Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ СРЕДНЕТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫ КОМИ АССР

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ СРЕДНЕТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫ КОМИ АССР"

Ордена Трудового Красного Знамени Почвенный институт им. В.В.Докучаева ВАСХНИЛ

На правах рукописи

Кононенко Альбина Васильевна

4

ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ СРЕДНЕТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫ КОМИ АССР

Специальность - 06,01.03 ,- почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Сыктывкар-1977

JUozAiH"

. Работа выполнена в Институте биологии Ком» филиала АН СССР.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйствен — ных наук, профессор Роде A.A.

Официальные оппоненты :

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Зайдельман Ф.Р,

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Киссис Т.Я.

Ведущее предприятие - Кировский сельскохозяйст -венный институт» кафедра почвоведения.

Защита состоится *1977 г. в ^^ часов

на заседании специализированного Совета Д,020.25.01 ■ при Почвенном институте им.В.В,Докучаева по адресу: 109017, М осква, Пыжевский пер. д,7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В.В.Докучаева.

Автореферат разослан 0*е/??1977 г.

Уче шй секретарь специализированного Совета кан,шдат географических наук В.Я.Бон" ;. ва

Актуальность проблемы. Постановления партии и правительства по дальнейшему развитию сельского хоояй — ства нечерноземной зоны предусматривают мероприятия по значительному повышению урожайности всех сель -с ко хозяйственных культурна основе рационального использования минеральных .и органических удобрений, внедрения и освоения травопольных севооборотов, широкой мелиорации почв. Поэтому неотложной задачей современного почвоведения следует считать глубокое и всестороннее изучение природы и свойств почв нечерноземной зоны, к которым относятся н подзолистые почвы Коми АССР. В частности, решение вопросов практического использования и мелиорации почв невозможно без выявления региональных особенностей гидротерм и -ческого режима и водно-физических свойств почв. ' Наряду с этим исследование водного и.температурного режимов почв является необходимым элементом позна — ния почвообразовательного процесса в целом.

Цель работы 1 выявить особенности сезонной дина — мики влах«ости и температуры в почвах, установить закономерности в изменении водного и температурного режимов под влиянием освоения целинной почвы и смены таежной растительности культурной, •

Методы исследований. Влажность почв определялась весовым методом. Образцы брались буром БП-44 гидрометеослужбы послойно по 10 см, повторность определений в слое 0—100 см четырех-пятикратная, ниже — трехкратная. Для качественной оценки влажности опре — деленйГ почвенно-гидрологические константы: влажность завядания {ВЗ) - методом вегетационных миниатюр с ячменем, наименьшая влагоемкость (НВ) - путем залива изолированной призмы площадью 4 м^ н высотой 1,5 м. Полная влагоемкость (ПВ) рассчитана по данным удельного и объемного весов, которые определялись традици -онными методами.

Температура почвы измерялась коленчатыми термо -метрами Саввинова и почвекно-вытяжными термометрами ТПВ в трехкратной повторности.

Анализы гранулометрического, валового химического и группового состава тт^гуса—,выаЪлнйТйЬГ^Тв*" лабора-

«я*, «л ; ;

тории химии и физики почв Института биологии Коми филиала. АН СССР.

Объекты исследования — целинные лесные и пахотные подзолистые почвы средней тайги. Коми АССР вблизи г.Сыктывкара. Диссертация написана по мате -риалам* полученным автором на основе многолетних (1860-1970) стационарных исследований.

Научная новизна. Получек научный материал по ранее не изученному гидротермическому режиму подзолистых почв среднетаежной подзоны Коми АССР. На основе анализа полученного экспериментального ^материала установлены региональные особенности уело — вий современного процесса почвообразования, выявлен характер,изменений водного и температурного режи -мов почв при освоении.

Реализация работы : полученные данные имеют значение для познания генезиса подзолистых почв, а также могут служить научной основой для разработки ре — комендаций по повышению продуктивности лесных и культурных фитоценозов наподзолистых почвах данного региона.

Апробация. Основные положении диссертации доложены и обсугщены на Ученом совете Института биологии Коми филиала АН СССР.

Публикация. По материалам диссертации опубликовано 16 работ." •

Объем работяг. Диссертационная работа, объемом 147 машинописных страниц» состоит из введения, 4 глав, включающих 44 таблицы, общих выводов и сопровождается 30 рисунками и приложением.

В первой главе дается описание природных условий формирования почвенного покрова и характеристика объектов исследования. Во второй главе рассматриваются погодные условия за период с 1960 по 1970 гг. Третья п четвертая главы содержат основной научный материал, полученный автором: третья , глава посвящена водному режиму подзолистых почв, а в четвертой главе изложены результаты изучения температурного режима этих почв.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА'ИССЛЕДОВАНИЙ

Природные условия района исследований. Описываемый район представляет со£оЙчасть8ычегоаско-Мэ — зенской равнины и принадлежит бассейну р.Вычегды с ее левым притоком р.Сысолой, Самыми древними породами этого района являются породы пермотриасово-го возраста, которые , представлены пестрыми песчано-гпинистыми толщами (Худяев, 1936 { Борисевяч, 1937; Краснов, 1946)» В геологическом строении района принимают участие также верхнеюрскпе и ннжнемело — вые отложения. Последние представлены здесь двумя моренами и разделяющими их межледниковыми (континентальными и морскими) отложениями. Мощность четвертичной толщи достигает от нескольких до 100 и более метров.

Современный рельеф сформировался в результате сглаживающего действия двух оледенений и последующей речкой эрозии.. При этом большую роль сыграл литологический состав пород (глины и пески) , благодаря чему в рельефе преобладают мягкие формы, по — логие склоны и широкие долины с пологими берегами. Склоны к долинам образованы увалами различной шн — рины и имеют хорошо выраженный, но мягко очерченный холмистый характер. Долины обеих рек выполнены аллювиальными отложениями, слагающими до 4 террас.

Основными почвообразующими породами являются моренные отложения, представленные * слабовалунными . суглинками, содержащими гальку» и флювногляпиальные отложения в виде песков и супесей., В районе наших работ, к юго-западу от г.Сыктывкара, почвообразую — щими породами служат средние и тяжелые лмлеватые суглинки.

В среднетаежной поДзоне Коми АССР в почвенном покрове преобладают подзолистые (типичные подзолнс- * тые и железистые подзолы) и болотно-лодзошстые почвы. Типичные подзолистые почвы развиваются на приречных склонах и узких межручейных, : увалах под пологом хвойных н смешанных лесов с преобладанием ели ;. широколиственные породы здесь отсутствуют.

Подлесок обычно представлен единичными экземпляра« мя шиповника, можжевельника* Травянистая растительность принимает незначительное участие в почвообразовании» ведущая роль в этом процессе наряду с древесным ярусом принадлежит моховому покрову, состоящему в основном из гипновых мхов с примесью кукушкина льна*'

На песчаных.почвообразующих породах.под ягель — ■ вши и ягепьно-зеленомошными лесами, развиваются: железистые подзолы* Бопотно-подзолистые почвы рас— ' пространены на плоских междуречьях и водоразделах с затрудненным дренажем. Древесный ярус на этих поч--вах представлен обычно еловыми и сосново-еловыми лесами, а пшочвенный покров политриховыми мхами с пятнами сфагнума.

Наши; работы проводились в юго-западном климат«- -ческом районе республики (Атлас Коми АССР, 1064). Климат района атлантико—континентальный/ характеризуется умеренно холодной зимой и умеренно теплым летом (Алисов, 1947). Большую роль в климате игра ют арктические и бореальные (атлантическиети хокти-■ нентальные) воздушные массы и циклоны. За год вы — падает 514 мм осадков, из-которых 296 мм приходится на теплый период (май-сентябрь). Средняя годовая = температура воздуха равна 0,4°С ;; суммы, среднесуточных температур воздуха выше 5° и 10 составляют соответственно 1803° и 1454 v, безморозный период длится 103 дня. В теплый период.года радиационный /баланс положительный (30 ккал/см ) и мало отличает» ся от такового пентральных областей Европейской части СССР (Баранов, 1354), но частая повторяемость северных ветров заметно снижает теилообеспеченность сельскохозяйственных культур. Продолжительность' солнечного сияния в этот период составляет 1100 часов.

Устойчивый снежный покров залегает 180-190 дней, средняя из максимальных высот снежного, покрова равна 55 см, глубина промерзания почв колеблется в ' пределах 31-149.см.

Характеристика объектов нее ледо в.д ни Я. Объектами наших исследований были подзолистая почва под ель -ником зеленомошником и освоенная с лабо окультур е н -ная подзолистая почва под полевыми культурам л в б ладя г.Сыктывкара. Обе почвы характеризуются сред носу г-линнстым механическим составом с преобладанием фракции Крупной пыли. Анализы валового, физико-хи -мического состава и тчруппового состава гумуса це ~ линной почвы обнаруживают черты, присущие почвам подзолистого типа>: обеднение верхних горизонтов (Ад и А2В) главнейшими окислами (ЁАМ равен - 0,330 -0,312), невысокая насыщенность обменными основаниями (23%), сильнокислая реакция среды (рН водный 4,1-4,9), что свидетельствует об интенсивном промывании почвенного профиля и слабой нейтрализации мигрирующего кислого органического вещества. Эти горизонты почв обладают высокой обменной н гидропн -тической кислотностью, причем обменная кислотность обусловлена в основном алюминием. Содержание гумуса незначительное (0,2-0,4%), причем в составе гумуса преобладают подвижные фульвокислоты, что обус — ловливает высокую миграционную способность гуму -совых веществ.

Освоенная почва сохраняет основные признаки и свойства целинных почв, но отличается большей насыщенностью обменными основаниями (60-72%) и мень -щей кислотностью (рН водный 5,1 -5,5)*. Содержание гумуса в ней также несколько возрастает (до 1,5% в пахотном горизонте), однако гумус сохраняет свой фульватный характер.

Объемный вес цбпинной почвы с глубиной воэрас — тает от 1,02 до 1,67 г/см3, в пахотной почве колеб — лется в пределах 1,3-1,5 г/см3. Обе почвы обладают хорошо выраженной комковатой структурой, но водо -прочность ее незначительнавыход пылеватых частиц (-£0,25 мм) при. мокром просеивании составляет около 90%.

Влажность завядания вниз по профилю возрастает с 4,5-5,1% до 11-Д2%,. а . наименьшая влагоемкость уменьшается от 24,5-28% до 18-28%. Диапазон активной влаги (ДАВ) по полуметровым слоям колеблется в пределах 60-110 мм.

К настоящему времени сотрудниками лаборатории генезиса и географии почв Института биологии Коми филиала АН СССР собран большой научный материал» характеризующий различные стороны и режимы процесса почвообразования как в целинных (под лесом),.так и в освоенных вариантах (пашня) подзолистых почв (Забоева, 1952, 1975 ¡-Заболоцкая, 1962 ¡ Заболоцкая, Юдикцева, 1967, 1970 ¡.Русанова, 1970, 1971 ¡.Слобода, 1970, 1971 ; Стенина, 1963, 1964, 1971У; Цыпанова, 1970, 1971 ;Юдиицева,. 1970).

ХАРАКТЕРИСТИКА ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ ПЕРИОДА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Изменение климатических факторов во времени характеризуется ясно выраженной цикличностью : многолетние фазы повышенного увлажнения чередуются с многолетними фазами пониженного увлажнения. Высо — ковлажным чаща всего соответствуют прохладные, а маловлажным - теплые годы, что усиливает контрастность сухих и влажных фаз.

Исследования гидротермического режима подзолистых почв нейтральной части Коми АССР пришлись на вторую половину сухой теплой и начало многоводной прохладной фаз климатического цикла. Средняя годо -вая температура воздуха колебалась от минус 2° "(1969) до 2,5 (1967); вегетационные периоды этих лет были в основном теплыми, лишь в 1965, 1968 и особенно 1969 г, средняя температура воздуха за май -сентябрь оказалась ниже нормы (табл. 1).

В теплые периоды 1960 и 1967 гг. осадки составили 76 и 55% от средней многолетней величины. В остальные годы количество осадков варьировало в про -делах 80-120% от нормы. Вегетационные периоды 1960 и 1961, 1993 и 1964, 1966 и 1967 гг. с коэффициен тами увлажнения^ (КУ) в пределах 0,39-0,68 отнесены нами к засушливым, а те же периоды 1962, 1965, 1963 1970 гг. с коэффициентом увлажнения выше 0,83 (нормы) т к влажным.

Таблица:!'

Осадки» температура воздуха и коэффициент v ■ ■ увлажнения (метеостанция *сь1ктывкёр*) . ™ " ~

^Осадки,, мм'

Температура - воздуха, °С

Коэффициент увлажнения: по Н.Н.Иванову

Годы

сум- сумма^ Сред-^ средняя; -сред- -средний . ма за теп- . няя за теп- ний за тел-за' пый пет_ ^за; , '.лый пе- . за., лый пе-.год риод год риод , год- раод ■ . (У—IX); . • (У-1Х) Г (У-1Х)

1960

1961

1962

1963

1964

1965 1666 1867

1968

1969

1970 Средние

многолетние 514-

S14:

440

602

459

452

503

570 424 624 462

571

224 243 , 340 -245 263 269: 281 162 336 ^ 277 348

0,2 2,0 2,3 -0,3 0,8 0,8 -1.1 2,5 -1,1 -2,0 ,0,8

12,9 13,0

12.5 13,3

13.0 11,4,

12.6

13.1 11,0

9,7

12.2

0,93 0,90 1,4 0,94 0,99 1,20'

0,51 0,59 1.1 -

0,59 0,680,83.

0,4 12,0;

0,78 0,39

1,62 1,1

1,37. 1,0

1,28 0,97

1,15 0,83

ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ

Основным источником влаги в описываемых почвах являются атмосферные осадки. Глубокое, бурение, проведенное в раииелетние и осенние периоды, показало, что в 7—метровой толще водоносного слоя нет, грун -товые воды расположены глубоко и не оказывают воздействия на влажность почвенного профиля.

Весной наблюдается избыточное поверхностное увлажнение, связанное с образованием надмерзлотной верховодки. Это приводит к возникновению восстано -вительных процессов и, следовательно, появлению признаков рглеения в верхних горизонтах, но в целом эти процессы кратковременны и неустойчивы ; надмер-злотиая верховодка обычно характеризуется небольшой мощностью и вскоре после полного оттаивания почвы исчезает.

Динамка влажности целинной подзолистой почвь]. Весеннее сквозное промачивание целинной почвы от -мечается ежегодно после схода снега и полного оттаивания почвы. В период наших исследований только весной 1967 г. не наблюдалось сквозного промачива — шш, однако произошло довольно глубокое (до 80 см) просачивание талых и дождевых вод. В осенний период сквозное промачивание наблюдается не ежегодно. Так, оно отсутствовало в 1960, 1963-1965, 1967 гг.: Во влажные годы (1962, 1963-1970) возможно было н глубокое летнее промывание почвенного профиля.

В зимнее время в процессе промерзания почвы происходит подтягивание влаги к промерзающему слою н скопление здесь крупных, прослоек (шлиров) льда. Явление зимней миграции почвенной влаги к "фроИту* промерзания подтверждает опыт "мечения" влаги хлором : весной ион. хлора обнаруживался в верхних слоях почвы, из которых осенью он полиостью был вы —, мыт. Особенно отчетливо это проявилось в освоенной почве, где в период промерзания пахотный слой накапливал до 55-70 мм влаги.'

Максимальный запас влаги в почве (490-680 мм в слое 0—150 см) отмечается в зимне-весенний период,

так как влагоиакоппение происходит в основном, во время осеннего пли весеннего промачивания, а также в ходе зимне Л миграции влаги от нижних слоев к верх -ним промерзающим. Верхний предел содержания влаги в целинных почвах лежит в интервале НВ-ПВ. В теп — лый период года запас влаги уменьшается до 430-490 мм, т.е. нижний предел влажности в целинных почвах колеблется в интервал11 ВЗ + ■ 2/3 ДАВ - НВ. Наиболее гл— намична влажность почвы, в слое 0-50 см, где в засушливые годы она может падать до ВЗ + 1/3 ДАВ; сезонная динамика влажности второго и третьего полуметровых слоев выражена значительно слабее. Здесь влаж -ность поддерживается на уровне, близком к НВ. Следовательно, в целинных подзолистых почвах среднетаежной подзоны Коми АССР под еловыми лесами активный вла-гооборот ограничен в основном верхним полуметровым слоем. Подобная картина наблюдается также под еловыми насаждениями других подзон (Васильев, 1937, 1950 ; Зонн и Кузьмина, 1964).

Во влажное лето нижняя граница горизонта иссуше -ния опускается лишь до 20, редко 50 см, и дефицит влаги в почве не превышает 16 мм. В засушливые годы влажность почвы в пределах корненасьшенкого слоя (0-20 см) может падать до величии, близких к ВЗ, а влажность органогенного слоя - до ВЗ и ниже. В эти периоды дефицит влаги в слое 0-150 см достигает&0мм, из них 40 мм приходится на верхнюю полуметровую толщу почвы.

Динамика влажности пахотной подзолистой цочв^г, Водный режим освоенных почв относится к эпизодически непромывному типу. Общая картина режима влажности этой почвы во многом напоминает таковую в почве под лесом, однако влажность освоенной почвы отлича -ется большей изменчивостью и контрастностью по сезонам и годам. В пахотных почвах как весеннее, так и осеннее сквозное промывание наблюдается не ежегодно: в период наших исследований в 1960, 1962 и 1963 гг. не происходило весеннего, а в 1660, 1967 и 1970 гг. -осеннего сквозного промачивания почвенного профш!я.

V.' Взимне-вёсенний период, т.е. период максимального увлажнения,. 1,3-метровьлй'спой пахотной почвы с одер - . жнт 508-648-мм влаги,;что^соответствует интервалу ВЗ+2УЗ ДАВ — ПВ и выше ; летом запасвлаги: умёнь — шается до 418-545 мм. Следовательно, в пахотных поч- ... вах нижний предел влажности варьирует в интервале B3+1/3 ДАВ-НВ. '

Впахотных почвах.активный влагооборот также ограничен в основном, верхним полуметровым слоем, в котором, в многоводные .годы влажность не опускается ниже предела B3+2/3 ДАВ, а в'засушливые годы.бывает-значительно меньше величины, ■ соответствующей B3+I /3 'ДАВ. Сильное-десуктивное. иссушение, вызывающее уменьшение влажности' ниже предела: B3+2/3 ДАВ, в пахотной почве начинается обычно раньше и охватывает с?юй большей мощности (60—80 см),-нежели в целинной почве (35—45 см). Во влажные годы максимальный дефицит влаги в слое 0—150. см-не превышает 40. мм, а в засушливые годы достигает 70-98 мм, причем 60-80 мм приходится на слой 0-50 см. Таким образом, освоение целинных почв и смена таежной растительности культурной значительно расширяют амплитуду колебаний влаж ности почвенного профиля. Однако в обеих почвах сквозная нисходящая миграция влаги, происходит,в основном в.весенний - или раннелетний период и совпадает во времени с максимальным проявлением: жизнедеятельности микроорганизмов в почвах (Стенина, 1970).

Ялр>мр!нт^{ допного баланса'подзолистых почв. Ос — новным источником влаги в исследуемых почвах слу — жат атмосферные осадки, а .крупнейшими расходными: статьями г водного баланса этих почв являются суммар — ное испарение и нисходящая миграция влаги-запределы почвенной толщи. При балансовых расчетах было при — нято, что на грунтовый сток, расходуется доля весённе- . го запаса влаги сверх величины НВ. Так, в годы на блюдений в почве под лесом на грунтовый сток весной расходовалось 0-63 мм влаги, на пашне этот расход колебался в пределах 0-75 мм. ^Однако следует отмо — тить, что во влажные годы выпадение осадков, коли—

чественно превышающих дефицит влаги в почве, вызы -в ал о нисходящую миграцию влаги и в летне-осенний период. Поэтому расход влаги на грунтовый сток за весь теплый сезон был несколько больше приведенных вели — чин.

Четкий сезонный характер динамики влагозапасов в почвах позволил разделить весенне— летне— осенний период на периоды прогрессивного иссушения и увлажяе: -ШШ| продолжительность которых в различные годы заметно колебалась.

Ежегодно все осадки периода иссушения расходуются на суммарное испарение и не создают дополнительных запасов влаги в почвах. На суммарное испарение в этот период используется также часть весенних запасов са — мой почвы и тем большая, чем меньше выпадает осад — ков. В засушливые годы расход влаги за счет весеннс го запаса достигал 50-60 мм в лесу к 70—100 мм »поле, во влажные годы он не превышал 9 я 30 мм соот -ветственно. Таким образом, в период просыхания почвы под лесом расходуют от 77. до 263 мм влаги, а пахот — вые почвы - от 112 до 266 мм* Эти колебания ■ обусловлены различиями в погодных условиях в неодинаковой

длительностью периода иссушения в годы исследований (50-130 дней)'..

Накопление влаги в пахотной почве начинается раньше! причем разнила во времени может достигать от 15 дней до 2,5 месяцев. Подобная закономерность харак — терна .и для других почв таежной зоны (Ругковский, 1948; Васильев, 1958) в обусловливается она тем, что древесные растения продолжают вегетировать до позд — ней осени, тогда как сельскохозяйственные, культуры в конце августа --начале сентября уже' убирают с полей.

В период прогрессивного, иссушения интенсивность . ' . расхода влаги на. пашне" •пыша, чем в лесу (1,9-Змм /сутки против 1,4-2,3 мм/сутки), а' в период увлажнения, суточный расход: влаги в поле становится меньше» чем в лесу. В этот период, па испарение (и возможно, на' нисходящую миграцию) расходуется до 40-90% осадков,, остальная часть осадков накапливается в почве.

- Ц -

Усредненные за 7 лет данные показывают, что во -сеннай запас влаги в метровом слое целинной почвы составляет 354 мм, в пахотной - 368 мм. В течение всего теплого периода на суммарное испарение расхо дуется 274-288 мм, из них 233-266 мм за счет атмос -/ферных осадков* Если сравнить расходы влаги ' этими угодьями только за период вегетации произрастающей на них растительности, то окажется, что еловый древостой расходует заметно больше влаги (270 мм)^,нежели полевые культуры (186 мм). Однако валовые расходы влаги обоими'угодьями за весь теплый сезон близки между собой и колеблются по годам в пределах 200390 мм, составляя в среднем 270 мм. Таким образом,, за теплый период года в балансе влаги под лесом и на пашне нет существенных различий.

Влагообеспеченность растений. Среднетаежная подзона Коми АССР относится к районам достаточного;-увлажнения, однако влагообеспеченность растений может довольно значительно отклоняться от оптимальных условий.

В целинной почве основная Масса корней (93%) содержится в подстилке и в подзолистом горизонте, т.е.. в слое 0—20 см. Вниз по профилю почвы содержание корней быстро уменьшается, и хотя они проникают почти до метре, но на слой 50-100 см приходится лишь 0,2% всей массы корней.

Весной метровый слой целинной почвы чаще всего содержит избыточные запасы продуктивной влаги, иногда приближающиеся к ПВ, но избыток этот быстро стекает, так что начало жизнедеятельности корней древесной растительности обычно приходится на период нор -мального увлажнения (в пределах НВ) и достаточной аэрация почв; В летне-осеннее время.влагообеспечен -ность растений во многом зависит от количества выпадающих в этот период осадков. Во влажные годы вла — гообеспеченность древесных растений в течение веге — тационного периода почти постоянно держится на опти — мальпом уровне, но ближе к нижнему пределу ее (рис.!)* В такие годы древесные растения потребляют влагу

преимущественно из верхнего 20-сантиметрового слоя почвы, в то время как расход влаги из нижних слоев <20-100 см) весьма незначителен*

В засушливые годы в течение лета влажность в слое 50-100 см уменьшается, однако запас влаги здесь не падает ниже уровня среднедоступной влаги. В верхних слоях целинной почвы запас влаги также в основном соответствует среднедоступной влаге, но иногда приближается к пределу ВЗ+1/3 ДАВ и доступность ее растениям уменьшается* Характерно, что в такие периоды лесная подстилка не содержит продуктивной влаги во -все* Следовательно, в верхних горизонтах целинной почвы с. высоким содержанием корней иногда возникают периоды пониженной влагообеспеченностн, но это не вызывает видимых страданий древесной растительности.

В>пахотных почвах в слое 0-30 см сосредоточено до 66-08% всех корней (Макарова, Стенина, 1954 ¡ Заболоцкая, 1966). По характеру влагообеспеченпости растений эта почва заметно отличается от целинной, причем отличия касаются в основном верхних полуметровых слоев (0-50 см)* В слое 50-100 см постоянно содержится средне- или даже легкодоступная влага (рис* 2), однако она очень мало потребляется растениями.

Во влажные годы (1962* 1968-1070) запас продуктивной влаги в слоях 0-20 и 20-50 см не опускается ниже предела B3+2/3 ДАВ, следовательно, в почвах постоянно содержится среднедоступная влага и растения достаточно обеспечены ею.

В засушливые годы (1960, 1964, 1967), несмотря на значительное увлажнение почвы весной, запас влаги в корнеобитаемом слое почвы летом может опускаться до уровня труднодоступной влаги* В такне периоды запас продуктивной влаги в пахотном и подпахотном горизонтах почвы нередко оказывается ниже 20 и даже 10 мм, что свидетельствует об остром недостатке влаги для сельскохозяйственных культур и приводит к недобору урожая. В маловодные годы заметно снижается урожай картофеля, однолетних и многолетних трав. Так, в засушливые годы (1967, 1972) урожай картофеля сорта

»■го

-Г-Д1

V. 1 VI ' Н1 1 VIII ' I*

" - <Ю

—- ни

« а

и-и» «

I

^.гЧ-у-г-т

т-тН

V 1VI ' уп! *«1 1 и

—: 1ЯТ — ш*

I !,|':,1:г| ГГ

V 1 V) ' VII ' V« 1 IX

— ш . ач

Рис, 1. Динамика послойных запасов продуктивной влаги & целинной подзолистой почве

я

¡гг «

' « »

л /

ММ

■■ \

1.

11____л*/,' 'с.'_'

(I I——I—— - вз .

ТТЛ

■'! VI!!'' Т'¡'I I Ь г

Т1Т" ---ь

• 1 111 ' I I > •

_1_1_;_|_

и

а »

т №

и-т " и

л »

гг^;......;;

ч ■ 1:!:

— - - ■ - - ■

1П" |''|1. 1

т^тт ТГ »— \\\ *г1П

—г* 1 1 Л М •¡■¡1

1 1 1 Г 1 Г1 т1

- — -

и

!!»>!!.:■ УГ-АЩт

V * VI * VII ■ VIII • IX — т ■-• яи

т «к

»1'ЪЛ»» а

ГТ7ГТТТТТГГТС?

v ' vi 1 ун 4 viii 'м

¡ш

г — * - '

1 ' Г1

У У ' - 'ТУ^

- — ~ ~_>—' • — ~

.■л'лулу

I I I I II I I I

| | : 1 ■ 1 | ! '

V ' VI ' VII 1 VIII 1 IX .

• — т ( ••• аа

I

—I_1

, 1 | ■ !(П :-"У ■

11)1111 1 : * 1 < | X" 1 I •

V 'VI VII VIII IX — ж

' --- №

Рис. 2, Динамика послойных запасов продуктивной влаги в пахотной подзолистой почве

'Приекульский ранний* на опытных участках биологической станции Коми филиала АН СССР составил 243-266 ц/га против 486-493 ц/га во влажные (1968 и 1971) годы ( (Караваева, 1973), В производственных условиях разница в урожае картофеля в эти годы равнялась 260 ц/г а ,

В засушливом 1967 г» в совхозе "Сыктывкарский* с гектара пашни было получено : 9,9 ц озимой ржи, 13,2 ц овса, 15,8 ц многолетних травна сено и 87 ц - на зеленый корм. В следующем многоводном 1968 г. урожай этих культур составил соответственно : 4 2,1 ц/га, 31,4 ц/га, 22,3 ц/га и 145 ц/га. Таким образом, на исследуемых подзолистых почвах растения страдают не только от недостатка питательных веществ, но в отдельные периоды своей вегетации ощущают п недостаток влаги. Наличие высоких запасов продуктивной влаги в начале вегетации растений при небольшой сумме осад — ков летом не всегда обеспечивает получение достаточ — но высокого урожая. Следовательно, одним из резервов повышения урожайности сельскохозяйственных культур является оптимизация режима влажности пахотных под — золистых почв в период вонэтацик растений.

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ПОДЗОЛИСТЫХ

ПОЧВ

Целинные; подзолистые почвы средней тайги Комп АССР характеризуются небольшими тепловыми ресурсами. В отдельные годы (1969) полное оттаиванне целинных почв затягивается до первой декады июня. Благо -приятные для начала роста корней температурные условия в слое 0—20 см наступают в июне, иногда в конце мая или в начале июля и сохраняются здесь в течение 3-4 месяцев.

Наиболее сильно прогревается обычно лесная подстилка, в.отдельные периоды лета температура здесь может повышаться до 16-18°. Период активных темпе ратур на глубине 0,2 м короткий, в среднем около месяца, с колебаниями по годам в пределах 20-40 дяей.

.Сумма температур за активный период составляет 220-

440° (табл. 2), мощность зоны активных температур в редкие годы достигает 70 см. чаще всего варьируя в интервале 40—55 см.

Согласно классификации, предложенной В.Н.Дамо (1968, 1672), целинные подзолистые почвы средней тайги Комц АССР по температурному режиму относятся к * очень холодному подтипу и характеризуются коротким периодом активных температур и неглубоким проникно — . вением последних. Это обусловливает небольшую мощ — иость слоя, благоприятного для жизнедеятельности корней древесных растений и микроорганизмов, а также для интенсивного разложения растительных остатков. Температурный режим целинных почв является одним из факторов, определяющих невысокую биологическую продуктивность лесных фитоценозов. $ ельниках зелено— мошниках средней тайги Коми АССР общий запас растительного органического вещества составляет 266 т/га, годовой прирост 64 ц/га. Скорость минерализации оцада в названных ельниках невелика, около 30%, т.е. значи — тельно меньше, чем в южной тайге и широколиственных лесах (Забоева н др., 1973).

Освоение целинной почвы в сильнейшей степени изменяет тепловые условия ее, хотя в общем закономерности хода температур в целинной и пахотной почвах в годовом цикле аналогичны. Согласно вышеназванной классификации пахотные подзолистые почвы среднетаежной ' подзоны Коми АССР по температурному режиму отао -сятся к умеренно холодному подтипу сезонно-промер -зающего типа. ,

Теплый сезон (с температурой выше 0°) в почве под лесом длится 5-6,.а на пашне 6—7 месяцев, продолжительность периода с температурой выше 5° составляет 3—4 и 5 месяцев соответственно. В годы исследований в течение летних периодов в пахотном слое накал — ливались сравнительно большие запасы тепла. Глубина проникновения активных температур составляла 140 — 160 см, а активный период & пахотном слое продолжал— -ся от 85 до 110 дней. Сумма активных температур в этом слое варьировала в пределах между 1100 и 1500°, т.е., была в 3-5 раз выше, чем в целинной почве. В

Таблица 2

Сумма температур иа глубине 0,2 м и подзолистых почвах на теплый период,. °С

. Июнь- Активный пе- Покаэа-

Годы Июнь Июль Август август-Ra----телъ

продол-сумма дагре — житель- тем- ваемос— . ность, пера— тий дни ХУР»

__;_;_°с

Целинная почва 1960 210 330 310 850 39 420 0,25

1962 210 . 320 300 830 37, .440 0,30

1967 90 250 340 680 83 370 0,20

1968 200 320 290 810 36 370 0,30

1969 50 290 270 610 22 220 0,23 1970' 80 280 300 680 . 24 " 250 0,15

П а х о т и а я п о ч в а

1960 410 540 420 1370-105 1500 0,89

1662 360 520; 360- 1240 87 - 1200,' 0,80

1983 , 360 520 480 1860 92 1420 0,77

1964 380 510 470 1360 103 1500 0,95

1968 380 450 440: 1270 110 ' 1300 1,05

1969 240 480 369, 1080 85 1110 1,17

1970 390 440 420 1250 93 1250 0,77 .

* Показатель нагреваемости - отношение сумма активных температур почвы к сумме активных температур воздуха (Димо, 1968).

период максимального прогревания температура пахот -ной почвы превышала температуру целинной :. в слое 0-20 см на 12-15°, а в слое 20-160 см на 4-7°.

Скорость и степень прогревания профиля подзолис --тых почв зависит как от температурного режима атмосферы в текущий период, так и от "запаса холода * (глубины и степени промерзания), накопленного почвой в предшествующую зиму.. Чем сильнее и глубже промер— -зает почва в зимнее время, тем меньше прогревается она летом. Промерзание почв обычно происходит в те -чение первой половины зимы, но иногда продолжается до марта.. Глубина промерзания почв в годы исследований колебалась в пределах от 10 до 100 см, причем разница глубин промерзания почв под лесом н на пашне достигала 10-25 см.

Промерзание существенным образом влияет на процессы, происходящие в почве, В частности, в замерз — шей почве не происходит сквозного промачнвания толдга и нет нисходящих токов влаги,, а наоборот, возникает восходящее передвижение почвенной влаги к "фронту * промерзания, В результате этого передвижения в верхней части почвы образуется плотная цементированная мерзлота с большим количеством ледяных прослоек — шлиров.

Холодный сезон с температурой почвы нижо О0 под лесом длится 6-7, -а на пашне 5-6 месяцев. В этот не - -риод температура целинной почвы на глубине 0,2 м варьирует в пре делах 0-минус1,5°, а пахотной 0-минус 1,8° Минимальные температуры на глубине 1,6 м не опускаются ниже 0,3 и. 1,2° соответственно, и величины годовых амплитуд температуры на глубинах 0,2 и 1,6 м в целинной почве равняются 13 и 7 , на тех же глубинах пахотной почвы 21 и 12°. Следует отметить,. что температурный режим целинной почвы как в суточном, так и в годовом циклах более ровный, и по степени континен-тальности климат этой почвы относится к мягким, тогда как климат пахотной почвы - к умеренно конти:;еи -тальным (Димо, 1968).

Протаивание мерзлого слоя начинается обычно после схода снега.и идет сверху вниз, протаивание снизу не-

значительно.; Период протаивания длится около' 20-30 дней, а промерзание может продолжаться в течение 3— 4,5 месяцев. Оттаивание пахотной почвы начинается па 15-20 дней раньше и полное оттаивание ее наблюдается (в среднем) во второй декаде мая,тогда как целинная оттаивает в конце мая.

Температуру почвы и растение. Изменение темпера- -тур но го режима, вызываемое освоением почвы и смен оЙ> таежной растительности культурной, способствует увеличению емкости и интенсивности биологического круговорота веществ в пахотных почвах. О более активной микробиологической деятельности и более интенсивном круговороте веществ в пахотных подзолистых почвах свидетельствует тот факт, что значительная часть

(45-73%) корневых и послеуборочных остатков полевых культур разлагается в течение года (Заболоцкая, Люто— ева, 1974), тогда как под пологом леса скорость минерализации опада не превышает 30% (Забоева и др.,1973).

Однако в условиях общего дефицита тепла, характерного для данной бноклиматической подзоны, не происходит радикального улучшения температурного режима освоенных почв, о чем свидетельствует принадлежность его к умеренно холодному подтипу. Поэтому темпера -турный режим как целинных, так и пахотных, бедных питательными веществами подзолистых почв, в отдельные годы.лимитирует рост и развитие растений, причем неблагоприятные в агрономическом отношении черты температурного режима почв более всего проявляются весной.

Медленное и слабое прогревание целинных'подзолистых почв, короткий период активных температур в кор-необитаемом слое наряду с недостатком эпемеитов питания определяют и невысокую биологическую продук -тивкость лесных фитоценозов. Для повышения лроизво — дительности древостоя необходимо поднять плодородие почв путем внесения удобрений, а также улучшить темпера турный режим их с помощью лесохозяйственных мероприятий (рубки ухода, выборочные рубки).

В пахотных почвах недостаток тепла весной, в начале развития полевых культур, задерживает прорастание

семян, сокращает вегетационный период растений, что в конечном счете вызывает недобор урожая. В особо неблагоприятную по температурным условиям весну веко-, ды растений могут полностью погибнуть. Так, весной 1968 г* на неудобренных делянках от вымерзания погибли всходы клевера. Лишь па удобренных участках . растения клевера легче перенесли отрицательное влия -ние пониженных температур и дали урожай зеленой массы 230-270 ц/га. .

В летний период температура в корнеобитаемом слое пахотной почвы обычно превышает 10 и тем самым способствует активному развитию растений. Сельскохозяйственная практика показала, что тепловые ресурсы подзолистых почв прй наличии достаточного количества питательных элементов и влага, позволяют довольно успешно возделывать здесь умеренно требовательные к теплу зерновые, овощные и кормовые культуры., В передовых хозяйствах республики-с гектара получают 300400 и более центнеров овощей и картофеля, 250-300 ц зеленой массы горохо-овсянойсмеси, 20-25 ц зерновых культур. V

Однако в условиях:небольшой теплообеспеченности даже незначительное повышение температуры почвы способствует активизации почвенно-микробиологических процессов, улучшению пищевого режима растений и повышению интенсивности их развития, т.е.; имеет опре — деленное производственное значение. По нашим наблю — денням, повышение температуры корнеобитаемого (пахотного) слоя почвы на.0,3-1 способно увеличить урожай озимой ржи на 1-7 ц/га, зеленой массы гороха в, овса - на 13-34 ц/га,-

3 А К Л Ю Ч Е НИЕ •

На основе, сравнительного изучения гидротермичео -кого режима подзолистых почв Коми АССР под целин -ной лесной и культурной растительностью во влажные прохладные (1962, 1965, 1968-1970) и в сухие теплые (1960,. 1063, 1964, 1967) годы установлено следующее..

1. Гидротермический режим автономных подзолистых почв Коми АССР в значительной степени определяется биоклим атич ее кими условиями подзоны.

2. Водный режим целинных лесных подзолистых почв относится к промывному типу, а температурный к очень холодному подтипу сезонно-промерзающего типа. Под влиянием освоения и смены таежной растительности культурной водный режим этих почв становится эпизодически непромывным, а температурный — умеренно холодным,

3. Сквозное промачивание почв происходит веской иногда осенью, а во влажные годы и летом, в период наибольшего прогревания почв н активного почвообразования.. В сухие периоды лета и зимой нисходящее передвижение влаги сменяется восходящим.

4. В обоих почвах активным влагроборотом охвачен в'основном верхний полуметровый слой (0-50 см), расход влаги из нижележащих слоев незначителен.

5. В первую половину вегетационного сезона (в период прогрессивного иссушения) пахотная почва расходует больше влаги на суммарное испарение, нежели целинная почва.! Минимальный запас'влаги в слое 0-50 см

пашни во влажные годы колеблется в интервале ВЗ+2/З ДАВ - НВ, в сухие - ВЗ - ВЗ+1/3 ДАВ,. тогда как в почве под лесом - в интервалах ВЗ + 2/З ДАВ -НВ и ВЗ+1/З ДАВ - ВЗ+2/З ДАВ соответственно.

- В сухие периоды года запас продуктивной, гшаги в корне насыщенном пахотном слое (0—20 см) понижается до 10-20 мм, в слое 0-5 см до нуля, что свидетельству ет о недостаточной влагообеспеченности полевых культур введет к недобору урожая. В верхних горизонтах целинной почвы в летнее время также возникают периоды пониженной влагообеспеченности, но это не выэы -вает видимых страданий древесной растительности.

Во вторую половину вегетационного сезона (в период увлажнения) пахотная почва расходует на суммарное испарение меньше влаги, чем почва под лесом, В целом за теплый период года (май-сентябрь) валовые расходы влаги целинной и пахотной почвами блнзки между собой и колеблются по годамв пределах 200-390мм, составляя в среднем 270 мм,

6.. Разница в температурном режиме целинных и освоенных почв наиболее отчетливо проявляется в летнее время. Пахотные почвы раньше оттаивают, быстрее, глубже и сильнее прогреваются. Период с активными температурами в целинной почве длится около месяца

(10—12°), в пахотной — более трех месяцев (10—19°), сумма активных температур в пахотной почве 3-8 раз выше, чем в целинной.

7. В зимний период разница в температурном режи -ме этих почв сильно сглаживается, температура на глубине 0,2 м колеблется в пределах 0-минус 2 , т.е. находится в интервале интенсивных фазовых превращений влаги. Промерзание почв существенным образом влияет на направление передвижения влаги : нисходящий ток сменяется восходящим.

3. Тепловые ресурсы подзолистых почв Коми АССР при наличии достаточного количества питательных элементов и влаги позволяют довольно успешно возделы -вать здесь умеренно требовательные к теплу зерновые, овощные и кормовые культуры.

9., Гидротермический режим подзолистых почв Коми АССР обусловливает сравнительно низкую интенсивность внутрипочвенного превращения минерального и органи — ческого материала и сравнительно высокую интенсив -ность выноса продуктов почвообразования. Тем самым гидротермический режим в данных условиях способствует развитию процесса оподзоливания, который является ведущим элементарным процессом в данных почвах,

10. Сопоставление полученных нами данных с имею -щимися (Васильев, 1937, 1950,Л959 ¡ Забоева, 1970, 1975 : Тюлии, 1973) позволяет сделать вывод, что для подзолистых почв Коми АССР характерны те же зако номерности в отношении режимов тепла и влаги, кото — рые были установлены и для других районов таежной зоны, однако иные климатические условия создают и ряд особенностей в этих режимах.;

Р Е К О М Е Н Д А Ц.И И

1. Полученные результаты могут быть использованы при составлении общих сводок по гидротермическому районированию почв.

2. Основные научные .положения работы целесообразно использовать при решении вопросов оптимизации водного и температурного режимов почв в период вегета — ции растений. В частности, при определении сроков и норм полива, что особенно важно для повышения эффективности возрастающих в республике доз минеральных удобрений, а также при разработке приемов предохра -нения почв от непроизводительных потерь влаги. Одним из приемов тепловой (и водной) мелиорации пахотных угодой может служить раннеосеннее снегозадержание.

3. Промерзание почв и наличие мерзлых горизонтов в почвенном профиле в течение 5-7 месяцев вызывает необходимость более детального изучения признаков и процессов криогенеза в данных почвах.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах :

1*;Некоторые данные по температурному режиму подзолистых почв средней тайги. Материалы П Коми республиканской молодежной научной конференции, 1867.

2*. Почвенные процессы в пахотных подзолистых почвах средней тайги (в соавторстве с Т.А.Стениной и др.). Тезисы юбилейной научной сессии. Сыктывкар, 1667.

8. Режим влажности пахотных подзолистых почв средней тайги Коми АССР в вегетационный период* Труды Коми филиала АН-СССР, № 78, 1968.'

4. Гидр отерми чес кий режим целинных и пахотных подзолистых почв средней и северной тайги Коми АССР (в соавторстве с И.В.Забоевой). Тезисы докладов 1 регионального сбвещания почвоведов северо- и средне — таежной подзон Европейской части СССР. Петрозаводск, 1968.

* 5. Опыт 'мечения* почвенной влаги ионом хлора* Материалы. Ш Коми республиканской молодежной науч -ной конференции, 1969. -

6*. Режимы влажности н температуры подзолистых почв средней тайги Коми АССР. В сб.: Современные • процессы в подзолистых почвах северо-востока.Евро — пейской части СССР, изд. "Наука', Л., 1970.

7* Зависимость влагозапасов почвы от хлиматичес — ких факторов в условиях средней тайги Коми АССР. Тезисы докладов 1У Всесоюзного съезда почвоведов. Алма-Ата, 1970.

8. Осадки и урожай на подзолистых почвах Коми АССР. Тезисы докладов П регионального совещания почвоведов. Сыктывкар, 1972.

9. Агрофизические свойства подзолистых почв среднв-таеняой подзоны Коми АССР. В сб.: Материалы по почвам Коми АССР, Сыктывкар, 1972.

10. Почвенные экскурсии в Коми АССР, (коллектив 1 авторов), Сыктывкар, 1972.

11* Влагообеспеченность полевых культур на подзо -листых почвах Коми АССР. В сб.: Материалы по поч -вам Коми АССР, 1974.

12. Почвы лесной зоны Коми АССР (коллектив авто — ров), М., 1974.

13. Гидротермический режим подзолистых почв. В сб.: Продуктивность и круговорот элементов в фитоценозах Севера, изд. "Наука*, Л., 1975*

14. Динамика влагозапасов в подзолистых почвах Коми АССР, Тезисы докладов УП симпозиума 'Биологи — ческие проблемы Севера", Петрозаводск, 1976.

18. Агрофизическая характеристика почв Коми АССР (в соавторстве с И.В.Забоевой). В сб.: Агрофизическая характеристика почв нечерноземной зоны Европейской части СССР. Изд. 'Колос*, М„ 1976.

16.: Динамика влажности пахотных подзолистых почв Коми АССР, В сб.: Генетические особенности и плодо -родие таежных и тундровых почв, Сыктывкар, 1976.

Заказ № 1310

Тираж 100

Ротапринт Коми филиала АН СССР, Сыктывкар; Коммунистическая, 24.