TO THE PROBLEM OF MONITORING OF PHYSICAL PROPERTIES SEASONALLY WATER-LOGGED SOILS OF IMMOVABLE STEPPE

Чевердин Ю.И.,¹ Титова Т.В.,² Беспалов В.А. ²

¹ Доктор биологических наук; ² кандидат биологических наук, Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В.В. Докучаева

К ВОПРОСУ МОНИТОРИНГА ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СЕЗОННО ПЕРЕУВЛАЖНЁННЫХ ПОЧВ КАМЕННОЙ СТЕПИ

Аннотация

В условиях сезонного переувлажнения происходит существенная трансформация параметров физического состояния почв. В почвах Каменной Степи различной степени гидроморфизма с возрастанием его степени происходило увеличение плотности сложения почв – объектов исследования. В пахотных почвах отмечается появление зоны агрогенного переуплотнения на глубине от 10 до 25 см, обусловленного длительным периодом сельскохозяйственного использования. Решающим фактором изменения физических параметров является особенность характера и степени проявления сезонного переувлажнения черноземных почв.

Ключевые слова: черноземы, лугово-черноземные, черноземно-луговые почвы; плотность сложения почв.

Cheverdin Yu.I.¹, Titova T.V.², Bespalov V.A.²

¹Doctor of  Biological Sciences; ² Candidate of  Biological Sciences Scientific Research Institute of Agriculture named of V.V. Dokuchayev, Talovaya district, Voronezh region, 397463 Rassia

TO THE PROBLEM OF MONITORING OF PHYSICAL PROPERTIES SEASONALLY WATER-LOGGED SOILS OF IMMOVABLE STEPPE

Abstract

In the conditions of a seasonal overwetting there is a significant conversion of arguments of physical condition of soils. In soils of Immovable Steppe of a various degree of hydromorphism to ascending of its degree there was an augmentation of density of build of soils - subjects of inquiry. In arable soils occurrence of a band of an agrogene repacking on depth from 10 to 25 sm, agricultural utilisation caused by the durable continuance becomes perceptible. Key factor of change of physical properties is the singularity of character and a degree of implication of a seasonal overwetting of chernozem soils.

Key words: chernozems, lugovo-chernozemnye, chernozemno-meadow soils; density of build of soils.

Введение. В степных регионах России, в том числе и в Воронежской области, со сложной структурой почвенного покрова, в отдельные годы отмечается появление локально – переувлажненных черноземных почв [10]. Довольно широко переувлажненные земли распространены в ЦЧП, они представлены лугово-черноземными, черноземно-луговыми, солонцовыми и солончаковатыми почвами. В последние годы площади таких земель значительно возрастают. Наличие таких почв затрудняет использование в качестве пашни и прилегающих к ним нормальных по грунтовому увлажнению черноземов. В связи с ожидаемым потеплением климата и увеличением количества выпадающих осадков площадь локально-затапливаемых земель в ближайшем будущем, очевидно, будет со временем все более возрастать [2].

Важной составной частью почвенного плодородия является оценка параметров физического состояния различных категорий земель. Интенсивное антропогенное использование почвенного покрова ЦЧЗ, с осложненной гидроморфизмом структурой почвенного покрова, приводит во многих случаях, к активизации деградационных процессов, затрагивающих и глубокие горизонты почв. Деградация физических свойств и режимов является одним из основных видов потери качества почв [3; 4].

Физические параметры, включающие  и такой, как плотность сложения почв, являются компонентами почвенного экологического мониторинга, который, в свою очередь, составляет компонент агроэкологического мониторинга. Почвенно-экологический мониторинг особенно важен при усилении негативных антропогенных воздействий, обусловливающих нарушение почв и снижение их плодородия.

Деградационные изменения агрофизических свойств черноземов, которые в наибольшей степени влияют на урожай, требуют проведения мониторинговых исследований с целью прогноза изменения состояния и качества земель, определения путей оптимизации плотности сложения почв. Систематический контроль за плотностью сложения земель фактически не осуществляется, оценочные критерии и оптимальные параметры  этого показателя для конкретных почв не разработаны. Поэтому для разработки эффективных мер по устранению физической деградации почв необходимы количественные показатели оценки физического состояния почвы.

Объекты и методы исследований. Исследования проводились в ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП» (Каменная Степь) на залежных степных участках, находящихся в режиме косимой степи более 100 лет (с 1892 года) и их пахотных аналогах. Объектами исследований были почвы Каменной Степи различной степени гидроморфизма, включающие экспериментальные пахотные участки – чернозем обыкновенный (агрочернозем сегрегационный) и лугово-черноземная почва (агрочернозем гидрометаморфизованный). В качестве контрольных участков были почвы залежей 1882 г. – черноземы обыкновенные (черноземы сегрегационные) и 1885 г. – черноземно-луговые почвы (гумусово-гидрометаморфические типичные почвы).

Анализировался такой физический параметр, как  плотность сложения. В наших исследованиях плотность сложения определялась методом режущих колец по Н.А. Качинскому [1].

Результаты и их обсуждение. Цель исследований – дать оценку трансформации физических параметров (плотность сложения) почв различной степени гидроморфизма в зависимости от характера использования угодий. Работа в этом направлении проводилась нами и ранее [5; 6; 7; 8; 9; 11]. Плотность сложения является одним из наиболее важных качественных интегральных показателей состояния почв. Проведенные нами исследования плотности сложения различных подтипов черноземов показали значительные различия в зависимости от характера их использования. Наименьшие значения плотности сложения отмечены на залежных участках степных почв. В гумусовом профиле чернозема обыкновенного до глубины 50 см значения плотности имели близкие значения и изменялись от 0,92 г/см³ (слой 0-10 см) до 0,99 г/см³ (слой 50-60см) (рис. 1).

Рис. 1 – Плотность сложения почв, г/см³

 

Черноземно-луговая почва (на залежи) несколько отличалась по характеру изменения плотности по профилю почвы. В верхнем слое 0-10 см она имела минимальные значения и составляла всего 0,68 г/см³. Столь низкие значения, по сравнению с автоморфным аналогом, связаны с хорошо развитым дерновым слоем на луговой почве, наличием мощной дернины с большим количеством грубой, полуразложившейся органической массы. Но на глубине ниже 20 см плотность сложения черноземно-луговой почвы резко возрастает – до 1,07-1,08 г/см³ в слое 20-40 см, постепенно увеличиваясь до 1,16-1,25 г/см³ в горизонте 40-60 см. Таким образом, по почвенному профилю отмечается существенное различие в характере формирования плотности сложения в зависимости от характера увлажнения. Равномерное, гомогенное – в автоморфной почве и резкое, скачкообразное – в черноземно-луговой.

Пахотные аналоги также имели свои особенности, вызванные длитель- ным антропогенным влиянием. Основной отличительной особенностью этих почв является увеличение показателей плотности сложения, по сравнению с целинными аналогами. В абсолютном отношении наибольшее уплотнение отмечено в автоморфных почвах. Увеличение плотности сложения варьирует от 0,08 до 0,26 г/см³, причем наибольшая разница отмечается в пахотном слое. Необходимо также отметить наличие агрогенного уплотнения черноземов на глубине 10-25 см, являющееся следствием воздействия тяжелой сельскохозяйственной техники. Общеизвестно, что тяжелая сельскохозяйственная техника оказывает существенное влияние на физические свойства почвы.

 Так, по нашим данным, в верхнем слое почвы 0-10 см плотность сложения составляла 1,12 г/см³, увеличиваясь до 1,20 г/см³ в слое 10-20 см. В подпахотном горизонте 20-30 см она снова уменьшалась до 1,11 г/см³.

Таким образом, есть все основания говорить о формировании уплотненных горизонтов в профиле черноземов под влиянием интенсивного сельскохозяйственного использования.

В лугово-черноземной почве отмечены максимальные значения плотности сложения. В пахотном аналоге рассматриваемого ряда почв в верхнем 0-10 см слое она равнялась 1,19 г/см³, что выше на 0,07 г/см³ значений обыкновенного чернозема. Повышенные значения плотности отмечаются по всему профилю почв.

Выводы. Таким образом, впервые на территории Каменной Степи на основе комплексного подхода проведены исследования зонально-провинциальных особенностей физических параметров черноземов обыкновенных и лугово-черноземных почв. В результате проведенных исследований сделаны следующие выводы.

В почвах Каменной Степи различной степени гидроморфизма с возрастанием его степени происходило увеличение плотности сложения почв – объектов исследования. В пахотных почвах отмечается появление зоны агрогенного переуплотнения на глубине от 10 до 25 см, обусловленного длительным периодом сельскохозяйственного использования.

Решающим фактором изменения физических параметров является особенность характера и степени проявления сезонного переувлажнения черноземных почв. В условиях сезонного переувлажнения происходит существенная трансформация параметров физического состояния почв.

Литература

1. Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почв/ А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. – М.: Агропромиздат, 1986. – 416 с.
2. Рымарь В.Т. Сохранение плодородия и рациональное использование сезоннопереувлажненных почв/ Рымарь В.Т., Чевердин Ю.И., Поротиков И.Ф. и [др.] // Рекомендации. – Воронеж: «Истоки», 2008. – С. 10-11.
3. Титова Т.В. Трансформация физических и физико-химических свойств почв Каменной степи в условиях сезонного переувлажнения: автореф. дис. … канд. б. н./ Т.В. Титова. – Воронеж, 2011. – 23 с.
4. Титова Т.В. Трансформация физических и физико-химических свойств почв Каменной степи в условиях сезонного переувлажнения: дис. канд. биол. наук / Воронежский государственный университет. Каменная Степь, 2011. – 162 с. – С. 5-6.
5. Титова Т.В. Трансформация физических свойств почв Каменной Степи в условиях сезонного переувлажнения// Инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Нечерноземье: сборник докладов Всероссийской науч. – практич. конф., посвященной 75-летию образования Владимирского НИИСХ Россельхозакадемии (Суздаль, 2-4 июля 2013 г.) – т.1. – Иваново: «ПресСто». – 2013. – 370 с. – С. 321-325.
6. Чевердин Ю.И. Оптимизация плотности сложения чернозема обыкновенного/ Ю.И. Чевердин, А.У. Павлюченко, Т.В. Титова// Черноземы России: экологическое состояние и современные почвенные процессы: Материалы Всероссийской конференции, посвященной 70-летию кафедры почвоведения и агрохимии Воронежского государственного университета. – Воронеж: ВГУ, 2006. – С.244-246.
7. Чевердин Ю.И. Изменение состояния сезонно переувлажненных почв/ Ю.И. Чевердин, Т.В. Титова// Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота/ Материалы Всероссийской научной конференции, Москва, 13-14 мая 2008 г. – М., 2008. – С.383-384.
8. Чевердин Ю.И. Физические свойств почв Каменной Степи/ Ю.И. Чевердин, В.Е. Титов, Т.В. Титова// Сб. материалов IV Всероссийской конференции с международным участием 1-5 сентября 2010 г., г. Томск. – Т.1. – Томск, 2010. – С.291-294.
9. Чевердин Ю.И. Региональные особенности агрофизических свойств черноземных почв/ Ю.И. Чевердин, Т.В. Титова// Закономерности изменения почв при антропогенных воздействиях и регулировании состояния и функционирования почвенного покрова/ Материалы Всероссийской научной конференции 28 – 29 сентября 2010 г., г. Москва. – М., 2011. – С. 203 – 205.
10. Чевердин Ю.И. Трансформация физических свойств почв Каменной степи в условиях сезонного переувлажнения/ Ю.И. Чевердин, Т.В. Титова// Достижения науки и техники АПК. – 2013. - № 6. – С. 43-46.
11. Чевердин Ю.И. Трансформация физических свойств почв Каменной степи в условиях сезонного переувлажнения/ Ю.И. Чевердин, Т.В. Титова// Международный научно-исследовательский журнал. – 2014. - № 3-1(22). – С.86-88.

References

1. Vadjunina A.F. Metody issledovanija fizicheskih svojstv pochv/ A.F. Vadjunina, Z.A. Korchagina. – M.: Agropromizdat, 1986. – 416 s.
2. Rymar' V.T. Sohranenie plodorodija i racional'noe ispol'zovanie sezonnopereuvlazhnennyh pochv/ Rymar' V.T., Cheverdin Ju.I., Porotikov I.F. i [dr.] // Rekomendacii. – Voronezh: «Istoki», 2008. – S. 10-11.
3. Titova T.V. Transformacija fizicheskih i fiziko-himicheskih svojstv pochv Kamennoj stepi v uslovijah sezonnogo pereuvlazhnenija: avtoref. dis. … kand. b. n./ T.V. Titova. – Voronezh, 2011. – 23 s.
4. Titova T.V. Transformacija fizicheskih i fiziko-himicheskih svojstv pochv Kamennoj stepi v uslovijah sezonnogo pereuvlazhnenija: dis. kand. biol. nauk / Voronezhskij gosudarstvennyj universitet. Kamennaja Step', 2011. – 162 s. – S. 5-6.
5. Titova T.V. Transformacija fizicheskih svojstv pochv Kamennoj Stepi v uslovijah sezonnogo pereuvlazhnenija// Innovacionnye tehnologii vozdelyvanija sel'skohozjajstvennyh kul'tur v Nechernozem'e: sbornik dokladov Vserossijskoj nauch. – praktich. konf., posvjashhennoj 75-letiju obrazovanija Vladimirskogo NIISH Rossel'hozakademii (Suzdal', 2-4 ijulja 2013 g.) – t.1. – Ivanovo: «PresSto». – 2013. – 370 s. – S. 321-325.
6. Cheverdin Ju.I. Optimizacija plotnosti slozhenija chernozema obyknovennogo/ Ju.I. Cheverdin, A.U. Pavljuchenko, T.V. Titova// Chernozemy Rossii: jekologicheskoe sostojanie i sovremennye pochvennye processy: Materialy Vserossijskoj konferencii, posvjashhennoj 70-letiju kafedry pochvovedenija i agrohimii Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. – Voronezh: VGU, 2006. – S.244-246.
7. Cheverdin Ju.I. Izmenenie sostojanija sezonno pereuvlazhnennyh pochv/ Ju.I. Cheverdin, T.V. Titova// Agrojekologicheskoe sostojanie i perspektivy ispol'zovanija zemel' Rossii, vybyvshih iz aktivnogo sel'skohozjajstvennogo oborota/ Materialy Vserossijskoj nauchnoj konferencii, Moskva, 13-14 maja 2008 g. – M., 2008. – S.383-384.
8. Cheverdin Ju.I. Fizicheskie svojstv pochv Kamennoj Stepi/ Ju.I. Cheverdin, V.E. Titov, T.V. Titova// Sb. materialov IV Vserossijskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem 1-5 sentjabrja 2010 g., g. Tomsk. – T.1. – Tomsk, 2010. – S.291-294.
9. Cheverdin Ju.I. Regional'nye osobennosti agrofizicheskih svojstv chernozemnyh pochv/ Ju.I. Cheverdin, T.V. Titova// Zakonomernosti izmenenija pochv pri antropogennyh vozdejstvijah i regulirovanii sostojanija i funkcionirovanija pochvennogo pokrova/ Materialy Vserossijskoj nauchnoj konferencii 28 – 29 sentjabrja 2010 g., g. Moskva. – M., 2011. – S. 203 – 205.
10. Cheverdin Ju.I. Transformacija fizicheskih svojstv pochv Kamennoj stepi v uslovijah sezonnogo pereuvlazhnenija/ Ju.I. Cheverdin, T.V. Titova// Dostizhenija nauki i tehniki APK. – 2013. - № 6. – S. 43-46.
11. Cheverdin Ju.I. Transformacija fizicheskih svojstv pochv Kamennoj stepi v uslovijah sezonnogo pereuvlazhnenija/ Ju.I. Cheverdin, T.V. Titova// Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. – 2014. - № 3-1(22). – S.86-88.