Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Водный режим минеральных гидроморфных почв Среднего Урала и пути их рационального использования

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Водный режим минеральных гидроморфных почв Среднего Урала и пути их рационального использования"

о*

- „КОМИТЕТ ПО ВОДНОМУ ХОЗЯЙСТВУ -ПРИ^егбВЕТЕ МИНИСТРОВ - ПРАВИТЕЛЬСТВЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов (РосНИИВХ)

На правах рукописи УДК: 631.432:631.95

ОДИНЦЕВА Галина Яковлевна

ВОДНЫЙ РЕЖИМ МИНЕРАЛЬНЫХ ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВ СРЕДНЕГО УРАЛА И ПУТИ ИХ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Екатеринбург - 1993

Работа выполнена в Российском научно-исследовательском институте комплексного использования и охраны водных ресурсов

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор Н.А.Иванов

Официальные оппоненты: доктор географических наук,

профессор Я.Я.Яндыганов кандидат сельскохозяйственных наук Р.К.Сигнаевский

Ведущее предприятие: Екатеринбургский государственный

проектно-изыскательский институт по проектированию водохозяйственного строительства

Защита состоится 24 июня 1993 г.

в____ часов на заседании специализированного Совета

К 099.01.01 при Российском научно-исследовательском институте комплексного использования и охраны водных ресурсов по адресу: 620049, г.Екатеринбург, ул.Мира, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_"_ 1993 г.

Ученый секретарь

специализированного Совета,

кандидат сельскохозяйственных п . , /7

наук Л.Г.Швецова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Социальный заказ на продукцию сельского хозяйства обусловливает необходимость вовлечения в производственный оборот прежде всего дополнительных земельных площадей. Для Нечерноземной зоны России большим резервом являются территории, занятые минеральными гидроморфными почвами, которые, по данным института Росгипрозем, являются здесь доминирующими.

В связи с этим особую актуальность приобретают исследования свойств и режимов минеральных гидроморфных почв, разработка практических рекомендаций по их рациональному, эффективному использованию в сельскохозяйственном производстве нечерноземной зоны Урала. При этом должно быть обеспечено не только получение оптимальных урожаев сельскохозяйственных культур, но и экологически безопасное использование минеральных гидроморфных почв, исключающее в процессе производственной деятельности попадание, прежде всего, растворенных веществ почвы и внесенных удобрений в поверхностные и подземные воды, предотвращающее отрицательное влияние на все другие компоненты окружающей природной среды.

Цель исследований - изучение закономерностей формирования водно-воздушного и питательного режимов минеральных гидроморфных почв как основы их рационального использования.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение морфологии и свойств минеральных гидроморфных почв;

- изучение динамики водного режима с оценкой экологических последствий использования удобрений на осушаемых пойменных почвах;

- изучение водно-воздушного режима в топоэкологическом ряду темно-серых глеевых почв;

- изучение питательного режима гидроморфных почв и выноса основных элементов питания с урожаем растений в зависимости от экологических условий (погодные условия, степень гидроморфизма, фон минерального питания);

- определение экономической эффективности использования удобрений в зависимости от экологических условий;

- разработка рекомендаций по повышению плодородия и рациональному использованию минеральных гидроморфных почв.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые в условиях Предуралья в процессе натурных исследований изучены закономерности формирования водного режима дерново-глеевых почв осушаемой поймы. Установлено, что при равном уровне грунтовых вод оптимальное увлажнение в корнеобитаемом (0-30 см) слое де-рново-глееватой почвы притеррасной части поймы создается есте-

ственным путем, а в центральной части поймы влагообмен между слоями почвенного профиля затруднен. В связи с этим доказана необходимость проведения поливов культур как в засушливые, так и во влажные годы.

Впервые в условиях Зауралья выявлены особенности пространственно-временной дифференциации водно-воздушного, питательного режимов темно-серых почв при нарастании степени гидроморфно-сти по рельефу. Установлены закономерности дифференциации урожайности культур в различные по тепло- и влагообеспеченности годы. Даны рекомендации по рациональному использованию темно-серых глеевых почв с учетом их водного режима.

На защиту выносятся следующие положения:

- закономерности формирования водного режима корнеобитаемого слоя дерново-глеевых осушаемых пойменных почв и учет их при выборе приемов регулирования водного режима в процессе сельскохозяйственного использования исследуемых почв;

- гидрологический и питательный режимы в топоэкологическом ряду темно-серых избыточно увлажненных почв как основа дифференцированной агротехники и рационального использования водных ресурсов.

Практическая ценность работы заключается в том, что научно доказана нецелесообразность строительства стационарной оросительной сети в притеррасной части поймы рек. Обосновано сокращение числа поливов в центральной пойме, где недостаток влаги может быть компенсирован проведением глубокого рыхления. Внедрение этих рекомендаций позволяет экономить материальные ресурсы, предупреждает вторичное заболачивание осушаемых почв, уменьшает вымывание питательных веществ почвы и внесенных удобрений, предотвращая этим загрязнение ландшафта нижней части поймы, поверхностных и 'подземных вод.

Реализация исследований водного режима темно-серых избыточно увлажненных почв по рельефу позволяет более рационально использовать водные ресурсы, минеральные удобрения и тем самым исключить миграцию последних в грунтовые воды и поверхностные водоемы.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на заседании Свердловского отделения Всесоюзного общества почвоведов (1985), на зональной научно-практической конференции "Почвен-но-агрохимические проблемы земледелия на Урале" (Свердловск, 1986), на секции ученого совета Уральского НИИ комплексного использования и охраны водных ресурсов (Свердловск, 1984, 1985,

1986), ученом совете Российского НИИ комплексного использования и охраны водных ресурсов (Екатеринбург, 1992). Материалы диссертации включены в научные отчеты (УралНИИВХ, 1983,

1987).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 205 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц, 29 рисунков в основной части, а также 22 таблицы и 16 рисунков в приложении. Работа состоит из введения, шести глав, выводов и предложений, списка использованной литературы (200 наименований), приложения.

1. МИНЕРАЛЬНЫЕ ГИДРОМОРФНЫЕ ПОЧВЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ УРАЛА

Среди минеральных гидроморфных почв сельскохозяйственного использования в нечерноземной зоне Урала преобладают пойменные и серые глеевые.

Водный режим пойменных почв отличается от прилегающих к ним почв водоразделов сложностью и разнообразием, что свойственно и разным частям поймы (Шраг, 1969). От характера водного режима зависит формирование определенного почвенного покрова в каждой ее части (Вильяме, 1950; Добровольский, 1957; 1968). Следовательно, рациональное использование пойменных почв предполагает изучение их водного режима как в центральной, так и притеррасной части поймы (Шраг, 1969; Марков, 1973).

Серые глеевые почвы по сравнению с автоморфными менее плодородны: на них, как правило, происходит достоверное снижение урожая большинства культур вследствие продолжительного переувлажнения (Урусевская, 1976; Фирсова, Нечаева, 1987; Зайдельман, 1985). Водный режим, как один из факторов почвообразования, определяет особенности использования этих почв. Многие из них включают в сельскохозяйственное производство только после осушения. В то же время посевы на некоторых почвах в сухие и средние по осадкам годы часто нуждаются в орошении (Фирсова, Ка-нев, 1988).

В современных условиях, когда минеральные гидроморфные почвы Урала рассматриваются как ближайший резерв сельскохозяйственных земель, необходим банк данных,' особенно по водному режиму, в качестве основы для их рационального использования.

2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗОНЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Зона исследований расположена в пределах Среднего Урала (Зауралье) н Среднего Предуралья.

Район исследований в Предуралье относится к Вятско-Камской южно-таежной провинции (Почвенно-географическое районирование СССР, 1962). В административном отношении данный район находится в западной части Пермской области. Показатели клима-

та: среднегодовая температура воздуха 1,5° при количестве осадков 570 мм и испаряемости 420 мм. Средняя продолжительность безморозного периода 105-120 дней, на почве он короче и длится 90100 дней.

Участок исследований находится в левобережной части долины р.Камы (массив "Красава") и представляет современную пойму и первую надпойменную террасу. Почвообразующие породы - современные аллювиальные отложения, представленные песками, суглинками. Верхний литологический горизонт - глинисто-суглинистый.

Исследования в Зауралье проводились в подзоне южной тайги на территории опытно-производственного хозяйства "Свердловское" РосНИИВХ. Показатели климата: среднегодовое количество осадков 465 мм при испаряемости 400 мм. Среднегодовая температура воздуха равна 1,0°. Безморозный период составляет 90-110 дней, на почве - 70-75 дней.

На территории стационара почвообразующими и подстилающими породами являются слабоводопроницаемые делювиальные суглинки. Участок представляет пологий склон западной экспозиции, прилегающий к древней речной долине р.Арамилки. Рельеф склона - гривисто-ложбинный слабовыраженный.

Анализ физико-географических условий рассматриваемых территорий (предуральский и зауральский) показывает, что природные факторы (климат, рельеф, почвообразующие породы и другие) способствуют здесь формированию почв полугидроморфного и гидро-морфного ряда.

3. ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

В Предуралье объектом изучения (1980-1982 гг.) служили дерно-во-глеевые почвы. При этом в центральной части поймы исследования проведены на дерново-глеевой глинистой почве, а в притеррасной части - на дерново-глееватой глинистой почве.

Признаки оглеения проявляются в глееватых почвах с глубины 40 см, а в глеевых - непосредственно под пахотным слоем (на глубине 30-40 см) в виде сплошного сизого горизонта.

В Зауралье объектом изучения (1984-1987 гг.) служила катена, почвы которой характеризуются нарастанием поверхностного гидро-морфизма. От верхней части пологого склона к нижней почвы представлены: темно-серой слабоглееватой (разрезы 6, 1), темно-серой глееватой (разрезы 4, 2) и темно-серой глеевой (разрезы 5, 3).

Признаки оглеения проявляются в слабоглееватых почвах с глубины 60-70 см, в глееватых - с глубины 30-40 см, в глеевых - наблюдается интенсивное оглеение всего профиля.

Погодные условия в годы проведения исследований существенно различались. По количеству выпавших осадков исключительно

влажным (обеспеченность 5%) был 1984 год, влажным (обеспеченность 13%) - 1986 год, близким к среднемноголетнему (обеспеченность 42%) - 1980 год, сухими (обеспеченность 87, 73, 89%) -1982, 11/35, 1987 годы, острозасушливым (обеспеченность 95%) -1981 год.

Наблюдения за водным и питательным режимами почв проводили на стационарных площадках, эффективность агрохимических приемов изучали на опытных делянках площадью 75-300 м .

Водно-физические показатели почв определяли общепринятыми методами (Вадюнина, Корчагина, 1986 и др.). Наблюдения за режимом почвенно-грунтовых вод (ПГВ) и влажностью почв через 10 см до глубины 100 см в трехкратной повторности проводили ежедекадно. Границы оптимальной влажности почв для многолетних трав и капусты приняты 0,75 ПВ - 0,6ПВ; для картофеля и корнеплодов - 0,8ПВ - 0,6ПВ. Сроки поливов устанавливали по влажности почвы. Технология выращивания всех культур - общепринятая для зоны.

Физико-химические, агрохимические показатели почв и биохимические показатели урожая определяли по общепринятым методикам (Аринушкина, 1970; Петербургский, 1968 и др.).

Все анализы выполнялись автором и частично в лаборатории института Свердловскгипроводхоз, на кафедре химии Свердловского СХИ и в Пермском отделе УралНИИВХ.

Данные по урожайности обработаны методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1979).

4. ВОДНЫЙ РЕЖИМ МИНЕРАЛЬНЫХ ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВ

4.1. Водный режим осушаемых пойменных дерново-глеевых почв. Дерново-глееватая почва притеррасной части поймы характеризуется низким содержанием гумуса (3,6%), нейтральной реакцией (рНсол. 6,7) и высокой насыщенностью основаниями.

Дерново-глеевая почва центральной поймы отличается мощным гумусно-аккумулятивным горизонтом (40 см), хорошей гумусиро-ванностью (5,7%), кислой реакцией (рНСол. 3,6-3,9) и ненасыщенностью основаниями. Анализы свидетельствуют, что с усилением степени оглеения в почвах увеличивается содержание гумуса в аккумулятивных горизонтах при резком падении его с глубиной, происходит увеличение обменной и гидролитической кислотности при одновременном уменьшении количества поглощенного кальция.

По водно-физическим показателям почвы стационара также существенно различаются. Так, профиль дерново-глееватой почвы до глубины 80 см имеет оптимальную плотность (0,97-1,18 г/см3), высокую порозность (56-64%) и водопроницаемость как в пахотном (Кф 2,53 м/сут), так и подпахотном (Кф 0,44 м/сут) слое. В глубоких горизонтах (ниже 1,0 м) фильтрация снижается до 0,06

м/сут. В этой почве в связи с относительной однородностью сложения профиля возможен более активный как вертикальный, так и боковой влагообмен.

Для дерново-глеевой почвы низкая плотность (0,92 г/см3), высокая порозность (66%) и водопроницаемость (Кф 2,88 м/сут) характерны только для верхнего 0-30 см слоя, что объясняется его хорошей гумусированностью. Непосредственно под пахотным горизонтом на глубине 30-40 см залегает плотный (1,4 г/см ) и слабоводопроницаемый (Кф 0,04 м/сут) глеевый горизонт. Нижележащие слои также имеют крайне низкую водопроницаемость (0,0006 м/сут).

Таким образом, дерново-глеевые почвы центральной поймы характеризуются худшими водно-физическими свойствами, чем их аналоги в притеррасной пойме.

Обзор материалов полевых наблюдений позволяет представить динамику водного режима дерново-глееватых почв притеррасной части поймы в следующем виде: в начале вегетационного периода вся почвенная толща максимально увлажнена. Уровни ПГВ в это время находятся на глубине 1,0-1,2 м. С их понижением (обычно первая половина июня) в профиле дерново-глееватой почвы на глубине 3080 см выделяется сухой слой с влажностью разрыва капилляров (ВРК) - 0,6 ПВ- 0,4ПВ (рис. 1). Наличие его указывает на отрыв верхних горизонтов этих почв от капиллярной каймы (зоны) грунтовых вод, которые устанавливались к этому времени на глубине 1,5-1,9 м.

В результате исследований выявлено, что мощность сухого слоя изменяется по годам и зависит от влажности предшествующего года. Так, в острозасушливый (1981) год, наступивший после среднего по осадкам (1980) года, мощность его составляла 20 см, что значительно меньше, чем в сухой (1982) год, наступивший после острозасушливого.

Наблюдения показали, что в средний по осадкам и острозасушливый вегетационные периоды запасы влаги в верхнем 0-30 см слое, наиболее важном в агрономическом и мелиоративном отношении, не опускались ниже оптимума. Полив трав в эти годы практически не требовался. Лишь в сухой вегетационный период 1982 года, наступивший после острозасушливого (1981 г.), влажность почвы 0-50 см слоя в большей степени зависела от осадков.

В центральной части поймы водный режим дерново-глеевой почвы в разные по увлажнению годы складывался довольно однообразно: в подпахотных слоях он практически не зависел от осадков и поливов. Зоной активного влагообмена является только верхний 0-30 см слой; влажность его в острозасушливый (1981) год и в отдельные сухие периоды наиболее влажного (1980) года опускалась до предполивного уровня и даже ниже, что требовало проведения

Глубина, см

Поливы,

мм Осадки, Глубина, см с _ ^ мм

поливов (рис. 1), в то время как нижележащие слои были постоянно переувлажнены (0,8ПВ- ПВ).

Исследования показали, что перераспределение влаги в профиле дерново-глеевой почвы не происходит из-за наличия плотного гле-евого горизонта. Во влажные периоды и при поливах большими нормами на этом горизонте формируется верховодка (0,8ПВ-0,9ПВ), вызывая переувлажнение пахотного слоя в более влажный (1980) год и отличаясь незначительной мощностью - в острозасушливый (1981) год. Поэтому поливная норма должна строго дозироваться.

Почвенно-грунтовые воды в начале вегетационного периода 19801981 гг. держались на глубине 1,3-1,5 м. В дальнейшем уровень их неуклонно снижался и к концу вегетации устанавливался на глубине 1,60-1,95 м.

Таким образом, анализ водного режима осушаемых пойменных почв показывает, что в условиях примерно равных уровней ПГВ в каждой части поймы формируется свой водный режим: в притеррасной части оптимальное увлажнение для культур создается в основном естественным путем, а в центральной пойме для создания оптимального водного режима в активном слое дерново-глеевой почвы требуется проведение дополнительных агромелиоративных мероприятий.

4.2. Водный режим серых глеевых почв. Почвы катены характеризуются высоким содержанием гумуса (7,6-11,4%) в пахотном слое. По мере нарастания оглесния почв мощность гумусного горизонта сокращается. Рассматриваемые почвы имеют реакцию среды от среднекислой до нейтральной (рНСол. 4,5-6,9). В то же время по склону в аккумулятивных горизонтах отмечается тенденция уменьшения актуальной, обменной, гидролитической кислотности и увеличения насыщенности почв основаниями. Содержание подвижного железа в почвах нарастает от вершины к нижней части склона. Причем в почвах застойного водного режима (разрезы 2, 5, 3) максимальное количество его концентрируется в поверхностных горизонтах, как следствие ослабления миграции веществ по профилю.

По гранулометрическому составу почвы катены тяжелосуглинистые иловато-крупнопылеватые. Профиль отчетливо дифференцирован: по содержанию фракции ила резко выделяется иллювиальный горизонт (ВО, который по этому показателю совпадает с горизонтом оглеения. Все изучаемые почвы характеризуются хорошей мик-рооструктуренностью верхних горизонтов, о чем свидетельствует сравнительно низкая величина фактора дисперсности. По содержанию гумуса, и особенно микроагрегатов в верхних слоях, почвы предрасположены к хорошей водо- и воздухопроницаемости.

Профиль темно-серых глеевых почв дифференцирован по водно-физическим показателям. Для почв верхней части склона (разрезы 6, 1, 4,) наиболее высокая плотность (1,46-1,52 г/см ) характерна

для глубины 50-100 см. С нарастанием степени гидроморфизма по склону отмечается тенденция приближения плотных слоев к поверхности: в разрезах 2, 5, 3 наибольшая плотность наблюдается в подпахотных горизонтах. Наименьшие значения общей пористости присущи уплотненным горизонтам. Соответственно водопроницаемость почв катены уменьшается с нарастанием степени оглеения: Кф с глубины 30 см составляет в слабоглееватых почвах 2,0-0,65 м/сут, в глеевых -0,47 м/сут.

Во влажные (1984, 1986) и сухие (1985, 1987) годы на темно-серых слабоглееватых почвах верхней части склона переувлажнение не наблюдалось. Рассматриваемые почвы характеризуются высокой аэрацией - 22-24% (рис.2). В течение вегетационного периода запасы влаги во всех слоях метрового профиля держались в основном в пределах 0,6ПВ-0,8ПВ. В отдельные сухие периоды отмечалось кратковременное иссушение (до 0,5ПВ-0,6ПВ) пахотного

Влажность почвы

Е-" о

0,9ПВ

0.8ПВ

0, 7ПВ 28

18 -

Ь ■■

Рис. 2

Водно-воздушный режим пахотного (0-30 см) слоя почвенной катены в разные годы влажные (1984, 1986) годы;---сухие (1985, 1987) годы

• / //

ОПТИМуМ

•• Пористое ть аэрации

оптимум

темно-сера} елабоглева-тая [ глееватая глеевая

п

слоя. Во влажные периоды наблюдались лишь очаги локального переувлажнения (0,8ПВ-ПВ). Избыток влага внутрипочвенным стоком перераспределяется вниз по склону и в нижележащие горизонты, что обусловлено высокими фильтрационными свойствами почвы. За. годы наблюдений необходимы были два полива культур. Грунтовые воды залегают на глубине 2,3-4,8 м и на формирование водного режима верхних слоев зоны аэрации оказывают незначительное влияние.

Глеевые почвы нижней части катены отличались постоянным переувлажнением (рис.2). В метровом профиле их как в сухие, так и во влажные годы выделялись два устойчивых влагонасыщенных (0,9ПВ-ПВ) горизонта: первый приурочен к слою 10-40 см, второй

- к слою 70-100 см. Зоной активного влага- и воздухообмена является лишь верхний 0-10 см слой почвы. Влажность его не превышала 0,8 ПВ. Пористость аэрации в корнеобитаемом 0-30 см слое в разные по влагообеспеченности годы составляла только 10-17%. Уровень ПГВ здесь был самый высокий - 0,50-0,92 м.

Водный режим глееватых почв, занимающих среднее положение по рельефу складывался по-разному: почва, приуроченная к более высокому уровню (разрез 4) по характеру водного режима близка к слабоглееватой. В аналогичной почве ниже по склону (разрез 2) в сухие годы зоной наиболее активного влагообмена являлся верхний 0-20 см слой. Подпахотные горизонты (20-40 см) были постоянно переувлажнены.

Таким образом, каждой почве катены присущи свои особенности водно-воздушного режима, зависящие от геоморфологических условий залегания почвы, влагообеспеченности года.

Объективная экологическая оценка водно-воздушного режима минеральных гидроморфных почв возможна только с учетом продуктивности растений. Максимальная урожайность культур получена на верхней части склона: картофеля - 27,7-33,5 т/га, моркови -46,8-55,4 т/га, кормовых корнеплодов - 62,7 т/га, столовой свеклы

- 18,1 т/га. Далее по склону (с нарастанием переувлажнения почвы и снижением аэрации в прикорневой зоне растений) наблюдается уменьшение продуктивности. Недобор урожая клубней картофеля на глееватой и глеевой почвах нижней половины склона составил 39,7-69,6%, кормовых корнеплодов - 36,4%, столовой свеклы -25,4%, моркови - 15,5%.

Таким образом, если экологические условия темно-серых слабо-глееватых и близких к ним глееватых почв верхней половины склона благоприятны для роста и развития культур, то на глееватых и глеевых почвах нижней половины склона требуется регулирование их водного режима.

5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВАХ

Результаты полевых наблюдений показали, что минеральные удобрения эффективны на всех почвах катены. При этом относительная прибавка урожая тесно связана с увлажнением почв - с нарастанием гидроморфизма по склону она увеличивается: картофеля - с 10,1-21,4% до 36,5-55,6%, столовой свеклы - с 25,4% до 38,5%, моркови - с 15,3% до 23,1 %. В то же время установлено, что удобрения не в состоянии преодолеть отрицательное влияние переувлажнения почвы.

Для расчета экологически безопасных доз удобрений под запланированные урожаи сельскохозяйственных культур необходимы показатели расхода элементов питания на единицу урожая. Результаты соответствующих исследований на почвах катены представлены на рис.3. Вершины вписанного в окружность треугольника отражают вынос азота, фосфора и калия при самой высокой урожайности клубней картофеля, полученной на темно-серой слабоглеева-той почве (оптимальные условия).

С нарастанием степени гидроморфности почв потребление элементов снижается как во влажные, так и в сухие годы: азота - на 7-40%, фосфора - на 14-32%, калия - на 10-18%. Минеральные удобрения увеличивают вынос азота на 24%, фосфора - на 64%, калия - на 38%.

Исследования биохимического состава полученной продукции (картофель, столовые корнеплоды) показали, что минеральные удобрения в дозах 90-460 кг/га д.в. существенно не изменяют качество урожая: содержание сухого вещества, крахмала, сахара, каротина. При этом закономерным является увеличение содержания нитратов: в клубнях картофеля от 21 до 40 мг/кг, в моркови от 79 до 184 и в корнеплодах столовой свеклы от 168 до 480 мг/кг. Однако обнаруженное их количество не достигает предельно допустимой концентрации (Временные нормативы содержания нитратов..., 1982; Кузина, 1985).

Результаты лизиметрических исследований, проведенных на темно-серых гидроморфных почвах, показали, что минеральные удобрения в дозе до 500 кг/га д.в., внесенные под картофель, практически не вымываются за пределы корнеобитаемого 0-60 см слоя. При этом концентрация биогенных элементов в стоке составляет, мг/л: кальция - 121,2-93,3; магния - 28,0-65,7; нитратного азота -2,5-2,6; аммонийного азота - 0,65-4,0; калия - 0,7-0,9; а фосфор практически отсутствует (Научный отчет ..., УралНИИВХ, 1990).

Таким образом, минеральные удобрения в дозе до 500 кг/га д.в., внесенные на темно-серых глеевых почвах, не являются источником загрязнения почвенно-грунтовых вод.

МУю Ф*

* 9,9

>4о

Сухой и теплый 1987 г.

Сухой и холодный 1985 г.

Влажный и теплый 1984 г.

Рис. 3

Влияние почвенных условий на потребление азота, фосфора, калия 1 т клубней картофеля в годы разной влаго- и теплообеспеченности, кг ———— слабоглееватая;----глееватая;...... глеевая почва

На осушаемых пойменных почвах массива "Красава" под овощные и кормовые культуры в производственных условиях вносится по 700-1000 кг/га д.в. минеральных удобрений. Расчеты показывают (Научный отчет ..., Пермский отдел УралНИИВХ, 1982), что даже при высоких урожаях этих культур фактически используется 6070% внесенных удобрений. В результате сбросные воды осушитель-но-увлажнительной системы на этом объекте имеют превышение ПДК по Б04 - в 3-4 раза, МН4+ - в 6-14 раз, N02" - в 5-11 раз, РО4 - в 2-3 раза (Обобщенные перечни предельно допустимых концентраций ..., 1990).

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВАХ

Экономический анализ показал, что на темно-серой слабоглеева-гой и близкой к ней по водному режиму глееватой почвах себе-лчшмость 1 ц картофеля составила 3,95-5,23 руб., на каждый руб. затрат получено 2,9-4,5 руб. и на 1 кг д.в. удобрения - 5-8 кг картофеля.

С нарастание влагонасыщенности почв по склону возрастает себестоимость (8,22-11.12 руб/ц). При этом получено 11,8-14,6 руб. 1а 1 руб. дополнительных затрат и 24-39 кг картофеля на 1 кг д.в. удобрений.

Таким образом, применение удобрений под картофель на всех по-^ах катены экономически невыгодно: если в верхней части склона [слабоглссватые) они не окупаются вследствие высокого эффектив-того плодородия этих почв, то в нижней части склона - без регу-шрования водного режима.

ВЫВОДЫ

1. Природные условия нечерноземной зоны Урала благоприятст-|уют формированию почв полугидроморфного и гидроморфного ря-(а.

2. Исследования водного режима гидроморфных почв позволили (ыявить специфические закономерности, присущие как пойменным, •ак и почвам водоразделов. Вместе с тем, водный режим дерново-леевых почв центральной части поймы отличается от почв при-еррасной части.

В первом случае влагообмен между пахотным и нижележащими лоями профиля затруднен вследствие наличия водоупорного глее-ого горизонта. По этой причине влажность верхнего 0-30 см слоя

значительной степени зависит от количества осадков: в сухие периоды вегетации он быстро иссушается, а во влажные - на подошве леевого горизонта формируется верховодка.

Во втором случае (притеррасная часть) с понижением УГВ в почвенном профиле формируется сухая зона (ВРК-ВЗ), мощность которой достигает 60 см.

В соответствии с особенностями водного режима в притеррасной части поймы оптимальное увлажнения для растений создается ее-, тественным путем, а в центральной части - регулированием.

3. Водный режим водораздельных гидроморфных почв в условиях катены определяется расположением их по рельефу. При этом доля капиллярного подпитывания в почвах верхней трети склона не превышает 20%, в середине склона достигает 36%, в нижней трети -50%.

4. На темно-серых слабоглееватых почвах верхней части катены переувлажнение не наблюдается: избыток влаги во влажные годы и периоды вегетации перераспределяется внутрипочвенным стоком. Эти почвы характеризуются высокой аэрацией.

5. Глеевые почвы нижней части катены отличаются постоянным переувлажнением. В их профиле наблюдается два слоя верховодки.

6. Водный режим глееватых почв, занимающих среднюю часть склона, в сухие годы близок к водному режиму слабоглееватых почв. Во влажные годы и периоды на оглеенном подпахотном горизонте формируется слой свободной влаги, как и на глеевых почвах.

7. Продуктивность сельскохозяйственных культур по склону формируется в соответствии с водно-воздушным режимом почв. С нарастанием гидроморфизма темно-серых почв урожайность всех культур снижается: картофеля - на 39,7-69,6%, кормовых корнеплодов - на 36,4%, столовой свеклы - на 25,4%, моркови - на 15,5%.

8. Расход элементов питания на единицу урожая культур уменьшается с нарастанием степени гидроморфности почв. Наиболее существенно эта тенденция проявляется в отношении азота и фосфора.

9. Минеральные удобрения не устраняют отрицательного влияния переувлажнения почв. В то же время их эффективность увеличивается по мере нарастания гидроморфности почв: так, прибавка урожая картофеля по склону возрастает от 10,1-21,4% до 36,655,6%. Окупаемость 1 кг д.в. удобрений дополнительной продукцией увеличивается от 5-8 кг до 24-39 кг.

Установлено, что минеральные удобрения в дозах 90-460 кг/га д.в. не снижают качество урожая овощных культур и картофеля.

Внесение минеральных удобрений в дозе до 500 кг/га д.в. при соблюдении технологической дисциплины не приводит к загрязнению сбросных и почвенно-грунтовых вод.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для улучшения водно-воздушного режима дерново-глеевых почв центральной части поймы (массив "Красава") необходимо проведение дополнительного агромелиоративного мероприятия - глубокого безотвального рыхления. В этом случае обеспечивается экономический эффект 70-90 руб/га (Научный отчет ..., УралНИИВХ, 1983).

2. В притеррасной части поймы поливы следует осуществлять по мере необходимости передвижной дождевальной техникой. Экономический эффект составляет 250-280 руб/га (Научный отчет ..., УралННИВХ, 1983).

3. В катене, представленной темно-серыми почвами разной степени гидроморфизма, улучшение водно-воздушного режима требуется лишь на нижней половине склона - на глееватых и глеевых почвах.

Перераспределение избыточной влаги на глееватых почвах возможно путем проведения агромелиоративных мероприятий, а на глеевых - агромелиоративные приемы должны применять на фоне дренажа.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1.Ершова А.Я., Одинцева Г.Я., Муромцев В.И. Эксплуатационные режимы орошения сельскохозяйственных культур на осушаемых поймах. - Информ.лист. Свердловского ЦНТИ, 1984, №Ы 70 - 84. - 4 с.

2. Одинцева Г.Я. Получение запрограммированного урожая картофеля на мелиорируемых землях//Достижения науки и практики в решении продовольственной программы на Среднем Урале: Тез.докллауч.конф. 5 апреля 1985 г. - Свердловск, 1985. - С.19.

3. Одинцева Г.Я., Ершова А.Я. Влияние рельефа и удобрений на урожайность картофеля // Сельскохозяйственная наука Урала -производству: Тез.докл.науч.конф.31 марта - 2 апреля 1986 г. -Свердловск, 1986. - С.61-63.

4. Одинцева Г.Я., Ершовд А.Я. Влияние степени гидроморфности серых лесных почв на урожайность картофеля //Почвенно-агрохи-мические проблемы земледелия на Урале: Тез.докл.науч.конф. 9-11 июня 1986 г. - Свердловск, 1986. - С.4-5.

5. Ершова А.Я., Одинцева Г.Я. Особенности формирования эксплуатационных режимов орошения сельскохозяйственных культур на различных элементах поймы // Эксплуатация мелиоративных систем Урала./ Отв.ред.В.И.Аксенов. - Красноярск, 1986. - С.22-28.

6. Одинцева Г.Я. Влияние рельефа и удобрений на урожайность картофеля //Интенсивные технологии в сельскохозяйственном про-

изводстве в исследованиях молодых ученых и специалистов: Тез.докл.науч.конф. 25 октября 1988 г. - Свердловск, 1988. - С.39-40.

7. Одинцева Г.Я. (в соавт.) Способ эксплуатации многоопорной дождевальной машины кругового действия: Авторское свидетельство №1327847, приоритет от 6.03.1986 г.

8. Ершова А.Я., Одинцева Г.Я. Влияние рельефа на водно-воздушный режим серых лесных почв. - Инф.лист Свердловского ЦНТИ, 1988, №571-88. - 4 с.

9. Одинцева Г.Я. Эффективность применения минеральных удобрений на гидроморфных серых лесных почвах. -Инф.лист. Свердловского ЦНТИ, 1988, № 684-88. - Зс.

10. Одинцева Г.Я., Ершова А.Я. Эффективность минеральных удобрений на высокоокультуренной серой лесной почве разной степени гидроморфности // Проблемы мелиорации и водного хозяйства Урала / Отв.ред.А.М.Черняев, М.П.Дальков. - Красноярск, 1989. - С.83-89.

11. Ершова А.Я., Одинцева Г.Я. Влияние рельефа на водно-воздушный режим серых лесных почв и урожайность сельскохозяйственных культур //Проблемы мелиорации и водного хозяйства Урала /Отв.ред.А.М.Черняев, М.П.Дальков. - Красноярск, 1989. - С.36-42.

12. Одинцева Г.Я. Водный режим пойменных осушаемых почв: Тез.докл.науч.конф. 28-30 ноября 1990 г. - Свердловск, 1990. -С.60-62.