Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РЕЖИМ ВЛАЖНОСТИ ТИПИЧНОГО ЧЕРНОЗЕМА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "РЕЖИМ ВЛАЖНОСТИ ТИПИЧНОГО ЧЕРНОЗЕМА"

Ь-22>ЪЪ?

всдожвшя ордена ШШНА я 0рден4 тядавого красного эшмкж шдаои сншжкооявстввшк наук шю в.илбшна

мдаи тядовсго КРАСНОГО эшш ЮТИВИЙ НЮТПЭТГ Ш1П В.В.ЖКУЧДЕВ&

Нк прем* румош««

уда 631.438.2(631.446.41

. ссловьев нг«р* ншнаммп

пп вшвали ящичного чвяюови

/епмрмыммъ- Об«01*Св.м1счм»(Амам/

дммрмцш м ооявкдак* учёно* отшмм кандидат* оммтхомйртмшаж варх

М0СКВА-19в7

Рябое» мошим * лаборамрш дмпюелп щдедоадег

D0V1 ПМЯНПТО ЯЙОТУТ/ТЯ Ж*£«В|ДМЦ[ЧМ1|*.

Htjuwdl ЯММуШМКГГ .

м жмкдаимм апфшосмромймого юим К.а20.гб.01» Оашнни вмппум m.B1B>J|pqráMM>

I090I7 Лоо1»>,Пнм»еииИ jwp.,7«

Вотан—ого шюякут* ш.В.В.Дмдг*м»а.

impiMir рм«йш

ММ о*хр*мрь . дожтор cwoHMio»«acT—ммс муж M.C.CMUKOBfc

.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность. темы. В решениях ХХУП съезда КПСС уяаэыгиось» что осуществление Продовольственной программы СССР является основной задачей агропромышленного комплекса страны. Постановлениями ЦК ШСС к Совета Министров СССР (19 марта 1Ш1 г., 13 августа 1987 г.) к Объединенной сессии АН СССР и ВАСХНИЛ (23 сентября 1982 г*) предусмотрено добиться высокой отдачи И роста економкчесхоЯ эффективности его научного потенциала. Особо подчеркнуто, что ускоренно» развитие сельского хозяйства может быть обеспечено только на основе внедрения достижений сельскохозяйственной науки»

Благодаря работам проф. а.а.Роде признано, что почвенно-гчдрологические исследования могут служить я стержнем генетического анализа почв, к научной.основой для решения важнейших на-роднохоэяйетвенких задач (Воронин и др., 1986). Отсюда следует актуальность разработок по увеличении производительности и аф-фективности лочвекно-гядрожогйчвехих исследований.

Цель и аадачи исследований. Целью работы являлось изучение межгодовой изменчивости режима влажности типичного чернозема на целине к под пшвней* а также особенностей ее проявления в различных частях поденно-грунтовой толши (ПГТ).

'Для достижения поставленной цели потребовалось рвиить следующие задачи: I) разработать систему дкнаюгчесмсх: гидрологических показателей, позволяющих в сжатом виде деть объективную ц. рактврнстику режима влажности почвы; 2) определить основные закономерности динамики режима влажности типичного чернозема; 3) уточнить понятие в гкдрологичесхом вколого-генетичеохом профиле и выработать критерии его разделения на горизонты} оценить нижние растительности и рельефа , на гидрологический вкодо» го-генеткческий лрофкяь типичного чернозема.

В диссертации рассматриваются и защищаются оледуюпие наиболее важные положения.

1. Характеристика режима влажности почвм на основе метода квантилем увеличивает еффективность оценки данных режимных наблюдений ва влажностью почвы. .

2. Характеристика режима влажности почвы на основе метода квантилей по»воллет определять грантам гидрологических еколого-генеткческкх горизонтов, т.е. частей почвенно-грумгевой толцн,

¡и у-"таз ■■гтс^л с*;-.г» с:.1ь ссг а-л

различающихся по суш» признаков, гдмкьи и» которых является теснота связи их .режима влажности с погодно-клнматкчвсхкми условиями.

3. Мощность зоны интенсивного оборот« атмосферных осадков в почвекно-грукговой толще типичного чернозем« совпадает с модностью его гумусового горизонт« А.

4. При анализе динамики запасов влаги в отдельных частях почвенно-грунтовой толщи необходимо согласовывать мощности етих частей и гидрологических »колого-генетических горизонтов.

5. При сравнительном анализе режима влажности почв нескольких опытных площадок необходимо оперировать данндои о запасах влаги в соответствующих гидрологических вколого-генетичесхих горизонта*, т.е. "однотипных* по режиму влажности слоях почвенно-Грунтовой толши.

6. Со второй половины 50-х годов в центрально-черноземной аоне началась фаза повиаенного почвенного увлажнения. Почвенно-гцдрологическая ситуация стабилизировалась в начале 60-х годов и сохраняется до настоящего времени« Она.характеризуется повышенными (по сравнению с предыдущим периодом) весенней влакностьп почвы и расходом влаги на ввапотранспирацна. .

Методология и методика исследований. Решение поставленных задач стало возможным благодаря использованию в исследованиях методологии системного анализе и методов математической статистики. Системный подход в работе осуществляется при рассмотрении режима влажности отдельных слоев почвенно-грунтовоЯ толщи на основании принципов целостности систем к автономии их частей. При втом полагается, что взаимоотношения почвенных горизонтов (в широком смысле втого термина) могут быть правильно поняты только в рамках системы, вклпчашеЯ хаи сами горизонты, тах и внеонпю среду (Корнблюм, 1972). Методы математической статистики используются для обоснования и расчета параметров режима влажности почвы, а тате для оценки сходства и различил режима влажности отдельных слоев ПГТ и влияния на него по годно-климатических условий. Для статистической обработки данных использовали алгоритмы и программы дня ЭВМ, разработанные в лаборатории математических методов исследования Почвенного института км. В.В.Докучавва (Алгоритмы..*, 1973. 1995).

Изучение почв опытных площадок включало': I) полевое описание разреза гл. 270-300 см, далее, до гл. 600 см, описание образ

з

сов, отобранных из схааюгны, пробурекйоЯ в дно разреза; 2) определение объемной массы почв; 3) структурный анализ почв (сухое к мокрое просеивание); 4) химический анализ почв - определение содержания гумуса, обменных Са и Kg, QOg карбонатов.

Определение влажности ПГТ на опытных площадках проводилось два раза в месяц в период май-сентябрь. Имеются отдельные данные ранневесеннего (до и/или после снеготаяния) и предзимнего определений. Образцы почвы отбирались ручным буром в 3-кратной яовторности из слоев:' 0-5, 5-J0. 10-20, ..., 290-300 см. Влажность определялась термостатно-весовым методом. ■■'.'■

Научная новизна. Разработана оригинальная, не имеющая аналогов, система динамических гидрологических показателей* основанная на квант илькой характеристике режима влажности почв. Проведена комплексная оценка данных режюлодс наблюдений за влажностью типичного чернозема и влияния на режим влажности отдельных слоев его ПГТ погодао-клим&ткчесхих м агроценотических факторов. Обнаружено существенное изменение почвенно-хдиматических условия в районе исследований за период с 1946 по 1984 гг. Уточнено понятие о гидрологическом еколого-генетическом профиле (ГЭГ-профихе) и выработаны критерии, позволяющие устанавливать границы гидрологических, еколого-генетических горизонтов (ГЭГ-горизонте в) . Показано влияние отдельных факторов почвообразования (литология, растительность, рельеф) на структуру ГЭГ-лрофиля типичного чернозема..

Практическое значение. Результаты диссертации соответствуют ' плану работ по темам "Разработать научные основы оптимизации вод-• ного и солевого режимов почв и влаг©обеспеченности на них сельскохозяйственных культур в зависимости от региональных и климатических условия" (V roo. per. 007565) и "Разработать систему динамических гидрологически* показателей почв дерново-подзолистой подзоны, черноземной воны и солонцовых почв Северного Прикаспил". Работа имеет теоретическое значение для развития: а) представлений о сущности почвообразовательных процессов и Í) принципов мониторинга почвенно-климатических условий. Практическая значимость работы ваклю чается в повшекии вффехтивноети оценки данных режимных наблюдений аа влажность» почвы, оообенно ва многолетний период, ш обосновании выбора поясности pao чет кик слоев при почленно-гидрологических исследованиях. Результаты работы могут быть испольеовмш при разработка стратегии развития мелиоративных

схстем и дхя прогноз« возможных изменений свойств лочв х структуры почвенного -покрова под воздействием климатических и антропогенных факторов. -

* Предложены приемы оценки необходимой-и достаточной продолжительности режимных наблюдения за влажность» почвы н вероятностной оценхи поденно-гидрологических условий отдельна лет на« владений, которые могут б уть полезном* при плакировании отастно-агроноккчесжкх исследований к обработке кх результатов.

Объекты исследований. Экспериментальные исследования выполнены Автором » период 1930-1994 гг. территории ОШХ-1 ЕНШЗиЭПЭ (Курская обл., Ыедвенсхий район), где вались наблюде-. ния аа влажностью типичного чернозема под пашней на четырех опытных площадках. В работе использованы так«« материалы многолетних наблюдений (1946-1964 гг.) за влажностью целинного черно-вема под нехоекмой степью (Стрелецкая степь) в Центрально-Черно* вемноы заповеднике им. проф. В.В.Алехина (Заповедник). Эти данные частично (по 1973 Г,).опубликованы (Герцык, 1979). Данные за период 1974-1384 гг. любезно предоставлены нам дирекцией Заповедника. ' ■ ■ ..'■-■ _'■'■. • . |

Объем работы. Диссертация состоит н» введения« девяти глав» ааклвчекия к приложения. Список литературы" включает 264 наименования, изних 31 на иностранной языке. Текстовую часть дополняют 24 рисунха и 10 таблиц* ,

Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались: на конференциях молодых учение Почвенного института км» В.В.Докучаева (1983, 1985); на заседании лаборатории гидрологии почв м осушительных мелиорация Почвенного института им. В.В.Докучаева (1983, 1987); на теоретическом семинаре кафедры физики м мелиорации почв, факультета почвоведения XIV им. Ы.В.Лоыоносова (1987). • 4

- ОШОЕНОЕ СОДЕЯШНИЕ -РАБОТЫ ' ■

I. Характеристика объектов исследований - '

Онэкко-географические условия района исследований хорошо изучены к описаны в литературе (Афанасьева, 1966; Герцых, 1966, 2970; Дайне г о, Чкжхксва, 1967; Вридлацц и др., 1969; Коковина, 1974, 1965; Рябов, 1979; Природно-сельскохозяйственное районирование..., 1983; Еремина и др., 19Э5).

Коаффкциент увлажнения периода "апрель-октябрь" Лет набА-

декий (по даннш ц/с Петринка): 1990 г. - 1,0; 1931 г. - 0,5; 1562 г. - 1,8: 1903 г. - 0.5; 1904 г. - 0,6. В 1960-1962 гг. поело весеннего снеготаяния почва была промочена талыми родами, до глубины более Э м, в 1983 и 19В4 гг. - до 1,0-1,5 м. Возделываемы« культуры: в 1980 и 1903 гг. - озимая пшеница, 1901 г, -ячмень, 1982 г. - вико-овсяная смесь, 1984 г. - яровая пшеница.

Опытные площадки на территории ОППХ-1 ШИИЗиЗПЭ располагались на типичных для района иеследовакиЯ алеыентах мезорельефа: на нешироком выпуклом межбалочном водоразделе (р. 19) к на выпуклом приводораздельном склоне северной экспозиции в его верхней (р. 16, уклон 1°40*>, средней <р. 17, уклон 2°29*) и нижней (р. 18, уклон 3°37») частях. Описания разрезов сделаны ст.н.с. Почвенного института им, В.В.Докучаева Т.П.Коковиноя. Границы морфогенетических горизонтов уточнялись после проведения лабораторных анализов. Нижняя граница гумусового горизонта А1 маркировалась по содержании гумуса, равному 3$ (Сорокина, 1967), граница переходного по гуиусу горизонта АЗ - по еодерканис гумуса, равному 1% {Афанасьева, 1966).

С учетом данных, полученных при полевом описании разрезов, и данных лабораторного анализа образцов, почвы опытных площадок определены хек чернозем типичный тякелосуглинистый под пашней. Строение морфогенетичесхого профиля разреза 19, см: Алах 0-25, АХ 25-80, АВк 80-140, Вк 140-246, С1 246-275, С2 275 и вике. Отроение морфо генетического профиля типичного чернозема на склоне, см: Ал ах 0-25, А1 25-70, АВк 70-160, Вя 160-270. Вскипание от 1С^-ной НС1 с глубины, см: р. 16 30-55, р. 17 105-110, р, 13 35-40, р. 19 76-82, ТякелыЯ покровный суглинок подстилается средним на глубине, см: р. 19 - 275, р. 16 - 440, р. 17 к р. 18 - 460. Распределение фракций по профиля почвы типично для черноземов района наших исследований (рис. I), :

Величина объемной массы пахотного слоя около 1,1 г/см9, » нижней частя профиля она увеличивается до 1,4 г/см®. Отруктуркыа анализ пахотного к подпахотного горизонте» показал их хорошую оструктуремность и высокую водопрочное». Количество агрономически ценных агрегатов (1-7 ш) в пахотном горизонте 30-40$, в подпахотном 40-50£. Количество водопрочных агрегатов диаметром более 0,23 и« - не менее 40-50$, причем в подпахотном горизонте их содержание вакономерно увеличивается, что особенно заметно по увеличение оедеркаккя фракций 1-3 мм - в 2-3 раза.

Р.* у Р.{7 ■ У Р.Й '.. "...:*;.'■ : Р. <9

Рис. I. Гранулометрический еостав((ра]г.(ин,ми: I- >0.05, 2- 0.05-0,01, 3- 0.01-0.005, 4- О.ОСб-0.001, 5- <0,001) типичного чернозёма под пашней и содержание в -нем гумуса (6) и СО^ карбокатов(7).

Оуцдаментальтю исследования водного режима типичной» цв- • яинного чернозема провели А.в.Болъшахов (1961) и Е.А.Афанасьева <1966). Значительный вклад в познание его особенностей внесли работы А*А*Роде (1968), В.В.Герцык {1966, 1974), Т.П.КоковиноЯ (1972, 1903), В,В.Герцых и А.А.роде (1978. 1979, 1980).

Типичные черноземы формируются при глубоком залегании грунтовых вод к характеризуются периодическим промывнш водам режимом. Сквозное промачивалие происходит главным образом при сочетании влажной осеки с последующей влажной весной. В сухие годы водный режим приближается К тому, который характерен для ' черноземов степи, во влажные годы - к режиму луговых почв (Афанасьева, Голубев,' 1962),

На типичных черноземах под пашней сохраняется периодически промывной тип водного режима (Коковина, 1970, 1983). Различия в интенсивности вяагопотребления многовидовш составом целинной растительности, большая часть которой представлена длительно »•-ротирующими растениями,к однолетними культурными растениями а севооборотах привели'к "гумидиэаши" водного режима пахотных черноземов (Коковина, Лебедева, 1986),

Различия я режиме влажности почвы на водоразделе и склоне северной экспоакдож объяснялся допояяотеяьпа* увлажнением почв склона за счет поверхностного к внутрипочванного стока, переотложением снега и неодинакового расхода влаги на испарение (Николаев, 1976; Пружин, 1983). Северные склоны, обладающие пониженными ресурсами тепла к, в связи о етим, пониженной испаряемостью, полнее используют талые «оды (Жаков, 1982).' ' •

Для уточнения величин водно-физических констант, определенных Т.П.КоковиноЯ (1974) для пахотных черноземов района исследования, использованы дайны» о весенней влажности ПГГ 7 плоаадок (на водоразделе, южном и северном склонах) в апреле 1982 г., : примерно через две недели после снеготаяния. Кроме того, величина НВ к ВРК на плотадхе р. 19 определялась с помощью метода "изолированной колонны". Содержание влаги » колонн» контролировалось в том числе о помощью модифицированных автором тензиометров (Соловьев, 1984). Окончательные величины водно-физических констант били уточнены поел» их корректировки (Роде, 1969) по даннш режимных наблюдений.'

2. Характеристика режима влажности почвы на основ»

метода квантилей - ' Результаты обаора литературы подтвердили вывод А.А,Роде

6 Л ............. Л ■

.(1969), что хотя существующие методы изучения водного режима почин еще далеки, от совероенатва, было бы большой ошибкоПне использовать вое представляемые имя возможности. Одно Я из таких возможностей может быть разработка новых методов оценки данных режимных наблюдения за влажностью почвы.

Для обработки данных о влажности почвы предлагается использовать метод квантилей (Соловьев.1965, 1986). Метод квантилей предложен для анализа явлений* не укладывающихся врамки вероятностно-статистических моделей, в данном случае динамики влажности почвы. Теория и практика использования метод« квантилей в исследованиях 'изменчивости свойств почв изложены в работах Ю.Н.Благовещенского, Е. А.Дмитриева, В.П,Самсоновой'(1933, 1985),.:

Квантиль Х,! есть ранение уравнения ), - Л, где Р(х) -функция распределения переменной X. сС есть доля объема совокупности, содержащая значения переменной, не превышающие Х^> Для работы с донными режимных наблюдений нами используются квантили

^,10* ^О.гб* "о,75* *0,90* К®акг>,ли *0,25 " *0,75 называются соответственно нижним м верхнимхвартилем.Хф 10 и Хд дд - нижним и верхним децилем. -:>.,'..

Аналитический метод расчета квантилей прост и не требует специальных навыков работ» с микроколыфяятрром. - '

Имешийся рад значений X преобразуется в ротированный X* так, что х^* х|>< ... * ... £ х^;. Далее* задавая различные об, рассчитывается величина (п+1), которая представляется как сумма целого числа (к) и неотрицательной дроби, строго меньше единицы ( Л ) :«6(п*1) - к«- А . Тогда искомая величина квантиля Х^ равна ♦ Д{хЦ<.у'-хЛ>. Существенным достоинством метода квантилей является получение характеристик переменной, устойчи-вкхх изменение объема информации о ней. .

Совокупности даннюс о влажности почвы, по которым вычислялись квантили, могут представлять собой как все результаты одного, так и нескольких сезонов наблюдений в целом..

Принимая за типичные такие значения переменной, на которые приходится 50£ совокупности (Дмитриев, 1972), будем считать "типичной* влажность (V/) « интервале от ¡¡5 Д° ^о 73* Тогда величина 25 характеризует:степень иссушения (кссушенноеть) почвы, а величина 75 - степень ре увлажнения (увлажненность) •а рассматриваемый период Св напем случае — тегигыЛ период года),''

В качестве примера приводим кванткльну» характеристику режима влажности типичного чернозема под пашнеЯ (рис. 2), Близость

- . - почвы и интерквартнльшя широта(В) по данным отдельных лет наблсде-ниИ(Ы9еО,2-1961,3-1982,4-1933,5-1904гг.);Г-нвартили »ладности почвы по данным всего периода наблидениЯ. .

10 . ■

значений искушенности слоя ПГТ.160-300 си в различные годы исследований (рис. 2Л), указывает, что, несмотря на различия погодио-климатических'и агроценотичесюде'факторов в вти годы, режим влажности сдоя 160-300 см был практически одинаков* Различия между значениями параметров режима влажности этого слоя в 19301982 гг. и 1903-1964 гг. объясняется различиями в начальных (весенних) запасах.влаги. ; "■ ■■■ ' \

В качестве критерия для дифференциации ПГТ по признаку "режим влажности" можно взять также данные о кеягодовой изменчивости величины ¿V/ равной (Л/073 г ^0,25'' ПРИ 8Т0М выаеля-ются два основных слоя*! В Первом {нижнем) величина'не более 2-4( (рис. 2В), т.е. половина измеренных значений влажности различаются на величину* практически равную абсолютной погрешности./-определения влажности почвы; во втором (верхнем) слое величина аКУ во все годы наблюдений более Веяшу «гимн слоями находится промежуточный слой, в котором величина ¿V/ определяете*. особенностями периода наблюдений. , ^

Расчет квантилей влажности по совокупности данных ва все годы наблюдений (рис. 2 Г) показывает различия в соотношении вявр увлажненности и иссутвекности почвы в слоях 0-160 см и 160-300 см* что свидетельствует о принципиальных различиях в динамике влаго-ааласов »тих слоев. Учитывая, что при интервалах.между сроками определения влажности почвы, превынаюоимн длительность меидожд-ных периодов, данные о влажности почвы не в полной мере отражают ее динамику (Константинов, 197В; Петров, 1983), "прогиб" впюр :■;. квантилей в слое 0-90 см (рис. 2Г)" можно объяснить тем^ что в »том слое ПГТ происходит преимущественное накопление и расход ' атмосферных осадков теплого периода. V

Увлажненность и иссуагенность слоя 260-300 см во все годы исследований одинаковые. От сидя следует вывод о,стабилизирующей роли двучленном и наносов, формирующей в подстилающем среднем суглинке такой режим влажности, на параметры которого практически не оказывают влияния внеяние условия.

ХарактерныЯ"лерегиб" впюр квантилей на глубине 260 см (рис. 2 А,Б,Г) позволяет уточнить глубину, контакта суглинков различного гранулометрического состава, которую не всегда удается надежно установить только по результатам гранулометрического анализа (Афанасьева, 1966; Коковина, 1974; Гериьлс и др., 1978).

Тахим образом, кванткхьная характеристика режима влажности

почвы позволила выделить в ПГТ зону активного влаго оборота, на режим влажности - которой оказываит существенное влияние погодно-хлиматические и агроценотические факторы. Она подстилается дис-пульеивным горизонтом. В верхней части зоны активного влагообо-рота выделяется аона интенсивного оборота атмосферных осадков.. -В рассматриваемом примере ПГТ разделяется по особенностям режима влажности следувшим образом, см: 0-90, 90-160, 160-300. При етоы в сдое 160-300 см из-за наличия на глубине 260 см смены наносов обособляется с*оЯ 260-300 ем. Тахо« деление ПГТ согласуется о расчленением ее на основе анализа таблиц элементов баланса влаги и хроноиэовлет влажности (Соловьев, 1983).

: СравнятельныЯанаямэ режим» влажности почв двух и более гиопждох на основе метода квантилей делает его более простым, причем уменьшается вероятность субъективизма и предвзятости при-формулировке выводов и оценке их правомерности (рис..3)..

Рнс. 3. Квантмяьная характеристика режима влажности типичного чернозема под палией на водоразделе и середине пркводораэдельного склона северной »кслоэицки (по данным за 1960-1984 гг.)..Обозначения: нижние к -верхние квант**« соответственно I * 2 - водораздел, З а 4 — схяон.. ...

' Наличие смены гранулометрического состава ПГТ целинного чернозема в пределах «они активного маго оборот» усложняет оценку глубины залегания нижней границы втой воны.. В связи о етим дв* уточнения нижней границы вот активного влагооборота может быть

к

* использовано построение вспомогательных линий (рис. .4). По результатам наблюдений I946-IS64 гг. ета граница залегает на глубине 2 н. Установлено наличие прямолинейной корреляционной зависимости между величинами увлажненности и искушенности диспудь-' сивного горизонта ПГТ. ■ .

Поведение среднихарифметических (за 39 дет) квантилей влажности/ рассчитанных для отдельных дет наблюдений, (рис. 5А) в ПГТ целинного чернозема идентично таковому величин хвангилей влалмости на рчс. 4, рассчитанных по совокупности данных за вое 39 Лет наблюдений. Распределение величин квантилей влажности отдельных слоев в пределах толщи 0-100 см не подчиняется закону нормального распределения (рис. 5Б), что указывает на существенные различия характера межгодовой изменчивости режима влажности сдоя ПГТ■ 0-100 см и ее нижележащей части. Влияние смены наносов на режим влажности целинного чернозема наиболее заметно в слое ПГТ 150250 см (рис. 5В). ,''/.■ *'■.'. "'■.'■■ ■'.■'-■Обнаружена устойчивая тенденция возрастания увлажненности ПГТ целинного чернозема в период 1946-1904 гг. (достоверность наличия тренда 0,99). Та же тенденция иссушенности почвы выявлена только для тех.сдоев ПГТ, где параметры режима влажности наиболее взаимосвязаны, т.е. в днспульсивном горизонте..На рис« 6 величины увлажненности и исеуаенностм "однотипных" по режиму влажности слоев приведены в сравнении не только с их "нормой", но и с величинами почвенно-гидрологических констант* "

Известно, что основным агрометеорологическим фактором,' обусловливающим условия произрастания растений, является вся совокупность данных о влажности почвы в период их вегетации, которая списывается режимом влажности почвы (Wt££Ce-rrn ^Roiettson \ 1965; ВсЛе.% >fi.cSei.tson , 1968;. Уланова, 1975; Хабаров, 1975; Константинов, 1978). Для оценки почвенно-гидрологических условий отдельных дет мц&цдаогй использована вероятностная оценка параметров режима влажности почвы, т.е. принадлежность их величин в конкретные годы наблюдений К одному из интервалов величин с заданной вероятность», %'. менее 10, 10-25, 25-50. 50-75, 75-90, более 90.

Использование Квамтильных характеристик режима влажности почвы позволило определить длительность режимных Наблюдений за влажностьо почвы как необходимую (опытно-агрономические исследования) - 5-7 лет, достаточную'(генетико-гидрологические исследования) - 20 дет* Другими словами, если данные режим»« наблюдений

Рио.4* Кб ант ильная характеристика режима Махно« т и . целинного чернозема под нвкосимой ствпьы

/по данкш о ышсности почвы в 1946-1984гг./.-Обозначения; I- ^о.Ю'2* ^/о 75»

У*.

БЭ,б- ВГК,7- вспомогатель-

ные линии.

aa влажность» почвы на различных влементах рельефа можно иеооль-аовать дд* сравнительной оценки влияния рельефа на влагообеспе-ченность растительности и, в определенной мере, на режим влажности почвы, то. в? и же данные не позволяют решить задач/ характеристики режима влажности почвы на различных элементах рельефе.

В развитие представлений об "алементарных профилях" В.В.Ла-лынова (1929, 1930) м "аколого-генетических профилях" (Самойлова, 1901; Розов и др.; 2ШЭ) уточнено понятие о гидрологическом ако-логз-генетическоы профиле (ГЭГ-профиле) как системы гкдрологичео-ких вколого-генетических горизонтов. (ГЭГ-горизонтов), различаю-аххся по сумме признаков, гдавнш ив которых является теснота. . связи режима влажности данного слоя ПГГ с погодно-климатическимм условиями. В пределах одного ГЭГ-горизота ПГГ режим влажности составляющих ее единичных слоев одинаков. Подобную дифференциацию ПГГ обычно используемыми методами сделать, ках правило, трудно, и результаты получаются достаточно спорнши.

: Правомерность дифференциации ПГГ по признаку "режим влажности", которая была сделана:на основе интерпретации результатов анализа совокупности многолетних данных "графическим" методом (рис. 4), подтверхдается прямой оценкой тесноты связи между параметрами режима влажности почвы и погодно-кдиматичесхмми парамет- . рами (рис. 7). . -;: - *

Выявлено согласованна между гумусовш и ГЭР-профнлями типичного чернозема (пахотного и целинного), что позволяет высказать предположение о возможном изменении гумусового профиля в результата изменения структуры ГЗГ-профиля, 'например, под влиянием орошения. . '

! Э. Режим влажности типичного чернозема

Режим влажности типичного чернозема рассматривается нами на основе концепции о его гидрологическом вхолого-генетическоы про-■ филе. Наповторяя'всех выводов, которые были сделаны ранее А.А.Ро-де, Е.А.Афанасьевой, А.Ф,Большаковым и другими последователями, отметим основные результаты почвенно-гидрояогических исследований типичного черно?гма, которые получены при использовании пред-лохекного нами подхода к оценке данных режимных наблюдений за влажностью почвы.

'. Э.1. Режим влажнооти типичного черно»ема под папней , Тип водного режима - периодически промивноИ. Основной расход

7. Оцеюс» тесноты смзч/коррвяяцкм/ млядусуыыоА ; осаддов/ А-П«ри4Д "коябрьч<арта,В>11»риод "ад-рвлк-октябрь"/,испарявио«тью/В/,коеф}*цм«нтоы увяахнпои/Г/ к параметрам* рехииа яхдхности «MitHHoro черюзёил аоА «вносимой creflnj. .

влаги черноземе« под пашей идет из зоны интенсивного оборота атмосферных осадков, мощность которой различна на водораздел» (90 см) и склоне северной экспозиции £70 см). Влияние уклона поверхности пешни на.склоне на мощность зоны интенсивного оборота . атмосферных осадков типичного чернозема нами не выявлено. Характерной чертой режима влажности воны интенсивного оборота атмосферных осадков является поступление в нее влаги атмосферных' осадков теплого периода года. Количеством влаги осадков, поступившей в нижележащие слои ПГТ типичного,чернозема, при почвенно-гидрологичвеких расчетах можно пренебречь, .

. Влияние погодкЬ-хддоатических условий и «гроценотических факторов периода наблюдений на режим влажности типичного черно-вема под пашней проявляется до глубины 160 см (зона активного влагооборота). Режим влажности диспульсивного горизонта (160300 см) определяется практически только гравитационным оттоком влаги, поступившей в него после промачивали* ПГТ осадками холодного периода (в основном - в результате весеннего снеготаяния).

, В слое ПГТ, примыкающем к границе контакта тяжелого и подстилающего его среднего суглинков,формируется и сохраняется в течение большей части теплого периода слой капиллярной подперто-подвешенной легкоподвижной влаги. В тяжелом суглинке капиллярно-подпертая влага содержится в основном в слое мощностью 40 см. Граница смены наносов является своеобразным гидрологическим . барьером. Повтому режим влажности среднего суглинка наиболее стабилен. постоянен * различные годы наблюдений, даже по сравнению с другими слоями, »ходящими в диспульсивный горизонт ПГТ.

В ПГТ типично» чернозема, под пашней на склоне вапасы продуктивной влаги постоянно более высокие, чем на водоразделе. Однако влагообеспеченность сельскохозяйственных культур на водоразделе больше/ чем на склоне. Это объясняется более вффективнш использованием растениями почвенной влаги к влаги атмосферных . : осадков, на что указывает большая мощность зоны интенсивного оборота атмосферных осадков на водораздел* по сравнению е таковой на склоне.

При опытно-агг -»«омических исследованиях на типичном черноземе режимньми наблюдениями за влажность» должен охватываться слой ПГТ мощность» не менее 160 см. При оценке влагообеспеченмости сельскохозяйственных культур наибольшее внимание следует уделять Запасам влаги в воне интенсивного оборота атмосферных осадков.

T«x xax подучено практически полно» совпадение мояноети »той во- ' кы * гумусового горизонта А' типичного чернозем», то в »той цель» можно рассчитывать .мятежи влагозапасов » елохх, по мокноети> разнив модное«» гумуеовогогоряэонтвА. При »той и« следует опасаться "несопоставимости" запасов влаги в слоях ПГТ различной моей ости, т.к. при различиях в мочности ГЭГ-горивонтов нивелировка расчетных слоев по моаности может привести ж ошибочным результатам, Например, во все сроки напих наблюдений запасы продуктивной влаги в любом слое ПГТ типичного черноземам водоразделе я его относительная влажность были меньше тахопк на склоне. В условиях Курской области,' где влага является практически едхнет-веннш лимитирующим развитие растений фактором, его должно было бы привести к бояыдей продуктивности почв на схлоне по сравнение о почвами на водоразделе. Однако на практике получено обратное соотношение.. ■ ' .

3.2. Режим влажности типичного целинного чернозема под наносимой степью

Тип водного режима - периодически промывной. Сквозное прокачивание ПГТ целинного чернозема наблюдается весной » среднем (за 39 лет) I раз » 10 лет. Максимальная влажность ПГТ не однозначно связана с датой окончания снеготаяния: макеюды влагозапасов ва. теплый период года в слое ПГТ 0-50 см отмечается, как правило, в апреле, в слое 60-100 см - » мае, » слое 100-200 см м глубже -•в илие. Величина временного сдвига'максимума влажноети почвы не поотоянна к увеличивается в годы, когда основное увеличение вала-' сов влаги в ПГТ происходит в результате ее весеннего проыачиаанмя тагами водами при значительном дефиците почвенных влагозапасо в (влажность почвы равна или менее ВРК). Во »се годы наблюдений почва весной промачивалась до глубины 60 ем. Белее глубокие слои ПГТ весной промачивается не ежегодно.

В больше* части ПГТ целинного чернозема в течение теплого периода (апрель-октябрь) существует четкая направленность изменения запасов влаги от большее к меньшим. Исключением является слой 0-50 ем, где влияние атмосферных ooajuroa на запасы влагм в почве особенно заметно и вовмежно несколько "пиков* влажности почвы за период наблюдений » теплый период года. Наиболее интенсивно расход влаги идет из елея 0-100 см, машеиее — к* «лея ПГТ* В котором оедеркитея подперто-лодвеммная вжата. В елее ПГТ, прм->iuww< il границе еме»м суглккко»,' мпмюдмши аедлерго-сод-

■«ценная влага ¡содержится во "влажные" к "нормальные" годы, т.», в среднем; каждый«»срой год. Но я в "сухие" годы в »том ело« сохраняется повезенная влажность почвы. ~ . -

. Нижняя граница аоны интенсивного оборота атмосферных осадно» в ПГТ целинного чернозема отмечается на глубине 100 см и совпадаете нижней границей гумусового горизонта А (как и в ПГТ типичного чернозема под паяней). Среднемиоголетние величины типичной влажности слоя ПГТ 0-100 см находятся » интервале ВЗ-ВРК. &го наиболее "сухой* слой ПГТ цединного чернозема. Учитывая, что в »тот слой практически ежегодно поступают осадки холодного периода года,-» »течение тепло го полугодия его влагсэаласы пополняются атмосферными осадками, очевидна его исключительная роль во влагообеспечении целинной растительности. Наибольшему иооупе-юа> подвергается слой 0-30 см..'

Нижняя граница зоны активного влаго оборота проходит на глубине 200 см, совпадая о глубиной смены наносов (уточненной по данным многолетних наблюдений ва влажностью почвы). Среднемного-летние величины типичной влажности слоя ПГТ 100-200 см находятся » интервале от ВРК до 69$ НВ. Смена суглинков препятствует влиянию погодно-кяиматическюе условий.на режим влажности нижней, среднесугликистой,Части ПГТ целинного чернозема, хотя н не устраняет его полностью, как »то отмечалось под культурной растительностью. Возможно, что ограниченное число лет наблюдений за влажностью типичного чернозема под пашней (б лет) не позволило выявить достаточно большую межгодовую изменчивость режима влажности сред-несуглинистой части ПГТ. Другой причиной-отмеченной особенности режима влажности ки*ней части П1Т целинного чернозема может быть сравнительно неглубокое залегание границы смены суглинков.

Из анализа многолетних (1945-1984 гг.) наблюдений следует, что влияние погодно-климатических условий на режим влажности ПГТ » той или иной мере сказывается до.глубины 350 см» Эту глубину . можно принять в» нижи» границу толщи "многолетнего" влаго оборота (а отличие от "сезонного" или "активного").

С 200 см и глубже в ПГТ целинного чернозема выделяется дис-' пульсивный горизонт;'Среднемноголетние величины типичной влажности слоя ШТ 200-300 см находятся * интервале от ВРК до 83& НВ. Основные черты режим» влажности дкспульсявного горизонта ШТ типичного чернозема на 8®С определяются величиной "начальник" «anaco» влаги, т.е. 63В. В случае глубокого промачивания ПГТ веской

. ;. а

талыми водами изменение рлагоэаласов в диспульсивном горизонте вызывается практически только оттоком влаги в нижележед^ю толщу.

Близкое залегание к поверхности смены суглинков и наличие многовидовой длительноеегетирующей растительности о мощной корневой системой явились причиной формирования "переходного" по режиму влажности слоя П1Т 150-250 см. При атом режим влажности слоя 150-200 см более сходен о режимом влажности слоя ПГТ, относящегося и зоне активного влагооборота, а режим влажности слоя 200-250 ем - с режимом влажности дислудьсивного горизонта ПГТ.

До настоящего времени а научной литератур« цикличность режима влажности типичного чернозема рассматривалась в основном только в плане его различий в многолетние периоды повышенного и пониженного против норш атмосферного увлажнения (Коковина, 1963). Нази исследования показали, что динлкмху режима влажности целинного чернозема в период с 1ЭД6 по 1994 гг. нельзя'объяснить только цикличностью.атмосферного увлажнения * »тот период.

По особенностям режима влажности целинного чернозема в 1956 Г. закончился "сухойТ период и в 1967 г. Начался."влажный". Почвенно-гкдрологическмв условия, характеризующие "новую" фазу почвенно-кликатическкх условий, окончатаяьно, сформировались в . начал» 60-х годов. В частности,'и атому периоду' значения параметров, е помощью которых мы характеризуем режим влажности почвы, увеличились в диспульснвном горизонт» на 30% по сравнению о серединой 40-х годов. Причиной изменения режима влажности целинного чернозема является, во-первкх, увеличение суммы осадков аа холодный период года (с 1950 г. - боле» "нормы") и; во-вторых, вна читальное сокращение в .1961 г. длительности меядожднюе периодов ранней весной. Как следстви», наблюдается увеличение весен- . них влагозапасов в ПГГ целинного чернозема. Изменился и такой важный показатель режима влажности почв, ках глубина промачива-ния ПГТ до .величины НВ и виге. Например, о 1946 по 1956 гг. ПГГ;; целинного чернозема ни разу не промачивался весной до влажности, соответствующей величине НВ, до глуби»! боле» 2 м. С 1957 г.ато происходит » среднем каждый второй год, причем дважды два года подряд (1970 и 1971 гг., 1973 и 1974 гг.) и один раз 5 лет подряд {1778-1963 гг.). Вся 3-ыетровая толпа целинного чернозема была . : увлажнена весной до НВ первый раз (о 1946 г.) только в 1МЭ г., '-. . т.е. X раз ва 13 дет наблюдений. Однако е 1959 г. «то происходило а среднем уже X раз а 5 лет. Учитывая, что тенденции к «эмаиекмв

п

глубины иссушения п осенних запасов влаги в «см« активного вла-гооборота ПГТ не выявлено, можно сделать вывод « значительном увеличении расхода почвенной влаги на ввалотранспирацив. -

Полученные материалы о наступлении новой фазы почвенно-климатических условий в районе наших исследований, характеризующейся повыпенной влажности) ПГТ типичного чернозема и повиданной ввапотраиспирапией, имеют большое практическое значение. Ахти вно дискутируемый в настоящее время вопрос о целесообразности орошения черноземов, на наш взглдч, обязательно должен решаться с учетом наличия иной почвенно-климатичеекой ситуации по сравнению с той, которая была ранее, В период обоснования целесообразности строительств* существующих длительно вксплуатируемых оросительных систем.

Имеющиеся в научной литературе данные позволят вкстралолм-ровать наши выводы на большую часть центрально-черноземной зоны (Ахтырцев," Аггцрцев, IS8Ô) и даже,'по-видимому, на черноземы Украины {Вилькенс к др.', 1965) м-Поволжья (Бялый, 1907). Изменение режима влажности.почв не могло не отразиться на почвообразовательных процессах, ото и отмечают различные исследователи, фиксируя вволпци» почвенного покрова центрально-черновемной зоны в ; последние десятилетия. С 1956 г, произошло заметное пяткио-тое олуговение почв (Ахтырцев, Ахтырцев, 1986), резко увеличились площадь мочаровн степень их увлажнения, сократилась площадь черноземов обыкновенных, » солонцеватых - увеличилась (Овечкин, Исаев,: 1985). Представляется очевцдтм, что на фоне повышенной естественной влажности почв Их дополнительное, антропогенное, увлажнение в результата развития оросительных мелио- ■ раций ускорило вволюцию, а фактически - деградацию,черноземов,

■■ шведа '

1. Разработана система динамических гидрологических показателей, а основе которой лежит кванткльная характеристика режима влажности почвы, позволяющая уменьшить трудоемкость анализа данных по влажности почвы, особенно многолетних исследований.

2. Показана вы-экая в£фехтивкоеть решения с помощью квантиль-ной характеристики режима влажности почв следуют* аадач почвен-но-гкдрологических исследований: ■

- уточнение гидрологического значения двучленное™ покровных суглинков в формировании режима влажности типичного чернозема;

- сравнительны* анализ ретпоп влажности почв опыт ни* площадок;

- анаяжа влияния уклона поверхности на режим влажности типичного чернозема под палией и влагообеслечекность сельскохояяЯсг-венхих культур:

- анализ динамики режима влажности типичного целинного черно' вема;

- определение продолжительности режимных наблюдений ва влаж-ностьо почвы ж целях огатю-егроноккчесхкх и гемегижо-гидрологических исследования. ч .

3. Обнаружена устойчивая тенденция воыаеюм влажности ПГГ целинного чернозема, наиболее явно проявхпчаяся о глубины 2 м. Период повывенного (более "нормы") почвенного увлажнения » центрально-черноземной воне качался в W67 г. "Новая" почвон-нс-гидрохогжчесхая ситуация стабилизировалась ж качала 60-х годов н сохраняется до настоммго времени. Она харахтериэуется п0зикеккши(по сравнению-с предыдущем периодом) весенней влажностью почвы и расходом влаги на ввапотранепкрацию.

А. При оценхе почвенко-кхкматичееких условий неприемлемо > ориентироваться только на погодно-климатические показатели, особенно на величину сумо! осадков sa период наблюдений. Дал «той цехи рациональнее использование вероятностной характеристики -параметров режима влажности почвы целики мя валахи.

б. Гидрологический вколого-генетичесхий профиль (ГЭГ-про-фххь) есть система гидрологических »колого-генетических гор*»ем-rea (ГЕГ-горнзснгов), разлкчияеххся по сумм признаке», глав ним жз которых является теснота с вяаи режима вдажхеотя данного слоя ПГГ с пегояко-кхиматическими условиями. О пределах одного ГЕГ-Г©-риаонта ПГГ ражим влажности еостпивох ее единичных слоев одинаков. ■

6. Носкость отдельных ГЭГ-горивоктов (воя) ПГТ типичного «врюат аааиет С* растительности к рельефа. ймвюоть вены интенсивного оборота атмосфермос осадков целинного чермоаека -100 см. пахотного на водораздел* - СО см, пахотного' на склона «•Варной ахепоаицт - 70 см. 1&жновТЬ вот алтиюмго влДгсоберо-Т» целинного чериояекя - 200 см, пахотмог» - И0 см.

7. IbwtocTb аоиы интенсивного оборота атмосферных осадков i в почвеняе-груитовой тоое типичного чермеаема со спадает о

. мпюспе aro гумусового гормаоит* А.

в. При анадхаа дкнаамкж моаоо» влаги » огдальиих «аотях

вочаекко-грутевоЯ тъхвя тебходхм» согласовывать мсюоетк «еже частая к щдри»пп*епх iitœrt-rtNmmcm rapmemi.

9. При сравнительном амаливе режим* влажности почв не-окъхьххх опытных кхосадох нмбхад ше епврмромяь даиншм « а ал ас ах влага « состветствуиких гидрологических ахелоге-генети-моюп горя» сит ах» т.е. '«дногапп* по режиму влажности сдоях

ttA4HHnOB^IJfMT О ВО Я _ТОЛЭ*И. 1 ■' ■

. Отесок раДот, опубликованных да теме умсоертапии

I. Режим мажноотк чернозема типичного коя иамиеЯ. - В км.: Гид-раяегхчесхх«- фактор! плодородия почв./ Научи, «р. Почв. ин-та ж. В.В.Дохуча»»а. M., X9ÔV ». 19. £. Гегаисметр для определения вдакмоетнпев. - Дат. евкдггель-: ет»о » II09643, I»4. : ■ ■ ' V .

аиахя*данных раххмодх иа4и>ден*я »а влажность» почта, - Почвоведение, 1965, » 12, е. 123. i О «очное«« измерения ыаккоем почт и методик а построения хрокохаопхет. - Дох*. вмея. кхахы. Вход, науки, I9ÔÔ, у 4, О. 104. ■ у- ^ .;■ ., ■■■ б. 0 характеристике режима влажностипсчвм на основе метода . квантиле*.Геосраф** « природные ресурсы, 1086, ß 4, о. 136. ;. ; .

6. Кетохжвнал динамик* влажности освоенных солонце »-ееленчакев АраратскоЯ равнинм. - Почаоаедение. ХЭЗб, » 12. е, 76 (scout*). ■

7. StAtistlc^S &*ta¿vsts Vf JolXa- on the. Scl¿ t*n>Íitu\e

Подаиоаио s мча» U.I.I 987 г. 1.58627 Заказ 703 Tipa* 100 Тщпографм ВТПО "Кжвоцелтр*.