Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЫНОС ОСНОВНЫХ ПОЧВЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ С РАСПАХИВАЕМЫХ СКЛОНОВ ВАЛДАЙСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЫНОС ОСНОВНЫХ ПОЧВЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ С РАСПАХИВАЕМЫХ СКЛОНОВ ВАЛДАЙСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ"

А-28330

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНОВ ЛЕНИНА, ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОШЩИ И ТИЩШОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ШШ М.В.ЛОМОНОСОВА

На правах рукописи

4ИЙСС АНДРЕЙ ДМИТНЮИЯ :

уда 631.459

ВЫНОС ОСНОВНЫХ ПОЧВЕНШХ КОМПОНЕНТОВ с • РАСПАХИВАИНХ СКЛОН® ВАЛДАЙСКОЙ

вошышашости

'{Специальность 06.01.03 - почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание учёнойстедени кандидата биологических наук

Москва - 1985

(fUi-'só.l:' spitzt'-

Мотчадродаевз pa ^äner« ррчщмчиця фахздь-

T9fíl Иоаадвсадга ^оуда^мвдого зч*?«роитвтд

дачвч

Научячй р^роводвтель; доктор бжнвдрщчвокюс nays, дрофчечРБ

Офщщ^ши« ощсйчвте; Чауя, цроф^одю

вхдрввЗ fl^rfflri« детоудшщ '

Р,Г,Розанов

П.С. ТрегубоВ'

g&çyipa учрввд^адв? pqaqppga«! нау^йО-^^одвлрздлдао^в RBÔfirç?? вмаодвда it »enwfw sçiinrG?.'epcajqi "...

„ Шщ ямдовц г M С?1«8 MZw*-

WS» ад эшвдтя Ï^WÏB eps«« ? 95ММЗ Ш www НТВТЛМ(0Й^ВМ1 MçQWa» ICB^ £ен*ш<зки(» ?©pa. МРУ, фак5Ja-

to? Тэдда^

9 можно оъющтгьоц щ библиотеке фаетда^та

mucHuinei (Pi

Учш* в«яр«тер»

Г .В. Ыотузова

Дкгтальяооть работа. Эрозия прчв в настоящее время относится к числу глобальных проблем. Ущерб наносимый почве эрозией по своей опасности относятся ФАО к первой категории» В СССР мерам по борьбе о эрозией уделается особое внимание. В постановлении ЦК ИЮС и Совета Министров СССР (март 1967 г.) "О неотложных мерах по борьбе о ветровой и водной эрозией почв" защита почв от эрозии рассматривается как одна из "... важнейших государственных задач в системе мер, принимаемых партией в правительством для дальнейшего развития сельскохозяйственного производства".

В Нечерноземной зоне, где в настоящее время происходит ускорен ное развитие сельского хозяйства, значительная часть пахотных земель расположена на склонах. В период весеннего снеготаяния и выпадения ливневых осадков на них формируется склоновый сток, в результате которого происходят не производительны в потери влаге, твердого и растворенного вещества, что приводит к снижению плодородия почв склонов. Более того, эти вещества могут служить источником загрязнения водных ресурсов.

Нечерноземная зона неоднородна по комплексу природных уоловий. Поэтому степень эрозионной опасности территорий я конкретные меры борьба с эрозией должны определяться для характерных ландшафтов этой зоны. Основой для таких разработок служат, прежде всего, экспериментальные данные по интенсивности - современных склоновых процессов. Конечноморенный ландшафт является одним из своеобразных и распространенных на северо-западе Нечерноземья. Однако особенности; процессов водной эрозии.и свойства эродированных почв здесь изучены пока недостаточно.

Дель работы. Изучение и опенка интенсивности современных процессов выноса основных почвенных компонентов (влага, твердое У-/Ш у ■

¡\-1гъяо

а растворенное вещество) на пахотных склонах ионечноморевных мелкохолмистых ландшафтов Валдайской возвышенности.

Основные задачи исследования:

1. Изучить дашаадку процессов эрозии почв за многолетний период путей сравнительной оценки материалов почвенно-эрозионвого картирования разных лет (1938, 1966, 1977 гг).

2. Изучить физико-химические свойства почв разной степени

/

эродированности.

3. Определить дротивоэрозионную стойкость почв разной степени эродированности,

4. Определить основные параметры поверхностного стока и смыва почвы с пахотных склонов моренных холмов при талом и-дождевом

стоке.

5. Исследовать боковой вяутрипочэевный сток, как один из компонентов склонных процессов*

Научная новизна. Впервые показано, что смыв почвы со склонов моренных холмов* занятых уже эродированными почвами,.в условиях, мелкохолмистого рельефа Валдайской возвышенности весьма незначителен. Установлено, что протявоэрозионная стойкость дерново-подзолистых почв, сформированных на двучленных породах, существенно изменяется по мере увеличения степени юс эродированности. Наибольшей противоэрозиокной стойкостью обладают среднесмытые разности , наименьшей - слабосмытые; сильиооштые занимают промежуточное положение. Таким образом, почвенный покров склонов моренных холмов может относительно стабилизироваться на стадии средне-смытой почвы. Комплексное изучение поверхностного и внутряпоч-венного стока позволило определить суммарные потери влаги и растворенных веществ почвенным покровом склонов за период весеннего снеготаяния.

-л-

. Практическая значимость. Анализ полученных данных показывает, что опасность эрозии на склоках Валдайской возвышенности, занятых почвами, сформированными на двучленных почвообразупфхх породах с более легкой по механическому составу верхней толщей, наиболее велика на первых этапах сельскохозяйственного использования. Поэтому протиьоэрозионные мероприятия должны применяться прежде всего на несштых и слабо смытых почвах. Среднесыытые и сильносмытые разности в меньшей степени подвержены эрозии из-за высокой противоэрозионной стойкости их пахотшх горизонтов. При рациональном использовании эродированшх почв склонов наиболее актуально уменьшение потерь влага о поверхностный и внутрипочвенным стоком, что может быть достигнуто при псыощи улучшения их водно-, физических свойств и гумусшго состояния.

уипх^бадияг Диссертация рассмотрена и - обсуждена на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения МГУ и рекомендована к защите. Материалы диссертации доложены на Ш:Всесоюзной конференции "Закономерности проявления эрозии и русловых процессов в различных природных зонах" (Москва, 1981), I Международной конференции молодых ученых "Развитой социализм в природопользование" (Москва, 1982), 1Г и 7 коа$ерешгаях молодых ученых географического факультета МГУ (Москва, 1983, 1985).

Публикации. По теме диссертации опубликовало ¥ работ.

Объем работы. Диссертация изложена на /¿У страницах машинописного текста и включает таблиц, -3& рисунка. Состоит из введения, глав, заключения, выводов, списка литератур!, насчитывающего /Й^ наименований, из них на иностранной языке и приложения.

Объекты и методы исследования

Исследования проводились в Валдайском районе Новгородской области вблизи озера Валдай в 0,5-1,0 км на северо-северо-задад от деревня Усадье. Эта территория находится ва западе центральной части Валдайской возвышенности. Стационарные наблюдения проводились в бассейне лога Усадьевского , который является одним из опорных пунктов гидрологических исследований ГГИ. Бассейн лога Усадьевского представляет собой типичный пример • ьонечйошрен-ного ландшафта. В центральной его части находятся 4 моренных холма, абсолютные высоты которых составляют 210-220 ы, приподнятость над седловинами - 4-17 м. вершины их имеют куполообразную форму, склоны - выпуклые, протяженностью 60-120 м. Межхолодые седловины образуют мелкие лога, переходящие в овальные понижения, занятые торфяными болотами* Моренные холмы сложены красно-бурыми моренными суглинками различной степени опесчанекности и завалу ненности, которые сверху перекрыты более легкими отложениями. В настоящее время этот чехол сохранился только в юдолей части склонов, где мощность его достигает 60 я более сантиметров.

Почвенный,покров склонов холмов представлен эродированными дерново-подзолистыми суглинистыми пахотными почвами, исходно сформированными на двучленных почвообраэующих породах, в тальвегах логов эти почвы сменяются дерново-подзолистыми поверхностно-глеева-тыыи почвами. Степень смытости почв уменьшается от версиины склонов к подошве. в привершинной части находятся, как правило, сильносмы— тые разности, верхнюю и центральную часть склонов занимают средне-сштые почвы с редкими пятнами слабосштнх, а в тп""1" частях склонов находятся сочетания слабосмытых, смато-наыытых и намытых почвенных разностей.

Поверхностный сток. изучался на двух водно-бадансошх площадках, охватывагавдх северо-западную (Л I) и северную (А 2) экспозиции верхней и центральной часта распахиваемого склона моренного хохма крутизной 9°. Длина площадок 45 ы, ширина в нижней части 40 и. В плане площадки имеют форлу трапеции. Пнже площадок находится многолетняя залежь. Общая длина о пеонов указанных експозштай — 80-90 к.

Измерения интенсивности поверхностного стока проводились с помощью одноковшовой качалки, разработанной В.В.Вгоровнм и впервые испытанной наш (Бгоров я др., 1984). Интенсивность стока в период весеннего снеготаяния регистрировали 18 раз в сутки, отбор проб для определения мутности и количества растворенных веществ проводили по II срокам в сутки. Объем пробы - I лктр.

Боковой внутрипочвенный сток (ЕГО) изучали при поиощи дре-нажвого устройства, заложенного в средней части западной экспозиции склона в 40 метрах от вершины холма на глубине 25-ЭО см от поверхности. Для вычленения боковой составлявшей ВИЗ дренажнае труби изолировались от вертикально просачивающейся воды.

В пробах поверхностного и внутрипочвенного стока общепринятыми методами определяли рН, содержание С1 в О3Т зо|~, ГОС£ , Са2+, Мв2*, К* ,яа+. ИЦутнооть поверхностного стока определяли при помощи фильтрования проб через фильтр с сшей лентой и высушивания твердого вещества до постоянного веса при Т° = 105оС.

В почвеаннх образцах определяли механический состав и физико-химические свойства обще пронятыми методами. Водопроницаемость определяли методами рам п трубок.

Проводили сезонные и внутрисезонные (до и после снеготаяния) наблвдения за влажностью почв водно-балансовых площадок, определяли влагозапасы в снеге на них перед началом снеготаяния.

Противоэроэионная стойкость почв изучалась на "среднем" эро— зионном гидролотке. Почвенные монолиты для определения размиваю-

-У-

шах скоростей (размером 10x30x15 си) отбирались из пахотных горизонтов в меадурядиях посевов овса. Подготовка монолитов к размыву проводилась по методике М.С. Кузнецова (1973). Время размывания при каждой скорости - 6 часов. Выоота выступа монолита над днищем лотка - I мм, толщина водного потока над поверхностью монолита выдерживалась на уровне 0,05 см.

Результаты исследование обрабатывали дщвддвдд методами математической статистики (Дмитриев,1973).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Характеристика почв опытного участка По почвенно-географггческому районированию исследуемая территория относится к Южно-Валдайскому району дерново-слабо и средне-подзолистых почв Валдайского моренно-возвытенаого округа Прибалтийской провинции дераового-подзолистых слабогумусных почв Сжао-таежной подзоны. Этотрайон располагается широкой полосой от г.Валдай до истоков р. Полы.

Для оценка степени эродарованности почвенного покрова опытного участка в качестве Эталона был выбран почвенный профиль, заложенный в средней-чаотихклова западной экспозиции исследуемого моренноготхолма в^непосредственной'близости от крупного валуна размером - 2x2,5 м, лежащего на поверхности и препятствующего распашке. Эта почва определяется как глубокодерновая неглубокоподзолистая языховатая легкосуглинистая на двучленной морене (легкий суглинок на среднем суглинке). Смена■ пород происходит на переходе от горизонта / содержание частиц<0»01 ми - Г9#/ к горизонту В^ (содержание частид<0*0:ГШ;- 29,650, нижняя хранила которого выделялась по глубине проникновения 1фупннх трещин, заполненных более лепта, чем общая масса горизонта, отбеленным материалом. Поскольку

эта почва не подвергалась сельскохозяйственной обработке, то за эталон сравнения принималась мощность ее горизонтов.

Эродированные дерново-подзолистые пахотные почвы опытного участка являются освоенными, среднеобеспеченными по содержании доступного фосфора (6,4-10,9 мг/100 г почвы) я шсокообеспечен-шми по содержанию доступного калия (21,5-23,9 мг/100 г почвы). В нижних горизонтах почв (В^, ВС) происходит увеличение содержания доступного фосфора (14-16 мг/100 г) и калия (29,7 мг/100 г), что,по-видимому, связано с минералогическим составом почвообразу-пцих пород. Дна пахотных горизонтов смытых почв характерна слабокислая реакция среди (рН^0 - 6,7; - 5,9-6,1); с глубиной кислотность почвы возрастает (1%^ - 6,2; Р%сх ""

По мере увеличения.степени смытости почв происходят существенные изменения рада важных свойств их пахотных' горизонтов. В ряду слабосмытая - среднесматая - сильносштая почва происходит снижение содержания гумуса (1,50-1,28-0,90?) и водопронщаешсти (120-25-1,6 мм/час); повышение гидролитической кислотности (1,482,41-2,20 мг-экв/100 г почш), суммы поглощенных оснований (7,18,4-9,1 мг-экв/100 г почш), значений объемного веса (1,40-1,481,57 г/сыэ). Таким образом, в рассматриваемом случае эрозия приводит прежде всего к ухудшению водно-физических свойств и гумус-наго состояния почш, тогда как содержание таких важных для питания растений элементов как фосфор и калий остается достаточно высоким. Резкое снижение водопроницаемости при увеличении степени смытости почв указывает на возможность повышения интенсивности поверхностного стока*

Почвенный покров лога Усадьевского в качестве типичного участка с холмисто-коренным ландшафтом, длительно используемого в земледелии, обследовался дважды: в 1938 г. /Корунова, 1933/ и в

£966 г. /Ладов, 1976/. Сравнение материалов почвенно-эрознойного картирования (почвенные харш масштаба 1:2000) лога показали, что за 20-лоткиа период площади средне- в сильно сштых почв увеличились в 3 раза, а площади слабосмытых почв — в 20 раз. Для холмов, имеющих значительную крутизну склонов, наблюдается расширение площадей эродированных почв, а в отдельных, случаях отмечено появление средне сштых разностей на месте несшгшх.

Проведенное в 1977 году картирование почвенного покрова водно-балансовых площадок и прилегающих к ним территорий и сравнение

его результатов с данными 1938 и 1966 -годов показало, что нижняя

i

граница контура эродированных почв на склонах северной и северозападной экспозиции моренного холма, находившаяся в 1938 году в 60 метрах от верпины, а в 1966 - в 85 метрах, в 1977 году при более детальном картировании (масштаб — 1:500) выделялась в 82 метрах от вершины. Таким образом, если с 1938 по 1966 гад граница сштых почв опустилась на 20-25 метров ниже по склону , что составляет 1/4 его протяженности; то с 1966 по 1977 гг. расширения площади эродированных почв не происходило.

Сравнение ыорфометричес ких показателей эродированных почв водно-балансовых площадок с профилен почвы, принятой за эталон, показало, что за весь период сельскохозяйственного использования склона контур* слабосштых почв потеряли 90 , среднесмытых 170, а сильносыытых — 430 мм слоя почвы* Возраст "ятни в районе исследования оценивается примерно в 200 лет /Гедышн, 1976/; исходя из этого средняя интенсивность эрозии рассматриваемых почв соответственно равна - 0,45; 0,85 и 2,15 мм/год. Для водно-балансовых площадок в целой эта величина оценивается в 1,0-1,1 мм/год.

Влажность почв в распределение снега на стоковых площадках

Сезонные наблюдения за влажностью почв водно-балансовых площадок показали, что наибольшие влагозапасы в метровом слое почва накапливается в зимний период. Среднее значение для декабря - 296,Б мм, -для конца марта (перед началом снеготаяния) - 299,1 ия. В 1979 я 1931 гг. влагозапаса в метровой толще перед начало» снеготаяния превышали значение наименьшей влагоемкоотн (НВ) соответственна На Г? и И мм, а в 1980 и 1982 гг. были меньше ЕВ соответственно на 30 и 38 ш.

Основной особенность» режима влажности почв в период весеннего снеготаяния (1979 - 1982 гг.) является отсутствие влагозарядки соча верхней х центральной частей склонов моренного холма* Вола в 1980 году влаго запаса остались не прэдстоковом уровне, а в 1982 голу снижение их после окончания стока было небольшим - 8,2 им, то в 1979 и 1981 гг. убыль влага из почва составила значительную величину: соответственно.46,3 к 52,7 мм. Главной причиной потерь влаги из сочна яалявтся боковой вяутршшчвеншй сток, ко торий наиболее интенсивно развивается в центральной части склонов* Вариабельность значений влажности метрового слоя дочва после .окончания снеготаяния оказывается весьма-незначительной (¿> 2,2&>. Средняя за 4 года величина влагозапасов в метровом сдое почвы после окончания стока составляет 269,8 мм;

- Распределение снеге перед началом снеготаяния по экспозициям в длине склонов имеет следующие характерные особенности; на склоне северной экспозиции накапливается на ГО-30£ больше снега,.чем на северо-западной, что связано с его перераспределением под действием преобладающих здесь иго—аападтгх я за шишах ветров. Это проводит к увеличению разновременности схода снега на отгонах северо-западной и северной экспозиций. По мере движения от верапшн склона я

подоиве мощность снежного повдова нарастает,-что обусловлено, в первую очередь, ку поло образной формой мореняих холмов. Так,, в средней частя склонов снегозапасн на 30-100^ превышают таковые в привершинной части. В результате этого освобоядение склонов от снега происходит от вершины к подошве, и длина тп™^ стока в процессе снеготаяния постоянно уменьшается.

Характеристика жвоткого, твердого и ионного поверхностного стока

Внутрисуточная динамика - жидкого стока имеет четкий ритм о чередованием периодов покоя в ночные часы, нарастания в утренние, достижения максимума в дневные я спада в вечерние. Сток, продолжающийся круглосуточно - явление достаточно.редкое. Для внутрисуточ-: ной динамики мутности стока характерна тенденция к прямой зависимости от интенсивности стока,.причем максимум мутности, как правило, опережает максимум интенсивности. Внутрисуточная динамика минерализации поверхностного стока смеет обратный характер, что связано с разбавлением (рис.1), . .

Рис.1. Внутрисуточная динамика интен- : сивности, мутности и минерализации поверхностного стока та- 1 лнх вод (7.04.1979,площадка

я 2).

I ч ■_._ - интенсивность стока (в

/ . , ■ лремя I мм - 0,2 л/сек*га); ' - минера-

/: | | . . лизация стока (в I мм - X мг/л);1-

к. 111,1,-1 ) I—"-.-г«. - мутность стока (в I мм - 0,01 г/л);

12**> 1600 20оо '24о° время - 2 ш - I час/

Межсуточная динамика стока определяется такими факторами, как промерзание почвы, запаса снега, ледяная корка, агрофон и погодные условия в период стока. В межеуточной динамике выделяются несколько характерных периодов, которые наиболее четко прослеживаются для

л/сек-га;

?/*ям. лХ

талого стока в-период весеннего снеготаяния 1979 г.(рис.2).

12 3 4 5 6 7 8 9 10 И I2 О 14 15 16

Рис.2.Характеристика межуточной динамики поверхностного стока талых вся(1979 г. .площадка №2);— - максимальный суточ- ' ный модуль стока (I см - I д/секта); — — -среднесуточная минерализация стока(I см - 20 мг/л};-"- "максимальное суточное значение мутности стока(I си - 0,2 г/л).

Начало стока происходит при сплошном снежном покрове по мёрзлой почве при наличии ледяной корки. Доя этого периода характерно нарастание суточного объёма стока и его максимальной суточной интенсивности при низких значениях твёрдого стока. Мутность стока в этот период весьма незначительна ( максимум мутности - 0,03— 0,10 г/л ). Вторйя фаза начинается с появления первых проталин. В этот период наблюдается увеличение мутности стока даже при невысокой его интенсивности, что связано с частичным оттаиванием почвы ( максимальная мутность - 0,10 - 0,13 г/л ). В заключительную фазу сток проходит по полностью оттаявшей поверхности почвы и при наиболее высоких за весь период стока среднесуточных температурах. По этому ара достаточных снегозапасах расхода стока резко возрастают, а мутность достигает своих максимальных значений, что составило в .1979 г. I г/л. Такая картина наблюдается при

стоке по стерневому агрофону. В случав прохождения стока во отаве многолетних травг мутность, наоборот, убывает со временем.

Для минерализации поверхностных вод характерно некоторое снижение концентрации растворенных солей от начала к концу стока, что связано ^истощением запасов легкорастворишх с сшей в поверхностном слов почвы. .

ЬоковоЗ выутрипочвекный сток при талой или слабопрда ерзшей почве (1980, 1981 гг.) начался раньше, а при интенсивном промерзании почвы (1979 г.) позже поверхностного стока. Последствием промерзания почвы является повышенная минерализация первых порций внузрипочвенного стока (до 200 кг/л), поскольку источником его питания в начальный период служит оттаявший почвенный раст*-вор (рис.3)л„

Рис.3. Динамика интенсивности и минерализации внутрппочвенного

стока

1—1 - интенсивность внутрппочвенного стока из дренажного

устройства (I см — 10 см3/сек);--минерализация внутри-

почвенного стока (I см - 7 мг/литр)

. Поверхностный сток в теплый период года носит эпизодический характер и охватывает небольшие территории. За период 4-х летних наблюдений был отмечен всего один ливень, приведший к существенному эрозионному выносу: в течение получаса твердый

сток составил 0,7 т/га, а мутность достигала 140 г/литр. Столь высокое значение твердого стока определялось не столько интенсивностью дождя, сколько выпадением твердых осадков в виде града.

Оценка потерь основных почвенных компонентов

учет потерь со склонов твердого вещества, воды и растворенных в ней солей дает возможность оценить современные темпы скло— -ноэшс процессов.

Максимальное накопление влаги в метровом слое почвы к на ее поверхности наблюдается перед начале» весеннего снеготаяния и составляет 400-425 ш. За период снеготаяния склоны теряют до 30-35? этих влагозапасов (табл.1). На формирование.поверхностного стока, то есть собственно на эрозию почв, идет до. ISS воды и до расходуется на внугршочвеягшй, пгавным образом, боковое сток, в результате которого почва теряет до 15-17$ влаги, содержащейся в ней Изначально .

Потери твердого вещества в период весеннего снеготаяния незначительны. На склонах северной экспозиции ори в 5 раз вше, чш на с еверо-заладвой (тайл.2). Смыв в теплый период года не превышает 50 кг/га, однако эрозия почвы в районе исследования под действием редких, очень сильных ливней может вносить существенный вклад в среднегодовые значения смыва. Таким образом,за многолетний период средкго современную интенсивность выноса твердого вещества со склонов Валдайской возвышенности, имеющих ыорфоматричес-кие показатели и почвенный порфов, сходные с исследуемыми, можно оценить значением от 0,1 до 0,25 т/га в год. Эта величина смыва удовлетворяет любым, даже самым жестким критериям допустимой нормы эрозии /Заславский, 1981/. Современные среднегодовые темпы эрозии оказываются на 2 порядка ниже, чем за весь период сельско-

хозяйственного использования исследуемых склонов.

Таблица I

Оценка потерь влаги со склоном за период весеннего снеготаяния

.А ало- Сумма влаго запасов Потери влаги в % от суммы падки в снеге и метровом влагозапасов

слое почвы перед -

снеготаянием, мм ясна- поверх- внут- общие рение ноет- рипоч- . потери X ный вен- 1+2+3 сток - кнй 2 сток

._■_ 3 _

1979 год

1 397 9,1 10,3 12,8 32,2

2 408 8,8 15,2 8,7 32,7

1980 год

1 421 4,8 1,7 27,2 33,7

2 404 5,0 8^7 18;5 32^2

1981 год

1 400 15,5 5,8 8,5 29,1

2 424 14,6 11,8 9,7 36,1

Ввнос растворенных веществ о поверхностным стоком происходит в основном в период весеннего снеготаяния (табл.3). Потери солей с внутрипочвенным стоком всегда превышают таковые с поверхностным. В современной обстановке вынос веществ со склонов в растворенном состоянии не уступает по своей величине выносу твердого вещества. Если распределение потерь между ионным и твердым стоком сильно варьирует в зависимости от климатических условий года и агрофена, то общий выноо вещества на площадках оказывается примерно постоянным. Потери наиболее важных для питания растений элементов невелики и могут быть легко компенсированы внесением минеральных удобрений (табл.З).

Таблица 2

Вынос основных почвенных компонентов со склонов в период весеннего сн0готаянкя(кг/га)

Год, агрофон

Л-площадка

Потери растворен— ного вещества

внутри-- поверх-почвен- ностный сток

сток

Сумма Потери Сумма по»

потерь твердо- терь твер-

раство- го ве- дого и

реиного щества раство-вещест— ренного ва вещества

1979 Стерня

1980

Многолетние травы

1981 Стервя

1

2

1

2

I

1982 ЗябЬ

I

ее „ I 1гг.) 2

26,5 22,9 9,4 18,1 35,9 41,0 15,3 74,2 51,2 115,2

46.0 30.1 4,4 17,4 50,4 47^5 1,3 22,5 51,7 70,0

31,2 40,5 10,4 25,8 41,6 66,3 15,6 59,6 57,2 125,9

34,6 31,2 0,6 19 8,1 20,4 42^8 5116 3,4 ■ 12,8 10,7 52 I 53,4 103,7

Противо эрозионная стойкость почв Для выяснения причин низких современных темпов эрозии была ■определена цротнвоэрозионная стойкость почв раздай степени смы-тости, которая характеризовалась донной размывапцей скоростью водного потока. Исследования показали, что наиболее высокой про-тивоэрозионвой стойкостью ойаадают среднесмытые почвы (табл.4). По классификации Ц.С.Кузнецова (1981) она определяется как очень высокая {табл.5). Слабо смытые почвы подвержены смыву в гораздо большей степени. Значение экспериментальной донной размывающей скорости для них в два раза, ниже, чан для среда есмытнх почв. Сильносмытыв разности занимают промежуточно а положение. Такгм образом, перемешивание, происходящее при вспашке' среднесыыгых почв,хорошо осТруктуренного горизонта В^ с бстатками горизон-

1айлвда 3

Потери растворенного вещества о поверхностным (I) и внутршочвеннш Ш) стоком в весенний период , кт/га

Год, атрофон 1ИО- щадки

1979 1

Стерня 2

1980 I

Травы 2

1981 I

Стерня 2

1982 I

Злбь 2

Среднее I

за

1979-81ГГ 2

■ щ

сг

яо;

30'

2.

Са'

2+

2+

К*

П

П I П

П I П I

I П

4,7 15,2 1,0

6.6 13,1 3,0

2,4 20,0 0,3 10,0 13,1 0,9

5,2 23,2 0,8 12,4 30,1 2,1

0,4 - 0,04 4,9 - 0,8

4,1 19,5 0,7

9.7 18,7 2,0

2.2 0,2 1,5 1,9 0,8 1,2

3.3 0,1 5,6 2,3 4,9 3,7

1.2 0,5 0,1 1,6 0,7 0,2

- 0,02 -- 0,4 -

2.3 0,3 2,4 1,9 2,1 1,7

0,5 1,1 1,1

1,4 1,0 1,8

0,4 4,3 0,8

1,8 2,8 2,5

0,8 0,3 0,8

2,2 0,3 6,0

0,03 - ОД

0,4 - 1,7

0,5 1,9 0,9

1,8 1,4 3,4

3,9 0,3 3,4 0,5

6,2 0,1 4,0 0,4

3,9 0,1

5.0 0,5

- 0,02 - 0,2'

4,7 0,2

4.1 0,5

1,2 1,4 0,9

1,0 3,8 0,8

.1,6 0,3 2,7

1,0 1,5 1,8

0,8 1,7 0,9

1,0 1,5 1,2

- 0,06 -

- 0,5 -

1,2 1,1 1,5

1,0 2,3 1,3

0,2 0,6 0,2 0,5

0,1 1,9 .0,3 1,3

0,5 0,8 0,4 1,1.

0,02 -0,15 -

0,3 1,1 0,3 0,9

tob Aj в приводит к образование слоя более устойчивого к сыиву, чем пахотные горизонты образованные из горизонтов Bj в Bg (елль-носмытые на склоне), ВС (сильное мытые на вершине) ш Aj и Ag (слабое ми nie разности).

Таблица 4

Доннне разшвашие скорости монолитных образцов пахотных горизонтов почв ояытшх участков и свойства их определяющие

Степень омы- di в ^ 3 V a i ve Р-

гостя почва м/сек с мм % к т/кг r/ir г/м° * м/с в]

Слабоемытая 0,21 1,20 47,1 0,561 0,21 2,64 1,40 0,030 0,21

Средввсмыгая 0,42 1,90 41,8 0,519 0,23 2,66 1,55 0,015 0,34

СнаьЕОСШтая 0,28 /склон/ 1,00 40,3 0,287 0,28 2,71 1,62 0,024 0,25

Сияьносыытая 0,25 /вершина/ 1,05 41,4 0,080 0,18 2,68 1,57 0,015 0,24

Условные обозначения: т - экспериментальная донная разыиваю-^ р.

щая скорость потока; <i - средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов после мокрого просеивания почвы по Саввинову; р - пористость агрегатов; к - коэффициент однородности, расчитываемый по результатам определения оцепления (Мнрцхулава, 1967);

с - сцепление почвы (Цытович, 1963); у - плотность твердой фазы почвы; ^ - объемная масса почвы; i - коэффициент, характеризующий сложение почвы и зависящий от ее объеи-ной массы; vjp^ - донная размиважвдая скорость потока, рас читанная по форкуле (Жнецов, 1979) í"425 K tC) , где и» - коэффициент, характеризумиД пульсацию скоростей в потоке в равный для лотков 1,46; ¿в - плотность воды, г/ы3; g - ускорение свободного падения, м/сек?

Таблица 5

Размывающие скорости, приведенные к высоте потока равной I см

Степень смн— у Классификационная противен .

тоогя почвы эрозионная стойкость почт

Сдабоемнтая 0,29 Средняя

Средвесштая 0,51 Очень высокая

Схльноомитая (склон) 0,42 Высокая

Сильноемытая (вершина)0,38 Высокая

Высокая вротивоэроажокная стойкость средвесмытых почв обусловлена увеличением, по сравнению со всеми оотальккии гооледоваа-нымн разностями, размеров водопрочных агрегатов ж достаточно вы-оокими значениями сцепления и объемного веса (табл. 4).

Итак, основной причиной затухания интенсивности эрозии почв па склонах Валдайской возвышенности, занятых освоенными почвами, сформированными на двучленных породах типа супесь (легкий суглинок) на ореднем (тяжелом) суглинке, является значительное увеличение их протпвоэрозяонной стойкости при переходе от состояния слабое мытых и средаеемытнм разностям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результат наблюдений за огоком и смывом почвы показывают, что потери твердого вещества с пахотных склонов моренных ланд-вафтов Валдайской возвышенности в настоящее время весьма незначительны. Современные темпы эрозии, очевидно, не могли привести почве х то состояние эродированноетж, в которой она сейчас находятся. Это связано о мм, что интенсивность эроэжи почв за весь период их сельскохозяйственного использования не была отабндьвой, а претерпевала существеннее колебания. В пределах этого периода можно наметить несколько этапов, отдичапцкхся друг от друга по

-Л-

ките но «внос ти выноса основных почвенных компонентов, & также по соотношению между соотавляхщими склонового стока*

В исходный период, когда исследуемая территория была занята естественной растительностью (лес), твердый сток практически отсутствовал. В то же время хорошо выраженная двучленноеть почвооб-раэуотих пород благоприятствовала боковому, а корневые оистемы деревьев - вертикальному внутрипочвенному стоку. Поверхностный сток в период весеннего снеготаяния, по-видимому, был невелик и проявлялся, главным "образом, в сезоны, когда промерзание почв оказывалось значительна. В теплый период года он бшг маловероятен из-за хороших условий для развития ШС, а также благодаря задержанию части осадков растительностью и лесной подстилкой. Таким образом, потери со склонов в этот период происходили, в основном, за счет внутрипочвенного стока в виде растворов ж тонких суспензий.

При подсечной системе земледелия, распространенной здесь вплоть до начала XIX века, эрозия имела характер вспышек, сопро-воедавдих очередное введение леса и вспашку. В эти периода резко усиливался твердый сток и возрастали потери влаги о поверхностным и внутрипочвенным отоком.

Пооледупций период характеризовался интенсивной плоскостной эрозией, приведшей к появлению ореднесмытых почв* В это же время, видимо, началось затухание эрозионного процесса, о чем свидетельствует повышение противоэрозиоиной отойкости^в ряду: веемытые — слабоемытые - среднесмагые почвн. Поверхностный сток в этрт период увеличивалоя из-за ухудшения водопроницаемое гж пахотных горизонтов, а внутршочвенный снижался, так как двучленноегь профиля становилась менее контрастной.

В дальнейшем происходило постепенное усиление вышеуказанных тенденций вплоть до тридцатых—сороковых годов нашего века, когда

началось широко« применение тракторной техники, что тало возможность проводить более чаотую обработку почв и углубить пахотный горизонт до 20 см. В этот период произошло резкое ускорение процессов эрозии почв, что привело к значительному расширению площадей эродированных почв и ускорению формирования среднесмытых разностей, и, тем самим, к стабилизация интенсивности эрозионного процесса в настоящее время.

Поскольку противоэрозионная отойкость сильносмктнх почв пике, чем среднесмытых, то в дальнейшем при повышении степени эродированное т и почв, можно ожидать некоторого повншення значений твердого стока.

Рассмотрение динамики интенсивности эрозии исследуемых почв. за период их сельскохозяйственного использования позволяет предположить, что опасность эрозии на склонах, занятых несмытыми и олабосмытнш разностями может быть весьма оерьезной, что необходимо учитывать при введении в с ельскохозяйс твекное производство целинных участков, расположенных на склонах.

ВЫВОДИ

1. Сравнение морфометрических параметров-эродированных и не-смытнх дерново-подзолистых почв склонов конечно-моренного ландшафта Валдайской возвышенности показало, что средний темп эрозионных разрушений за весь период их сельскохозяйственного использования составляет от 0,45 им/год для слабосмытих почв до 2,15 мм/год для скльвосмытых почв.

2. Сравнение почвенно-картографического материала, полученного в 1978 году, с аналогичными материалами 1933 н 1966 годов свидетельствует о резком повышении темпов эрозии почв в период начала использования тяжелой почвообрабагывапцей техники и их существенном снижении в последние десятилетия.

-Хо-

3. Средние потери твердого вещества со склонов коренных холмов, занятых эродированными почвами, в период весеннего снеготаяния не превышают 0,1 т/га, причем эрозионные разрушения происходят главным образом в заклшительную фазу поверхностного стока.

4. Основной причиной не значительного выноса твердого вещества является очень вноокая противоэрозионяая стойкость средне-омытых почв, занимающих значительную часть склонов в современном освоенном моренном ландшафте ( т 0,43 м/сек). Про-

л р,

ТЕВОэрозионная стойкость слабоемытых почв значительно ниже ( Ya 0,21 ц/сек).

5. Потери влаги с внутрипочвеиным стоком составляют существенную статью водного баланса почв склонов моренных холмов и в 2-15 раз превышают поверхностный сток*

6. Вынос растворенного вещества о Биутркпочвевным стоком также выше и составляет за период весеннего снеготаяния 23-41 кг/га. Вынос растворенных веществ с талыми поверхностными водами составляет 4,4 — 26,0 кг/га*

7. Эродированные дерново-подзолистые почвы склонов конечно-меренных ландшафтов Валдайской возвышенности в достаточной мере обеспечена фосфором и калием и требуют прежде всего улучшкия гумусового состояния и водно-физических СВОЙСТВ*

До материалам диссерт*^»» опубликованы еяедупив« parierai

1. Потери питательных веществ в результате эрозия сельскохозяйственных угодий, расположенных на склонах Валдайской возвышенности. Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземной зоны", изд. MIT, 1980, с.174

(в соавт)

2. Автоматизированный учет поверхностного стока. Тезисы док-ледов Ш Всесоюзной конференции "Закономерности проявления эрозк-

окных я русловых процессов в различных природных зонах", иэд.ЖУ, 1981, 0.28-29 (в соазт.).

3. Размеры и состав потерь при весенней снеготаянии с эродированных пахотных земель Ваддайокой возвышенности. Тезисы докладов Ш Воео оюзной конференции "Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных зонах", вэд.МГУ, 1981, о.117 (в соавт.).

4. Особенности эрозионных процессов и рационального использования почв холмистых ландшафтов Нечерноземной зоны СССР. Тезисы докладов Международной конференции молодых ученых "Развитой социализм и природопользование", изд. ИГУ, 1982, с.56.

5. Количественная оценка эффективности прогивоэрозионных приемов. Тезисы докладов Межфакультетской научно-практической конференции "МГУ - свльокому хозяйству", изд. МГУ, 1982, с.58-59.

6. Некоторые особенности выноса взвешенного и растворенного материала в период стока талых вод на склонах Валдайской возвышенности. Материалы XJ конференции молодых ученых географического факультета МГУ, 1983. Деп. ВИНИТИ К 2387-83, о.88.

7. Автоматизированная система учета поверхностного отока. Почвоведение, 1983, Л 10, O.I34-I40 (в соавт.).

По»». к

Фи», п, л. J£ Уч.-»ja. а. <9

Им'Ю Московского укякрсктла. Мдаи, К-9. ул. Герцем*, tí/7. Тиюгр«фи Hu-ti МГУ. Мое*»», Лсаггры