления слоев оценивалась как сильная и очень сильная. В составе солей преобладали хлориды натрия и магния. Тип засоления почв на Ку 2 и КУ 3 - хлоридный.
В фазе всходов наблюдали наибольшую аккумуляцию солей в почвах КУ 2 и 3. Количество ионов хлора в почве КУ 2 (Т) возрастало вниз по профилю с 2,6 мг-экв./100 г в слое 20.40 см до 5,0 мг-экв./100 г на глубине 80.100 см, содержание натрия-с 2,99 до 5,74 мг-экв./100 г соответственно. Вэтойфазевсоставеанионовпоявился сульфат-ион (0,97.5,57 мг-экв./100 г), что послойно увеличило общую концентрацию токсичных ионов. На КУ 3 (А) в пределах метрового слоя содержание ионов хлора достигало 1,65.6,00 мг-экв./100 г, сульфатов - 1,23.6,57 мг-экв./100 г, магния - 0,6.7,03 и натрия -2,25.4,90 мг-экв./100 г. Степень засоления в слое 0.20 см почв в фазе всходов на КУ 2 (Т) и 3 (А) отмечена средней и переходила в сильную на глубине 40.100 см, тип засоления соответствовал сульфатно-хлоридному и хлоридно-сульфатному.
В фазе кущения, выхода в трубку и полной спелости пшеницы наблюдали снижение содержания солей в почвах КУ 2 (Т) и 3 (А) по отношению к их количеству в фазе всходов. Так, в почве КУ 2 в фазе кущения соли не обнаружены в слое 0.20 см и вновь выявлены в фазе выхода в трубку и полной спелости, в их составе 0,73.0,92 мг-экв./100 г приходилось на ионы магния и натрия, и 2,85.3,95 мг-экв./100 г - хлора. В слоях 40.100 см за период кущения - полная спелость общее содержание токсичных ионов снизилось в основном из-за натрия в среднем в 2,5 раза, по сравнению с фазой всходов, а количество хлор-иона уменьшилось только на глубине 40.80 см на 0,35.4,4 мг-экв./100 г. В почве КУ 3 (А) содержание ионов натрия в слое 20.100 см в период кущение - полная спелость сократилось, по сравнению с фазой всходов, в 9.1,5 раз, хлора -на 0,65.1,9 мг-экв./100 г., общее количество токсичных ионов по слоям снизилось на 4.15 мг-экв./100 г. Тип засоления оценивался как хлоридный, а степень засоления почвенных слоев изменялась от средней до сильной. В фазе выхода в трубку и полной спелости пшеницы соли в почве КУ 3 обнаружили на глубине 10 см, но степень засоления отмечена как слабая.
Почва КУ 5, формирующаяся в элювиальной части гривообразно-
3. Содержание токсичных легкорастворимых солей (ТЛС) и степень засоления почв (Сз) элементарных ландшафтов, мг-экв./100 г почвы
Ключевой участок на гривообразных повышениях (элементарный ландшафт)
Слой, см вершина северный склон подножие склона южный склон вершина северный склон подножие склона
1 (Э) 2 (Т) 3 (А) 4 (Т) 5 (Э) 6 (Т) 7 (А)
ТЛС I Сз* ТЛС Сз ТЛС Сз ТЛСI Сз ТЛС I Сз ТЛС Сз ТЛС Сз
До посева
0...20 - - - - - - - - - - - - - -
20...40 - - - - - - - - - - - - - -
40...60 - - 7,50 сильная - - -- -- - - 3,20 средняя
60...80 - - 5,20 средняя 14,0 сильная -- -- - - 4,80 средняя
80...100 - - 6,23 средняя 15,56 очень засол. -- -- - - 6,36 средняя
Всходы
0...20 - - - - - - - - - - - - - -
20...40 - - 7,14 средняя 5,67 средняя -- -- - - 5,80 средняя
40...60 -- 12,55 сильная 15,16 сильная 3,80 средняя -- 0,6 не засолен 13,4 сильная
60...80 3,00 средняя 18,44 сильная 14,98 сильная 3,80 средняя -- 1,0 слабая 20,05 сильная
80...100 4,10 средняя 12,16 сильная 23,44 сильная 5,74 средняя -- 1,96 средняя 24,38 сильная
0...20 Кущение
20...40 -- - - 7,8 сильная -- -- - - 1,12 слабая
40...60 -- 1,20 слабая 10,18 сильная 4,77 средняя -- - - 6,68 средняя
60...80 -- 4,00 средняя 10,04 сильная 4,86 средняя -- - - 22,60 сильная
80...100 6,72 сильная 8,67 средняя 10,84 сильная 5,46 средняя -- 1,96 средняя 15,68 сильная
Выход в трубку
0...20 -- - - 1,4 слабая -- -- - - - -
20...40 -- 7,9 сильная 10,4 сильная -- -- - - - -
40...60 -- 8,6 сильная 9,3 сильная -- -- - - 5,00 средняя
60...80 2,10 слабая 7,12 средняя 8,46 сильная 0,4 не засолен -- - - 8,90 средняя
80...100 4,98 средняя 7,42 средняя 9,32 сильная 0,8 не засолен -- - - 13,66 сильная
Полная спелость
0...20 -- - - 0,9 слабая -- -- - - - -
20...40 -- 5,7 средняя 9,0 сильная -- -- - - - -
40...60 -- 7,1 сильная 10,36 сильная -- -- - - - -
60...80 -- 6,6 средняя 8,2 сильная -- -- 2,7 слабая 5,08 средняя
80...100 4,6 сильная 7,2 средняя 8,22 сильная -- -- 4,78 средняя 8,56 средняя
* степень засоления приведена по «суммарному эффекту токсичных ионов», в эквивалентах хлора.
го повышения, в пределах слоя 1 м в течение вегетационного периода пшеницы не засолена. В транзитной части северного склона гриво-образного повышения на КУ 6 соли в почвенном профиле определены в фазе всходов на глубине 40.100 см, кущения - 80.100 см и полной спелости - 60.100 см. В фазе кущения и полной спелости их содержание в указанных слоях возросло в среднем в 2,4.2,7 раз по отношению к их количеству в фазе всходов (см. табл. 3). В составе токсичных анионов присутствовали бикарбонат-ион (0,05.0,63 мг-экв./100 г) и хлор-ион (0,15.2,00 мг-экв./100 г), среди катионов преобладал ион натрия (0,13.2,15 мг-экв./100 г). Тип засоления - хлоридно-гидрокарбонатный. В фазе всходов и кущения на глубине 80. .100 см в составеанионов появился карбонат-ион (0,2 мг-экв./100 г) и тип засоления изменился на хлоридно-содовый, так как карбонат-ион увеличил общую щелочность. Степень засоления на глубине 60.80 отмечена стабильно слабой, а в слое 80.100 см - средней в течение всего периода обследования территории. У подножия северного склона гривообразного повышения на КУ 7 (А) наблюдали максимальное в опыте количество солей в слое 60.100 см в фазе всходов и кущения - 15,68.24,38 мг-экв./100 г. В за-
солении основное участие принимали хлор-ион, сульфат-ион и катионы магния и натрия. Так, количество хлор-иона по фазам развития пшеницы варьировало в диапазоне 0,25.4,40 мг-экв./100 г, токсичных сульфат-ионов-0,09.8,38 мг-экв./100г, натрия и магния - 0,49.5,57 и 0,12.6,44 мг-экв./100 г соответственно. К фазе полной спелости пшеницы соли опустились на глубину 60 см, их величина в засоленных слоях по фазам развития пшеницы снижалась в среднем на 4.17 мг-экв./100 г почвы, в сравнении с их количеством в фазе всходов. Тип засоления менялся как по фазам развития пшеницы, так и по слоям с хлоридного на сульфатно-хлоридный и хлоридно-сульфатный. Степень засоления увеличивалась с глубиной, переходя из средней в сильную. В фазе выхода в трубку и полной спелости почвенные слои были засолены в средней степени.
По отношению к северным экспозициям склонов гривообразных повышений почва южной экспозиции подвержена засолению в минимальной степени. Соли в почве КУ 4 фиксировали в фазе всходов и кущения на глубине 40.100 см. При этом степень засоления слоев - стабильно средняя, тип засоления - хлоридный, а на глубине 60.100 см - сульфатно-хлоридный. В составе солей преоб-
ладал в большей степени хлор-ион (1,55.2,40 мг-экв./100 г), сульфат-ион (0,48.1,38 мг-экв./100 г) и ион натрия (0,52.2,45 мг-экв./100 г). В фазе выхода в трубку содержание солей уменьшилось на 4,0.5,0 мг-экв./100 г почвы, по сравнению с их количеством в фазу всходов и кущения.
Засоление почв обследованной территории можно связать с гидрогенным поступлением солей в их профиль из грунтовых вод. В элювиальных элементарных ландшафтах (Э) грунтовые воды залегают глубоко и не оказывают большого влияния на процесс почвообразования, для них характерно нисходящие движение почвенных растворов вместе с растворенными в ней веществами вниз по профилю. Поэтому засоление в черноземах отсутствовало, либо находилось в пределах одной глубины (80.100 см). Почвы аккумулятивных и транзитных частей северных склонов представлены типом 3 лугово-черноземных почв, которые | формируются при уровне грунтовых л вод от 3 до 6 м. Ежегодное и даже се- д зонное колебание их глубины в этих л почвах происходит в интервале е ± 1,5.3,0 м. Близкое к поверхности 2 залегание солевых горизонтов с вы- ю соким содержанием токсичных солей, ю неустойчивость засоления по анион- ю ному составу связаны с динамично- 4
стью грунтовых вод и капиллярной каймы. В условиях жаркого и сухого климата почвенная влага расходуется на транспирацию растениями и на испарение с поверхности почв. Это приводит к активному накоплению в почвах легкорастворимых солей. Влага, содержащая растворенные вещества, поступает в профиль снизу или сбоку из-за капиллярного подъема из близко расположенного водоносного горизонта. Вода из почвенного раствора потребляется корневой системой растений и испаряется с ее поверхности, а соли, содержащиеся в нем, остаются или частично выпадают в осадок, что увеличивает их концентрацию. В понижениях накопление легкорастворимых солей происходит не только благодаря их гидрогенному поступлению, но и с внутрипочвенным стоком, поступающим с прилегающих к ним повышений, то есть с транзитных и элювиальных элементарных ландшафтов. Именно почвы аккумулятивных элементарных ландшафтов характеризовались максимальными запасами влаги, высоким залеганием к поверхности легкорастворимых солей, средней и сильной степенью засоления почвенныхслоев втечение всего периода вегетации пшеницы.
Таким образом, пространственное варьирование показателей плодородия почвы на обследованной территории связано с ее рельефом и наиболее выражено в элювиальных и аккумулятивных элементарных ландшафтах. Продукты почвообразования и влага максимально скапливались у подножия склонов, где содержание гумуса было выше, чем на вершинах гривообразных повышений, на 1,1.1,2 %, а запасы почвенной влаги в слое 0.100 см в течение всего периода вегетации пшеницы - на 100.120 мм. Соли по всему профилю и в высоких концентрациях токсичных ионов залегали в почвах аккумулятивных ландшафтов. Максимальное в опыте количество солей фиксировали в слое 60.100 см в фазе всходов и кущения - 15,68.24,38 мг-экв./100 г. Содержание токсичных ионов в них было выше в 2.6 раз, чем в засоленных горизонтах почв, формирующихся в элювиальных элементарных ландшафтах и транзитных частях склонов. В их составе преобладали хлор-ион, ионы натрия «¡г и магния (в отдельных слоях почв определяли в небольших коли-2чествах сульфат-ион), формируя 2преимущественно хлоридный тип г засоления почв по анионному со-| ставу, среднюю и сильную степень ^ засоления. Реакция среды в почвах элементарных ландшафтов зависе-® ла от глубины залегания карбонатов Л и была нейтральной только в слое М 0.20 см, в остальной части про-
филя появлялись карбонаты и она переходила в щелочной интервал. В почвах аккумулятивных ландшафтов карбонаты залегали с 23.28 см, в элювиальной части гривообразных повышений и транзитных частях их склонов - с 39.66 см.
Литература
1. Невенчанная Н. М., Аксенова Ю. В. Исследование продуктивности и прогнозирование урожайности яровой пшеницы с использованием технологий дистанционного зондирования земли // Земледелие. 2023. № 2. С. 24-31. doi: 10.24412/0044-39132023-2-24-31.
2. Иванов Д. А., Карасева О. В., Ру-блюк М. В. Исследование влияния почвенного покрова и рельефа на продуктивность культур // Достижения науки и техники АПК. 2021. № 2. С. 19-26. doi: 10.24411/02352451-2021-10203.
3. Рублюк М. В., Иванов Д. А., Хархар-динов Н. А. Влияние ландшафтных условий и сельскохозяйственных культур на элементы плодородия дерново-подзолистых почв // Земледелие. 2021. № 5. С. 8-11. doi: 10.24412/0044-3913-2021-5-8-11.
4. Ковалёва Е. В., Лопачёв Н. А., Вагу-рин И. Ю. Распределение ила и слепышин по профилю пахотных почв катен разных сроков земледельческого освоения центральной лесостепи // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2021. № 2 (54). С. 78-87.
5. Внутрипольное зонирование эрозионных агроландшафтов для использования в технологии точного земледелия / Л. Г. Смирнова, А. А. Кувшинова, М. И. Ев-докименкова и др. // Достижения науки и техники АПК. 2023. Т. 37. № 7. С. 14-18.
6. Система показателей агроэкологиче-ской оценки эродированных черноземов / Н. П. Масютенко, Г. П. Глазунов, А. В. Кузнецов и др. // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 11. С. 7-11.
7. Пространственно-временная динамика подземной биомассы агроценоза в пределах конечно-моренного холма / Д. А. Иванов, В. А. Тюлин, О. Н. Анциферова и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2022. № 6. С. 26-31.
8. Глазунов Г. П., Афонченко Н. В., Золотухин А. Н. Агроэкологическая оценка пахотных земель в склоновых агроланд-шафтах // Земледелие. 2022. № 2. С. 1924. doi: 10.24412/0044-3913-2022-2-19-24.
9. Артемьев А. А., Гурьянов А. М. Эффективность возделывания озимой пшеницы при дифференцированном использовании минеральных удобрений // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 4. С. 26-31.
10. Шпанев А. М., Смук В. В. Эффективность дифференцированного применения гербицидов в посевах озимой пшеницы // Российская сельскохозяйственная наука. 2020. № 4. С. 25-27.
11. Salugin A. N., Balkushkin R. N. Vertical moisture transfer investigation in lysimeters based on substrate texture heterogeneity // Eurasian soil science. 2023. Vol. 56.
No. 12. P. 1955-1962. doi: 10.1134/ S1064229323602111.
12. Gurkova E. A., Sokolov D. A. Influence of texture on humus accumulation in soils of dry steppes of Tuva // Eurasian soil science. 2022. Vol. 55. No. 1. P. 90-101. doi: 10.1134/ S1064229322010069.
The influence of relief on soil fertility indicators
Yu. V. Aksenova, A. M. Gindemit
Stolypin Omsk State Agrarian University, Institutskaya pl., 1, Omsk, 644008, Russian Federation
Abstract. The research was carried out to study the influence of elementary landscape conditions on the chemical, physico-chemical and water-physical properties of soils and their dynamics. The work was carried out in the steppe zone of the Omsk region in spring wheat crops. Before sowing, during the phases of germination, tillering, booting and full ripeness of wheat, the soils of eluvial, transit and accumulative positions of mane-shaped elevations were examined. On eluvial elementary landscapes, the soils are represented by ordinary moderately deflated chernozem and slightly deflated southern chernozem, on the transit and accumulative parts of the slopes -meadow-chernozem solonchakand solonchak soils. The humus content in soils increased from eluvial to accumulative elementary landscapes from 3.3-3.7 % to 4.5-4.8 %. During all phases of wheat development, a neutral reaction of the environment was observed in the 0-20 cm layer in the range of 5.8-7.3 pH units, at a depth of 20-100 cm - alkaline in the range of 7.5-9.3 pH units. The minimum moisture reserves in the experiment (91-161 mm) in a meter layer were observed in the soils of the eluvial positions of the mane-shaped elevations and the transit part of the southern slope. In transit elementary landscapes, the value of this indicator increased by an average of 20-50 mm and reached the maximum level in the study of 182-307 mm in the soils of the accumulative parts of the slopes. Easily soluble salts were absent within a meter layer in the soils of eluvial elementary landscapes or lay in a layer of60-100 cm and were not found higher during the wheat growing season. The concentration of toxic ions in the saline layers was 2.10-6.72 mg-equiv./100 g of soil. Throughout the entire profile, the greatest salinity was observed in the soils of accumulative landscapes; the content of toxic ions in them reached 1.12-24.38 mg-equiv./100 g of soil with the maximum value of this indicator in the experiment in the layer of 60-100 cm.
Keywords: relief; moisture reserves; easily soluble salts; soils; slopes.
Author Details: Yu. V. Aksenova, Cand. Sc. (Biol.), assoc. prof. (e-mail: yuv.aksenova@ omgau.org); A. M. Gindemit, Cand. Sc. (Biol.), assoc. prof.
For citation: Aksenova YuV, Gindemit AM [The influence of relief on soil fertility indicators]. Zemledelie. 2024;(2):19-24. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2024-2-19-24. ■
