Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭРОДИРОВАННЫХ ПАХОТНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ И КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ИХ ПЛОДОРОДИЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ИССЛЕДОВАНИЕ ЭРОДИРОВАННЫХ ПАХОТНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ И КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ИХ ПЛОДОРОДИЯ"

ьмщ

На нравах рукописи Кравченко Владимир Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭРОДИРОВАННЫХ ПАХОТНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ И КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ИХ ПЛОДОРОДИЯ

Специальность 06.01.03 — «Агропочвоведение, агрофизикам

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Воронеж - 2003

Рабата выполнена на кафедре почвоведения Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д. Глинки.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Иванов Василий Дмитриевич

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Доктор географических наук, профессор

Смолянинов Владимир Митрофанович

Черемисинов Александр Юрьевич

Ведущее предприятие — Воронежская государственная лесотехническая академия

Защита состоится «21» ноября 2003 г. в 14 00 часов на заседания диссертационного совета Д 220.010.06 Воронежского государственного аграрного университета им. К Д. Глинки по апресу 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина I, ауд. 268.

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Воронежского агроуннверсктета.

Автореферат разослан «20» октября IV'. -.

Ученый секретарь диссертационного -

кандидат сельскохозяйственных наук, л

] Общая характеристика работы

Актуальность исследований определяется недостаточной изученностью свойств черноземных почв на водосборных площадях, подверженных процессам эрозии и аккумуляции и их совокупного (системного) влияния на уровень плодородия.

В условиях расчлененного рельефа местности центра Среднерусской равнины с высокой антропогенной нагрузкой на агроландшафты и чрезмерной распа-ханностью территории - широкое распространение обрели процессы эрозии и деградации почв, а так же процессы переотложения смытого почвенного материала. В связи с этим эродированные почвы имеют свои особенности. Зачастую в них недоучитываются некоторые факторы, особенно рельеф и лочвообразующне породы, особенности эрозионно-акку мулятивных процессов на водосборных площадях. В результате этого при характеристике этих почв не используется основополагающие их признаки, а вольное обращение с терминами порождает теоретическую н номенклатурную неопределенность.

Цель и задачи исследований - изучить современное состояние эродированных черноземов и на примере ключевых участков расположенных на территории Воронежской области определить систему показателей, характеризующих уровень их плодородия, ^

Для достижения поставленной цели следовало решить ряд задач:

- систематизировать информацию по характеристике эродированных почв Воронежской области;

- выявить влияние отдельных (основных) факторов на уровень плодородия эродированных почв;

- определить систему основных показателей, характеризующих уровень плодородия эродированных черноземных почв.

Научная новизна диссертационных исследований состо>гт в новом комплексном подходе к дифференцированной оценке свойств почв на элементарных водосборах лесостепной и степной зон Воронежской области как территориальной основы и изменения этих свойств по катенам (водораздел - склон - шлейф склона - речная долина).

На основе такого подхода вычленено влияние эрозии и аккумуляции на свойства смьггых, смыто-намытых и намытых почв на элементарных водосборах. Охарактеризованы основные свойства почв подверженных водной эрозии. Определена система показателей, позволяющая установить качество почв и уровень их плодородия.

Защищаемые положения:

- на основе учета особенностей процесса почвообразования в условиях расчлененного рельефа местности показана возможность и перспективность использования элементарных водосборных плошапей и их составляющих с использованием катен (почвенно-геоморфологнческнх профилей) для детального отображения структуры почвенного покрова и свойств почв, подверженных процессам эрозии и аккумуляции;

ЦНБ МСХА

(¿•сжд научай лкт^рягут}«

- определена система основных показателей (гранулометрический состав, запасы гумуса в горизонтах (А+В), степень насыщенности почв основаниями, интегральный поправочный коэффициент на отдельные свойства почв) для характеристики уровня плодородия эродированных почв;

- установлены функциональные связи между урожайностью выращиваемых культур с интегральным оценочным показателем свойств почв, применяемые к конкретным полям и севооборотам, позволяющие использовать их в определении объемов производства растениеводческой продукции.

Практическая значимость исследований состоит в комплексной оценке свойств почв и уровня их плодородия, в обеспечении прогнозных расчетов урожайности и валовых сборов продукции растениеводства, в разработке классификации плодородия эродированных почв.

Апробация работы. Материалы исследований были доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава В ГА У в 2000-2002, 2002-2003 гг., опубликовано 6 научных работ.

Диссертационная работа является составной частью темы научно-исследовательской работы кафедры почвоведения Воронежского ГА У «Разработать научные основы оценки качества почвы, ее производительной способности и преобразования плодородия по экологическим критериям риска к кризиса», номер государственной регистрации - 01.2001.003985.

Обьем и структура диссертации. Диссертация выполнена на 134 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы, включающего 154 наименования (в т.ч. 14 на иностранных языках) и приложения. Работа содержит 32 таблицы, 32 формулы и 8 рисунков.

2 Характеристика объектов и методы исследования

В работе приводятся результаты исследования трех ключевых участков, которыми являются балочные водосборные площади. Участки выбраны с учетом распространенной почвы к типичных склонов в области с различной интенсивностью эрозионно-аккумулятивных процессов.

Первый участок - склон северо-восточной экспозиции дайной 2050 м. Он расположен справа от трассы автомагистрали Воронеж-Москва к поселку Ямань Рамонского района Воронежской области. Данный склон расположен »а границе седьмого (северо-восточный) и второго (северный) геоморфологических районов с интенсивностью процессов эрозии <5 и 5-10 т/га. Склон имеет выпукло-, вогнутую форму. На этом склоне крутизна возрастает от водораздела к нижней части склона. Перепад высот составляет 46 м, крутизна склона изменяется от 0 до 6е. По длине склона крутизна изменяется в среднем от 2 до 6е.

Почва водораздельного плато первого участка представлена черноземами выщелоченными, среднегу му еными, среднесуглиннстыми на тяжелом карбонатном лессовидном суглинке палево-бурого цвета. Эта почва принята нами за абсолютный эталон несмытой почвы для водосбора первого участка.

Второй участок - склон северо-западной экспозиции длиной 2252 м, Расположен в ТОО им. Мичурина Подгоренского района Воронежской области, рядом с селением Большая Дмитровка. Приурочен к четвертому (юго-западны/!) геоморфологическому району с интенсивностью поверхностного смыва 15-20 т/га. Это наиболее эрозионно-опасная территория, как ло геоморфологическому, так >1 админ нстрагги в ному делению. Склон также имеет выпуклые и вогнутые участки. Перепад высот составляет 85 м с крутизной склона от О до 9е. В середине склона крутизна изменяется в среднем от 3 до 9е. На водораздельном плато второго участка располагается черноземы обыкновенные, мощные, среднсгумусные, тяжелосуглинистые на тяжелом карбонатной лессовидном суглинке. Эта почва принята нами за абсолютный эталон несмьгтой почвы для водосбора второго участка.

Третий участок представлен склоном западной экспозиции, длиной 769 м и перепадом высот 4,8 м. Крутизна склона изменяется от 0 до 3°. В середине склона крутизна изменяется <уг 1 до 3".

Расположен данный склон в ООО "Эртильское" Эртильского района Воронежской области (г. Эртиль) и приурочен к северо-восточному геоморфологическому району с интенсивностью поверхностного смыва <5 т/га. Склон пологий, выровненный. На водораздельных плато третьего участка располагаются черноземы типичные, мощные, среднегумускые, тяжелосуглинистые на тяжелом карбонатном лессовидном суглинке палево-бурого цвета. Эта почва принята нами за абсолютный эталон несмьгтой почвы для этого участка.

Таким образом, выбранные участки позволяют охватить основные элементы макрорельефа облает, отличающиеся различной эрозионной опасностью. На их основе делается возможным характеристика изменения к современного состояния основных свойств эродированных черноземов.

Для характеристики современного состояния выбранных участков использовались следующие камеральные и лабораторные методы;

- камеральный информационно-аналитический рекогносцировочный;

- полевой сравнительно-географический;

- лабораторный сравнительно-аналитический;

- расчетный: расчет показателей плодородия применительно к объектам исследования по основным элементам рельефа;

Анализ результатов полевых и лабораторных исследований проводился сравнительно-аналитическим методом с использованием статистического метода.

3 Характеристика современного состояния эродированных

черноземов

3.1 Морфологические свойства

Представленные почвенно-геоморфолотческие профили участков разнообразны по экспозиции, длине, крутизне склона и местном базисе эрозии (табл. 1). Эти данные также подтверждают литературную информацию о том, что рельеф Воронежской области весьма разнообразен в различных ее частях.

Они имеют как выпуклые, так и согнутые участки. Поэтому с развитием эрозионных процессов на склонах, происходят изменения в мощности гумусового горизонта. На выпуклых участках идет уменьшение мощности гумусового горизонта, а на вогнутых его увеличение (табл. 1).

Таблица 1 - Морфогеютическая характеристика черноземов по почвенно-

геоморфологнческнм профилям

Показатели Выщелоченные (профиль 1) Обыкновенные (профиль 2) Типичные (профиль 3)

Экспозиция склона Северо-восточная Северо-Западная Западная

Длина склона, м 2050 2252 769

Превышение, м 46 85 4.8

Крутизна склона, град. 2-6 3-9 1-3

Мощность почвенного профиля на водоразделе, см 103 ПО 123

Мощность гумусового горизонта на водоразделе, см 65 68 82

Уменьшение мощности гумусового I оризонта на выпуклых участка* относительно волорачлела. см -13,5(10-17) -9,5(8-11) -8.0(7-9)

Увеличение мощности гумусового ториюнта на вогнутых участках относительно водораздела, см +8,5(5-12) +5,5 (3-8) +7 (4-10)

Характер перехода горизонта В к ВС Постепенный, ровный Постепенный Постепенный размытый

Структура гумусового горизонта Ком коваго-тернистая Комковагто-зернистая Комковато-зернистая

Гранулометрический состав пахотного слоя на водоразделе Тя *село-СУГЛ ИНИСТЫЙ Тяжелосуглинистый Тяжел о-суглинистые)

Гранулометрический состав пахотного слоя на выпуклых частях склона Средне-СУГЛИН ИСТЫЙ Средне-суглинистый Тяжел о-СУГЛИНИСТЫ й

Сложение ночь пахотного слоя на водоразделе Плотное структурное Плотное структурное Плотное структурное

Сложение почв пахотного слои в нижней части склона I Ьюгное слоистое Плотное слоистое Плотное слоистое

Следует отметить изменение гранулометрического состава верхнего гумусового (пахотного) горизонта почв. Вниз по склону по визуальному полевому определению он от тяжелосуглинистого в верхней части склона изменяется до сред-несуглинистого в средней части склона на выпуклых участках. Это связано с перемещением наиболее плодородных илистых частиц вниз но склону в процессе эрозии, а также вследствие действия шл ропоген но го использования данных почв, которые ускоряют вышеназванный процесс. В результате гранулометрический состав облегчается.

Продукты смыва выражаются в сложении почв. Хорошим сложением па* хотного слоя отличаются почвы водораздельных равнин, где эрозия отсутствует. Они характеризуются как плотные структурные. Почвы, расположенные в основании склона характеризуются как плотные слоистые. Это связывается с процессами аккумуляции продуктов смыва.

Таким образом, плодородные частицы перемешаются вниз по профилю склона в результат« действия процессов эрозии, преимущественно на выпуклых участках склонов и накапливаются в основании склона в вате слоев. Вследствие этого изменяется гранулометрический состав и сложения пахотного слоя почвы. Эго хорошо прослеживается данными тюлевого исследования почв.

Таким образом, шшт морфогенегической характеристики черноземов по почвснно-геоморфологическич профилям показал, что представленные профиля разнообразны. Это выражается в характеристике их основных морфомегтрмчееккх характеристик {длина, крутизна, экспозиция, местный баше эрозии). Из-за различий в рельефе и различных почвах на этих элементах рельефа процессы эрозии н аккумуляции протекают с разной скоростью и имеют спои специфические особенности.

Для характеристики эродированных черноземов исследовались агрофизические (гранулометрический состав), физико-химические (гумус (%), рН«», Иг, Саг\ Са^+Мд1*) и агрохимические (подвижный фосфор н обменный калий) свойства.

Показатели определялись но всему почвенному профилю, за исключением гранулометрического состава, который определялся но всему почвенному профилю (до гор. С) только на волоразделе. Вниз по склону гранулометрический состав определялся только в горизонте Л^, и А, Такое определение гранулометрического состава в лабораторных условиях, было обусловлено данными полевого исследования, на основе которого было установлено, что изменение гранулометрического состава происходит в верхних пахотных и подпахотных горизонтах почв (табл. 1), что связываюсь с развитием эрозионных процессов.

3.2 Характеристика чернозема выщелоченного но длине склона

Анализ цифрового материала по гранулометрическому составу (табл.2) почв рахшчных элементов рельефа по профилю склона Рамонского района Воронежской области, свидетельствует о том, что профиль почвы на водоразделе иос1тт двухчленный характер. Об этом свидетельствует цифровой материал по соотношению фракций. Как видно, на глубине -10 см содержание этих фракций меняется. Содержание песчаной фракции увеличивается на 30?о, а илистой фракции уменьшается на -10%. Связывается зло с тем, что исследуемый профиль располагается па месте контакта четвертичных суглинков п глинистых песков. Вниз по склону можно заметить, что облегчение гранулометрического состава верхних двух горизонтов, связано, в том числе и со смывом илистых част ни, так как изменяется соотношение физического песка и физической глины, за счет уменьшения илистой фракции и увеличения песчаной фракции, что характерно при эрозионных процессах.

Физико-химическая характеристика исследуемого профиля склона такова: вниз но профилю почвы содержание ¡умуса, гидролитическом кислотности и поглощенных катионов и Са2* изменяется в сторону уменьшения, а рНса1 в сторону увеличения. Изменение поглощенных катионов происходи медленно, а гидролитической кислотности очень бистро при появлении Гранины залегания

карбонатов. При поя плети г процессов эрозии н аккумуляции, а также хозяйственной деятельности человека происходят изменения по профилю склона в мощности гумусового горизонта, содержалин гумуса. Смыв и намыв почвы проявляется в изменении залегания карбонатов, вследствие чего резко изменяется показатель рНсм и гидролитической кислотности (табл. 2),

Таблица 2 - Характеристика чернозема выщелоченного по дпнне склона

Глубина, см Диаметр фракций, % Гумус, % рНс„ Нг Са Са Р^О, к2о

>0.01 1 <«.01 мг-лкв,/ 100г мг/ кг

Ртрез № 1 (во дорамелыкк пространство)

0-Ю 32,42 67,58 4,45 5,65 ) 2,62 18.7 21,2 103 184

20-56 27,32 72,68 5,56 5.44 3,13 18,3 20,8 52 90

36-53 66,57 33,43 3.55 5,65 2,07 18.3 )_2016_ 75 92

53-78 57,82 42,18 1,79 7,50 031 133 15,1 20 19

>7в 32.42 67,58 0,53 7.40 0,31 15,0 16,8 12 19

Разрез К* 2 (625 м от р. 1)

0-20 61,31 38,69 3.«2 634 1,53 16,0 183 76 113

30-46 34,08 3.07 6,00 1,46 133 17,8 56 85

46-62 - 237 7.45 0.29 14,0 14,9 16 15

62-»» - - 1.90 7,50 029 ИЗ 12.1 16 13

>94 - - 0,53 7,85 0,23 5.7 62 16 П

Рмрез№3 (1090 м от р 1>

0-20 57,77 42,23 5,19 5,34 4,14 18,0 20,7 68 71

20-30 42,56 57,44 2,49 7,36 038 21,0 23,7 11 32

30-45 - 3,12 5.69 2,26 18,7 21.4 50 58

45-67 - - 1,38 6.14 1,23 19,3 21,6 48 62

>67 - - 1.11 730 1 038 19.5 20,8 17 30

1*а1реэ№4(]400могр, 1)

0-20 51.84 46.16 4,50 5,55 2М 16,7 19Д 72 82

20-51 38,66 4,34 5,41 333 16,7 19,0 62 57

52-6« - 2,17 5,65 1,63 „163 18,8 40 65

68-78 - 1,27 6,97 0,59 17,3 193 16 22

>7« 1.06 7.51 0-29 143 16.0 11 12

Ра5рС5 К? 5 <1650 М ОГ р. 1)

0-20 60,41 39,59 4,82 5,59 1 3,56 18,3 20.8 111 76

20 -49 57,79 4,34 5,56 1 2,41 223 243 72 53

50-75 - 3,07 5,80 1,98 "V 21.6 49 75

76-97 - 139 5,95 | 1,10 19,3 12 12

>97 - - 1.01 730 ! 031 16,0 173 10 12

РпроК»6(2025 мот р. Г)

0-20 65,71 34,29 5,88 5.57 | 2,57 | 17,0 193 76 90

20-40 64,17 35,83 3,45 5.85 1,86 16,7 19,0 43 58

40-60 61,39 38,51 5,24 5,44 | 3,05 (7,5 19,8 55 55

60-108 - 201 5,60 1 1,98 14,0 15,7 45 65

108-120 - . 1,16 5,57 1 153 12,0 13,7 34 60

>120 - - 1.00 5.54 1 1,13 | 12,7 14,7 54 59

Агрохимическая характеристика профиля 1 такова, что в почвенном профиле водораздельного пространства содержится среднее количество подвижного

фосфора н обменного калия. Исключением является пахотный горн юнг, в котором содержание этих элементов повышенное, связанное, в первую очередь, с хозяйственной деятельностью человека,

Инн? но профилю склона происходят изменения в содержании подвижного фосфора и обменного калия, в основном в пахотном горизонте. Происходит уменьшение содержания как подвижного фосфора, в среднем на 31 иг/кг почвы, так и обменного калия, в среднем на 85 мгУкг почвы. Исключением является данные по разрезу 5 (табл. 2). В пахотном горизонте этого разреза наблюдается увеличение содержания подвижного фосфора до 111 мг/кг почвы. Все эти изменения в содержании питательных веществ можно объяснить действием двух факторов, с одной стороны это эрозионно-оккумулятивные процессы, а с другой - хозяйственная деятельность человека. Воздействие материнской породы и гранулометрического состава не прослеживается, так как нет никакой закономерности в распределении подвижного фосфора и обменного калия по ирофнлю почвы. Как уже отмечалось изменения в содержании этих элементов прослеживаются лишь в пахотном и подпахотном горизонтах исследуемой почвы.

3.3 Характеристика чернозема обыкновенного но дэине склона

Л нал ил гранулометрического состава почв по профилю склона Подгорсн-ского района Воронежской области (табл. 3) указывают на то, что все механические фракции более или менее равномерно распределены по профилю склона (для двух верхних горизонтов). Тем не менее, происходят изменения диаметра фракций, с отклонениями в бол иную или меньшую сторону, что можно наблюдать по вссму профилю склона (табл. 3). Такие изменения гранулометрического состава можно объяснить с одной стороны интенсивным сельскохозяйственным использованием склоновых земель, так как гранулометрический состав определялся в верхних двух горизонтах, а с друтоП стороны нельзя отрицать и действия факторов обуславливающих эрозионные процессы. В совокупности эти факторы определяют изменения гранулометрического состава па представленном профиле склона.

Фнзпко-хнмнчсская характеристика профиля склона 2, выглядит следующим образом: поглощенный кальций обыкновенных черноземов по веем разрезам с углублением по профилю значительно не уменьшается. Содержание поглощенного магния довольно высокое, причем по почвенным профилям оно изменяется слабо и без какой-либо строгой закономерности. Обращает на себя внимание кислотность, которая свидсльствуст о шелоченности почвенных профилей. Содержание гумуса значительно не изменяется по профилю склона, но закономерно уменьшается с увеличением глубины. Все это указывает на то, что почвы данного склона содержат высокое количество карбонаггов, которые в конечном счете и определяют основные физико-химические свойства исследуемого профиля.

Агрохимическая характеристика профиля 2, сводится к тому, что наличие карбонатов отрицательно сказывается на подвижности фосфора. Потому что происходит его связывание карбонатами.

Таблица 3 - Характеристика чернозема обыкновенного но длине склона

Глубина, см Диаметр фракций. % Гумус, % рПсм Нг Ca Mg + Ca PiOi KjO

>0,01 | <0,01 ыг-экв, /100 г мг/кг

Раярм № 7 {водора! л< лыюе прост paiicrao)

0-20 49,30 50.70 5.19 6,95 0,52 24,7 27,7 80 56

20-41 48,23 51,77 5,56 6,90 0,67 24.7 28,0 50 37

41-61 45,6! 54,39 3,66 6,85 6.96 0,70 24,0 273 12 31

61-85 47,16 52.84 1,86 0.61 21.7 25,0 12 29

>85 4U3 58.67 1.06 7.25 0,36 193 22,8 12 29

Разрм Кг 8 (98? м trr р, 1)

0-20 I 51,70 48,30 5,14 7,15 0.46 25.0 27,7 73 60

20-32 43,66 56,34 4,45 7.21 0,43 24,7 27.0 21 43

3247 - 3,60 7,25 °d2_ 25,0 273 16 30

47-66 1 * 1.91 7.20 0,40 23,3 25,8 16 29

>66 f - 1.06 7,22 0,35 19,5 23,2 12 24

Разрез № V (1556 и от водораллела

0-20 43,85 1 56,15 5,30 7,08 7,02 0.41 25j7 28,2 81 59

20-36 44,91 55.09 5,08 0,48 25,0 27,5 80 51

36-50 - - 3.71 7,27 0.42 23,0 26.0 12 32

50-67 - - 1.17 7,29 037 19,3 22,8 12 24

>67 - - 0.17 7,28 0,28 15,5 21,5 12 21

Разг>ед№ 10 (1832 м от волораэлела)

0-20 42,88 57,12 4,50 6,98 0.46 25,0 27,7 83 56

20-30 37,24 62,76 4,19 6,'М 0,51 243 26,3 51 38

34-45 - - 3,39 7.20 0.38 26,4 16 30

45-67 - - US 7,24 0.34 21,0 24,0 14 24

>67 - - 1.32 7,29 0^1 17,5 223 10 22

Разрез.№ 11 (2252 м от водораалела)

0-35 54,77 45ДЗ 4,66 6,96 0.53 22,0 243 100 61

35-48 53,33 46,67 3.92 7.0S 0,45 22,3 24,6 20 32

48-68 - - 3,82 7.04 0,58 20.7 22.4 16 28

62-7* - - 1.74 7,0 Я 0.37 19,7 22.0 15 25

>78 - - 0.5S 7,24 0,28 19,0 17.7 12 20

Как видно из таблицы 3 по всему профилю склона происходит резкое изменение в его содержании, при перехоле горизонта Л в В, Если в горизонтах An« и Л его содержание по профилю склона не превышает 80-100 мг/кг почвы, то горизонты лежащие ниже горизонта В (>45 см), содержат его на 50 мг/кг почвы меньше. Такое распределение подвижного фосфора связано с тем, что в верхние горизонты вносятся минеральные удобрения, поэтому его содержание в верхних горизонтах выше. С глубиной происходит его связывание карбонатами почвы.

Значительных колебаний обменного калия по всей длине склона не наблюдается и его содержание в верхнем пахотном горизонте остается в пределах одного класса обеспеченности.

Таким образом, можно заключи»,, что содержание подвижного фосфора и обменного калия на исследуемом склоне определяется хозяйственной деятельностью человека, характером возделываемых культур.

3.4 Характеристика чернозема типичного по длине склона Анализируя информацию представленную в таблице 4 по гранулометрическому составу, можно заметить, «по на водораздельном пространстве (разрез 12) на глубине 74-78 см происходит изменение в содержании фракций. Так, фракция илистых частиц увеличивается в среднем на 15%, фракция песков мелкого уменьшается на 12%. Здесь имеет место неоднородность ночвообразующей породы по гранулометрическому составу, А это в свою очередь формирует двучленный профиль, за счет расположения исследуемого профиля в зоне контакта глин и аллювиальных отложений надпойменных терасс.

Таблица 4 - характеристика чернозема типичного но длине склона

Глубина, см Диаметр фракций, % Гумус, Г. Нг Са ме * Са РгО?

>0,01 | <0.01 мг—экв./ 10Ог. мг/кг

Рад Г)М№ 12(еодоратлель«ое пространство)

0-20 37,94 62.06 7.74 5.80 2J62_ 21,3 25^ 93 109

20-53 46,03 53,97 6,41 5,83 22,0 26,0 92 72

53-76 5605 4,34 7,15 0|43_ 0,40 23,5 20,5 _27,5 24,2 12 11 37

76-95 28,20 71,80 3,18 36

95-120 29,30 70,70 1,49 7,28 1,35 16.0 20,3 11 31

>120 27,61 72.34 0,47 7,36 0,27 12,0 18.7 10 28

РатретХг 13 (384 мот р. 1)

0-20 36,56 63,44 7,84 1 5,68 3,05 18,7 23,0 81 120

20-52 31,83 68,17 6,04 5,61 3,48 20,0 24.3 75 73

52-68 - - 3,71 ) 6,25 21.7 25,4 82 76

68-81 - - 3,07 1 7,15 0,56 19,7 23,0 11 32

81-100 - - 1,01 7,29 0,41 18,5 21,5 11 30

>10« - - 0,90 | 7,39 0,36 143 17,6 10 27

Разрет № 14 (769 и от родорамелл)

0-20 41,99 58,01 8,11 5,92 2,86 19,5 24,3_ 289 622

20-61 35,79 64,21 7.63 5,96 2,62 23,3 27,Я 73 68 87 91

61-83 - - 4,02 6,16 1,63 22,5 25,8

83-97 - - 2,96 7,10 0.39 23,3 25,8 11 31

97-120 - - 1,06 7,25 0,37 17,0 20,3 11 29

>120 - - 0.47 7,15 0,37 17,0 20,2 11 27

Дальнейший анализ гранулометрического состава по двум верхннм горн-зонтам почв показывает, что значительных изменений в содержании фракций ист.

В изменении физико-химических свойств почв по вертикальному профилю почвы наблюдается общая закономерность для всех рассматриваемых типов черноземов, заключающаяся в том, что сверху-вниз поглощенные катионы, кислотность и содержание гумуса снижается. Если убывание гумуса, поглощенного кальция и магния происходит медленно, то показатели гидролитической кислотности, в середине почвенного профиля, убывает резко. Так, на водоразделе показатель гидролитической кислотности изменяется от 2,62 до 0,43 мг-экв. на 100 г, на глубине 53 см. Ниже по склону резкое убывание показателя гндролшической

кислотности наблюдается на глубине 58 см, и у основания склона на глубине 83 см.

К этим глубинам приурочено и изменение показателя рНсо.,, который в свою очередь определяет залегание карбонатов. Как видно, вниз по профилю склона происходит снижение их содержания (таСл 4).

По группировке почв поглощенными катионами кальция и магния, можно отметить, что насыщенность чернозема типичного этими элементами достаточно высокая. Определенные тригонометрическим метолом, поглощенные кагшшй соответствует очень высокому (>20 мм кв. на 100 г почвы), магния высокому {3,14,0 мг-экв. на 100 г). Как уже отмечалось вниз но профилю почвы их содержание постепенно снижается.

По профилю склона наблюдается другая закономерность. Выражается она также в изменении мощности гумусового юрнзопта и содержания гумуса в нем.

Анализируя далее данные таблицы 4, по содержанию подвижного фосфора и обменного калия, можно заметить, что обеспеченность растений подвижным фосфором средняя и соответствует 3 классу по группировке почв. Вниз по профилю почвы идет изменение в содержании этого элемента в сторону уменьшения. Влияние эрозионно-аккумудятивиых процессов ва содержание подвижного фосфора прослеживаются в разрезе 14. Содержание обменного калия претерпевает изменения как но профилю склона, так и по профилю почвы. В пахотном горизонте по профилю склона наблюдается небольшое его увеличение с 109 мг/кг почвы па водоразделе, до 622 мг/кг почвы в основании склона. По профилю почвы наблюдается постепенное уменьшение содержания обменного калия, в среднем па 100 mi/кг почвы, Тем не менее, на водоразделе на глубине 53 см содержание обменного калия резко изменяется. Это можно объяснить двучлешюстью профиля. Если сопоставить данные гранулометрического состава профиля почвы на водоразделе и содержания обмен нот о калия там же, то можно заметить, что изменение показателей гранулометрического состава и показатель по обменному калию изменяются на одной глубине 53 см, Л как известно содержание обменного калия завиенг также и от гранулометрического состава.

4 Влияние процессов эрозии ti аккумуляции на эродированные

черноземы и их оценка

4,1 Бонитировка почв и опенка их качества по элементам рельефа

Процессы смыва-намыва влияют на качество и плодородие почв. С пелыо выявления различий в качестве почв но различным элементам рельефа, была проведена бонитировка (оценка) почв по всем почвенно-геоморфодогическим профилям, Результаты оценки качества почв но элементам рельефа показали, что по всем 11 оч венно-геоморфологическим профилям происходит изменение балла бонитета. Максимальный балл бонитета отмечается на водораздельном пространстве на всех трех профилях. Балл бонитета на водораздельном пространстве варьирует от типа почв. Максимальный балл характерен для черноземов типичных - 77, для обыкновенных -71 и дзя черноземов пыщелоченпых -59.

Таблица 3 - Оценка почв по элементам рельефа

Номер профиля Почва Рдеспмнме от впдорзмедз [¡ал (юикгс1а

Профиль 1 Чернозем выщелоченный 0 39

625 35

1090 29

1400 40

1650 43

3025 45

Профиль 2 Чсрнотеч обыкновенный 0 71

9Я7 37

1356 43

1832 36

2252 45

Профиль 3 Чернозем типичный 0 77

ЗК4 41

769 45

Максимальный балл качества почв па водораздельном пространстве обменяется тем, что эти почвы не подвержены эрозионным процессам и поэтому их качество выше но сравнению с почвами склона и днища. Вниз по профилю склона бонитет изменяются в меньшую сторону, что свидетельствует об тменении их качества.

По профилю склона 1 изменения качества почв происходят следующим образом - от водораздела до середины склона (1090 м от водораздела) происходит снижение качества почв в два раза (с 59 до 29 баллов) но сравнению с почвой водораздела, далее вниз по склону идет постепенное повышение качества до - 45 баллов. Это связано & большей степени с изменением гумусового горизонта, запасам гумуса, степени эролнрованности и в меньшей с запасами подвижных тгга-тельных вешеств и гранулометрического состава. Иная ситуация складывается на профиле склона 2. На этом профиле происходит резкое изменение балла бонитета на протяжении 937 мепров от водораздела с 71 до 37. Затем происходит его повышение до 43 баллов и затем снова незначительное уменьшение. То есть, на данном склоне можно выделить два пика повышения и понижения качества почв. Первый пик понижения, как уже отмечалось наблюдается на расстоянии 937 м от водораздела а второй на расстоянии 1832 м. Повышение происходит в днище склона и его середине (1556 м от водораздела). Колебания баллов бонитета связываются с колебанием мощности гумусового горизонта, запасам гумуса, а также влияние на качество почв склона оказывает обменный калий. На профиле склона 3 отмечается похожая ситуация. Здесь также как и в других случаях (см. выше по тексту) происходит снижение балла бонитета на склоне и в основании склона. На склоке балл бонитета уменьшается почти в два раза по сравнению с баллом бонитета на водоразделе, а в основании склона п 1,6 раза. Эти изменения, связаны также как и на других склонах с изменениями мощности гумусового горизонта, запасов гумуса, а также питательных вешеств.

Таким образом, наиболее оптимальные показатели качества почв относя гея к ровным водораздельным пространствам. На них отмечается максимальный балл

бонитета. Балл бонитета на водораздельных пространствах варьирует от тина почв.

Из-за эрозионио-аккумулятивных процессов (смыва гумуса и других элементов питания растений с вышележащих слоев и накопления ах в основании склона) образуются почвы менее плодородные, по сравнению с почвами водоразделов. Менее плодородные почвы наблюдаются в основном в средней части склонов на выпуклых участках. Наблюдается связь между снижением урожайности культур на эродированных почвах и полученными баллами бонитета.

Помимо распространенной оценки качества почв методом бонитировки существуют другие методы. Среди них мы оиетиш математическим н сравнительно-аналитическим методами модели Иванова, Карманова, ЦИНАО - метод № 1 и 2, ГИЗР, Грннченко и Егоршина, Кулаковской, Синельникова и Слабко. Предложенные модели оценки плодородия Л.М. Державин и др. (1999 г.) !рулпирует но числу используемых параметров для оценки каждого показателя: одно-параметрические (оптимальное значение, среднее значение по региону или по обследуемой территории) - модели Карманова, ЦИНАО, ГИЗР; двух параметрические (среднее и дисперсия, оптимальное и минимальное) - модели ЦИНАО, Кулаковской и лр„ Синельникова-Слабко; миогопараметричсские (к вышеперечисленным параметрам добавлены региональные коэффициенты) - модели, Гринчен-ко-Егоршнна. По характеру связи оценки с исходным значением показателя плодородия они могут быть: линейными - модели ЦИИЛО, ГИЗР, Кулаковской и др., Синельникова-Слабко и нелинейными - модели Гринченко-Егоршина. По способу обобщения оценок отдельных показателей в комплексную оценку: среднее арифметическое из частных оценок - модели ЦИНАО, Кулаковской и др., произведение частных оценок • модели Карманова, среднее геометрическое из частных оценок - модели ГИЗР, Гринченко-Егоршина, другое способы - модель Синслышко-ва-Слабко.

На основе этого мы пришли к выводу, что ни одна из моделей не соответствует в полной мерс характеристике качества и плодородия эродированных черноземов, так как имеется определенная специфика этих почв (например, не учитывается влияние почвообразующнх порол, весенний сток, иротивоэро знойные свойства и т.д.). Поэтому мы разработан« свою модель, в которой использовали показатели гранулометрического состава, запасов гумуса, степени насыщенности почв основаниями, а также поправочные коэффициенты на сюкорсгулмрующюю роль растительности и лрогнеоэрознойные свойства самих почв, ранее не использовавшихся п подобных исследованиях.

4.2 Использование к итерированной системы показателей в определении уровня плодородия эродированных черноземов

Механизм взаимодействия эрознонио-аккумудятивною процесса и процесса почвообразования выступает в качестве метод алогической основы определения мощности гумусового горизонта на склоновых землях и на основе этого уровня плодородия этих почв. Поэтому мощность гумусового горизонта почв является важнейшим диагностическим показателем се свойств и уровня плодородия.

Наличие гумуса в почве обязательно, так как без гумуса ист почвы. Поэтому для характеристики качестве и но го состояния эродируемых почв целесообразно использовать показатели органического вещества почвы, так как гумус влияет на псе практически важные свойства почв. В оценке качества эродированных почв необходимо использовать показатели содержания гумуса, но целесообразней использовать ne просто содержание гумуса, а его запасы, так как они наиболее полно отражают гумусное состояние почв. Поскольку гумус определяет потенциальное плодородие почв и се энергетический потенциал, то показатель запасов во многих случаях столь же важен, как и процентное содержание гумуса. Определение запасов желательно в большинстве случаев независимо ог характера исследования. Но при одновременном определении содержания гумуса, его запасов и профильного распределения один их этих трех признаков может оказаться излишним. Содержание гумуса и его запас находится в обратной зависимости от крупности гранулометрического состава. В силу этой законом ер пост существенное его накопление и проявление свойств начинается только на почвах суглинистого гранулометрического состава. Поэтому при качественной оценке уровня плодородия эродированных почв приходится принимать в расчет, как запасы гумуса, так и гранулометрический состав.

Отсюда следует, что гранулометрический состав учитывать при оценке почв просто необходимо. Он влияет не только на почвообразование, но и непосредственно на урожай. Степень насыщенности почвы основаниями используется в оценке качества эродированных почв потому что, эта величина тесно коррелирует с запасами гумуса и характеризует физико-химическое состояние почв, которое в свою очередь связано с другими важными свойствами (кислотность, запасы питательных веществ и т.д.).

Таким образом, система качества эродированных пахотных черноземов представляется в следующем вште:

Ск " [гранулометрический состав, запасы гумуса, степень насыщенности почв основаниями] ■ интегральный поправочный коэффициент где, Ск - система качества эродированных пахотных черноземов. Исходя из системы оценочных показателей качества эродированных черноземов можно заключить, что поправочные коэффициенты необходимы, в основном, на стокорегулируюише свойства растительности н на протнвоэрознойные свойства самих почв или состояние поверхности почвы.

Таким образом, на основе трех основных показателей качества эродированных черноземов и поправочных коэффициентов на стокорегулнрующук) роль растительности и противоэрозионные свойства почв, становится возможным выявить уровни плодородия эродированных почв.

Для выявления степени влияния каждою компонента на плодородие эродированных черноземов рекомендуется иенользевать бальную систему оценки. Наивысший балл получаст свойство почвы, имеющее оптимальное или максимальное значение. Целесообразно использовать сто бальную систему, так как это повышает точность в результатах расчетов и соответствует принятой в настоящее время системе оценки качества. По результатам расчета качества эродированных почв, выделяют 10 классов бонитета (опенки) ночв и земель,

Обоснование системы оценки качества эродированных черноземов представляется не п полной мере без выявления связи между получаемыми баллами уровня плодородия и урожайностью возделываемых культур. В связи с этим нами был проведен корреляционный анализ между рассчитанными баллами качества эродированных типичных черноземов (профиль 3) и урожайностью озимой пшеницы Волгоградская 84 - сильный среднеранжШ, среднезнмостойкий сорт. Устойчив к полеганию. Устойчивость к бурой ржавчине средняя.

Технология возделывания озимой пшеницы принятая для зоны: обработка почвы под озимую пшеницу, включающая обработку почвы в чистом пару и боронования и выравнивания почвы при физиологической спелости весной следующего года. Погодные условия в 2001-2002 году складывались достаточно благоприятные для озимой пшеницы, что сказалось на сс урожайности, на исследуемом профиле - 23,5 - 32,3 и/га, в зависимости от элемента рельефа. Уборка озимой пшеницы проводилась раздельным способом. Скашивание в валки проводилось жатками ЖВС-б в середине восковой спелости при влажности зерна 35-20 % в течение 2 дней. После 3 дневной сушки до влажности зерна 18-14 % валки подбирали и обмолачивали комбайном «ДОН-1500». На току зерно сразу же очншали на ЗАВ-20 и подсушивали.

Таблица б - Данные для расчета уровня плодородия эродированного типичного

чернозема (для слоя 0-20 см)

Расстояние от . водораздела, м Гранулометрический состав, % Запасы гумуса, т/га Степень насыщенности основаниями. % Урожайность озимой нше-ннны, и/га

0 62,06 154,8 90.78 32,3

384 63,44 156,8 88,29 23,5

769 58,01 162.2 89 Л 30,1

На основе этих данных были получены баллы плодородия эродированного чернозема типичного. На водоразделе балл составил-92; на расстоянии 384 м от водораздела - 82 и на расстоянии 769 м от водораздела (основание склона) -91.

Эти данные говорят о том, что уровень плодородия закономерно понижается от степени смытости почв н повышается в намытых. Так, черноземы типичные, расположенные на водоразделе относятся к лучшим почвам (91-100), расположенные на расстоянии 384 м от водораздела (слабосмытые) к почвам также лучшего качества (81-90) но более низким баллом. Почва основания склона, где располагаются намытые черноземы, уровень плодородия повышается до 91 балла (91-100). Также изменяется и урожайность озимой пшеницы с 32,3 н/га на типичных черноземах водораздельного пространства до 23,5 ц'га в середине склона. В намытых почвах урожайность повышается до 30,1 ц/га.

На основе этих средних данных была определена корреляционная зависимость между баллами качества эродированных типичных черноземов н урожайностью озимой пшеницы. Корреляция составила 0,988. Ото высокий коэффициент, который говорит о том, 'по примерно в 90% случаях при изменении балла

качества измениться и урожайность озимой пшеницы Ват го фал екая 84 иа эродированном типичном черноземе.

Таким образом, обоснованная нами система опенки качества эродированных черноземных почв позволяет определить различия в уровне их плодородия. На основе этого делается возможным дальнейшее совершенствование методов учета и контроля плодородия эродированных черноземов. А также в разработке системы агротехнических, агрохимических, фитомелиоратнвных и организационно-хозяйственных мероприятий.

Основные вы волы

1. Систематизирована информация по характеристике эродированных почв Воронежской области. На основе этого установлено, что Воронежская область характеризуется высокой эрозионной опасностью. Глубина и густота расчленения территории гидрографической сетью составляет 50-125 м и 0,1-1,0 км/кмг, водоразделы имеют высоту 150-250 м нал уровнем моря, количество смытых почв изменяется от 5 до 40%. Наибольшая интенсивность эрозии и аккумуляции характерна для территории юго-западного геоморфологического района области (профиль 2) наименьшая - для северо-восточного геоморфологического района (профиль 3). Почвенный покров водораздельных пространств и гидрографической сети имеет лозднечетвертнчный возраст, различный генезис и свойства и формируется пол влиянием зонального почвообразования, эрозии и аккумуляции,

2. Установлено, что почвы, не подверженные эрозии и аккумуляции, располагаются на водораздельных плагго. Иа остальной части водосбора проявляется одновременное влияние процессов эрозии и аккумуляции. На склонах водосбора при слабом проявлении эрозии и аккумуляции формируются зональные пол неразвитые почвы: смыто-намытые. Преобладание денудации над аккумуляцией приводит к формированию почв, не достигших полной зрелости. Преобладание аккумулятивных процессов приводит к формированию намытых и погребенных иод ними почв и на вогнутых участках склонов, а также сверхмощных почв оснований склонов,

3. Показана целесообразность использования метода ночвенио-геоморфологических профилей (катен) с заложением основных разрезов, прикопок или нескольких скважин, для наиболее полного отображения изменений гумусового гор (понта в зависимости от рельефа, выделения зон эрозии и аккумуляции позволяющих проследить изменения в мощности гумусового горизонта но всему профилю склона.

4. В полевых условиях выявлено, что смыв и смыв-намыв приводят к изменению морфологии почв. Наряду с изменением мощности гумусового горнзоша изменяется мощность и других генетических горизонтов. Изменяется окраска генетических горизонтов, ухудшается их структура и сложение. Вниз по профилю склонов в результате эрозии облетается i ранулометрическнй состав почв, определяемый как в полевых условиях, так и лабораторными методами. Уменьшается глубина залегания карбонатов вплоть до выхода их на дневную поверхность (профиль 2). Установлено, что на изменение гранулометрического состава влияют не только процессы эрозии и аккумуляции, но к другие факторы. Доля влияния

основных морфометрических показателей склонов (длина, крутизна, местный базис эрозии) на изменение гранулометрического состава составляет 21%.

5. В лабораторных опытах выявлено, что в результате эрозии и других факторов, уменьшается содержание гумуса, подвижного фосфора и обменного калия. Продукт смыва затем наблюдаются на протяжении всей длины склона. Они увеличиваются в нам [.пых почвах вогнутых частей н почвах оснований склонов в результате аккумуляции продуктов смыва и удобрений с верхних распаханных частей склонов, Напротив, увеличивается рНка за счет повышения уровня залегания карбонатов и снижается значение гидролитической кислотности. Процессы эрозии и аккумуляции приводят в целом к ухудшению агрофизических, физико-химических, агрохимических свойств почв, к снижению их плодородия.

6. Определены ведущие факторы водной эрозии в пределах Воронежской области: гидрометеорологический, геоморфологический, почвенно-растительный и антропогенный. Характер проявления и взаимодействие их определяют реальную величину поверхностного смыва, изменения мощности гумусового горизонта. На основе этого, впервые, предлагается система оценки качества и уровня плодородия эродированных черноземных почв. Сущность системы определения качества состоит в характеристике эродированных черноземов на основе показателей гранулометрического состава, запасов гумуса и степени насыщенности основаниями. Для учета сгокорегулируюшей функции растительности, а также противоэрозиен ной сто И кости различных видов черноземов, в систему вводятся поправочные коэффициенты ранее не использовавшиеся в подобных исследованиях,

7. Рассчитанные балды плодородия эродированных пахотных черноземов, как по экспериментальным, так и по литературным данным, тесно и очень тесно коррелируют с урожайностью основных выращиваемых культур. Это свидетельствует о функциональной связи между урожайностью и интефалъным оценочным показателем свойств почв.

8. Предлагаемая система оценки представляет собой принципиально новый комплексный подход в характеристике свойств эродированных почв на элементарных водосборах как территориальной основы. Она позволяет комплексно оце-HitTb уровень плодородия эродированных пахотных черноземов по катсиам. Па основе этого делается возможным систематизировать информацию по характеристике эродированных почв Воронежской области, дальнейшее совершенствование методов планирования по урожайности сельскохозяйственных культур, а также разработки классификации плодородия эродированных почв.

Список опубликованных работ

1. Кравченко D.A. Изменение почвенного покрова и свойств почв в связи с развитием эрозионных процессов на склонах / В.А. Кравченко В Д. Иванов // Актуальные направления стабилизации и развития агропромышленного производства: материалы Lt студенческой научной конференции. - Воронеж, из-до ВГАУ, 2000 г.

2. Иванов В Д. Изменение почвенного покрова и свойств почв в связи с развитием эрозионных процессов на склонах / В Д, Иванов, В.А. Кравченко // Черно-

земы — 2000; состояние и проблемы рационального использования, Сб. науч. тр. — Воронеж.: изд-во ВГАУ, 2000. - С. 270-275.

3. Кравченко В.А. Изменение свойств чернозема выщелоченного и уровня его плодородия под влиянием эрозии I В.А. Кравченко, A.B. Пронин, И.А. Комов //Аграрная наука в начале XXI века, сб. науч. тр. —Воронеж: изд-во ВГАУ, 2001. - С. 56-60.

4. Иванов В.Д, Использование поч вен но-геоморфологи ческих профилей для характеристики почвенного покрова малых водосборов / В.Д. Иванов, В.А. Кравченко // Научные основы повышения устойчивости современного земледелия: сб. науч. тр. - Воронеж.: Изд-во ВГАУ, 2002. - С. 138-141.

5. Буданиев П.Б. География почв с основами картографирования: методические указания / П.Б. Буданиев, В.А. Кравченко - Воронеж, ВГАУ, 2002, 55 с.

6. Буданиев П.Б. География почв с основами картографирования: методические указания по изучению дисциплины и задания для контрольных работ (студентам очного и заочного обучения) / П.Б. Буданиев, В.А. Кравченко. - Воронеж, ВГАУ, 2003 г.- 19 с.

Тип. ВГАУ, зак. 433 - 2003 г, т. 100 экз., объем 1,0 п. л.

IM66 ? t