CC BY
4
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
doi: 10.24412/0044-3913-2023-УДК 631.95:911.63
Зависимость агрофизических свойств черноземных почв от морфометрических параметров агроландшафта*
г. П. гЛАЗУНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: gennadij-glazunov@ yandex.ru)
Н. В. АФОНЧЕНкО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail: afninavas@mail.ru) А. Н. ЗОЛОТУХИН, младший научный сотрудник Курский федеральный аграрный научный центр, ул. Карла Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация
Исследования проводили в 20192022 гг. с целью выявления зависимости агрофизических свойств черноземных почв от морфометрических параметров рельефа в склоновом агроландшафте для усовершенствования агроэкологи-ческой оценки земель ЦЧР на основе ГИС-технологий. Исходными данными служили морфометрические характеристики элементарного агроландшафта, параметры климата и почвы. На основе цифровой модели рельефа и результатов исследований в программе QGIS построены детальные схемы и оценена степень плановой кривизны поверхности и формы профилей полигона, характеризующие расчленение территории. На основе картосхемы общей кривизны поверхности установлены места аккумуляции веществ в нижней части склонов полигона, а также в северо- и юго-западной его части. Наиболее интенсивный сток спрогнозирован на склонах северозападной, северо-восточной и юго-восточной экспозиций. Микроклиматические различия в зависимости от уклона и экспозиции склонов выражаются изменением ГТК в пределах территории от 1,01 до 1,17. Запасы влаги в почве приурочены к определенным формам рельефа: наибольшее ее содержание характерно для вогнутых форм рельефа на водосборах - 294,3...319,1 мм. Выявлена средняя степень зависимости между запасами влаги на глубине 100 см и LS-фактором (r=0,50), а также запасами влаги на глубине 30 см и коэффици-
ентом прогреваемости почвы (г = -0,53). Установлена тесная связь между содержанием в почве агрегатов размером > 10 мм и местоположением в рельефе -плакор (г = 0,88), агрегатов размером 0,25...10 мм и юго-западной экспозицией склона (г=0,90), между содержанием фракции < 0,25 мм и расположением на плакоре (г = -0,86). Варьирование агрофизических параметров в пахотном слое слабоэродированных черноземов среднее (коэффициент вариации 13,3... 16,8 %), а в неэродированных почвах - значительное (22,9.27,5 %). Результаты исследований могут быть использованы для усовершенствования алгоритма агроэкологической оценки земель на основе ГИС-технологий.
Ключевые слова: агрофизические свойства почвы, рельеф, цифровая модель, агроландшафт, экспозиция, зависимость, чернозем.
Для цитирования: Глазунов Г. П., Афонченко Н. В., Золотухин А. Н. Зависимость агрофизических свойств черноземных почв от морфометри-ческих параметров агроландшафта // Земледелие. 2023. № 8. С. 3-8. бог. 10.24412/0044-3913-2023-8-3-8.
В последние годы ограничение импорта сельскохозяйственной продукции защитило отечественных производителей от конкуренции. Сформировались предпосылки для успешного роста аграрного сектора экономики. ЦентральноЧерноземный регион (ЦЧР) служит одним из важнейших аграрно-ориентированных центров страны, что связано с благоприятными климатическими и природно-географическими условиями, предопределяющими высокую пригодность для выращивания сельскохозяйственных культур. На территории Центрального Черноземья пахотные земли в основном представлены черноземными (>70 %) и серыми лесными почвами, распаханность земель составляет 62 % [1].
Однако существует ряд факторов, ограничивающих сельскохозяй-
ственное производство. Нестабильные климатические условия, в частности, недостаточное увлажнение, отражаются на показателях почвенного плодородия и как следствие - продуктивности сельскохозяйственных культур. Сильная расчлененность территории ухудшает конфигурацию полей, затрудняет обработку их сельскохозяйственной техникой, служит предпосылкой к возрастанию доли почв, имеющих неблагоприятные агрономические свойства (около 36 % площади сельскохозяйственных земель ЦЧР эрозионноопасны, 22 % - эродированы и дефлированы). Развитие эрозионных процессов на склоновых землях приводит к образованию смытых почв, имеющих неглубокий гумусовый горизонт. Как следствие, при механической обработке почвы припахивается менее плодородный нижележащий горизонт [2, 3, 4]. Интенсивный сток талых и ливневых вод увеличивает процесс смыва почв и прежде всего тонких фракций гранулометрического состава, что в последствии отражается на агрохимической характеристике почвы. Почвенный покров ЦЧР в ряде областей, особенно расположенных в пределах Среднерусской возвышенности, характеризуется неоднородностью и контрастностью, а также несовместимостью условий отдельных участков, что приводит к пестроте урожайности [5, 6, 7].
Высокое варьирование показателей почвенного плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур в условиях однородного технологического фона служит главной предпосылкой использования в адаптивно-ландшафтных системах земледелия дифференцированных технологий. Большая трудоемкость и дороговизна отбора и анализа образцов почв делает затруднительным измерения огромного массива точек, необходимых для построения тематических почвенных карт. В таких случаях используют индикационные, внешние по отношению к почве характеристики, такие как рельеф, космоснимки, растровые измерения элекропроводности почв, сенсоры урожая сельхозкультур. Согласно результатам исследований ряда ученых, наиболее информативным в индикации оказывается рельеф [8, 9, 10].
В связи с этим возрастает интерес к исследованию влияния ландшафта на пространственную изменчивость параметров почвенного
*работа выполнена в рамках государственного задания ФБГНУ «Курский федеральный аграрный научный центр» по теме № FGZU-2023-0001.
СО (D 3 ь
(D
д
(D Ь 5
(D
00 2 О м Ы
плодородия, в частности, физических свойств почвы.
Цель исследований - выявление зависимости агрофизических свойств черноземных почв от морфо-метрических параметров рельефа в склоновом агроландшафте для усовершенствования алгоритма агроэкологической оценки земель ЦЧР на основе ГИС-технологий.
Объект исследования - чернозёмные почвы на лессовидных карбонатных суглинках на пашне в склоновом агроландшафте.
Работу проводили в 20192022 гг. на территории полигона «Точное земледелие» Курского федерального аграрного научного центра (Медвенский район, Курская область) с куполообразной формой рельефа площадью 86 га с шагом опробования - 50 м. Полигон расположен на территории Европейской части России в пределах Среднерусской возвышенности на высоте 190...217 м над уровнем моря (51о 31'26,5''северной широты 36о08'03,095о11' 36о24'восточной долготы) у истока реки Млодать. Рельеф полигонатипично эрозионный. Средний уклон составляет 2,79о, варьирование уклонов в пределах полигона - 48,7 %. Почвенный покров комплексный,зональный, представлен черноземами типичным и выщелоченным разной степени смытости и выщелоченности на лессовидных карбонатных суглинках. Гранулометрический состав тяжелосуглинистый.
По степени смытости наблюдали большую пестроту почвенного покрова - от намытых до сильносмы-тых. Сильносмытые встречаются на склоне крутизной 5° отдельными пятнами, намытые имеют локализацию в пониженных формах рельефа на склонах крутизной около 2°. На полигоне преобладают в основном слабо- и среднесмытые почвы.
Для изучения агрофизических показателей почвенного плодо-
родия проводили отбор образцов методом конверта 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 50x50 м.
Структурно-агрегатный состав (сухое просеивание) определяли по методу Н. И. Саввинова, влажность почвы - термостатно-весовым методом, плотность почвы - буровым методом по Н. А. Качинскому. Полученные данные использовали для анализа распределения элементов эффективного плодородия с учетом особенностей рельефа территории и обрабатывали с помощью программ Microsoft Excel 2019, STATISTICA 6.0.
При формировании цифровой модели рельефа (ЦМР) использовали метод инструментальной топографической съемки при помощи нивелира ADA 32х с предварительным построением маршрута нивелировки при помощи программных средств sAsPlanet, Grid, OziExplorer с последующей обработкой полученного массива данных в Microsoft Excel 2019 и QGIS 3.8.3.
Пространственный анализ проводили в среде ГИС QGIS 3.8.3, используемая проекция - цилиндрическая прямоугольная(неравноугольная) проекция Меркатора на сфере r = 6378137 м.
Почвенный покров полигона представлен чернозёмными почвами. Преобладает по площади на исследуемом участке чернозем типичный, который занимает 74,0 % площади, в том числе мощный - 50,0 %; среднемощный - 10,5 %; слабос-мытый - 11,0 % (из них карбонатный 2,7 %), намытый - 2,6 %. Чернозем выщелоченный занимает 26,0 % территории полигона: мощный -11,5 %; среднемощный - 9,6 %; сла-босмытый - 3,2 %, намытый - 1,7 %). В сумме слабосмытые почвы за-
нимают 14,2 % площади участка, намытые - 4,3 %. Примерно пятая часть исследованного участка представлена эродированными почвами.
Участки полигона, находящиеся на склонах с крутизной до 3°, занимают 70 % территории (плоские поверхности - 8,8 га, очень пологие - 23,3 га, пологие 28,1 га). Площадь слабо- и среднесмытых почв на участках с крутизной склонов 3.5° составляет 28,3 % (24,3 га). Площади с крутизной склонов выше 5° - 1,7 % территории полигона (1,5 га).
Наибольшую территорию полигона занимают склоны северовосточного (28 %) и северозападного направлений (21 %).
По форме профиля склоны полигона имеют прямую, выпуклую и вогнутую форму. Преобладает на территории выпуклая форма, в то время как вогнутая встречается в основном насклонах западного направления, а прямая более характерна для юго-восточной экспозиции.
На интенсивность развития эрозионных процессов, образующихся в результате выпадения атмосферных осадков, существенное влияние оказывает форма профиля склонов. На выпуклых и конвергентных склонах более интенсивно проявляются эрозионные процессы, так как они выступают поверхностями, усиливающими формирование потока.
На основе цифровой модели рельефа и выполненных исследований в программе QGIS построены детальные схемы и оценена общая кривизна поверхности и формы профилей полигона, характеризующие расчленение территории (рис. 1). Тип склона определяет процессы потери и аккумуляции вещества.
Положительным величинам кривизны на картограмме соответствуют выпуклые склоны, отрицательным - вогнутые.
Нахождение мест аккумуляции веществ на территории участка,
I дубина.
5 л 7 х ч Hi Мссяиы
2020
1 6 7 S 9 1£> Месяцы
2021
1 А ? S 9 I® Мсскиы
2022
а)
б)
Рис. 2. Коэффициент относительной теплообеспеченности полигона в зависимости от местоположения в агроландшафте
(а) и хроноизоплеты влажности почвы в объёмных процентах (б).
перемещаемых талыми и ливневыми водами, можно спрогнозировать на основе картосхемы общей кривизны поверхности (см. рис. 1а), мест формирования потоковых систем атмосферного стока, наиболее подверженныхлинейной эрозии,- на основе картосхемы средней кривизны поверхности (см. рис. 1б). Места аккумуляции в основном определены в нижней части склонов полигона, а также в северозападной и юго-западной его части. Наиболее интенсивный сток можно спрогнозировать на склонах северозападной, северо-восточной и юго-восточной экспозиций.
Так как рельеф служит важнейшим фактором, влияющим на гидротермические условия, становится актуальным учет микроклиматических различий в агроландшафте. От морфометрических форм рельефа зависит перераспределение тепла в ландшафте, что влияет на микроклимат и температуру почвы и окружающей среды. Неодинаковый температурный режим приводит к неравномерности увлажненная почвы. Разница температур влияет на растительность и процессы, происходящие в почве, что приводит к неоднородности по ее составу и свойствам. Поэтому прогнозирование температурного режима почв, выявление закономерностей его пространственного и количественного варьирования в агроландшафте имеет большое значение [11].
Анализ морфометрических параметров полигона «Точное земледелие» выявил микроклиматические различия в зависимости от уклона и экспозиции склонов.
Для оценки теплообеспеченности склонов использовано тригонометрическое выражение для радиационного баланса. В расчете учтено смещение максимума прогреваемости склонов к юго-западному направлению (азимут 225°):
кр=(^(ф/360)х6,28Иапд((Н/360) х 6,28)Г-^т(ф/360)х6,28) х^((А-45)/360)х6,28),
где кр - коэффициент относительной прогреваемости склонов (безразмерная величина); р - крутизна склона, градусы; Н - высота солнца, градусы; А - азимут, градусы.
Распределение суммы активных температур по рельефу местности высчитывали по формуле:
ST = ST0хkp,
где ST - расчетная по рельефу сумма активных температур выше 10°; ST0 - среднемноголетняя сумма активных температур более 10°, равная 2635 °С.
Коэффициент относительной теплообеспеченности склонов (kT=ST/ ST0) принимал величину меньше единицы в диапазоне направлений СЗ - С-СВ - В - ЮВ и больше единицы - по направлениям склонов ЮВ - Ю - ЮЗ - З - СЗ. При этом уровень теплообеспеченности возрастал с повышением крутизны склонов и снижался в зависимости от высоты солнца (склонения) в учетные периоды.
Коэффициент относительной, по сравнению с водоразделом, теплообеспеченности варьировал на территории от 0,923 до 1,067 (рис. 2). При этом сумма активных температур более 10 °С на самых холодных северо-восточных и самых теплых юго-западных склонах изменялась в диапазоне от 2432 до 2811 °С, а гидротермический коэффициент в пределах территории - от 1,01 до 1,17.
Мезо- и микрорельеф влияют на перераспределение влаги в агроландшафте, и, как следствие, на миграцию органических и минеральных веществ, продуктивность сельскохозяйственных культур. Влажность почвы - достаточно динамичный показатель, величина которого зависит от многочисленных факторов и условий. Пространственное распре-
деление влаги в ландшафте в определенный момент времени дает возможность оценить водный режим исследуемой территории, выявить закономерности изменчивости влаги с глубиной и в пространстве, а также предположить направления переноса растворенных в воде веществ, в том числе и легкорастворимых солей. Потоки веществ, движущиеся под действием силы тяжести по земной поверхности, могут аккумулироваться в определенных местах не только по причинам задержки их растительностью, но и потому, что предпосылки для этого создает им рельеф.
Водный режим почв в условиях Курской области периодически промывной. Хроноизоплеты влажности в трехметровом слое почвы отображают динамику степени увлажнения почвенных горизонтов в теплый период года с апреля по октябрь (см. рис. 2). По характеру распределения влаги в почвенном профиле можно сделать вывод, что водный режим почв в период исследований формировался по «непромывному» типу.
Морфометрические параметры рельефа влияют на распределение почвенной влаги. Важный показатель гидроморфности почвенного покрова - топографический индекс влажности (Topographic Wetness Index, TWI), позволяющий выявить участки потенциального переувлажнения, которые, как правило, соответствуют отрицательным формам рельефа (локальным западинам,
1. Содержание общих запасов влаги
в слоях почвы в весенний период
Параметр |0. ..30 см 0.50 см 0.100 см
Max 84,9 147,1 303,7
Min 72,1 122,6 261,6
x 78,4 135,9 279,7
Sd 3,2 5,2 11,0
V, % 7,4 7,0 8,2
Ы (D 3 ь
(D
д
(D Ь 5
(D
00 2 О м Ы
36.136 36л 42
/ -51.527 \
Л
\
/ с ( \
\ к у
/
51.519 и
Запасы влаги, мм в слое 0-30 см
О <=6«
□ 68-75
□ 75-82 ■ 82-89
0 100 200т
2019 г.
0 100 200т
2020 г.
О 100 200т
2021 г.
СО СЧ О СЧ СО
О ^
Ф
4
ф
^
5
ш СО
2022 г.
Рис. 3. Картосхемы распределения запасов влаги в 0...30 и 0...100 см слое чернозёмных почв в зависимости от местоположения на рельефе, мм.
2. Статистические показатели структурно-агрегатного состава чернозема типичного (п=32, среднее за 2020-2022 г.)
Параметр Количество агрегатов, % Коэффициент структурности Средневзвешенный диаметр, мм Количество водопрочных агрегатов,%
>10 мм 0,25...10 мм <0,25 мм
Max 32,87 76,27 14,40 3,37 0,73 73,55
Min 16,43 56,97 4,87 1,40 0,36 43,60
x 23,50 68,03 8,63 2,53 0,49 58,00
Sd 4,67 5,34 2,47 0,57 0,09 8,47
V, % 21,97 7,89 27,87 22,87 11,03 11,12
переходам от пахотных к залежным бровкам балок и крупным ложбинам стока). В расчете индекса используется площадь локального склона (a), а также местный уклон поверхности в радианах (b): TWI=ln (a/tan (b)).
На основе проведенных исследований составлены картосхемы запасов общей влаги в слое 0...30 и 0.100 см чернозёмных почв в весенний период в зависимости от местоположения в рельефе, на которых видно неоднородное распределение в агроландшафте запасов продуктивной влаги в разные годы исследований (рис. 3). Поэтому по топографическому индексу влажности (TWI) довольно сложно спрогнозировать характер распределения влаги в почве.
Наибольшее содержание влаги в слое почвы 0.100 см полигона отмечали в вогнутых формах рельефа на водосборах (294,3.319,1 мм). На водоразделах, наоборот, меньшее, особенно на юго-западных склонах (285,6.297,6 мм), где почва более прогреваема (kT >1,03).
В среднем за 2019-2022 гг. на полигоне содержание общих запасов влаги в слое почвы 0.30 см составляло 78,4 мм, 0.50 см - 135,9 мм, а в метровом слое - 279,7 мм (табл. 1). Выявлена низкая степень варьирования показателей запасов продуктивной влаги в почве во всех исследуемых горизонтах от 7,0 до 8,2 %.
Установлена зависимость (при уровне значимости p <0,05) запасов влаги в почве от морфометрических параметров рельефа в разные годы исследований. Средняя степень связи отмечена между запасами влаги в слое 0.100 см и LS-фактором (r=0,50) в 2021 г., а также запасами влаги в слое 0.30 см и коэффициентом прогреваемости (r = -0,53) в 2021 и 2022 гг. Умеренная степень связи выявлена между запасами влаги в слое 0.30 см и общей кривизной поверхности (r = 0,33) в 2019 г., с LS-фактором (r = 0,44) в 2021 г. и TWI индексом (r = 0,38) в 2021 г.
Количество агрономически ценных почвенных агрегатов размером 0,25.10 мм варьировало от 56,97 % в реперных точках, расположенных в нижний части склонов северной и южной экспозиций до 76,27 % (максимальное в опыте) на плакоре (табл. 2). В целом структурное состояние в нижних частях полярных скло-
нов северной и южной экспозиции характеризовалось какудовлетворительное, на плато и водоразделах -хорошее. В средней и нижней части склонов с вогнутой формой рельефа структура почвы оценивалась как удовлетворительная, а в частях полигона с положительными формами рельефа (по общей кривизне) - хо-
коэффициент структурности в пахотном слое чернозематипичного на 25 % больше в неэродированной почве, чем в слабоэродированной (табл. 3).
Изменение агрофизических параметров в пахотном слое слабоэ-родированных черноземов имело коэффициент вариации от 13,3 до 16,8 %, оценивающееся как среднее, а в неэродированных варьирование оценивалось как значительное - от 22,9 до 27,5 %. Наблюдали тенденцию увеличения средневзвешенного диаметра водоустойчивых агрегатов в пахотном слое неэроди-рованных почв.
При проведении корреляционного анализа установлена прямая тесная связь между содержанием в почве агрегатов размером > 10 мм и местоположением на плакоре, почвенных
рошая.
3. Агрофизическая характеристика черноземных почв (2020-2022 гг.)
Почва Количество водоустойчивых агрегатов (>0,25 мм) Средневзвешенный диаметр агрегатов Коэффициент структурности
x, % I V, % x, мм I V, % x I V, %
Чернозём типичный мощный 64,7 12,5 0,59 13,2 2,5 22,9
Чернозём типичный слабосмытый 63,0 5,6 0,56 3,8 2,0 13,3
Чернозём выщелоченный мощный 60,0 12,6 0,57 16,3 2,2 27,5
Чернозём выщелоченный слабосмытый 59,2 7,9 0,53 9,0 1,8 16,8
По данным мокрого просеивания количество водопрочных агрегатов в пахотном слое почвы изменялось от 43,60 % в нижней части склона северной экспозиции до 73,55 % на плакоре. Состояние водопрочных агрегатов, соответствующее хорошему уровню, в целом по полигону отмечали на плакоре, в нижней части западного, юго-западного и в средней части северного склонов. По другим точкам независимо от местоположения в рельефе - удовлетворительное.
По сумме водоустойчивых агрегатов, содержащихся в пахотном слое как черноземов типичных, так и выщелоченных, отсутствуют значимые различия между неэродированными и эродированными почвами. Однако
агрегатов размером 0,25.10 мм и юго-западной экспозицией склона; обратная - между содержанием фракции < 0,25 мм и расположением на плакоре (табл. 4). Средняя степень корреляции отмечена между: содержанием почвенных агрегатов > 10 мм и северо-восточной (обратная), а также юго-западной (прямая) экспозициями; количеством почвенных частиц размером 0,25.10 мм и юго-восточным расположением склона; фракцией < 0,25 мм и северо-западной экспозицией. Высокая степень корреляции водопрочных агрегатов с местоположением в рельефе отмечена на плакоре, северо-восточной и юго-западной экспозициях.
Корреляционная связь содержания почвенных агрегатов, фракций и водопрочности с местоположением в рельефе
Показатель Уравнение регрессии r
Местоположение (экспозиция) и почвенные агрегаты > 10 мм
Северо-восточная у= -16,28х + 64,31* 0,55
Северо-западная у= -3,522х + 35,45 0,45
Плакор у= 24,62х + 8,491 0,88
Юго-западная у=13,48х - 8,588 0,50
Местоположение (экспозиция) и почвенные агрегаты 0,25...10 мм
Северо-восточная у=7,664х + 49,51 0,37
Северо-западная у=2,204х + 60,41 0,37
Плакор у= -0,813х + 73,86 0,47
Юго-восточная у=3,214х + 54,19 0,60
Юго-западная у=57,51х - 241,6 0,90
Местоположение (экспозиция) и фракция < 0,25 мм
Северо-западная у=1,318х + 4,124 0,59
Плакор у= -16,21x + 17,88 0,86
Местоположение (экспозиция) и водопрочность агрегатов
Северо-восточная у=18,22х + 0,42 0,70
Плакор у= -34,12х + 72,64 0,70
Юго-западная у= -7,449х + 73,29 0,97
*у - агрофизические параметры (содержание почвенных агрегатов, фракции < 0,25 мм, водопрочность агрегатов), х - крутизна склона, градусы.
Ы (D 3 ü
(D
д
(D
5
(D
00 2 О м Ы
Таким образом, морфометриче-ские особенности склонов определяют варьирование гидротермических условий и агрофизических показателей почвы в агроландшафте. Коэффициент относительной теплообеспеченности склонов, варьировавший на территории от 0,923 до 1,067, принимал величину меньше единицы в диапазоне направлений СЗ - С-СВ - В - ЮВ и больше единицы - по направлениям склонов ЮВ - Ю - ЮЗ - З - СЗ. При этом уровень теплообеспеченности возрастал с повышением крутизны склонов и снижался в зависимости от высоты солнца (склонения) в учетные периоды. Даже в пределах элементарного агроландшафта сумма активных температур более 10 °C на самых холодных северовосточных и самых теплых юго-западных склонах изменялась в диапазоне от 2432 до 2811 °C, а гидротермический коэффициент - от 1,01 до 1,17. Наибольшее количество влаги в почве накапливалось в вогнутых формах рельефа на водосборах (294,3.319,1 мм), наименьшее -на водоразделах, особенно на юго-западных склонах (285,6.297,6 мм), kT >1,03. Варьирование запасов продуктивной влаги в почве во всех исследуемых горизонтах составляло 7,0.8,2 %. Запасы влаги в слое 0.100 см находились в средней зависимости от LS-фактора (r=0,50), в слое 0.30 см - от коэффициента прогреваемости (r = -0,53).
Местоположение в рельефе оказывало влияние на структурно-агрегатный состав почвы. На пла-коре отмечена тесная прямая связь с содержанием в почве агрегатов размером > 10 мм (r = 0,88) и обратная с фракцией < 0,25 мм (r = -0,86), на склонах юго-западной экспозиции - с количеством агрегатов 0,25.10 мм (r = 0,90). Варьирование агрофизических параметров в пахотном слое слабоэродиро-ванных черноземов было средним (коэффициент вариации от 13,3 до 16,8), у неэродированных почв -значительным (от 22,9 до 27,5). Результаты исследований указывают на необходимость детального учета влияния морфометрических характеристик агроландшафта на микроклиматические различия и агрофизические свойства почв. Полученные данные могут быть использованы
о для усовершенствования алгоритма
0 агроэкологической оценки земель
N на основе ГИС-технологий.
09
01
Z Литература
Ф
s
1. Состояние почв Центрального
Ч Черноземья и основные направления
ё повышения их плодородия / А. И. Сти-
Ц феев, Е. А. Иванова, Е. А. Бессонова и др.
СО // Вестник Курской государственной
сельскохозяйственной академии. 2015. № 8. С. 152-155.
2. Кирюшин В. И. Состояние и проблемы развития адаптивно-ландшафтного земледелия // Земледелие. 2021. № 2. С. 3-7. do i: 10.24411/0044-3913-2021-10201.
3. Морфометрический анализ цифровых моделей рельефа для оценки и картографирования распределения поверхностного стока / А. Л. Энтин, С. М. Кошель, И. К. Лурье и др. // Вопросы географии. 2017. № 144. С. 169-186.
4. Печенкина Н. В., Закиров А. Г., Ко-посов Г. Ф. Анализ распределения величин скорости впитывания влаги в почвы тяжелого гранулометрического состава // Почвоведение. 2008. № 6. С. 710-716.
5. Влияние экспозиции склона на химические и биологические свойства почв земледельческих террас Восточного Кавказа / В. Н. Пинской, И. А. Идрисов, Н. Н. Каширская и др. // Аридные экосистемы. 2022. Т. 28. № 2(91). С. 113-121. doi: 10.24412/1993-3916-2022-2-113-121.
6. Шарый П. А., Рухович О. В., Ша-рая Л. С. Методология анализа пространственной изменчивости характеристик урожайности пшеницы в зависимости от условий агроландшафта // Агрохимия. 2011. № 2. С. 57-81.
7. Bohner J., Antonic O. Land-Surface Parameters Specific to Topo-Climatology // Developments in soil science. 2009. Vol. 33. P. 195-226. doi: 10.1016/ S0166-2481(08)00008-1.
8. Influence of precipitation and moisture reserves on the yield of crops under different tillage / G. V. Mokrikov, T. V. Minnikova, K. Sh. Kazeev, S. I. Kolesnikov // Agronomy Research. 2019. Vol. 17. No. 6. P. 23502358. doi: 10.15159/AR.19.202.
9. Тубалов А. А. Оценка эрозионной опасности сельскохозяйственных земель правобережья Р. Хопер (в пределах Волгоградской области) // Геоморфология. 2022. Т. 53. № 4. С. 109-124. doi: 10.31857/S0435428122040113.
10. 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: 10.24411/0235-2451-2021-10203.
11. Прогнозирование урожайности ярового ячменя с учетом природных факторов на западе Окского бассейна / П. А. Шарый, Л. С. Шарая, О. В. Рухович, и др. // Плодородие. 2021. № 4(121). С. 66-69. doi: 10.25680/ S19948603.2021.121.20.
Dependence of the agrophysical properties of chernozem soils on the morphometric parameters of the agricultural landscape
G. P. Glazunov, N. V. Afonchenko, A. N. Zolotukhin
Federal Agricultural Kursk Research
Center, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out in 2019-2022 to identify the dependence of the agrophysical properties of chernozem soils on the morphometric parameters of the relief in the slope of agricultural landscape to improve the agroecological assessment of the lands of the Central Chernozem Region based on GIS technologies. The initial data were the morphometric characteristics of the elementary agricultural landscape, climate and soil parameters. Based on the digital terrain model and research results in the QGIS program, detailed diagrams were constructed and the degree of planned curvature of the surface and the shape of the polygon profiles, characterising the division of the territory, were assessed. Based on a map of the general surface curvature, places of accumulation of substances were established in the lower part of the slopes of the landfill, as well as in its north- and south-western parts. The most intense runoff was predicted on slopes with northwestern, north-eastern and south-eastern exposures. Microclimatic differences depending on the slope and exposure of the slopes were expressed by a change in the HTC within the territory from 1.01 to 1.17. Moisture reserves in the soil were confined to certain forms of relief: the highest content was typical for concave forms of relief in watersheds - 294.3-319.1 mm. An average degree of dependence was revealed between moisture reserves at a depth of 100 cm and the LS factor (r = 0.50), as well as moisture reserves at a depth of 30 cm and the soil warming coefficient (r = -0.53). A close relationship has been established between the content of aggregates > 10 mm in size in the soil and the location in the relief - flat interfluve (r = 0.88), aggregates 0.25-10 mm in size and south-western exposure (r = 0.90), between the content of the fraction <0.25 mm and location on the flat interfluve (r = -0.86). The variation of agrophysical parameters in the arable layer of slightly eroded chernozems was average (coefficient of variation 13.3-16.8 %), and in non-eroded soils it was significant (22.9-27.5 %). The research results can be used to improve the algorithm for agroecological land assessment based on GIS technologies.
Key words: agrophysical properties of soil; relief; digital model; agricultural landscape; exposure; dependence; chernozem
Author Detalls: G. P. Glazunov, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow (e-mail: gennadij-glazunov@yandex.ru); N. V. Afonchenko, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: afninavas@mail.ru); A. N. Zolotukhin, junior research fellow.
For citation: Glazunov GP, Afonchenko NV, Zolotukhin AN [Dependence of the agro-physical properties of chernozem soils on the morphometric parameters of the agricultural landscape] Zemledelie. 2023;(8):3-8. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2023-8-3-8. ■
