Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эколого-гидрологические условия почв степных и мочарных ландшафтов Северного Кавказа (на примере Ставропольского края)

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Эколого-гидрологические условия почв степных и мочарных ландшафтов Северного Кавказа (на примере Ставропольского края)"

московски:! ордена Ленина,

ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. К. В. ЛОМОНОСОВА ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

ДАВЫДОВ Александр Иванович

ЭКОЛОГО-ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОЧВ СТЕПНЫХ И ШЧАРНЫХ ЛАНДШАФТОВ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА /НА ПРИМЕРЕ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ/

Специальность 06.01.03 - агропочвоведение и агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 1992

Работа выполнена на кас.едре физики и мелиорации почв тета почвоведения ."ооновского Государственного университета им. ¡VI. В. Ломоносова.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Зайдельган Ф. Р.

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук

Зиг.'Ювец Б. А.,

кандидат биологических наук Макеева В. Я.

Ведшая организация - Ставропольский сельскохозяйственный

лнститут.

Защита состоится "46" 1993 г.

в 15.30 на заседании специализированного совета К 053.05.16 МГЗ им. Ы. В. Ломоносова. Адрес специализированного совета: 119399, Москва, ГСП, ?,ТУ, „акультет почвоведения, Ученый совет.

С диссертацией мо:?.но ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения хМГУ.

Автореферат разослан гг.

Ученый секретарь специализированного совета ^ Г.В..'Лотузова

Актуальность темы. Увеличение площади переувлажненных почв под влиянием климатических, геологических, латологических и антропогенных фактороз /Полупан Н.И., 1539; Сузак П.А., 1577/ за последние два десятилетия на юге России привело к значительному сокращению плодородных земель. Под влиянием грунтовых минерализованных вод происходит заболачивание почз, ранее находившихся в авто-морфных условиях, и замена ах на лугово-черноземные а черноземно-лутовые различной степена засоления и осолонцевания. Эта почвы формируют покров характерных ландшафтов - мочаров. Ухудшение физических а химических сзойстз почз вызывает существенное снижение урояая или его гибель. Сложность освоения почз мочаров обусловлена не только особенностями их водного ре~.зма, но з солонцезатостью з засолением. Зсе это определяет научную з практическую актуальность исследования почз степных з мочарных ландшафтов а разработку комплексного подхода по улучшению зх сзойстз л релслма /Егороз 3.3., 1977; Ззмоэец Б.А., 1981; Калинзченко З.П., 1990; Уднкзн М.З., 1983; Хад.-кзнов Н.И., 1982/.

Еель исследс^знтг"; заключалась в эколого-гздрологичесной оценке почз степных з мочарных ландшафтоз, определении эффективности мероприятий по оптимизации зсдного ре.тлма з свойств для повышения их продуктзвноста. Для решения этой проблемы нами была предпринята попытка выполнить следующие задача:

1. Изучать физические, гидрофизические свойства я минералогическая состаз почз степных а мочарных ландшафтоз.

2. Исследовать основные элементы водного режима рассматриваемого ряда почз а грунтовых зод в естественных условиях и на фоне дренажа.

3. Определить влияние зодного регама а дреназа на химические свойства почз мочаров а урокайность сельскохозяйственных культур.

4. Оценить влияние некоторых мелиорантов на химические свойства черноземно-луговых солонцов /в условиях модельного опыта/.

Научная новизна. Впервые дана сравнительная оценка почв степных и попарных ландшафтов юга России по гидрофизическим свойствам, ре.тлму влатдости, воздухоносной порозностн и агрозкологическнм особенностям. Исследованы химизм засоленных почв мочаров на фоне их водного реяима и дренаяа. Раскрыты условия формирования гидро-морфных почв ыочарных ландшафтов.

Практическая значимость работы. Результаты исследований позволяют рапокалько использовать почвы-мочаров в сельскохозяйственном производстве и способствуют выбору более эффективных мелиорантов для улучшения химических свойстз поверхностных горизонтов черноземно-лугсзых солонцов. Установлена зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от степени заболоченности и засоления псчз.

Апробация. Основные положения диссертации представлены на заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ им. .М. В. Ломо но с о за.

Публикации. Но теме диссертации опубликована 1 научная работа и одна работа сдана з печать.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на страницах, включает таблиц и рисунков; состоит из введения, глаз, выводов. Список литературы включает наименований, из них

на иностранных языках.

1. Объект исследования

Исследования зыполнены на территории колхоза им.Балахонова Кочубеевского района Ставропольского края, расположенного на левом

берегу реки Кубань. В геоморфологическом отношении участок находится з пределах Кубанской аллювиальной предгорной равнины. Большая часть изучаемого участка располагается на 2 и 3 террасах с превышением 7-12 и 25-30 метров ссотзетстзенно над уровнем реки. Террасы цокольные, сложенные коренными породами майкопской толши, отличающейся сильной засоленностью. В верхнем 5-10 метровом слое содержится 1,5-2,0?? солей. В поглощающем комплексе находится до 2030* поглощенного натрия и до 40-50^ - магния. Солонцеватость и преобладание в гранулометрическом составе илистой фракции /более 50% / при содержании физической глины около 90$ обусловили- значительную их плотность и гидрсфильность /Кл=0,001-0,005 м/сут/. 0с-новнымп факторами формирования современного рельефа были водно-эрозионная и водно-аккумулятивная деятельность р.Кубани. Кадцоко-льная часть террасы выполнена аллювиальными песчано-галечникоными отложениями /К* =30 м/стт, по даннкм СтазЗЕЕГиМ/ и делюзпально-эо-ловкми суглинками. Непосредственны:.! объектом наб^подений являлись почвы, находящиеся по услсзпям водного питания и причинам заболачивания з трех различных з эколого-гидрологическом отношении группах: 1 группа - черноземы обыкновенные на мощном суглинке; 2 группа - лугово-черноземные солонцеватые на мощном суглинке, приуроченные к склонам и понижениям при относительно глубоком положении уровня грунтовых вод. Во влажные годы эти почзы подвержены преимущественно поверхностному заболачиванию. Третья группа образована черноземно-^туговкми солонцами различной степени засоления на галечниках /осушенные и неосушенные/. Эти почзы имеют неглубокий профиль и подвержены активному влиянию грунтовых минерализованных вод /неосушенные/. Черноземы обыкновенные /разрез 1/ и лугово-чер-ноземные почвы /разрез 2/ имеют одинаковый полноразвитый профиль на мощной толще тяжелых суглинков. Общая толща горизонтов А+АВ

составляет около 80 см. Однако подпахотные горизонты во втором разрезе значительно плотнее, чем в первом. Яугово-черноземные почвы отличаются более высоким положение.'.! карбонатного горизонта в виде белоглазка по сравнению с черноземами обыкновенными. Чернозе-мно-луговые засоленные почзы на галечниках отличаются выцветами солей и аморфной гидроокисью железа в виде ряавых пятен по всему пробила.

2. С:;зичес:-:ие. гндтю.гггзическле сзойства и минералогический состав почз

Исследованные почвы по гранулометрическому я минералогическому составам ;меют значительные различия /табл.1/. Почвам, сформировавшимся на суглинках /черноземы обыкновенные и лугозо-черно-земные сслонцеватые/, свойственны близкие значения содер~лния ила /24-29/ и физической глины /35-44* /. 3 них наблюдается повышенное содержание монтмориллонита и, в основном, пониженное - гидрослюд по сравнению с почвами, сформирсзазлимися на аллювиальных отложениях. Эти почзы характеризуются заметными колебания:« содержания ила /19-40/ и физической глины /27-53% /, что, по-видимому, связано с аккумулятивной и эрозионной деятельностью р.Кубани.

Существенное значение при оценке генезиса рассматриваемых почв, их агрономических и мелиоративных особенностей имеют сведения о водопроницаемости, плотности сложения и обвей порозности /табл.2, 3/. Наиболее высокие значения водопроницаемости обнаруживаются только у чернозема обыкновенного /разрез I/. Профиль этой почвы по всей глубине имеет почти одинаковые значения плотности сложения, высокой общей порозности /более 5С% / и водопроницаемости /¿и,=0,95-1,1 м/сут/. в горизонтах мощностью 0-70 см.

Скачкообразное изменение по профилю плотности сложения лугозо-чер-ноземкой солонцеватой почзы /разрез 2/ обуслозлизает резкое снижение общей порозности /с 53 до 36%/. Это послужило причиной значительного /на порядок/ снижения водопроницаемости /с 3,1 до 0,3 м/сут/.

Таблица 1

Гранулометрический и минералогический состав /фракция частиц размером менее О,COI мм/ почз степных и мочарных ландлафтоз. Ставропольский край, Кочубеезский район, клх. им.Еалахонсва

.'«разреза, почва ¡глубина,! сумма частиц, %\ Минералогический

!см ! <0,01 ! <0,С01 ! состаз,-'£ ^

! ! ! ! Г ~ , К+Х , М "

1. чернозем 0-28 43 t5 28 ,в 5o 11 22

обыкновенный 28-50 43 ,9 28 ,7 48 32 20

100-120 42 ,7 25 ,3 43 32 24

120-150 41 .0 23, >s 33 27 35

2. Лугозо-черлоземная 0-25 33 ,5 28, ,9 55 22 22

солонцеватая 25-50 33 i — 27, ,9 30 29 41

70-120 30 ,7 22, ,5 31 29 39

120-150 35 ,5 25, ,8 19 32 48

3. Черноземнс-лугсзый 0-10 23, .3 21, ,2 52 29 19

солонец 20-40 23, .5 19, ,3 52 30 18 .

60-80 30, ,0 21, ,8 38 29 32

4. Черноземно-лугозый 0-10 Wsrf ! 1 39, ,5 61 34 с

солонец, 1 год осузе- 20-40 50, 1 » — 36, ,2 60 35 5

ния бО-сО 46, ,7 34, i2 46 43 11

Х//Т - гидрослэды, К+Х - каолинит и хлорит, М - монтмориллонит

Чернозекно-лугозке солонцы на галечниках /разрезы 3 :: 4/ характеризуются примерно одинаковыми значениями общей порсзностп и плотности сложения, однако осушенный черноземно-луговый солонец /разрез 4/ обладает весьма неблагоприятными водно-физическими свойствам. В сухом состоянии поверхностны:: горизонт плотный /1,4 т/аг?/ и имеет низкую водопроницаемость /К4=0,08-0,14 м/сут/.

Таблица 2

Коэффициент фильтрании почв степных и мочарных ландшафтов. Ставропольский край, Кочубеевский район, клх. им.Еалахокова. Метод заливаемых квадратов по Качинскому /п=3/.

разреза, почва ¡глубина, с:.:! К*, * м/сут ! ¡тип. — тах

1. Чернозем обыкновенный 0-10 1 * » 10 0,85-1,35

30-40 0, 85 0,70-1,00

50-70 С, 95 п ап * пп и, %>и—± , Ои

2. Лутозо-черноземная 0-10 3, 10 2,оС-3,50

солонцеватая 30-40 0, 30 0,25-0,35

4. Черноземно-луговый 0-10 0, 11 0,08-0,14

солонец, 1 год осушения 30-40 0, 33 0,25-0,40

На передвижение воды в почве определяющее влияние оказывает не столько обшзй объем порозого пространства, сколько размеры составлявших его пор. Но кривым зодоудер.~.нзания были рассчитаны по функциям поры рассматриваемого ряда почв /табл.4/. Из приведенных данных следует, что наиболее благоприятными свойствами обладает чернозем обыкновенный, в котором количество влагопроводящих пор по всему профилю равно 40-505? от общего объема пор, занятых водой.

Распределение влагопрозодяцих пор по размерам в лугозо -черноземной солонцеватой почве имеет четко дифференцированный характер. Резкое уменьшение содержания пор, способных пропускать капиллярную и капиллярно-гравитационную зсду, наблюдается с глубины 35 см и ниже, где более 60?> всего объема пор, занятых водой, способно ее удерживать.

Таблица 3

Плотность тзерлой фазы, сложения и порозность почв степных и мочарных ландшафтов. Ставропольский край, Хочубеезский район, клх. им.Балахоноза

.'г разреза, почза ¡глубина, ¡плотность ¡плотность! общая

!см 'твердой .'сложения, ! полезность, ! 'фазы, г/см? г/см" ! %

1. Чернозем С-10 2,51 1 ,14 56 ,3

обыкновенный 35-50 2,70 1, П1 ► VJ1 51, ,5

1СС-120 2,71 1 J-! ,33 си, Q , ^

120-150 2,70 j- I 51, ,1

2. Луге зо-черно з емная С--10 2,59 1, ,23 1 1 ^

солонцеватая 25-50 2,57 1. ,42 43 ,8

73-130 2,74 1, ,76 35, ,3

130-150 2,78 1, ,77 36, ,3

3. Черноземно-луговый 0-10 2,34 1. ,29 51, ,1

солонец 30-40 2,75 1| ,45 47, ,3

S0-30 2,73 1, ,44 48, ,2

4. Черноземно-луговый 0-10 2,31 1, 42 45, ,5

солонец, 1 год осущения 20-40 2,37 1, 21 54, ,7

50-50 2,75 Л J-» 37 50, 2

Неблагоприятными водно-физическими свойствами характеризуются чер-ноземно-лутовые солонцы. Обращает вникание дифференциация собственно пахотного слоя осушенных участков. Вследствие меняюшхся состояний набухания и усадки происходит нарушение естественной структуры почзы, что приводит к уменьшению содержания пор инфильтрации и аэрации.

Таблица 4

Распределение пор по функциям в почвах степных и мочарных ландшафтов /в % о? о;ъема пор, занятых водой/. Ставропольский край, Кочубеевсклй район, юте. им.Еалакенова

.'> разреза, почва ! поры

!::« 'ЛЬ- аэр; г!влаго- 1 а г"^ _ занятые

! !траг !~с: .0- !сс:-п 2- прочно

! ; ! ; ! а 1 - - к.

1. Чернозем 0-28 22, о п 7 О'.- г\ 5 17,4

обыкновенный 50-50 22, 2 23 з 44 4 "3 Э А л п хО, 1

100-120 25 7 37 2 52 3 ■31 4 16,3

120-150 20 3 95 7 40 О 40, о 18,9

2. Лугсво-черно- 0-25 22 6 34 2 40 8 14,0

земная солонце- 35-50 19 2 25 6 38 о 44 8 16,7

ватая 78-130 19 0 —• 25 8 34 8 47 0 18,2

130-150 23 0 31 1 - 39 о ** / А т-= 5 16,2

3. Черкеземко- 3-30 15 7 20 5 оо к 51 8 15,7

луговый солонец 40-30 23 8 47 4 40 2 12,4

£0-80 — - А - 31 4 43 0 44 2 12,8

4. Черноземно- 0-10 8 Р, ^ 12 о 25 7 50 о 20,7

луговый солонец, 20-30 18 4 25 44 7 ЗЭ 5 15,8

1 год ссуления 60-80 21 9 28 1 40 3 42 7 16,7

Таблица 5

Общая /по БЭТ/, внешняя /по Фарреру/ и внутренняя эффективная удельная поверхность почв степных и мочарных ландшафтов. Ставропольский край, Кочубеезскпй район, клх. пм.Еалахонова

И разреза, почва ! глубина, ! удельная поверхность /м~/г / ! см ! обкая ! внепшяя ! внутренняя

1. Чернозем 0-28 108 49 59

обыкновенный 28-50 112 52 59

предкавказсклй 50-50 1С5 47 58

1С0-120 55 42 44

110-150 95 49 49

2. Лугозо-черно- 0-25 50 55 25

земная солонцеват ая 35-45 105 33 42

50-73 94 45 49

75-130 53 42 46

130-150 93 49 47

3. Черноземно- 0-10 81 47 34

луговый солонец 20-40 84 ' 42 42

солснчакозатый 40-50 80 41 39

30-80 77 37 40

4. Черноземко- 0-10 123 92 31

лугозыи солонец 20-40 120 85 35

солончакозатый, 40-60 114 83 30

1 год осузения 60-80 97 72 25

Установлено существенное различие величин удельной поверхности почв в зависимости от гранулометрического и минералогического со-ставоз /табл.5/. Максимальные значения общей удельной поверхности в основном обнаруживаются у почв с более высоким содержанием ила, однако при этом значения внешней и внутренней удельной поверхности существенно различны. Как правило, относительно низкое содержание монтмориллонита /разрез 2 - 0-25 см, разрез 4/ обусловливает превышение внешней поверхности над внутренней в два-три раза. Необходимо отметить зависимость удельной поверхности и от состава поглощенных катионов.

2. Элементы полного гежима

Основные элементы водного режима рассмотрены по данным 2 лет наблюдений - очень засушливого для данного района 1990 г. и сухого 1991 г. Суммы осадков за год и за период наблюдений составляют соответственно 450 и 287, 530 и 400 мм. Началу наблюдений за водным режимом предшествовали 3 чрезвычайно влажных года /1987-1989 г.г./. Ежегодное количество осадков превышало 700-760 мм, что вызвало крайне неблагоприятную обстановку на данной территории и способствовало поднятию грунтовых вод к дневной поверхности с затоплением значительной территории колхоза, что наблюдалось ранней весной 1990 г. Кроме этого, на некоторых участках произошло смыкание капиллярной каймы грунтовых вод с поверхностными талыми снеговыми и дождевыми водами, что привело к появлению верховодки в подпахотном горизонте и переувлажнению пахотного слоя. Режим влажности рассматриваемого ряда почв приведен на рис.1.

В 1990 году профиль чернозема обыкновенного на протяжении большей части наблюдений тлел влажность в интервале предельная

полезая влагоемкость /ППВ/ - 0,7 ППЗ и, начиная со второй половины июня, средняя часть профиля /40-140 см/ была увлажнена до 0,7 ШЗ - ВЗ /влатаость устойчивого завядания растений/, что вызывалось активным потреблением влаги сельскохозяйственными растениями /кукуруза/. Наличие верховодки весной в подпахотном слое лугово-чер-ноземной солонцеватой почвы привело к насыщению его до полной вла-гоемкости /ПВ/ - 0,9 ИЗ, и лишь к началу июня профиль всей почвы имел влажность ППВ - 0,7 ППВ. Грунтовые воды большую часть времени залегали на глубине около ISO см с кратковременным исчезновением из двухметровой толщи в конце лета - начале осени. Переувлажнение пахотного горизонта привело к значительной потере урожая. В наибольшей степени различия водного релсима проявились в черноземно-луговых солонцах. Профиль неосушенной почвы /разрез 3/ активно подвергался воздействию грунтовых вод на протяжении всего периода наблюдений. Весной влажность всего профиля составляла 0,9 ИЗ - ШВ и, начиная со второй половины нюня, произошло некоторое его подсыхание до 0,7 ППЗ. Почва з течение долгого времени находилась в сыром и вязком состоянии, что привело к ее выводу из севооборота. Иначе формируется зодный ре:япм осушенного черноземно-лугозого солонца /разрез 4/. Здесь дренажный канал понизил уровень грунтовых вод до двух метров, что привело к значительному подсыханию всего профиля. До середины лета влажность зсего почзенного слоя составляла ШЗ - 0,7 НТВ /как и у чернозема, разрез 1/ за исключением верхнего слоя /0-10 см/. После второй половины июля профиль почвы имел влажность меньше 70% ППВ, что вызвано, вероятно, как действием дре-нака, так и активным потреблением влаги растениями. Поверхностный горизонт до глубины 20-30 см представлял собой крупные и плотные глыбы, вла:яность которых была меньше 33, что очень неблагоприятно сказалось на росте и развитии сельскохозяйственных растений.

Pnc.l Ре-кая влажности почв и грунтовых вод.

IV V vi vu vin ix х m IV V vi vu vin ix X

I "-"I ев, гв Mill 1шв - 0,71шв

ПВ - 0,9ПВ I I 0,7Ш13 - ВЗ

Y//A 0,9113 - ППВ j < ВЗ

Воздухоносная морозность этого ряда почз существенно различается. Чернозем обыкновенный на протяжении всего вегетационного периода по всему профилю содержит значительное количество пор, заполненных воздухом, в то зремя как воздухоносная псрозность лугово-чернозем-ной солонцеватой почвы только з пахотном и подпахотном горизонтах благоприятна для нормального раззития растений /более 18£/. Нижняя часть профиля /глубже 80 см/ обводнена - воздухоносная порозность менее 2%. Различия черноземно-луговых солонцов по водному- режиму существенно не отразились на воздушном режиме в пахотных горизонтах этих почз. Несмотря на низкое содержание злаги в верхнем слое осушенных почв из-за сменяющихся процесооз усадки-набухания, поровое пространство уменьшается при зксыхании почвы, что призодит к снижению содержания воздуха /Березин H.H., 1957/. В неосушенных почзах почти все поры заполнены водой, и содержание воздуха составляет не более 10^.

1991 г. также был сухим, что сказалось з целом на зсей исследуемой территории. Произошло ее просыхание. Весь профиль чернозема до середины июня имел влажность з интерзале НПЗ - 0,7 ПИЗ. Начиная со второй полсзины злажность уменьшилась и состазила менее 70? Ш13, за исключением периода с середины августа до середины октября, в котором почти вся толща имела злажность меньше ВЗ. Существенно изменился водный режим лугово-черноземной солонцеватой почзы в результате действия открытого дренажного канала, проложенного з конце 1990 г. /УГЗ понизился до 3,5-4 м/. До середины апреля верхний метровый слой имел влажность 0,9 ПВ - ПЕВ, а, начиная с лета, произошло дальнейшее просыхание профиля. Влажность полуторометрозого слоя составляла 0,7 ППВ - ВЗ, однако нижняя часть по-прежнему могла испытывать действие капиллярной кайлы грунтовых зод, и ее влажность находилась на уровне предыдущего 1990 г. /ППВ - 0,7 ППВ/.

В неосуденном черноземно-лутовом солонце уровень грунтовых вод практически не изменился. Начиная с августа, влажность в верхней полуметровой толше составила меньше 70S ППВ. Просыхание осушенной почвы привело к дальнейшему уменьшению влажности профиля. Начиная с мая, а в нижней части - с апреля, влажность почвы была не более 0,7 ППВ. Осенью влажность нижнего горизонта этой почвы оказалась ниже ВЗ.

В рассматриваемых почвах наблюдались значительные различия окислительно-восстановительного потенциала. Осенью 1991 года ОВП всех почз был более высоким, чем весной 1990 г., что вызвано значительным просыханием территории в этот период. 3 наибольшей степени эт:: различия проявились у черноземно-луговых солонцоз. В не-осуленных почвах ОВП &пах изменился с 200-250 до 400 мВ, в осушенных - с 350 до 500 мЗ. Окислительно-восстановительный потенциал осушенных черноземно-лугозых солонцов иглел более высокие значения по сравнению с неосуленкыми. Различия ОВП черноземов и лугозо-чер-ноземншс почз за тот же период наблюдений оказались несущественными

Таким образом, рассматриваете почвы характеризуются различными эколого-гидрологпческими условиями. Они определяются погодной обстановкой, генетически1Л1 особенностями почв и положением и режимом грунтовых вод. Обрашает внимание переувлажнение пахотных горизонтов почв мочарных ландшафтов ранней весной и поздней осенью. Действие дренаяных каналов в целом изменяет водный режим почз мо-чаров. Грунтовые воды быстро исчезают. Однако улучшение воздушного и водного режимов этих почв в результате осушения не привело к формировашсо благоприятных условий. Поступление минерализованных вод в горизонты почвенного профиля обусловило их засоление и осо-лонцевание.

3. Химические свойства почв

Водоупором грунтовых еод в регионе являются соленоснке майкопские глины. В табл.6 приведены данные по химическому составу водной вытяжки почз степных и мочарных ландшафтов и грунтозых вод, сухой остаток которых составляет почти от 14 до 30 г/л. В составе солей преобладают сульфаты натрия. Качество воды по SAR весьма неудовлетворительное /32-36/. Неглубокое залегание грунтозых еод и подъем их к дневной поверхности способствуют развитию процессов засоления и осолонцезания. В наибольшей степени этому подвержены черноземно-луговые почвы. Содержание легкорастворимых солей в почве по всему профилю презышает 1,0-1,75 сухого остатка /за ис?-~оче-нием слоя 0-10 см на осушенном участке/. Засоленные псчзы классифицируются как солснчакозатые. Преобладают токсичные соли /0,50,95/, из нетоксичных - гипс. Чернозем обыкновенный содержит незначительное количество солей з верхней части профиля /менее 0,15/ и только с глубиной содержание возрастает. В лутово-черноземной почве максимальное количество солей находится з поверхностном слое, из которых 755 приходится на токсичные. Как и в черноземе содержание гипса незначительное.

Грунтовые зсды в рассматриваемых почвах оказывают существенное влияние на состаз поглощенных катионов /табл.7/. Чернозем обыкновенный в горизонтах, не испытывающих их влияние, отличается высоким содержанием поглощенного кальшгя и относительно низким - магния. Соотношение Ca:Mj=3-4. Под влитием грунтовых вод происходит резкое уменьшение /в 2,5-3,5 раза/ поглощенного кальция при одновременном повышении содержания магния в ППК. При этом соотношение Са:М^ в почвах мочароз, приуроченных к галечникам, опускается до 1 и менее. Промежуточное положение занимают лугозо-черноземные по-

чвы на мощном суглинке. Степень насыщенности ШК натрием максимальна у почв в зоне активного влияния минерализованных грунтовых вод и составляет в черноземно-лугозых почзах 30-40$ от суммы поглощенных катионов. Полученные данные показывают, что процесс рассоления и рассолонцевания переувлажненных почв мочаров под влиянием естественных факторов после осушения растягивается на неопределенно долгий период. По нашим наблюдения:.: 10-летнее осушение чер-ноземно-луговых почв практически не привело к заметному улучшению их химических свойстз.

Супестзенное значение для дифференциации почв по степени заболачивания, засоления, их мелиоративной и сельскохозяйственной оценке имеют данные об урожайности культур /та5л.8/. Полученные данные сзидетельстзуют о резком снижении урожайности на почзах, подвергающихся заболачиванию минерализованными грунтовыми водами. В 1990 г. урожайность кукурузы состазила на лугсзо-черяоземной солонцеватой почве около 30?5 от общей биомассы и меньше 3$ от массы псчаткоз по сравнению с урожайностью на черноземе. Зерно не было получено вообще. Осушение чернсземно-лугозкх почв мочарных ланд-шафтоз, измениз водный режим, не устраняет приобретенного засоления и осслонцезания, поскольку и на 10-й год последействия дренажа продуктивность этих почз /по зерну/ оставалась на 60Й ниже контроля. Аналогичная картина наблюдалась и в 1991 году, когда на засоленных осушенных почзах урожайность озимой пшеницы и суданской травы оказалась значительно ниже, чем на черноземе. Неосушенные черноземно-лутовые почвы исключались из сезосборотов и использовались только в качестве выгона непродолжительного пользования.

Таблица 6

Химический состав водной зктянки и грунтовых вод, сумма токсичных солей и содержание гипса з почвах степных и мочарных ланд-ыа!тов. Ставропольский край, Ксчубеезский район, клх. им.Еалахонова

.'в разреза, по^за ¡глубина, С0§7 .'сухой ¡сумма токсич- !гипс /со

!см % ¡оста- ных солей /по- !лянокпсл

ток, % !чзы-^, грунто- ¡зытяжка/

! вые зоды- г/л !

1. Чернозем 0-10 нет 0,07 0,02 0,3

обыкновенный 30-40 - 0,04 0,03 0,3

пп1 гуп - 0,08 0,04 0,4

120-150 - 0,22 0,17 1,2

2. Лугозо- 0-10 - 0,25 0,18 нет

черноземная 30-40 - 0,20 0,СЗ 0,3

сслснцезатая 60-70 - 0,11 0,07 0,2

120-150 - 0,18 0,10 не опр.

Грунтовая зода 180 - 13,92 13,24 -

3.Черноземно- 0-10 - 1,04 0,87 4,1

лугозы:": солонец 20-40 - 1,70 0,80 5,3

60-80 - 1,53 0,71 5,2

Грунтовая вода . 80 . - 15,30 14,96 -

4. Черноземно-лу- 0-10 - 0,51 0,50 4,4'

гозкй солонец, 20-40 - 1,43 0,74 5,0

1 год осуления 60-80 - 1,14 0,72 5,4

Грунтовая зода 100 - 29,72 29,30 -

Таблица 7

Обменные катионы /по Щефферу, % от суммы/, гумус и рН почв степных и мочарных ландшафтов. Ставропольский край, Кочубеевский район, клх. им.Балахоноза

! см ! Са2+! ! i 1 + I ! ! К*! ! i гумус, сг ! рК '.суспенз:

1. Чернозем 0-10 76, 7 19,8 1,6 1,9 4,0 7,5

обыкновенный 30-40 79, ,3 18,0 1,9 0,8 3,7 7,4

60-70 74, 2 23,4 1,6 0,8 2,9 7,7

43, 8 44,6 10,3 1,3 1,6 7,9

2. Лугово- 0-1С 38, Г! 42,1 17,8 2,1 3,3 7,5

черноземная 30-40 37,3 6,0 1,0 3,4 7,3

с о."с н"э эз^зя 60-70 62, 7 33,3 ' 3,2 0,8 2,1 7,3

130-150 8 43,9 15,7 0,6 1,3 8,1

3. Черноземно- с-1: 21, 4 37,4 39,8 1,4 2,8 7,9

луговыи солонец 20-40 3 38,2 37,8 0,7 2,6 7,5

солончаковатый 80-30 23, 11 ЗЭ,о 36,0 1,3 1,4 7,7

4. Черноземно- 0-10 27, ,4 41,6 29,8 1,1 3,1 7,9

лугсзый солонец 20-40 33, |2 36,5 29,5 0,8 2,7 8,0

солончаковатый, 60-80 29, с 33,5 36,6 0,8 1,2 7,7

1 год осушения

5. Черноземно- 0-10 56, ,6 27,2 15,3 0,9 2,6 7,8

луговый солонец 20-40 21, ,0 32,5 46,1 0,4 2,0 8,1

солончаковатый, 60-80 19, ,6 35,9 44,0 0,5 1,5 8,1

10 лет осушения

Таблица 8

Урожайность сельскохозяйственных культур /ц/га/ на почвах степных и ;.:очарных ландшафтов. Ставрополье:-"!": край, Кочубеезскии район, клх. пм.Еалахонсва Д=5, =0,С5/

разреза, почва ! 1990 t 1991

! кукут уза !

.'общ. масса' початки ! з ерно! ница, зерно! трава

обь Чернозем кнозенныи 421+45 146+15 77+11 46+5 335+28

2. Лугсзо-черно- 115+7 4+1 нет- 9+4 не опр.

з е.". :-:ая сслонцеза: ая

3. Чернозsmh:- нет нет нет нет чет

луг озый солонец

4. че ^но з эг..лО— о 4+1 не опр. 24+17

луг соло-~тт

1 т- С"7 Q^"-'"BrZl

5. Чернозешо- 340+14 31+13 30+5 не егге. 214+24

луг овкй солонец,

Л J.U лет осушения

нет" - полная гибель урожая

4. Влияние некоторых мелпогантоз на химические свойства чет>-ноземно-лтговнх солонцов

Улучшение переувлажненных почв мечаров, как показали наши ;;с-следозания, не может ограничиться только устранением причин их заболачивания. Поэтому комплекс гидромелиоративных мероприятий дол-

ясен быть дополнен как химпческж.ш, так и агромелиоративными мероприятиями, направленными на улучшение свойств поверхностных горизонтов засоленных и солонцовых почв. Для проверки действия различных мелиорантов нам:: были выполнены модельные исследования по оценке мелиоративного действия фосфогипса и известняка.

Таблица 9

Изменение состава ППХ черноземно-лугозых солонцов при внесении различных мелиорантов /модельный опыт, 0-10 см/

о^-та Ca 2+ t -.1,2+ , А* ! К*

% от суммы по гло: -S? ных катио-

коз

1. Контроль 25 t " 27, 7 37 0 8 -

2. 10 т/га СаС03 2с Q » - 25 34 7 7 4

3. 20 т/га СаС02 25 »— 25, 6 37 2 9 1 —

4. 20 т/га Са504 30 9 t — 2S, 7 35 2 s 9

5. 10 т/га СаС03 + 2, 5 г/га Hf/03 + 40 ,7 35, 0 17 1 7 1

+0,5 т/га Н3?0Л

6. 20 т/га СаС03 + 2, 5 т/га КМЭ3 + 42 .3 36 2 14 Q — 6 4

0,5 т/га Н3?04

Установлено, что эти два мелиоранта не оказызают благоприятного действия на солонцовые почзы мочароз и не снижают содержания натрия в ППК. Поэтому в следующей серии модельных исследований была проведена оценка мелиоративного действия системы мероприятий по химической мелиорации солонцов, предложенной Ставропольским СХл /Хаджпнов Н.И., 1982/. Она сводится к одновременному внесению в по-чзу известняка, азотной и фосфорной кислот под зяблевую зслашку.

Этот прием, как показали наши наблюдения, оказался весьма действенным и обеспечил снижение поглощенного натрия более чем на 50$ после однократного воздействия /табл.9/.

Выводы

1. Под влиянием преимущественно климатических, отологических и антропогенных факторов в рассматриваемом регионе происходит увеличение площади переувлажненных почв. В ареалах ранее автомор-фных территорий наблюдается превращение черноземов в лугозо-чер-ноземные и черноземно-лугозые в разной степени осолонцевания почвы.

2. В случае грунтового заболачивания при близком залегании галечнякозого водоносного слоя формируются сслснчакозатые черно-земно-лутозые солонцы. При заболачивании поверхностными водами ранней весной может происходить их смыкание с грунтовыми. 3 этом случае формируются лугозо-черноземные солонцеватые почвы. Их характерной гидрологической особенностью является наличие 2-х ярусной верховодки в этот период з горизонтах почвенного профиля.

3. В почвах мочялов, заболоченных грунтовыми вода.ми, наблюдается некоторое узеличение /по сравнению с азтоморфными почвами/ гидрослвд и снижение содержания монтмориллонита. Этим объясняется, по-зидимому, более высокое значение их внешней удельной поверхности /з 2-3 раза/ по сравнений с внутренней.

4. Установлено резкое уменьшение обшей порозности подпахотных горизонтов /с 53 до 36Й/ почв поверхностного заболачивания. При этом узеличение содержания пор, способных удерживать зоду, обусловливает резкое уменьшение водопроницаемости гидрсморфных почв /на порядок/, что существенно изменяет их водный и зоздуш-

ный режимы по сравнению с автоморфными почвами.

5. Б почвах мочарных ландшафтов на протяжении длительного периода /3-4 месяца/ наблюдается переувлажнение поверхностного слоя или всего профиля, приводящее к гибели сельскохозяйственных растений. При этом происходит интенсивное их засоление и осолонцева-ние. Заболачивание черноземных почв поверхностными и грунтовыми водами уменьшает содержание влагопроводящих пор, снижает фильтрацию подпахотных горизонтов, приводит к дифференциации почвенного профиля по другим признакам.

6. Дренажные каналы, врезанные в зодоносный галечниковый горизонт черноземно-лугозкх почв, способствуют бкстрому и глубокому просыханию профиля уже в первый гсд последействия осушения. Однако даже через 9-11 лет после проведения гидромелиоративных работ неблагоприятнее содержание солей исключает возможность их использования в пелезых сезооборотах.

7. Степень засоления и осолонцезания почз в значительной мере обусловлена продолжительностью воздействия грунтовых вод. При позерхностном заболачивании незначительнее количество солей накапливается в верхней и нижней частях профиля. Однако при этом их общее содержание не превышает 0,3%.

8. Непродолжительное воздействие на почвы минерализованных грунтовых вод приводит к быстрому накоплению натрия в ППК и обусловливает солонцевауость почв /до 17^ от суммы поглощенных катионов/. Длительное влияние грунтовых вод вызывает накопление в ППК натрия до 30-40/».

9. Длительное осуление засоленных почз, заболоченных грунтовыми водами, существенно не изменяет их химические свойства. Может наблюдаться лишь некоторое снижение содержания поглощенного натрия з поверхностном слое /до 15^ от с?/ммы поглощенных катионов/

10. Почвы мочарных ландшафтов вследствие заболачивания, засоления и осолонцевания обладают весьма низким плодородием по сравнению с автоморфными почвами. После многолетнего осушения урожайность культур составляет не более 605? от урожайности автоморфннх почз.

11. Применение известняка и гипса в качестве мелиорантов, как показали модельные исследования, оказалось малоэффективным для улучшения свойств солонцовых почз мочаров.'Эта мелиоранты не изменили содержание поглощенного натрия в ППК черноземно-лугового солонца. Вместе с тем нами подтверждена эффективность химической мелиорации этих почв путем одновременного внесения известняка, азотной и фосфорной кислот по методу Ставропольского сельскохозяйственного института.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Генетические, эколого-гидрологические и мелиоративные особенности черноземно-луговых засоленных почв мочаров левобережья р.Кубань. Почвоведение, !Ь7, 1992, с. 5-15 /в соавторстве/.

2. Генетические особенности и гидрофизические свойства почв степных и мочарных ландшафтов юга России. В печати /в соавторстве/.