География и геоэкология/ 8. Почвоведение

К. б. н. Титова Т.В., д. б. н. Чевердин Ю.И., к. б. н. Беспалов В.А.

ГНУ Воронежский НИИСХ Россельхозакадемии

Трансформация физико-химических свойств почв Каменной Степи в условиях сезонного переувлажнения

Введение. Охрана, рациональное использование и улучшение свойств почв становятся важнейшей проблемой на современном этапе развития сельского хозяйства. Для получения высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур разработаны различные приемы обработки почвы с целью максимального использования ее плодородия. Ухудшение физико-химических свойств черноземов и других почв, которые в наибольшей степени влияют на урожай, требует организации мониторинга за их изменениями с целью прогноза состояния и качества земель, определения пути их оптимизации. Поэтому для разработки эффективных мер по устранению физико-химической деградации почв необходимы количественные показатели оценки физико-химического состояния почвы.

В пределах административных районов Воронежской области, расположенных на Окско - Донском плоскоместье, существенный ущерб наносит переувлажнение земель, которое имеет пятнистый характер. За последние 15 лет произошло значительное увеличение площади переувлажненных земель, что подтвердило повторное почвенное картирование земель Окско-Донской низменности.

Объекты и методы исследований. Исследования проводились в ГНУ Воронежском НИИСХ (Каменная Степь). Объектами исследований были почвы Каменной Степи различной степени гидроморфизма, включающие комплекс переувлажненных почв западнее лесополосы № 131 – лугово-черноземные почвы (агрочерноземы гидрометаморфизованные) и черноземно-луговые слабозасоленные почвы (гумусово-гидрометаморфические засоленные почвы). Анализировались следующие физико-химические свойства: состав обменных оснований и реакция среды почв. В наших исследованиях анализы проводились по следующим методикам: определение обменных кальция и магния – трилонометрически; вытеснение обменных катионов кальция и магния проводилось хлористым натрием по методике Почвенного института [1]. Обменный натрий - метод ЦИНАО [3]; рН водной вытяжки – потенциометрически [2].

Результаты и их обсуждение. Целью наших исследований являлось изучение физико-химических свойств почв различной степени гидроморфизма в условиях сезонного переувлажнения. Результаты исследований по определению физико-химических свойств почв представлены в таблицах 1 и 2.

Рассматриваемые в наших исследованиях почвы имеют различия в увлажнении, что влияет на качественный и количественный состав обменных оснований. С нарастанием степени гидроморфизма в почвах комплекса сезонно переувлажненных почв западнее л.п. 131, происходит уменьшение доли кальция в составе ППК в слое 0-30см — от 36,0 ммоль (экв) /100 г почвы (86,8 %) в почве на повышении до 33,5 ммоль (экв) /100 г почвы (75,3 %) в почве ложбинообразного понижения (табл.1).

Доля магния в составе ППК в слое 0-30 см, напротив, растет — от 5,2 ммоль (экв) /100 г почвы (12,4 %) в почве повышения до 6,9 ммоль (экв) /100 г почвы (15,5%) в почве ложбинообразного понижения. Аналогичная тенденция прослеживается в отношении натрия в составе ППК — его доля увеличивается от 0,3 ммоль (экв) /100 г почвы (0,7 %) в верхнем 0-30 см слое до 4,1 ммоль (экв) /100 г почвы (9,2 %), соответственно в черноземно-луговых почвах понижения и ложбины. Общей закономерностью является сужение соотношения кальция к магнию с усилением гидроморфизма. Так, при переходе от полугидроморфной лугово-черноземной почвы к гидроморфным почвам оно меняется от 7,0 до 4,9 соответственно на глубине 0-30 см.

Таким образом, дополнительное поверхностное и грунтовое увлажнение оказывает существенное влияние на состав обменных оснований — происходит уменьшение доли кальция в составе ППК и увеличение доли магния и натрия. Усиление гидроморфима почв приводит к сужению соотношения кальция к

Таблица 1 — Состав обменных оснований почв Каменной Степи различной степени гидроморфизма, (2006-2007 гг.)

Вариант	Глуб., см	Ммоль (экв) /100 г почвы / % от суммы оснований			Сумма оснований		Отношение Ca^2+/Mg^2+
		Ca^2+	Mg^2+	Na^+		Ca^2+ Mg^2+Na^+
1	0-30	36,0/86,8	5,2/12,4	0,3/0,7		41,5/100	7,0
2	0-30	34,7/82,3	6,1/14,5	1,4/3,3		42,2/100	5,7
3	0-30	33,5/75,3	6,9/15,5	4,1/9,2		44,5/100	4,9

1 — лугово-черноземная почва на равнинном повышении; 2 — черноземно-луговая солончаковатая слабозасоленная почва на равнинном понижении; 3 — черноземно-луговая солончаковатая слабозасоленная почва в ложбинообразном понижении.

магнию.

Существуют пороговые деградации, при которых в переувлажненных черноземах отсутствуют признаки деградации: сумма обменных оснований не менее 40 ммоль (экв) /100 г почвы; гидролитическая кислотность составляет < 1 мг-экв, доля кальция в ППК не менее 82 %, магния не более 15 %, сумма натрия и калия не превышает 3 % [4; 6].

Исходя из этого, анализ полученных экспериментальных данных показал, что все изученные объекты исследования подвержены деградационным изменениям: почвы комплекса западнее л.п. № 131- лугово-черноземная почва повышения и черноземно-луговые почвы понижения и ложбины - по доле магния в составе ППК; черноземно-луговые почвы понижения и ложбины - по доле натрия в ППК; черноземно-луговая почва ложбины - по содержанию кальция в ППК.

Таким образом, усиление гидроморфизма, ухудшение химического состава почвенно-грунтовых вод провоцирует, а затем интенсивно стимулирует деградационные процессы в почве: засоление, изменение состава почвенного поглощающего комплекса.

По изучаемым объектам в течение последних 16 лет произошло изменение состава обменных оснований, которое заключается в увеличении доли натрия в составе ППК, некотором увеличении доли кальция и уменьшении доли магния в составе ППК. Это связанно с тем, что в результате подъема уровня грунтовых вод изменяется химизм засоления, идет увеличение минерализации грунтовых вод и изменение их химического состава в сторону роста осолонцовывающей способности, что связано с выносом солей, в том числе натриевых, из глубоких солевых горизонтов почвы в условиях их избыточного увлажнения. Состав грунтовых вод изменяется с гидрокарбонатно-кальциевого на хлоридно-сульфатно-натриевый с преобладанием хлоридов и сульфатов натрия. Изменение водного режима приводит к изменению катионнообменных свойств, а также солевого режима черноземов и увеличивает вероятность образования в них соды [5]. Проведенный корреляционный анализ выявил тесную связь суммы обменных оснований Ca²⁺ + Mg²⁺+ Na⁺ – с рН_водн (r =0,79).

Проведенные исследования показали, что в пахотном горизонте непереувлажненных почв реакция среды, как правило, близка к нейтральной. В почвах, подвергшихся сезонному переувлажнению, отмечается тенденция смещения реакции среды в слабощелочную сторону.

Данное явление связано с усилением луговости почв, характерно для слабозасоленных почв и приводит к начальной стадии осолонцевания черноземных почв. Такая тенденция прослеживается в почвах Каменной Степи последние десятилетия, происходит сдвиг реакции почвенной среды из нейтрального интервала в щелочной.

За последние 15 лет реакция среды почв сезонно переувлажненного комплекса западнее л.п. №131 изменилась. Произошло увеличение рН_водн – в пределах 0,15-0,7 ед. рН в почвах повышения, понижения и ложбины (табл.2).

Таблица 2 – Изменение реакции среды почв Каменной Степи в период с 1992-2007 гг.

Вариант	Глуб.,см	рНвод
Лугово-черноземная почва на равнинном повышении	0-20	6,90/7,05*
Черноземно-луговая солончаковатая почва на равнинном понижении	0-20	7,00/7,30
Черноземно-луговая солончаковатая почва в ложбинообразном понижении.	0-20	6,70/7,40

*Числитель – данные 1992г. ( Поротиков И.Ф.); знаменатель – данные 2007г. (Титова Т.В)

Выводы. Дополнительное поверхностное и грунтовое увлажнение оказывало существенное влияние на состав обменных оснований: происходило уменьшение доли кальция в составе ППК (в почвах сезонно переувлажненного комплекса на 11,5%), увеличение доли магния (на 3,1%) и натрия (на 8,5%), также усиление гидроморфизма почв приводило к сужению соотношения кальция к магнию (от 7 до 4,9). Эволюционное развитие почв степной зоны в луговую сторону привело к смещению реакции среды из нейтрального интервала в щелочной. Данное свойство связано с усилением гидроморфизма, характерно для слабозасоленных почв и приводит к начальной стадии осолонцевания черноземных почв. Такая тенденция прослеживается в почвах Каменной Степи в последние десятилетия.

Литература:

1. Агрохимические методы исследования почвы – М.: Наука. – Изд. 5-е, доп. и перераб. – 1975. – 656 с.

2. ГОСТ 26483-85. Почвы.

3. ГОСТ 26950-86. Почвы.

4. Рымарь В.Т. Прошлое, настоящее и будущее чернозема (100-летний опыт разработки и освоения эколого-ландшафтной системы земледелия ЦЧЗ)/ В.Т. Рымарь, Г.П. Покудин. – Каменная Степь, 1997. – 131 с.

5. Чевердин Ю.И. Минерализация грунтовых вод и особенности соленакопления сезонно переувлажненных черноземных почв/ Ю.И.Чевердин, И.Ф.Поротиков // Разнообразие почв Каменной Степи. Науч.тр. Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева. – М., 2009. – С. 145-158.

6. Шевченко Г.В. Проблемы переувлажнения почв Кубани. Причины появления, распространения, приуроченность и динамика площадей переувлажненных земель (ППЗ)/ Г.В. Шевченко, А.М. Сусликов, И.Д. Черниченко и [др.] // Состояние и пути мелиорации черноземов Кубани. (Посвящается 100-летию со дня рождения С.В. Неговелова). – Краснодар, 2002. – С. 25-39.