Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменение степных почв Хакасии под влиянием полезащитных лесных полос и орошения

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Изменение степных почв Хакасии под влиянием полезащитных лесных полос и орошения"

г*

«о« **

На правах рукописи

КУТЬКИНА НАТАЛЬЯ ВАСИЛЬЕВНА

ИЗМЕНЕНИЕ СГЕПНЫХ ПОЧВ ХАКАСИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПОЛЕЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС И ОРОШЕНИЯ

03.00.27. - ночзоиедоше

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Красноярск -1998

Работа выполнена в Научно- исследовательском институте аграрных проблем Хакасии и Красноярском государственном аграрном университете

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор U.C. Бугаков кандидат сельскохозяйственных наук В.К. Савостьянов

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук

Ю.Н. Красиощеков кандидат биологических наук В.Д. Карпенко

Ведущая организация - Институт почвоведения и

агрохимии СО РАН, г. Новосибирск

HjDJLéfx^ 1998 года в 4Q*

Защита состоите« на заседании Диссертационного Совета Д- 120. 45. 01 при Красноярском государственном аграрном университете по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 88

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного аграрного университета

Автореферат разослан

Ученый секретарь Диссертационного Совета доктор сельскохозяйственных наук

Р.М. Бабинцева

Актуальность темы. Перспективы социально-экономического развития Хакасии, во многом связаны с интенсификацией сельскохозяйственного производства. В республике в основном исчерпаны земельные ресурсы, пригодные для использования в сельском хозяйстве. Одним из основных способов увеличения продуктивности земель в условиях степной зоны является их мелиорация. Все-таки нерешенными остаются проблемы оптимального соотношения площадей богарного и орошаемого земледелия, масштабы лесомелиорации и других мер, направленных на повышение плодородия почв.

В Хакасии на обыкновенных черноземах урожай яровой пшеницы при естественном атмосферном увлажнении с учетом всех передовых агротехнических приемов составляет не более 1,8 - 2,0 т/га, на каштановых - 1,3 - 1,5 т/га. При орошения же урожайность можно повысить до 2,8 - 3,5 т/га. Площадь орошаемых земель в республике - 53 тыс. га, однако не все вопросы, касающиеся особенностей влияния орошения на черноземы и каштановые почвы при интенсивном применении ее, ясны. Среди основных явлений, которые возникают при нарушении экологии степных ландшафтов в результате орошения, хорошо изучены такие, как подъем уровня грунтовых вод, вторичное засоление, осолонцевание, обесструктуривание и уплотнение орошаемых почв ( Ковда, 1983; Розанов и др., 1985; Приходько и др., 1989; Татаринцев, Кудрявцев, 1988; Иванова, 1984; и др.). Менее изучены вопросы, касающиеся судьбы гумуса, возможности и направленности выщелачивания химических веществ и трансформации физических свойств ( Мамонтов, 1989 ). Особенно это относится к степным котловинам Сибири, включая Хакасию.

Для обеспечения защиты почв от эрозии большое значение имеет создание защитных лесных насаждений. Выращивание их в условиях Сибири, особенно в зоне каштановых почв и черноземов, до настоящего времени недостаточно изучены.

Площадь полезащитных лесных насаждений в Хакасии составляет 5 тыс. га. Однако условия степи с сухостью климата ее, недостатком влаги в почве, часто солонцеватостью и засоленностью почв, обусловливают резкое ухудшение произрастания древесных пород, значительно снижают их устойчивость и долговечность.

Наиболее выносливыми древесными породами в условиях засухи в Хакасии являются лиственница сибирская, береза и вяз приземистый, а во влажных местообитаниях - тополь ( Фомин, 1952; Лиховид, 1969; 1976 ). Но и эти породы, достигнув критического по Г.Н.Высоцкоиу ( 1930 ) возраста (15-25 лет), начинают суховерши-нить и частично выпадать. Поэтому вопросы устойчивости лесных насаждений, изменений лесораститедышх. свойств почв, происходящих под ними, остаются актуальными и в настоящее время.

Наши исследования по изучению влияния полезащитных лесных полос и орошения на свойства стенных почв проводились с 1989 по 1993 годы. , , Цель и задачи исследований. Выявить влияние орошения и полезащитных лесных полос на свойства черноземов и каштановых почв. " !

В задачи исследования входило:

- изучить влияние орошения и лесных полос на морфологические признаки почв;

- выявить изменение основных свойств черноземов и каштановых почв под влиянием лесных полос и орошения;

- подойти к возможному прогнозированию изменения изучаемых почв при длительном влиянии орошения и лесных полос.

Научная новизна. Впервые в степных условиях Хакасии изучено влияние длительного (более 50 лет) орошения на свойства каштановых почв и черноземов обыкновенных и влияние малорядных (2 - 4), с редкой первоначальной посадкой, однопород-1ых лесных полос 15 - 25 летнего возраста на изменение свойств каштановых почв, чер-здземов обыкновенных и южных. .

Установлена сущность генетической природы свойств степных почв исходных и подвергнутых орошению, и воздействию лесных полос. Выявлены негативные тенденции проявления почвообразовательного процесса.

Защищаемые положения.

1. Под влиянием полезащитных лесных полос с редкой первоначальной посадкой 15 - 25- летнего возраста не происходит ухудшения лесорастительных свойств черноземов и каштановых почв. Создаются более благоприятные условия для жизни их последующих поколений.

2. Длительное (более 50 лет) орошение черноземов и каштановых почв не оказывает значительного негативного влияния на их свойства. Наблюдающиеся тенденции уплотнения пахотного слоя и осолонцевания почв могут быть предотвращены агротехническими и химическими приемами.

3. Направленность почвенных процессов и происходящие в связи с ними изменения в черноземах и каштановых почвах под влиянием полезащитных лесных полос и длительного орошения не могут быть причинами, препятствующими широкому развитию этих мелиоративных приемов при использовании земель степной зоны. Практическая и теоретическая значимость работы. Материалы исследований использованы при разработке "Системы ведения агропромышленного производства в Республике Хакасия на 1996 - 2000 г ". Результаты исследований вносят вклад в решение теоретических вопросов создания защитных лесных насаждений в аридной зоне, их устойчивости и долговечности, в решение спорных настоящее время вопросов изменений черноземов и каштановых почв под влиянием орошения.

Проведенные исследования свидетельствуют о целесообразности применения орошения и создания полезащитных лесных полос, обеспечивающих наряду с увеличением урожайности, улучшение экологической обстановки в целом на территории республики.

Апробация работы. Материалы работы докладывались на научной конференции, посвященной 100 - летию плана В.В.Докучаева по борьбе с засухой и преобразования степей России ( Абакан, 1992); конференции "Почвы Хакасии и их рациональное использование", посвященной 80 -летию Н.Д.Градобоева ( Абакан, 1994 ); конференции " Почвенные ресурсы, рационализация землепользования и экологическая оптимизация агроландшафтов " ( Красноярск, 1997 ); на научной сессии общего собрания СО РАСХН (Абакан, 1998 ); заседаниях кафедры почвоведения Красноярского аграрного университета ( 1990 - 1997 ); на заседании Хакасского отделения общества почвоведов ( 1994); на ученых советах Института аграрных проблем Хакасии ( 1990 - 1996 ). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы и одна в печати. Объем работы. Диссертация состоит го введения, 5 глав, включающих 20 таблиц, 15 графиков, выводов, заключения, списка использованной литературы (207 наименований), 8 приложений. Общий объем работы 162 страницы.

Автор выражает благодарность лаборантам и сотрудникам аналитической лаборатории НИИ аграрных проблем Хакасии - Е.Ф.Щербаневой, Н.С.Муравейко, А.М.Иванченко, Л.Е.Дитрих, В.С.Гребенкяной, М.С.Степочкиной, за оказанную помощь в проведении лабораторных исследований, а также Шолоховой Л.И., Исайковой И.Г,, Сырых Б.Е., Сырых Е. и студентам Иркутского университета А.В.Литвинову,

0.В.Петуховой, А.Барашову, К.Барашовой, участвовавшим в разные годы в полевых исследованиях.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ.

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Объектами исследований были черноземы обыкновенные, южные, и каштановые почвы.

Изучение влияния лесополос на степные почвы проводилось на опорных пунктах Института леса им. В.Н.Сукачева (с. Соленоозерное, Ширинского района) и Сибирского НИИ гидротехники и мелиорации (п. Кирба, Венского района).

В Ширинской степи лесные полосы N29, и N48, где проводились стационарные исследования на черноземе южном и черноземе обыкновенном, созданы в 1969 году из лиственницы сибирской шахматным способом, с редкой первоначальной посадкой, с размещением деревьев 4 к 6 м (Векшегонов, 1970 ). Количество деревьев на одном гектаре 830 штук, площадь питания на одно дерево 12 м2. Наблюдательные (стационарные) площадки с целью изучения влияния лесных полос на почвы были заложены В. К. Савостьяновым при посадке насаждений. Тогда же были изучены исходные свойства почв под лесными полосами и в заветренной части полей (60 м от лесной полосы), в течение 5 лег велись разные наблюдения за водным режимом почв и насаждений. Через 10 лет после создания насаждений на этих объектах были проведены наблюдения В.В. Стефиным (1978).

Наши исследования проведены через 25 лет после посадки лесных полос на черноземах. В настоящее время средняя высота деревьев на южных черноземах составляет 7,5 м, диаметр - 18 см, на обыкновенных, соответственно, -7,7 ми 19 см. Лесные насаждения находятся в угнетенном состоянии.

В Койбальской степи через 15 лет после посадки лесных полос, для изучения влияния их на каштановые почвы, нами были проведены исследования в двухрядной лесной полосе с широким междурядьем, с редкой первоначальной посадкой из вяза приземистого, заложенных В.К. Савостьяновым в 1976 г. Средняя высота деревьев - 7,2 м, диаметр - 16,6 см. Лесополоса в удовлетворительном состоянии. Для сравнения были выбраны две площадки в лесной полосе и на прилегающем участке пашни (120 м в заветренную сторону). Наличие исходных данных и изначальная закладка пробных площадей (лесополоса - поле), дало возможность вести сравнение изменений свойств почв во времени.

На черноземах:

лесополоса 1990 г - лесополоса 1972 г, лесополоса 1990 г - пашня 1990 г,

■ на каштановых почвах: лесополоса 1990 г - пашня 1976 г (до посадки насаждений), лесополоса 1990 г - пашня 1990 г.

Изучение влияния орошения на состав и свойства каштановых легкосуглинистых почв проводилось путем сопоставления данных по старопахотному богарному участку и окультуренной орошаемой с 1936 года пашне Усть-Абаканского госсортоучастка (ГСУ), Абаканской оросительной системы. На Уйской оросительной системе (УОС) изучались черноземы обыкновенные тяжелосуглинистые, орошаемые с 1939 года и прилегающие старопахотные неорошаемые.

При сравнении орошаемых почв во времени использовали некоторые исходные данные, подученные Н.Д.Градобоевым (1938; 1954), Ф.Р.Зайдельманом (1952).

Периодически с первых лет существования Абаканской оросительной системы [АОС) на ее территории проводились крупномасштабные обследования почв.

В связи с расширением орошаемых площадей по Уйбатской степи до 18 тыс.га, возникла необходимость дополнительных почвенно-мелиоративных исследований. Эти заботы были проведены в 1941-42 гг В.И.Шрагом. Затем 1953 и 1971 гг, в связи с иодом все более новых площадей орошения, по заданию "Росгипроводхоза'' были гакже проведены почвенно-мелиоративные изыскания на этой территории.

Земли изучаемого массива Усть-Абаканского госсортоучастка находятся в центре Абаканской оросительной системы на территории землепользования АО " "апоговское", которые орошаются постоянно, с соблюдением норм и сроков полива более 50 лет). Их также неоднократно обследовали: Н.Д.Градобоев (1938); гИ.Крупкин (1961); П.С.Бугаков, Л.Н.Мищенко (1962); Н.Г.Рудой (1968);

М.Г.Танзыбаев (1970); институт "Востсибгипрозем" (1982, 1988). Свои исследования мы проводили на участках (АОС и УОС), где геоморфологические условия и повышенная водопроницаемость почвообразующих пород (развитых на аллювиальных песчано-галечниковых отложениях) исключают и ослабляют угрозу их заболачивания и вторичного засоления.

Поливная вода из магистрального канала на УОС - слабощелочная, гидрокар-бонатно-сульфатно-магниевая, сумма солей 0,54 г/л. Вода - мягкая, общая жесткость составляет 2,02 мг-экв.

По магистральному каналу АОС вода для орошения поступает хорошего качества. Сумма солей не превышает 0,6 г/л, вода щелочная, мягкая. По химическому составу относится к гвдрокарбонатно - хлоридно - магниевому классу.

Ежегодно в течение 5 лет проводилось полевое изучение свойств почв: плотность сложения - методом Качинского, структурно-агрегатный состав - по Саввинову, водопроницаемость - методом рам, наименьшая влагоемкость - методом заливных площадок с последующим бурением (на супесчаных почвах на вторые сутки после фильтрации воды, на среднесуглинистых и тяжелосуглинистых на 3 и 4 сутки).

Одновременно закладывались почвенные разрезы. Почвенные образцы отбирались послойно через каждые 10 см до глубины 120 и 200 см..

Анализы выполняли по методикам, изложенных в руководствах "Агрохимические методы исследования почв (I960, 1965); Е.В.Аринушкиной (1970). Содержание общего гумуса определяли по Тюрину, общий азот - по Късльдалю, рН водной суспензии - на рН - метре, поглощенные катионы Са и Mg - по Шмуку, емкость катионного обмена - по Бобко-Аскинази в модификации Граборова и Уваровой, Na - пламенно-фотометрически, подвижный фосфор по Мачигину, калий- из вытяжки Мачигина на пламенном фотометре. Гранулометрический состав - по Качинскому, плотность твердой фазы - пикиометрически, общую порозность - расчетным методом. Максимальную гигроскопичность - по Николаеву, влажность завядания - методом проростков семян. Повториость всех определений 3-5 кратная. Математическая обработка результатов экспериментальных данных проведена в лаборатории математического обеспечения, Сибирского научно-исследовательского института земледелия и химизации СО РАСХН, под руководством А.И.Южакова. Использовались программы "МАНОВА SPSS PS+" -многомерный разноколичественный трехфакторный дисперсионный анализ и последовательный одномерный дисперсионный анализ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

4. ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС НА СВОЙСТВА ПОЧВ.

Морфологические признаки. Влияние лесных насаждений на морфологические изменения наиболее отчетливо прослеживаются на черноземах южных легкосуглинистых. В меньшей степени эти изменения проявились на каштановых супесчаных и на черноземах обыкновенных среднесуглинистых. Здесь мы анализируем изменения в основном происходящие в свойствах черноземов южных, как наиболее ярко выраженные. На черноземах южных под лесными полосами сформировался тонкий слой лесной подстилки (в среднем 1,7 см). Мощность гумусового слоя в исходном состоянии (1972) составляла 44 см, через 10 лет в исследованиях В.В.Стефина (1978) она была 50 см, в наших (1992) исследованиях - 63 см. То есть можно предположить, что она возрастала в лесополосе среднем за год на 1 см. А в сравнении с пашней (1992) мощность гумусового слоя в лесополосе увеличилась на 11 см. Более заметное увеличение мощности горизонта (А + В1) у черноземов южных обусловлено, вероятно, не только за счет аккумуляции эолового материала, на что ранее обращали внимание многие исследователи, но и в результате новообразований в виде гумусовых примазок и потеков по трещинам и ходам корней, чего не наблюдается на межполосном участке пашни.

Вскипание от НС1 при этом во все годы начиналось сразу под гумусовым слоем. Гипс под лесополосой отмечается на глубине - 165 см, на пашне залегает на глубине -158 см и выделяется в виде кристаллических друз зеленоватого цвета. Гранулометрический состав и структура. Гранулометрический состав исследованных почв черноземов обыкновенных - средиесуглинистый, черноземов южных - легкосуглинистый, каштановых - супесчаный.

В результате дефляции на всех почвах под лесополосой происходила аккумуляция мелкого и среднего песка и пылеватых частиц.

По всему профилю под лесополосой черноземов южных (рис.1) отчетливо проявляется дифференциация гранулометрических элементов. Увеличилось содержание :реднего песка (1 - 0,25 мм), и средней пыли (0,01 - 0,005 мм) и значительно уменьшилась фракция ила (< 0,001 мм). Максимальное содержание (23,6 %') илистой фракции отмечается на глубине 110 - 120 см, тогда как в 1972 году максимум (32,3 %) 1риходился на глубину 80 - 90 см. На изменения в гранулометрическом составе, не исключено и влияние пестроты почвенного покрова, но вместе с этим такая тенденция «блюдается на всех изучаемых почвах.

Структурное состояние черноземов южных неудовлетворительное, у обыкновенных - удовлетворительное.

Анализ результатов мокрого просеивания показал достоверное увеличение юдопрочных агрегатов в почвах под лесными полосами. Суммарное содержание юдопрочных агрегатов > 1 мм в черноземах обыкновенных под лесными тсаждениями составляет 16,4 %, на пашне - 2,6 %, в черноземах южных, соответ-твенно, - 9,7 и 5,1 %. В почвах пашни содержится существенно больше пылеватых зракций (< 0,25 мм). Под лесополосой вследствие более интенсивного зольного обмена I большей частью нейтрального характера гумусовых веществ ( Зонн, 1954 ), образую-цихся из подстилки, а также под влиянием корневых систем происходит склеивание очвенных частиц в структурные отдельности различного размера.

Ип и ко- химические свойства. Среди самых различных сторон много-бразного воздействия лесных насаждений на черноземы особо выделяется подкис-яющее действие и выщелачивающее влияние их, которое в степной обстановке рас-енивается как фактор улучшения лесораститедьных свойств ( Погребняк, 1949; Зонн, 953; Лавриенко, 1965 и др. ).

Сравнение исходных данных реакции почвенной среды (Савостьянов, 1972 ) с ашими указывает на подкисление черноземов под влиянием лиственницы ябирской .Наибольшей степени подкисления подвергаются почвы легкого эанулометрического состава. Черноземы южные в слое 0 - 10 см от слабощелочных грешли в разряд практически нейтральных; в нижних слоях эти изменения оказались шьнее выраженными, щелочная реакция среды стала нейтральной. В черноземах эыкновелных среднесуглинистых, обладающих более высокой буферностью, этот эказатель изменился за 25 лет незначительно.

В составе обменных катионов, исследованных почв, доминирует кальций, но в шчитеяьных количествах присутствует и магний.

Содержание обменного кальция под лесополосой в черноземах южных (1992 г) шнялось 73,5 %, магния - 25,0 %, натрия - 1,5 %, на пашне, соответственно, - 75,7; 22,3 2,0 % от суммы катионов. В каштановых супесчаных почвах характер изменений |алогичен, а черноземах обыкновенных среднесуглинистых, наоборот, под лесопо->сой накапливается кальций, ко уменьшается доля магния.

На южных черноземах солонцеватость на пашне проявляется с глубины 40 см, е обменного натрия - 3,67 % от суммы катионов. Под лесополосой солонцеватость мечается на глубине 90 см (4,88 % ) и только на уровне 120 см содержание обменного трия выравнивается с пашней в пределах 12,09 и 15,06 % от суммы. Выщелачивающее йствие лесной полосы может быть связано не столько с проникновением дкисленного раствора, сколько с уменьшением восходящего передвижения влаги в язи с расходом ее на транспирацию (Стефин, 1978 ).

- (-

Водно - физические свойства. На изучаемых черноземах, я молодом возрасте насаждений, под лесополосой отмечалось постоянно высокое содержание продуктивной влаги ( В.К. Савостьянов, 1972 ). а на пашне почва иссушалась до влажности завядания.

В 10 - летнем возрасте, когда уход за почвой еще проводился (Стефин, 1978 ), иссушение почвы под лесополосой наступало в конце вегетационного периода. Запас злаги в слое 0 - 150 см везде был уже ниже под лесополосой в сравнении с пашней.

В наших исследованиях в связи с 25 - летним возрастом лиственниц запасы продуктивной влаги в целом значительно ниже под лесополосами. Однако на черноземах ожных в отличие от обыкновенных, показатели их выше как на пашне, так и под лесо-толосой ( табл. 1 ). По- видимому, большая мощность гумусового горизонта черно-le.MO» южных, а также большая их уплотненность способствуют удержанию влаги в летровом слое.

Почва под лиственничными насаждениями во втором полуметровом слое иссу-цается сильнее, а у вяза приземистого, наоборот, суше первый полуметровый слой. Это объясняется разным распределением корневой системы древесных насаждений, а также ишичнем травянистой растительности в лесополосе.

Максимальная гигроскопическая влажность ( МГ ) черноземов южных, в связи с 1егким гранулометрическим составом невысокая. В лесополосе в слое 0 - 20 см она оставляет 3,3 %, ниже, где содержание гумуса повышается МГ возрастает до 4,2 % ючвообразующей породе снижается до 3,4 %. На пашне вследствие более тяжелого ранул<3метрического состава почвообразукмцен породы и меньшего содержания умуса в перетнойно-аккумулятивиых горизонтах, МГ нижних слоев выше верхней [асти профиля.

Влажность завядания (ВЗ) черноземов южных легкосуглинистых в лесополосе, следствие отмеченных особенностей профиля, в верхних слоях меньше на 1,6 - 1,7%, в ижних на 2,0 % в сравнении с пашней ( табл. 1).

Показатели наименьшей влагоемкости изучаемых почв находятся в пределах их ональных аналогов, а под лесными насаждениями в целом по профилю они ниже.

Значительно больше различаются в сравниваемых почвах скорости нфильтрации и суммарные расходы воды, максимальные значения которых аблюдаются на пашне. В лесополосе водопроницаемость хотя и снижается, но еще остаточно высокая. По градации H.A. Качинского, в лесополосе у черноземов быкновснных она - хорошая ( 89 мм водного столба), у южных и каштановых почв -аплучшая (154 и 134 мм водного столба), на межполосном участке лашнн, вследствие енее плотного сложения почв, водопроницаемость - наилучшая и составляет, соответ-гвенно,- 223; 214 и 143 мм водного столба. Скорость фильтрации за 6 часов у ерноземов обыкновенных составляет 1,4; у южных - 2,4; у каштановых - 1,4 мм/мин, на ашне эти показатели также выше - 2,3; 3,6 и 2,2 мм/мин.

Уплотнение, вызванное действием лесных полос, ухудшает физические и водно-изические свойства почв. Так, плотность сложения верхнего горизонта пашни периодов обыкновенных составляет 1,19 - 1,20 г/см!, черноземов южных - 1,24 -1,26 г/см3 цитановых почв - 1,36 - 1,47 г/см5, в почвах лесной полосы, соответственно, - 1,26 -35; 1,31 - 1,37 и 1,44 - 1,55 г/см3. Вниз по профилю плотность сложения возрастает и их ¡ачения близки в почвах под лесополосой и на пашне.

Представление о наилучших и наихудших физических свойствах того или иного >ризонта относительно (Зонн,1954), в черноземах и отчасти в каштановых почвах есть :нования рассматривать уплотнение и снижение водопроницаемости под влиянием :сных насаждений, как явление до некоторой степени положительное. Сокращается ища активного влагооборота в почвах, что положительно сказывается на потребле-1и древесными породами влаги из почв.

Таблица 1. Влияние лесных полос на водно-физические свойства изучаемых почв

Глубина, | Плотность | Плотность I ! | [ I

см | сложения, | твердой фа-) МГ | ВЗ | НВ | ДАВ | П(ПВ)

| г/см3 | зы, г/см3 |-----------------------------------------------------------------

I I I % от объема почвы

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | б | 7 | 8

Чернозем обыкновенный среднесуглинисгый. Лесополоса

0- 10 1,26 2.59 7.1 9.2 36.4 27.2 52

10-20 1.35 2.61 7.8 10.3 27.3 17.0 49

20- 30 1.33 2.60 7.3 10.6 25.0 14.4 49

30-40 1.36 2.62 6.7 10.2 24.1 13.9 48

40-50 1.38 2.62 6.3 7.7 26.2 18.5 47

50-60 1.38 2.62 6.3 9.1 24.3 15.2 47

60-70 1.39 2.65 6.0 9.4 23.3 13.9 47

70-80 1.41 2.67 5.8 9.8 19.2 9.4 48

80- 90 1.43 2.67 5.6 9.3 19.2 9.9 46

90-100 1.47 2.67 5.5 9.0 19.2 10.2 46

В слое

0-50 35.2 48.0 139.0 91.0 245

50-100 29.2 46.6 105.2 58.6 234

0-100 64.4 94.6 244.2 149.6 479

Чернозем обыкновенный среднесуглинистый. Пашня

0-10 1.19 2.57 5.8 8.7 27.0 18.3 54

10-20 1.26 2.58 6.5 10.6 26.8 16.2 52

20- 30 1.35 2.63 7.1 8.8 28.6 19.8 49

30-40 1.36 2.64 6.5 10.9 27.2 16.3 49

40-50 1.35 2.63 6.2 10.0 27.8 17.8 49

50- 60 1.35 2.65 6.2 8.9 27.8 18.9 49

60-70 1.40 2.65 6.4 10.5 27.7 12.2 48

70-80 1.40 2.67 6.2 11.9 26.9 15.0 48

80-90 1.39 2.69 5.8 10.0 25.0 15.0 49

90-100 1.44 2.68 5.4 8.5 23.0 14.5 46

В слое 0- 50

32.1 49.0 137.4 88.4 253

50-100 30.0 49.8 130.4 75.6 240

0-100 62.1 98.8 267.8 164.0 493

Чернозем южный легкосуглинистый. Лесополоса

0- 10 1.31 2.56 4.3 6.0 . 24.5 18.5 49

10-20 1.37 2.58 4.5 6.8 22.1 15.3 47

20-30 1.38 2.64 5.2 7.0 22.6 15.6 48

30-40 1.41 2.77 5.9 7.9 25.9 18.0 49

40-50 1.44 2.67 5.6 8.3 20.9 12.6 46

50-60 1.46 2.71 5.4 7.7 18.5 10.8 47

60-70 1.48 2.78 5.2 7.4 19.1 11.7 47

70-80 1.43 2.78 4.9 6.4 23.6 17.2 49

80-90 1.42 2.77 4.8 6.2 24.6 18.4 48

90-100 1.43 2.73 4.9 6.3 24.4 18.1 47

В слое 0-50

25.5 36.0 116.0 80.0 239

50-100 25.2 34.3 110.2 76.2 238

0-100 50.7 70.3 226.2 156.2 477

Окончание табл. 1

1 I 2 1 з ! 4 1 5 | 6 ! 7' 1 8

Чернозем южный легкоеуглинкстый. Пашня

0- 10 1.25 2.59 5.4 6.2 24.6 18.4 51

10-20 1.26 2.63 5.3 8.4 26.0 17.6 52

20-30 1.32 2.63 6.2 7.9 25.3 17.4 50

30-40 1.36 2.64 6.5 7.5 26.2 18.7 49

40-50 1.42 2.75 6.1 8.5 26.0 17.5 48

50-60 1.43 2.73 6.3 9.7 25.7 16.0 47

60-70 1.38 2.76 6.3 8.7 24.3 15.6 50

70- 80 1.38 2.76 6.8 8.3 22.6 14.3 50 '

80- 90 1.39 2.77 7.2 8.3 27.2 18.9 50

90-100 1.41 2.74 7.9 8.5 27.1 18.6 48

В слое

0- 50 29.5 38.5 128.1 89.6 250

50-100 34.5 43.5 126.9 83.4 245

0-100 64.0 82.0 255.0 173.0 495

Каштановая супесчаная. Лесополоса

0- 10 1.44 2.70 2.9 4.3 16.6 12.3 46

!0- 20 1.56 2.70 3.6 5.6 16.8 11.2 42

¡0- 30 1.54 2.71 3.4 5.1 15.2 10.1 43

Ю-40 1.53 2.75 3.1 4.6 18.4 13.8 44

10-50 1.58 2.77 2.8 4.1 15.2 11.1 43

;о-бо 1.61 2.74 2.2 3.4 13.7 10.3 42

>0- 70 1.65 2.73 2.0 3.1 15.3 12.2 40

0- 80 1.61 2.72 1.6 2.4 13.8 11.4 40

0- 90 1.70 2.80 1.0 1.9 17.3 15.4 39

0-100 1.74 2.79 1.0 1.7 15.1 13.4 38

! слое

0-50 15.8 23.7 82.2 58.5 218

0-100 7.8 12.5 75.2 62.7 199

0-100 23.6 36.2 157.4 121.2 417

Каштановая супесчаная. Пашня

0- 10 1.36 2.72 2.7 4.1 21.2 17.1 50

Э- 20 1.47 2.67 2.9 4.4 21.0 16.6 46

Э- 30 1.60 2.72 3.2 4.8 ' 21.6 16.8 42

)- 40 1.54 2.71 2.9 4.3 20.6 16.3 43

)- 50 1.42 2.68 3.4 5.0 20.7 15.7 47

1-60 1.50 2.66 4.2 6.4 20.5 14.1 44

)- 70 1.51 2.67 3.8 5.6 16.4 10.8 44

>-80 1.53 2.66 3.7 5.5 16.1 10.6 43

)- 90 1.60 2.69 3.8 5.9 13.6 7.7 40

И 00 1.66 2.74 4.0 6.1 15.9 9.8 40

слое

|-50 15.1 22.6 105.1 82.5 228

|-100 19.5 29.5 82,5 53.0 211

-100 34.6 52.1 187.6 135.5 439

-JO-

Плотность твердой фазы (Птф), как менее динамичная величина под влиянием лесополос изменяется незначительно. Величина ее под лесными полосами меньше, чем на пашне и возрастает от черноземов к каштановым почвам.

Общая пористость под лесными насаждениями на легких по гранулометрическому составу почвах - неудовлетворительная (46 - 49 %), в черноземах обыкновенных среднесуглинистых - удовлетворительная (52 %). На прилегающих участках пашни всех изучаемых почв, в слое 0-10 см, общая пористость .- удовлетворительная (50 - 54 %). Вниз по профилю она заметно понижается до 46 - 40 %. Химические свойства. За 25- летний период произрастания на черноземах южных легкосуглинистых установлено,что лесополосы способствовали вымыванию из двухметровой толщи почвогрунта 3,91 кг/м3 солей или на 50,2 % по сравнению с открытым полем. Значительно меньше солей вымывается в черноземах обыкновенных среднесуглинистых и каштановых почвах.

Профиль каштановых почв не засолен. Черноземы южные на пашне засолены с глубины 140 - 150 см- слабо, от 160 - 200 см - сильно. Максимальное количество суммы токсичных солей на глубине 180 - 190 см составляет 7,7 мг - экв/100 г почвы. Под лесной полосой максимальное количество токсичных солей почти в два раза меньше. Засоление слабое сульфатное ( рис. 2 ). В черноземах южных легкосуглинистых произошло уменьшение содержания не только легкорастворимых, но и среднерасгворимых солей гипса (CaSO-i).

В черноземах под лесополосой наиболее интенсивно выносятся легкорастворимые хлориды и сульфаты натрия. Вынос солей усиливается в иллювиальном горизонте, а на глубине 150 - 200 см располагается остаточный горизонт аккумуляции солей.

Таким образом, учитывая, что если лесополосы в настоящее время испытывают острый недостаток влаги и не могут способствовать вымыванию солей, можно предполагать, что выщелачивание в основном происходит в раннем их возрасте, примерно до 10 лет, когда они получали дополнительное увлажнение за счет кулис и парования междурядий.

Лесополосы в степной зоне Хакасии выполняют важную мелиоративную роль. За 25 лет лиственничные насаждения опреснили черноземы до полутораметрового слоя почвы, что на 20 - 40 см ниже, чем на пашне.

Содержание гумуса, азота, фосфора в каштановых супесчаных почвах почти не изменилось под влиянием лесополосы. В пахотном слое пашни гумуса содержится 2,09 %, в лесной полосе - 1,97 %, при пересчете в запасы гумуса они одинаковы и составляют 28 т/га (табл. 2). Однако в слое 0 - 100 см в лесополосе запасы гумуса меньше на 10 т/га. Это небольшое накопление гумуса в почве пашни может быть происходит из-за более интенсивных биологических процессов, где почва более рыхлая, лучше прогревается и корневые остатки быстрее минерализуются. Почва двухрядной лесной полосы из вяза 15 - летнего возраста сильно уплотнена, сомкнутые кроны слабо пропускают свет, растительность очень скудная и питательные вещества, что накапливаются в результате опада, расходуются, вероятно, древесными насаждениями. Вопросы гумуса требуют дополнительного более тщательного изучения фракционного состава, возможно биологической активности почв для объснения их незакономерных изменений. -

В черноземах обыкновенных значительное накопление гумуса в лесополосе происходит «в первом полуметровом слое это на 37 т/га больше пашни, во втором полуметре на 3 т/га. В черноземах южных, наоборот, в слое 0 - 50 см гумус увеличился на 2 т/га, а в слое 50 - 100 см на 14 т/га. Гумус на легких южных черноземах под лесополосой вымывается в нижние слои, незначительно накапливаясь в верхних, даже при повышенной их плотности.

Анализируя соотношение С : N в изучаемых почвах можно предположить, что под влиянием лесных полос увеличивается содержание подвижных гумусовых веществ в составе которых меньше азота. Миграция их вглубь профиля возможно и привела к тому, что соотношение С : N в почвах лесополосы стало уже в сравнении с пашней.

Таблица 2. Запасы гумуса, азота, фосфора (т/га), в лесополосе (числитель) н на пашне (знаменатель)

Глубина Каштановая Чернозем южный Чернозем обыкновенный

см Гумус Азот Фосфор Гумус Азот 1 Фосфор Гумус Азот Фосфор

0-10 28 !.3 13 1.3 23 1.7 8 2.5 56 2.9 11 1.39

28 1.0 17 1.2 32 1.9 10 1.6 36 1.9 II 1.31

10-20 24 1.3 11 1.3 27 1.9 8 2.1 55 2.6 10

23 1.2 И 1.5 29 2.0 8 1.5 42 2.0 12 1.3

20-30 18 ц. 10 !.2 34 1.9 10 2.3 34 1,60 12 1.3

18 1.1 9 1.3 29 2.0 9 1.8 36 1.62 ¡3 1.5

30-40 16 1.1 9 Ь2 29 1.6 11 2.1 21 1.1 11 1.1

16 0.9 10 1.2 28 1.5 11 1.8 18 1.0 И 1.6

40-50 7 0.9 4 1.3 23 1.4 10 12 18 М 11 12

11 0.7 9 1.1 17 1.3 8 1.7 15 0.8 11 1.5

50-60 4 0.6 4 1.3 20 1.0 И 1.7 12 0.7 10 1.2

6 0.6 6 1.4 9 0.9 6 1.4 ¡2 0.7 10 1.5

60-70 4 й2 3 1.3 !4 0.9 9 1.8 и 0.7 9 1.1

5 0.4 7 1.2 10 1.0 6 1.2 11 0.6 12 1.5

70-80 3 4 1.5 7 0.7 6 1Л 9 0.6 10 1.3

4 0.5 5 1.2 8 0.8 5 1.1 11 0.6 11 1.4

80-90 2 0.5 2 1.4 б 0.6 7 хл 9 0.6 9 1.3

3 0.3 5 1.0 7 0.8 5 1.2 8 0.4 11 1.2

90- 100 1 0.3 2 1.4 6 0.6 6 м 8 М 11 1.3

1 0.3 2 1.0 6 0.7 5 1.4 6 0.4 7 1.3

0- 50 93 6 6 137 8 и Ж 9 6

97 5 6 135 9 8 147 7 7

0-100 107 8 13 191 и 19 233 12 13

116 7 12 175 13 15 195 10 14

-1,г-

Запасы фосфора в черноземах южных в лесополосе в метровом слое увеличились на 4,2 т/га; в черноземах обыкновенных наблюдается незначительное их уменьшение- на 1,4 т/га, в каштановых почвах запасы его не подвергаются заметным изменениям в сравнении с прилегающим участком пашни.

Карбонаты в почвах поля характеризуются значительным содержанием в слое 50 - 100 см, а под лесополосами происходит заметное их уменьшение. Процесс выщелачивания протекает наиболее интенсивно в иллювиальном горизонте - зоне наибольшего распространения корней лиственницы, у вяза - глубже (50 - 100 см). Однако необходимо отметить, что под вязом в каштановой супесчаной почве слое 0-50 см содержание карбонатов выше, чем на пашне - на 15 т/га.

Таким образом, выявляется некоторая промытость почв от карбонатов под лесными полосами, особенно из иллювиального горизонта. Наблюдаются элювиальные процессы, характерные для лесных почв.

В черноземах южных в конце вегетационного периода обеспеченность подвижным фосфором в лесной полосе и на пашне - средняя, калием - низкая. В лесополосе на черноземах обыкновенных и каштановых почв их обеспеченность фосфором и калием от средней до низкой, в почвах пашни - от высокой до очень низкой.

ВЫВОДЫ:

1. Установлено, что в результате длительного изменения условий почвообразования под влиянием лесных полос усиливаются аккумулятивные и элювиальные процессы и формируется более совершенная ступень развития степных почв для лесных насаждений.

2. Под лесными полосами черноземов обыкновенных и южных усиливается дерновый процесс, увеличивается мощность гумусового горизонта в основном за счет привноса мелкозема на 5 -11 см, понижается линия вскипания в сравнении с пашней.

3. Под 25 - летними лесными насаждениями из лиственницы сибирской происходит под-кисление почвенного раствора верхнего слоя черноземов.

4. На изучаемых почвах под лесными насаждениями, в сравнении с пашней, увеличиваются запасы гумуса в метровой толще, в черноземах обыкновенных среднесуглинистых на 40 т/га, черноземах южных легкосуглинистых на 16 т/та, но ухудшились водно-физические свойства: понизилась водопроницаемость, уменьшилось количество доступной влаги, увеличилась плотность сложения.

5. В черноземах легкого гранулометрического состава лесные полосы способствуют вымыванию легкорастворимых солей, карбонатов и гипса. Количество токсичных солей уменьшилось в два раза и их максимум залегает на глубине 140 - 160 см, то есть на 20 - 40 см ниже, чем на пашне.

6. В целом, под влиянием полезащитных лесных полос с редкой первоначальной посадкой 15-25- летнего возраста не происходит ухудшения лесорастительных свойств черноземов и каштановых почв. Создаются более благоприятные условия для жизни их последующих поколений.

5. ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ. Морфологические признаки. Черноземы обыкновенные тяжелосуглинистые и каштановые легкосуглинистые почвы характеризуются малой мощностью гумусового горизонта. Длительное орошение черноземов увеличило мощность гумусового горизонта на 6 см и усилило степень прокрашенности гумусом горизонтов В1 и В2, заметно выделяется ореховатая структура в горизонте А п/п и В1, отражающая наличие процессов осолонцевания почв.

В каштановых орошаемых почвах, наоборот, нет выраженной физической солонцеватости и глыбистости, а на неорошаемом участке пашни она существует.

В результате орошения происходит выщелачивание карбонатов из иллювиального горизонта. В почве неорошаемого участка карбонаты расположены равномерно, ясно выделенными конкрециями, тогда как на орошаемом участке скопление карбонатов вытянуто языками в вертикальном направлении.

-/л-

В отличие от других территорий эти почвы в нижней половине своего профиля охраняют остаточные следы глееватости в виде ржавых вкраплений, обусловленные уществованием временного гидроморфизма при сезонном оттаивании почвы в словиях мерзлотного водоупора и сильнее эти процессы выражены в богарных словиях, в тяжелосуглинистых почвообразующих породах.

'ранул ом етрический состав и структура. Орошаемые и неороша-мые черноземы несущественно различаются по содержанию в пахотном слое воздушно сухих агрономически ценных агрегатов; Структура их имеет отчетливо выраженные ерты глыбистости. Средняя комковатость сухих агрегатов черноземов обыкновенных орошая, водопрочных - неудовлетворительная, у каштановых легкосуглинистых почв удовлетворительная и плохая.

Длительное орошение изучаемых почв привело к уменьшению количества аиболее агрономически ценных агрегатов (1 - 5 мм ) и снижение их водопрочности, а акже к увеличению содержания фракции менее 0,25 мм, тем самым способствуя роцессам дефляции.

Орошаемые и неорошаемые почвы сформировались на одинаковых породах, оэтому они близки по гранулометрическому составу. Черноземы обыкновенные арактеризуются тяжелосуглинистым и глинистым составом при значительном одержании иловато-пылевагых фракций с содержанием физической глины в пахотном лое от 55 до 66 % (рис. 3).

Орошение приводит к выщелачиванию ила по всему профилю и при этом озрастает доля песка и мелкой пыли, уменьшается содержание средней и крупной ыли( рис.3). В среднем по профилю содержание ила в орошаемой пашне черноземов быкновенных уменьшилось на 12% , в каштановой почве на 10 %.

Каштановые почвы характеризуются легкосуглинистым гранулометрическим оставом, с преобладанием песчаных фракций ( 1 - 0,05 мм ), содержание которых дос-игает 84 %. Характерно также высокое содержание иловатой фракции (< 0,001 мм ) и чень низкое содержание пылеватых. Отмечается обедненность глинистой фракцией в ерхней части горизонта Ап/п и В1, что связано с выдуванием крупнопылеватых астиц, а содержание среднего песка и мелкой пыли возрастает.

Результаты статистического анализа физической глины и ила изучаемых почв оказали высокую значимость их по фактору "режима" орошения. > и з и ко —х имические свойства. Исследование количественных и качес-венных изменений изучаемых почв показало, что длительное орошение пресными во-ами с минерализацией 0,5 - 0,6 г/л гидрокарбонатно-хлоридно-магниевого состава риводит к перестройке состава обменных оснований в сторону повышения в ППК бменного магния и натрия.

В орошаемых черноземах общая реакция почвенного раствора щелочная, рН по сему профилю 7,8 - 8,4. На неорошаемой пашне в верхней части - нейтральная (рН ,8), в средней от слабощелочной до щелочной ( 7,3 - 8,5 ), в нижней части профиля еакция среды сильно щелочная ( 8,7 - 9,2 ). В каштановых почвах изменения незначи-ельны.

Содержание обменного кальция в орошаемых черноземах в слое 0 - 10 см пони-илось на 5,2 %. Уменьшение наблюдается до глубины 40 см. Соответственно увеличи-ась доля обменного магния на 4,5% от суммы катионов. Магний увеличивается в ахотном слое и вниз по профилю резко убывает. Обращает на себя внимание заметное величение поглощенного натрия, содержание его выше, неорошаемой пашни до лубины 70 см. В пахотном слое натрий увеличивается незначительно ( 0,4 % ), в одпахотном на 1 % от суммы катионов и хотя абсолютное его значение еще невелико, егативная тенденция настораживает.

В каштановых орошаемых почвах в слое 0-40 см возрастает доля обменного альция, которая с глубиной постепенно убывает. Количество же обменного магния озрастает до глубины 60 см. Значительно уменьшается содержание поглощенного нат-

-tí-

-i5-

5ия; если в богарных условиях солон цеватость еще сохраняется в пахотном слое, го в >рошаемой пашне она отмечается с глубины 90 см.

Емкость катионного обмена (ЕКО) в черноземах обыкновенных яжелосуглинистых в пахотном слое высокая (38 - 39 мг-экв /100г ), каштановых легко-углинистых значительно меньше (22 мг-экв /100г). Вниз по профилю этот показатель юстепенно убывает. Значительных изменений в профиле орошаемых почв не шблюдается.

Таким образом, поливная пресная вода с преобладанием катионов магния пособствуст незначительному накоплению его в пахотном слое черноземов, а на гегких каштановых почвах больше накапливается в иллювиальном горизонте, что •акже, как и натрий, придает почвам физическую солондеватость. ¡одно-физические свойства. Водный и воздушный режимы в почве, а акже процессы засоления и заболачивания орошаемой территории связаны, главным >бразом, с характером водопроницаемости. Водопроницаемость, в свою очередь, зави-ит непосредственно от величины порозности и размера пор, а также химизма почвы Панфилов, 1973).

Водопроницаемость опытных участков орошаемых почв значительно выше нео-юшаемых аналогов. По усредненным данным водопроницаемость черноземов обыкно->енных на богаре и орошаемой пашне по градации H.A. Качинского - наилучшая, >днако количество впитавшейся воды на орошении за первый час значительно выше и оставляет 475 мм, на богаре - 194 мм водного столба. У каштановых почв водопрони-(аемость на богаре - хорошая, на орошении - наилучшая, что соответствует 75 и 226 ш водного столба. Несмотря на более легкий гранулометрический состав скорость фильтрации каштановых почв ниже, чем у черноземов обыкновенных по причине их олонцеватости и высокой карбонатности нижних слоев.

Максимальная гигроскопичность сравниваемых почв за длительный период >рошения изменилась незначительно. В верхнем слое орошаемых каштановых почвах оставляет 4,2 % , на богаре - 4,0 %, в черноземах обыкновенных, соответственно, - 8,8 и ',5 %. Вниз по профилю она изменяется в зависимости от содержания физической лины, при увеличении последней МГ возрастает.

Влажность завядания растений выше их максимальной гигроскопичности и в грофнле почвы они повторяют аналогичные изменения. В пахотном слое орошаемых [ерноземов влажность завядания составляет 10,1 - 10,5 %, на богаре 9,6 - 9,7 % . В каш-ановых почвах, соответственно, - 5,4 - 7,2 и 5,5 - 8,2 %. Изменения МГ и ВЗ черноземов [ каштановых почв под влиянием орошения достоверны по всем факторам, однако юказатели критерия Фишера невысокие.

Наименьшая влагоемкость у каштановых почв небольшая, орошаемая пашня в кггровом слое способна удержать 213 мм, неорошаемая - 240 мм воды. С утяжелением ранулометрического состава почвы влагоемкость заметно возрастает. В яжелосуглинистых орошаемых черноземах в метровом слое она составляет 330 мм, на [еорошаемой пашне - 321 мм. Наименьшая влагоемкость по профилю также зависит от ранулометрического состава генетически горизонтов. Наибольшей величины [остигает в гумусовом горизонте, у орошаемых каштановых почв 16 - 17 %, у чер-¡оземов 30 - 36 %, на неорошаемых аналогах она составляет 14 - 15% и 27 - 31% от 1ассы почвы. Вниз по профилю HB постепенно убывает.

Диапазон активной влаги ( ДАВ ) в орошаемых почвах несколько шире ¡огарных участков. В метровом слое у орошаемых черноземов составляет 241 мм, на еорошаемых 230 мм, у каштановых почв ДАВ равняется 143 и 132 мм.

Анализ плотное™ сложения изучаемых почв показал закономерное изменение о профилю почв. При сравнении плотности сложения орошаемых и неорошаемых очв оказалось, что этот показатель в пахотном слое выше у орошаемых каштановых, черноземов, наоборот, выше на неорошаемой пашне. Так, если плотность неорошае-[ых каштановых почв в слое 0 - 10 см составила 1,21 г/см3 а у черноземов - 1,26 г/см1, то орошаемых, соответственно, - 1,30 и 1,14 i/см3. Наибольшей степенью уплотнения у

орошаемых черноземов характеризуется иллювиальный карбонатный горизонт от 40 до 70 см, с показателями 1,22 - 1,42 г/см3, что является, по-видимому, следствием выщелачивания илистых и пылеватых фракций, увеличения мелкого и среднего песка, и более плотной упаковки последних. В более глубоких горизонтах и почвообразующей породе объемная масса сравниваемых почв приблизительно одинакова.

Плотность твердой фазы также подвергается заметным колебаниям по отдельным горизонтам, что связано со сменой слоев разных по минералогическому и гранулометрическому составу изучаемых почв.

Пористость почвы меняется в соответствии с изменением плотности сложения и ПТФ. Общая пористость в пахотном слое каштановых почв высокая и составляет 56 %, в орошаемой пашне удовлетворительная - 52 %. В иллювиальном горизонте она низкая (41 % ). У орошаемых черноземов в пахотном слое общая пористость высокая (56 %), у неорошаемых - удовлетворительная (52 %) и с глубиной она убывает незначительно.

Менее плотное сложение и высокая скважность обыкновенных черноземов, в отличие от каштановых, объясняется большей гумусированностью почвенной толщи, которая в черноземах более затронута почвообразованием и, в частности, биологическими процессами образования и накопления гумуса.

Таким образом, длительное орошение каштановых почв привело к изменению общих физических свойств в основном в верхнем слое. Почва уплотнилась, уменьшились показатели общей пористости и пористости аэрации. Водные свойства значительно изменились во втором полуметровом слое. Понизились показатели труднодоступной влаги, тем самым увеличился диапазон активной влаги в метровом слое. Химические свойства. В литературе о влиянии орошения на гумусовое состояние почв отмечается три основных момента: первый - увеличение содержания гумуса и улучшение его качественного состава; второй - ухудшение; третий - некоторое уменьшение содержания и запаса гумуса в начальный период орошения с последующей стабилизацией или улучшением гумусового состояния почв ( Орлов, Гришина, 1981 ).

К.П.Горшенин ( 1954 ), характеризуя каштановые почвы Усть-Абаканского ГСУ, отмечает небольшое (2 - 3%) количество гумуса. Характерной особенностью почв данной части каштановой зоны является относительная бедность их фосфором, как валовым, так и подвижным.

Таблица 3. Изменение содержания гумуса, азота и фосфора под влиянием орошения в каштановой лсгкосуглныистой почве Усть-Абаканского ГСУ ( % ).

Участок |Глубина, см | Гумус | Азот | Фосфор

1 I 1 1........ |(Горшенян, | 1954) 1993 г ((Горшенин, | 1954) 1993 г |(Горшенин, | 1954) 1993 т

Богарный 0- 10 3.31 2.01 0.27 0.12 0.09 0,12

15- 20 2.49 1.93 0.18 0.12 Не опр. 0.11

25- 30 2.00 1.43 Не опр. 0.10 0.10

Поливной 0- 10 2.55 2.45 0.25 0.14 0.10 0.15

15- 20 1.95 2.49 0.16 0.15 Не опр. 0,14

25- 30 1.52 2.22 Не опр. 0.12 -"- 0.13

Из данных табл.3 видно, что длительное орошение приводит к стабилизации гумусного состояния каштановых почв. Содержание его на поливном участке в слое 0 -10 см почти не изменилось, вниз по профилю отмечается его увеличение на 0,5 - 0,7 % . На богарном участке гумус в верхнем слое уменьшился на 1,3 %, в нижних горизонтах на 0,6 %. Причина снижения содержания гумуса на богарном участке связана не только с дефляционными процессами, но и припахиванием нижних бедных гумусом слоев, в

-1Т-

'Следетвии почва перемешивается и содержание гумуса разбавляется минеральной стью почв.

Содержание фосфора за длительный период незначительно возросло. Сравнение : современных общих запасов гумуса, азота и фосфора орошаемых и неорошаемых алогов каштановых почв показывают существенное увеличение на поливных астках в основном гумуса. Запасы его в слое 0 - 50 см больше неорошаемой пашни на т/га.

У черноземов обыкновенных увеличение содержания гумуса на поливном учас-е наблюдается в слое 20 - 50 см с максимумом на глубине 30 см. В пахотном слое срав-гааемых участков черноземов существенных изменений в содержании гумуса не юисходит. А в сравнении с каштановыми орошаемыми у черноземов орошаемых в :тровом слое запасов гумуса больше на 88 т/га, однако за длительный период юшения запасов гумуса больше на 10 т/га накапливают каштановые почвы.

Отношение углерода к азоту в черноземах обыкновенных шире, чем у каштано-IX почв. В пахотном горизонте орошаемых и неорошаемых почв этот показатель шнаков. Для черноземов он равняется 12, для каштановых почв - 10.

Запасы карбонатов на длительно орошаемых почвах существенно меньше, чем I богаре. Так, в первом полуметровом слое орошаемых черноземов их стало меньше I 20 т/га, в каштановых орошаемых почвах выщелачиваются еще интенсивнее, запасы [ уменьшились на 66 т/га. Во втором полуметровом слое карбонаты вымываются иьнее в черноземах и менее - в каштановых. Запасы их в орошаемых черноземах иенышшись на 211 т/га, в каштановой на 57 т/га, в метровом слое, соответственно, на Я и 123 т/га.

Запасы кальция являются одним из важнейших условий устойчивости почвен-)го плодородия. Его вынос следует рассматривать, как неблагоприятное последствие юшения.

По данным анализа водной вытяжки на орошаемых массивах сумма солей по ;ему профилю почв не превышает 0,1 %. В составе солей преобладают гидрокарбо-пы кальция и магния, а неорошаемые аналоги этих почв засолены с глубины 50 -70 1. Тип засоления на каштановых почвах сульфатно-содовый и содовый, степень->едняя, максимальное количество токсичных солей - 3,23 мг-экв /100 г .На черноземах эыкновенных засоление хлоридное и содовое, степень- от слабого до среднего, сумма жсичных солей составляет 1,5 - 2,1 мг-экв /100 г ( рис.4 ).

Изменение содержания солей в орошаемой почве и изменения ионных равно-;сий между твердой и жидкой фазами почвы происходят, вследствие привноса солей с мивными водами. Многолетнее орошение пресными водами выщелачивает трудно-ютворимые соли, что приводит к незначительному увеличению легкорастворимых. На ;гких по гранулометрическому составу почвах последние накапливаются в шювиальном горизонте, а на тяжелых - в пахотном слое. Однако в каштановых оро-аемых почвах из пахотного слоя вымываются катионы натрия и аккумулируются 1тионы магния.

Таким образом, основной вынос солей в орошаемых почвах происходит ниже 60 в иллювиальном горизонте, из-за выщелачивания коллоидной фракции прываются связи в почвенном поглощающем комплексе и из опесчаненной толщи они ;гко выносятся в более глубокие слои.

Содержание подвижных фосфатов в конце вегетационного периода в верхнем гое орошаемых каштановых почв составило 79 мг/кг, в черноземах - 63, в неороша-шх аналогах 61 и 25 мг/кг соответственно, что характеризует их как высоко обеденными, а у неорошаемых черноземов обеспеченность низкая.

В распределении подвижного калия по профилю отмечается также уменьшение о содержания с глубиной. Обеспеченность орошаемых черноземов обыкновенных вдвижным калием высокая ( 431 мг/кг ), неорошаемых - повышенная ( 372 мг/кг). У иитановых почв на орошении и богаре обеспеченность подвижным калием средняя .59 - 299 мг/кг ).

Когпионы

Анионы

А нисны

/И? Э(в

m

ûpou/cewaf Меораи/сгемал

3/п/янае Cßou/ettun на солеёои п^осарол» черноземе с&ь/к-нобснног* !/¿:ckoú Оросительной систем»/ (í/oc)

К-утаены i i

Анионы а 1 ! Мг. Эхе

Катионы Анионы

4 3 3 1 0 10 3 4

Орошаемая лешня „ Неорошаемая ясно** ^ _

pvç ц влияние орошения Mtr cûjreâcà лре<риль /саи//п<г*овои

novâor Vc/пъ-¿¡¡f&KOHcxoio Pccccrp"></vcrcmrcr /fC^J

г-нее/; г-ce- J-soi'; «-Ce"; s-, s-fà

Mi эхе

Таким образом, более чем за 50 - летний период орошения черноземов обыкно-енных и каштановых почв происходит увеличение содержания гумуса, главным бразом, в слое 20 - 50 см. Это является следствием выщелачивания из пахотного слоя альция и миграции по почвенному профилю гумусовых веществ, не закрепленных инеральной частью. Известно, что отдельные гумусовые вещества высокодисперсны, орошо растворяются в воде и способны мигрировать даже в карбонатной среде.

В орошаемых черноземах и каштановых почвах токсичные соли вынесены из очвенной толщи( 120 см ), почвы полностью опреснены.

Накопления фосфора и калияих в больших количествах не наблюдается.

ВЫВОДЫ:

. Направленность изменений в каштановых почвах и черноземах при длительном рошении во многом совпадает с изменениями, происходящими под влиянием лесных олос; аккумулятивный режим повсеместно сменяется элювиальным, интенсивность оторого усиливается в почвах легкого гранулометрического состава. . При значительных различиях изучаемые почвы под влиянием орошения повышают шасы гумуса в метровой толще: в черноземах обыкновенных тяжелосуглинистых - 22 'га , в каштановых легкосуглинистых - на 30 т/га.

. Вследствие элювиальных процессов в орошаемых почвах происходит интенсивное ьтщелачивание от карбонатов и легкорастворимых солей. Поливные участки опресне-ы на всю мощность почвенного профиля, а на неорошаемых почвах пашни засоление гмечается с глубины 70 - 90 см. Запасы карбонатов уменьшились, в сравнении с неоро-[аемыми аналогами, в каштановых почвах на 66 т/га. в черноземах обыкновенных - на 11 т/га.

, Орошение черноземов и каштановых почв привело к значительному уменьшению гносительного содержания илистой фракции по всему профилю. На легкосуглинистых очвах уменьшается не только количество ила, но и содержание пылеватых фракций. , Длительное орошение пресными водами с минерализацией 0,5 - 0,6 г/л, с преобла-анием катиона магния, приводит к увеличению его содержания в ППК. В черноземах □ыкновенных, в пахотном слое, с уменьшением содержания обменного кальция, величивается на 5% обменный магний и на 1% обменный натрий. Повышается [елочность, проявляется тенденция к осолонцеванию не только в верхних слоях, но и э глубины 70 см.

, В орошаемых каштановых легкосуглинистых почвах в слое 0 - 40 см значительно зарастает доля обменного кальция, уменьшается содержание поглощенного натрия, ели в богарных условиях солонцеватость еще сохраняется в пахотном слое, то в оро-[аемой пашне она отмечается только с глубины 90 см.

Установлено, что орошаемые каштановые почвы изменили физические свойства в :новном в пахотном слое. Они уплотнились, в них уменьшились показатели общей эристости и пористости аэрации.

Водные свойства орошаемых почв улучшились: увеличилась водопроницаемость и ¡еличился диапазон активной влаги в метровой толще.

Длительное ( более 50 лет) правильное орошение черноземов обыкновенных и каш-Iновых почв не оказывают существенного отрицательного влияния на их свойства, аблюдающиеся тенденции уплотнения пахотного слоя и осолонцевания почв могут лть предотвращены глубоким рыхлением с поливом подкисленного раствора воды 1И гипсованием.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Улучшение водного режима и борьба с дефляцией является главным условие успешного использования почв степной зоны Хакасии. Однако без учета особенносте современного комплекса почвенного покрова и условий географической сред; немыслим успех земледелия и мелиорации.

Полезащитные лесные полосы и орошение являются мощным антропогенны фактором влияющим на почвы степной зоны. Изменения под Их влиянием зависит с выраженности почвопреобразуещего воздействия орошения и леса на почвы.

В связи с этим изучено влияние малорядных (2 - 4), однопородных, с редкой nef воначалыюй посадкой лесных полос 15 - 25- летнего возраста, а также влияние длител! ного ( более 50 лет орошения ) на свойства черноземов и каштановых почв. Влияни этих мелиоративных приемов, привело к существенным преобразованиям их фгаико химических, химических и водно - физических характеристик, не изменяя при этом зс . нального почвообразования.

Однако лесные полосы в возрасте 15-25 лет в настоящее время испытывают ос рый недостаток влаги, что приводит к старению и сокращению их жизни. Вместе с те увеличение запасов гумуса, мощности гумусового слоя, подкисление почвенного ра< твора, выщелачивание легкорастворимых солей и карбонатов, позволяет рассчитыват на лучший рост следующих поколений на месте старых лесных полос. В целом исследс вания почв под лесными полосами показали улучшение лесорастительных условий. Вс это дает основание прогнозировать дальнейший успешный рост насаждений, как н черноземах так и на каштановых почвах.

Длительное орошение почв с минерализацией орошаемой воды 0,5 - 0,6 г/л, ri геоморфологические условия и повышенная водопроницаемость почвообразующи пород исключают и ослабляют угрозу их заболачивания и вторичного засоления, к привело к значительным изменениям в свойствах черноземов обыкновенных каштановых почв. При орошении происходит лишь существенное увеличение запасо гумуса, водопроницаемости, вынос легкорастворимых солей из почвенного профши Отмечается тенденция уплотнения пахотного слоя каштановых почв и осолонцевани черноземов; эти негативные явления могут быть предотвращены агротехническим и химическими приемами.

Направленность почвенных процессов и происходящие в связи с ними изменени в черноземах и каштановых почвах под влиянием полезащитных лесных полос и орс шения не могут быть причинами, препятствующими широкому развитию этих видо мелиорации, при использовании земель степной зоны. При орошении черноземов каштановых почв и применении защитного лесоразведения увеличивается урожайност сельскохозяйственных культур, значительно снижаются дефляционные процессь сохраняется плодородие почвы, в целом улучшается экологическая обстановк территории республики.

Настоящие исследования являются этапом в изучении влияния мелиорации н почву и, конечно, необходимы дальнейшие исследования полезащитных лесных полос орошения на этих объектах, может быть, через 10 или 20 лет. : 1

Список работ, опубликованных по теме диссертации

. О влиянии длительного орошения на морфологические признаки и водно-физические войства черноземов Хакасии // Тез, докл. иауч.конф., посвященной 100 - летию I.В.Докучаева по борьбе с засухой, Абакан, 4-6 авг., 1992, - Новосибирск, 1992. - Кн.2. С. 126.

:. Об изменении черноземов Хакасии под влиянием полезащитных лесных полос // Тез. ;окл. науч. конф., посвященной 100 - летию В.В.Докучаева, 4-6 авг., 1992, -1овосибирск, 1992. - Кн. 2. - С. 174.

. Почвопреобразующая роль лесных полос в Хакасии ( в соавторстве с В.К. Савостьяновым // Тез. докл. нучн. конф., посвященной 80 - летию со дня рождения ТД.Градобоена, Абакан, 16 - 17 нояб.,1993. - Новосибирск, 1994. - С. 18 - 19. . Изменение солевого состава почв Хакасии под влиянием длительного орошения // "сз. докл. науч. конф. , посвященной 80 - летию со дня рождения Н.Д.Градобоева, Абакан, 16 - 17 нояб. 1993. - Новосибирск, 1994. - С.44.

. Изменение черноземов и каштановых почв под влиянием длительного орошения // Лат - лы науч. сессии общего собрания СО РАСХН, Абакан, 13 - 16 авг.,1998. - в [ечати.

Заказ 465 Тираж 100 экз. Объем 1.5 печ.л. Этнечатано в типографии Хакасского государственного университета им Н Ф. Казанока 662600 Абакан, пр. Ленина, 94

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кутькина, Наталья Васильевна, Красноярск

/ ' - йУ / Л- ¿^

Российская академия сельскохозяйственных наук Сибирское отделение Научно - исследовательский институт аграрных проблем Хакасии Красноярский аграрный университет

На правах рукописи

КУТЬКИНА НАТАЛЬЯ ВАСИЛЬЕВНА

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПНЫХ ПОЧВ ХАКАСИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПОЛЕЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС И ОРОШЕНИЯ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук 03. 00. 27. - почвоведение

Научные руководители:

доктор с.-х. наук, профессор П.С.Бугаков канд. с. - х. наук, старший

науч. сотрудник В.К.Савостьянов

Красноярск -1998

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА 6

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ 11

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 22

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС НА СВОЙСТВА ПОЧВ 27

4.1. Морфологические признаки 27

4.2. Гранулометрический состав и структура 32

4.3. Физико - химические свойства 39

4.4. Водно - физические свойства 44

4.5. Химические свойства. 55 Выводы 65

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПОЧВ 67

5.1. Морфологические признаки 67

5.2. Гранулометрический состав и структура 70

5.3. Физико - химические свойства 72

5.4. Водно - физические свойства 78

5.5. Химические свойства 86 Выводы 96

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 100

ПРИЛОЖЕНИЯ 115

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Перспективы социально - экономического развития Хакасии во многом связаны с интенсификацией сельскохозяйственного производства. В республике, в основном, исчерпаны земельные ресурсы пригодные для использования в сельском хозяйстве. Одним из основных способов увеличения продуктивности земель в условиях степной зоны является их мелиорация. Все-таки нерешенными остаются проблемы оптимального соотношения площадей богарного и орошаемого земледелия, масштабы лесомелиорации и других мер, направленных на повышение плодородия почв.

В Хакасии на обыкновенных черноземах урожай яровой пшеницы при естественном атмосферном увлажнении с учетом всех передовых агротехнических приемов составляет не более 1,8 - 2,0 т/га, на каштановых - 1,3 - 1,5 т/га. При орошении же урожайность можно повысить до 2,8 - 3,5 т/га. Площадь орошаемых земель в республике - 53 тыс. га, однако не все вопросы, касающиеся особенностей влияния орошения на черноземы и каштановые почвы при интенсивном применении его, ясны. Среди основных явлений, которые возникают при нарушении экологии степных ландшафтов в результате орошения, хорошо изучены такие, как подъем уровня грунтовых вод, вторичное засоление, осолонцевание. обесструктуривание и уплотнение орошаемых почв /Ковда, 1983; Розанов и др., 1985; Приходько и др., 1989; Татаринцев, Кудрявцев, 1988; Иванова, 1984; и др./.

Менее изучены вопросы, касающиеся судьбы гумуса, возможности и направленности выщелачивания химических веществ и трансформации физических свойств / Мамонтов, 1989 /. Особенно это относится к степным котловинам Сибири, включая Хакасию.

Для обеспечения защиты почв от эрозии большое значение имеет создание защитных лесных насаждений. Выращивание их в условиях Сибири, особенно в зоне каштановых почв и черноземов до настоящего времени недостаточно изучены.

Площадь полезащитных лесных насаждений в Хакасии составляет 5 тыс. га. Однако условия степи с сухостью климата ее, недостатком влаги в почве, часто солонцеватостью и засоленностью почв обусловливают резкое ухудшение произрастания древесных пород, значительно снижают их устойчивость и долговечность.

Наиболее выносливыми древесными породами в условиях засухи в Хакасии являются лиственница сибирская, береза и вяз приземистый, а во влажных местообитаниях тополь / Фомин, 1952; Лиховид, 1969; 1976 /. Но и эти породы,

достигнув критического по Г.Н. Высоцкому / 1930 / возраста (15 - 25 лет), начинают суховершинить и частично выпадать. Поэтому вопросы устойчивости лесных насаждений, изменений лесорастительных свойств почв, происходящих под ними, остаются актуальными и в настоящее время.

Цель и задачи исследований. Выявить влияние орошения и полезащитных лесных полос на свойства черноземов и каштановых почв.

В задачи исследования входило:

- изучить влияние орошения и лесных полос на морфологические признаки почв;

- выявить тенденции изменений основных свойств черноземов и каштановых почв под влиянием лесных полос и орошения;

- подойти к возможному прогнозированию изменений изучаемых почв при длительном влиянии орошения и лесных полос.

Научная новизна. Впервые в степных условиях Хакасии изучено влияние длительного (более 50 лет) орошения на свойства каштановых почв и черноземов обыкновенных и влияние малорядных (2 - 4), с редкой первоначальной посадкой одно-породных лесных полос 15 - 25 - летнего возраста на изменение свойств каштановых почв, черноземов обыкновенных и южных.

Установлена сущность генетической природы свойств степных почв исходных и подвергнутых орошению и воздействию лесных полос. Выявлены некоторые новые тенденции проявления почвообразовательного процесса.

Защищаемые положения

1. Под влиянием полезащитных лесных полос с редкой первоначальной посадкой 15 - 25- летнего возраста не происходит ухудшения лесорастительных свойств черноземов и каштановых почв. Создаются более благоприятные условия для жизни их последующих поколений.

2. Длительное (более 50 лет) орошение черноземов и каштановых почв не оказывают значительного негативного влияния на их свойства. Наблюдающиеся тенденции уплотнения пахотного слоя и осолонцевания почв могут быть предотвращены агротехническими приемами.

3. Направленность почвенных процессов и происходящие в связи с ними изменения в черноземах и каштановых почвах под влиянием полезащитных лесных полос и длительного орошения не могут быть причинами препятствующими широкому развитию этих мелиоративных приемов при использовании земель степной зоны.

Практическая и теоретическая значимость работы.

Материалы исследований использованы при разработке Системы ведения агропромышленного производства в Республике Хакасия на 1996 - 2000 г. Результаты исследований вносят вклад в решение теоретических вопросов создания защитных лесных насаждений в аридной зоне, их устойчивости и долговечности, в решение настоящее время спорных вопросов прогноза мелиорации черноземов и каштановых почв под влиянием орошения.

Проведенные исследования свидетельствуют о целесообразности применения орошения и создания полезащитных лесных полос, обеспечивающих наряду с увеличением урожайности, улучшение экологической обстановки в целом на территории республики.

Апробация работы. Материалы работы докладывались на научной конференции, посвященной 100 - летию плана В.В. Докучаева по борьбе с засухой и преобразования степей России /Абакан, 1992/; конференции "Почвы Хакасии и их рациональное использование", посвященной 80 - летию Н.Д. Градобоева /Абакан, 1994/; конференции " Почвенные ресурсы, рационализация землепользования и экологическая оптимизация агроландшафтов в Приенисейской Сибири" /Красноярск, 1997/; научной сессии общего собрания СОРАСХН / Абакан, 1998/; заседаниях кафедры почвоведения Красноярского аграрного университета /1990 - 1997/; на заседании Хакасского отделения общества почвоведов /1994/; на ученых советах Института аграрных проблем Хакасии/1990- 1996/.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы и одна в печати.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, включает 20 таблиц, 16 графиков, выводов, заключения, списка литературы /207 источников/ , 8 приложений. Общий объем работы 162 листа.

Автор выражает благодарность лаборантам и сотрудникам аналитической лаборатории НИИ аграрных проблем Хакасии - Е.Ф. Щербаневой, Н.С. Муравейко, A.M. Иванченко, Л.Е. Дитрих, B.C. Гребенкиной, М.С. Степочкиной, за оказанную помощь в лабораторных исследованиях, а также Шолоховой Л.И., Исайковой И.Г., Сырых Е.Е., Сырых Е. и студентам Иркутского университета A.B. Литвинову, О.В. Петуховой, А. Барашову, К. Барашовой, участвовавшим в разные годы в полевых исследованиях.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

Вся история человечества показывает, что в условиях аридного климата мелиорация почв всегда оказывалась необходимой не только для развития и стабилизации сельского хозяйства, но и для существования человека /Зайдельман, 1989/. Об этом свидетельствуют древние оросительные системы во многих странах. В Хакасии также существовали оросительные системы значительной протяженности еще в Карасукскую эпоху (XIII - VIII вв. до н. э.) /Сунчугашев, 1990/. Орошение определяло стабильность многих цивилизаций, а разрушение ирригационных систем - их гибель.

Значение комплексных мелиораций для сельского хозяйства нашей страны впервые было раскрыто в конце прошлого века основоположником научного почвоведения В.В. Докучаевым. По В.В. Докучаеву, степная зона - территория, где земледелие должно быть направлено на сохранение благоприятных свойств черноземов и улучшение их водного режима с помощью агроэкономических и агромелиоративных мероприятий гидро- и фитомелиораций /Докучаев, 1949/. Однако в силу сложившихся социальных и хозяйственных условий, недостаточной заинтересованности землепользователей в результатах своего труда на мелиорированных землях, низкой культуры земледелия, а также недостаточного качества проектирования и строительства мелиоративных систем, грандиозный масштаб гидромелиоративного строительства в 70 - 80 -е годы в целом не оправдал ожидаемых результатов / Зимовец и др., 1993/ и способствовал формированию неблагоприятного состояния мелиоративных земель как в аридной, так и гумидной зонах. Поэтому в последние годы получило распространение представление о мелиорации, как экономически нерентабельном и экологически опасном мероприятии.

Влияние орошения на свойства почв

В настоящее время экологически необоснованное развитие гидромелиоративного строительства в сухостепных зонах ведет к неблагоприятным последствиям.

Анализ литературных данных свидетельствует о негативном влиянии длительного орошения на наиболее важные показатели плодородия - количество гумуса в почве и его качественный состав, структуру почвы, водно - солевой и воздушный режимы /Антипов- Каратаев, Филиппова, 1955; Ковда, 1969-1981; Барановская, Азовцева, 1981; Крупенников, Подымов, Скрябина, 1985; Бурлакова, Татаринцев, 1989; Медведев, Цыбулько, 1982; Розанов, 1989 и др. /. К наиболее часто встречаемым отрицательным последствиям орошения относятся засоление и осолонцевание орошаемых почв.

Засоление орошаемых почв может происходить вследствие подъема уровня грунтовых вод и использования для орошения минерализованной воды / Ковда, 1983; Розанов и др., 1983; Егоров, 1984; Гоголев, Биланчин, 1986; Дрижаченко, Зборищук и др., 1986; Somawanshi, Patil, 1986; Зборищук, 1990/.

При орошении водой с минерализацией от 0,6 до 2 г/л содержание солей в почве может достигать 0,12-0,15 %, в том числе токсичных ионов - до 0,08 % / Гоголев, Баер, 1986/. Аккумуляция легкорастворимых солей в орошаемых почвах сопровождается изменением их химического состава, как правило, накапливаются токсичные хлориды, сульфаты и бикарбонаты натрия и магния / Кизяков, 1985; Панов, Мамонтов, 1987/, в условиях хорошей естественной или искусственной дренированности и промывном водном режиме наблюдается интенсивное рассоление почв / Рысков, Гуров, 1987/. Однако при этом происходит вынос не только легкорастворимых солей, но также гипса и карбонатов / Кутькина, 1995; Хохлова, Ковалевская, 1997/.

Осолонцевание орошаемых черноземов и каштановых почв - гораздо более распространенное явление, чем засоление и весьма тревожным является тот факт, что осолонцевание происходит при поливах пресными водами / Супряга, 1984; Рысков, Гуров, 1987; Евдокимова, Брехова, 1986/. Осолонцевание как энергетический процесс протекает и при высоком содержании кальция в почвенном растворе, однако последний препятствует его проявлению /Полупан, 1993/.

В литературе нет достаточно четко сформулированных закономерностей изменения содержания гумуса при орошении, показано, что в начальный период орошения ( до 10 лет) содержание гумуса в верхних горизонтах уменьшается, а после 40 лет орошения возрастает. Одновременно наблюдается увеличение гумусированной толщи почвы / Панова, 1972/. Аналогичное явление уменьшения количества гумуса в новоорошаемых почвах и увеличение в староорошаемых наблюдали / Касимова, Бабаев, 1972; Минашина, 1976 /. Гумусовое состояние почв при орошении в значительной степени зависит от культуры земледелия и химического состава поливной воды. При ее высоком качестве, наличии в севообороте многолетних трав, внесении органических удобрений содержание гумуса в орошаемых почвах не уменьшается / Антипов-Каратаев, Филиппова, 1955; Приходько, Песочина, 1989; Бурлакова, Татаринцев, 1988/.

Широкое распространение на оросительных системах получило обесструктуривание и переуплотнение почв / Ковда, Николаева, 1984; Минашина, 1988; Ыазгка, 1986; Кутькина, 1992; Тюльпанов, Цховребов, 1997 и др./. Масштабы этого явления настолько велики, что его можно считать универсальным для всех орошаемых почв /Ковда, Николаева, 1984; Ковда, Розанов, Евдокимова, 1986/. При орошении структура почвы подвергается действию дополнительного количества влаги, которая может влиять положительно и отрицательно. Однако всюду на оросительных системах отмечено разрушение исходной зернистой структуры в пылевато- глыбистую. Деградация структуры почвы при орошении может происходить вследствие разрушения агрегатов под непосредственным механическим воздействием поливной

воды ( действие защемленного воздуха ) или вследствие физико-химических процессов, связанных с изменением определенных свойств почв. Степень разрушения зависит от устойчивости агрегатов к действию воды, с другой от условий орошения, интенсивности дождя, поливной нормы, культуры и стадии ее развития / Позняк, 1985; Золотун и др., 1988; Панфилов и др., 1989; Карпенко, Ерхов, Савостьянов, 1990; Николаева, Розанов, 1990 /. В обесструктуривании почв немаловажную роль кроме собственного орошения, несомненно, играют и тяжелые сельскохозяйственные машины, которыми обрабатывают переувлажненные почвы /Медведев, 1988; Рабочев, 1984/. Наряду с разрушением структуры, переуплотнением в орошаемых почвах уменьшается общая порозность, отмечается снижение наименьшей влагоемкости и увеличение запасов недоступной влаги, ухудшение их водопроницаемости /Аханов, Каражанов, Терехов, 1979; Ахтырцев, Лепилин, 1984; Жердева, 1989; Аверьянова, Азовцев, 1989; Белков, 1989; Айдаров, Корольков, 1991/.

В Хакасии изучение орошаемых почв на начальных этапах проводилось Н.Д.Градобоевым /1954/, Ф.Р.Зайдельманом /1952/, К.Н.Горшениным /1955/, М.Г.Танзыбаевым /1958/, позднее в связи с засолением участков оросительных систем Н.И. Карнауховым /1969/, В.А. Ивановой / 1993/. Нами в последние годы изучено влияние староорошаемых (более 50 лет), заведомо незаселенных участков оросительных систем Уйско-Означенской( УОС )и Абаканской ( АОС).

В подтверждение различных мнений, орошаемые черноземы обыкновенные и каштановые почвы Хакасии при хорошей естественной дренированности не уменьшают своего плодородия, однако также проявляются негативные тенденции уплотнения и осолонцевания, которые могут быть устранены глубоким рыхлением с поливом подкисленного раствора воды или гипсованием почв / Иванова, 1993 /.

В настоящее время на большинстве оросительных систем неблагоприятные последствия орошения проявляются преимущественно лишь в своих начальных фазах - в виде тенденций процессов. Еще нет непосредственной опасности потерять черноземы или резко снизить их продуктивность / Мамонтов, 1990/.

Наука располагает сейчас достаточно богатым арсеналом рекомендаций производству для усиления положительного эффекта ирригации и недопущения неблагоприятных ее последствий. Подход к этой проблеме должен быть всегда комплексным, учитывающим все природные факторы и процессы / Розанов, 1989; Зимовец и др., 1993/.

Подход к решению проблемы орошения наметил еще А.Н.Костяков /1951/, который писал, что "... орошение, если оно ведется правильно, не вызывает отрицательных явлений. Если же эти явления уже имеются, то это - результат не орошения как таково-

го, а неправильного его применения при данных почвенных и гидрологических условиях."

Влияние лесных полос на свойства почв

Отсутствие естественных лесов на водораздельных элементах рельефа в степной зоне Хакасии указывает на неблагоприятные природные условия для произрастания здесь древесных пород. В значительной мере безлесие определяют почвенные условия.

Почвенные условия, обеспечивающие произрастание древесных пород, принято называть более широким понятием - лесорастительные свойства почв. Изучая лесорастительные свойства почв сухих степей, Л. Г.Земляницкий /1939/ сделал вывод, что полосное лесоразведение на темно-каштановых почвах оказывается эф