Сравнительная оценка агрофизических свойств почв центральной орошаемой зоны Ростовской области

УДК 631.42

И. Н. Ильинская, И. В. Сафонова, В. И. Батищев

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА АГРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ОРОШАЕМОЙ ЗОНЫ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

В статье представлена сравнительная оценка агрофизических свойств основных типов почв центральной орошаемой зоны Ростовской области: черноземов обыкновенных, черноземов южных и темно-каштановых почв. Отбор почвенных образцов для анализа проведен на типичных орошаемых и богарных участках в соответствии с ГОСТ 28168-89 и указаниями Госкомгидромета. Анализы почвы для определения структурного состояния и водопрочности выполнены методом сухого и мокрого просеивания по Н. И. Саввинову, плотность сложения методом цилиндра по Н. А. Качин-скому; максимальная гигроскопичность методом Митчерлиха; наименьшая влагоем-кость методом сплошного затопления площадок; фактическая влажность пахотного слоя почвы термостатно-весовым методом по С. А. Воробьеву и ГОСТ 28268-89. В результате оценки полученных экспериментальных данных установлено, что почва в богарных условиях имеет лучшие показатели структурно-агрегатного состава и водо-прочности, что характеризует ее более высокую устойчивость к водной эрозии и дефляции против орошаемой почвы, где наблюдалось значительное уплотнение пахотного слоя почвы и снижение интервала доступной влаги для растений.

Ключевые слова: оценка, агрофизические свойства, тип почв, богара, орошение.

I. N. Ilinskaya, I. V. Safonova, V. I. Batishchev

COMPARATIVE EVALUATION OF AGROPHYSICAL SOIL PROPERTIES IN CENTRAL IRRIGATED ZONE OF ROSTOV REGION

The article presents a comparative evaluation of agrophysical properties of the main soil types in central irrigated zone of Rostov region: ordinary chernozems, southern chernozems and dark chestnut soils. Soil sampling was carried out at typical irrigated and rainfed plots in accordance with GOST 28168-89 and instructions of the State Committee of Hydrometeorology. Soil analyses for determine structure and water stability were made by N. I. Savvinov’s method of dry and wet sieving; density - by Kachinskiy’s method of cylinder; the maximum water absorption - by Mitscherlich, field water capacity - by the method of continuous flooding; actual moisture content of arable soil layer - by the thermostatic-gravimetric method of S. A. Vorobyev and GOST 28268-89. The evaluation of the experimental data revealed that the soil in rainfed conditions had the best indicators of structural-aggregate composition and water stability, which characterized its higher resistance to water erosion and deflation as compared with irrigated soil, where there was a significant compaction of the arable soil layer and reduction of available moisture interval for plants.

Keywords: evaluation, agroproperties, soil type, rainfed, irrigation.

Введение. Одним из основных условий повышения эффективности сельскохозяйственного производства является создание экологических ус-

ловий, обеспечивающих сохранение плодородия почв, защиту земель от деградации и развитие устойчивого аграрного землепользования. В связи с этим особую значимость приобретает критериальная оценка качества почв по основным водно-физическим показателям.

Орошаемое и богарное земледелие в современных условиях должно быть адаптировано к природно-экологическим условиям, вестись с учетом средообразующего потенциала агрофитоценозов, освоения природоохранных мероприятий и соблюдения требований рационального природопользования [1, 2].

Водно-физические свойства почвы являются одним из главных условий ее агроэкологического состояния, определяют развитие корневых систем и продуктивность пахотных земель. В этой связи важным условием является оптимизация водно-физических свойств почвы для обеспечения экологически устойчивого развития агропромышленного комплекса.

Материал и методика исследований. Центральная орошаемая зона Ростовской области размещена на территории семи районов: Цимлянского, Мартыновского, Пролетарского, Волгодонского, Семикаракорского, Бага-евского и Веселовского. Площадь их сельскохозяйственных угодий составляет около 800 тыс. га, пашни - 560 тыс. га, в том числе орошаемой -148 тыс. га, ежегодно поливаемой - 72 тыс. га.

Климат зоны носит континентальный характер. Тепловые ресурсы зоны достаточно велики. Сумма температур воздуха выше 10 °С составляет 3200-3400 °С. Продолжительность теплого периода составляет 230-260 дней, безморозного - 165-175 дней. Лето жаркое (температура июля 22-23 °С), зима умеренно холодная (температура января минус 6-7 °С) [3].

Коэффициент природной увлажненности территорий районов -0,3-0,4. Испаряемость за вегетационный период составляет 600-700 мм при годовом количестве осадков 420-450 мм, в том числе выпадающих за период вегетации - 200-250 мм. Характерная особенность летнего периода -

частая повторяемость суховейных явлений, случающихся преимущественно в июле. Общее число дней с суховеями достигает 100.

Почвенный покров зоны - черноземы южные (36,9 % от общей площади зоны), обыкновенные (16,3 %), темно-каштановые (25,1 %), каштановые (3,3 %) и пойменные (до 17,6 %) почвы. Характерной особенностью почвенного покрова территории центральной орошаемой зоны Ростовской области является меридиональное чередование с запада на восток почв черноземного и каштанового типа и широтное чередование подтипов этих почв с севера на юг. Довольно однородная структура почвенного покрова территории Ростовской области способствует развитию сельскохозяйственного производства.

Объекты исследований - почвы и земли в агроландшафтах плакорно-равнинного типа в районах интенсивного земледелия: Семикаракорском, Мартыновском и Багаевском районах центральной орошаемой зоны. Обследовано 1324 га пашни, в том числе 854 га богарных и 470 га орошаемых земель на общей площади 15204 га с отбором 480 образцов для определения водно-физических показателей почвы.

Цель исследований - определение влияния продолжительного орошения на водно-физические свойства почвы центральной орошаемой зоны Ростовской области.

В качестве репрезентативных хозяйств, представляющих конкретный тип почв, выбраны следующие: ОАО «Цимлянский» (черноземы южные и темно-каштановые солонцеватые почвы) и ЗАО «Братский» (темнокаштановые несолонцеватые почвы) Мартыновского района, ОПХ РООМС Багаевского района (черноземы обыкновенные).

Черноземы обыкновенные по механическому составу относятся к разряду тяжелых глинистых почв. Содержание физической глины 69-86 %, что характерно для средних глин. В механическом составе преобладает фракция ила - 38,1-49,5 %. Такие почвы имеют ряд ценных агропроизвод-

ственных признаков: большую мощность гумусового горизонта (А + АВ) -90-120 см, глубокую гумусированность, рыхлое сложение, благоприятный водно-воздушный режим. Черноземы обыкновенные способны к накоплению и удержанию большого количества влаги, доступной для растений [4].

Черноземы южные относятся к разряду малогумусных черноземных почв. Механический состав легкосуглинистых и тяжелосуглинистых черноземов характеризуется большим содержанием фракции крупной пыли (20-30 %) и ила (44-54 %). Мощность гумусовых горизонтов 50-75 см, то есть меньше, чем у черноземов обыкновенных.

Темно-каштановые почвы представлены, в основном, двумя видами - несолонцеватыми и солонцеватыми. Почвообразующей породой для них служат лессовидные суглинки. Механический состав тяжелосуглинистых темно-каштановых почв представлен большим содержанием лессовидной фракции 30-38 %. В агрономическом отношении морфологическое строение темно-каштановых почв удовлетворительно, так как они имеют достаточную мощность гумусового слоя для создания культурного пахотного слоя (до 55 см) для развития корневой системы и накопления влаги.

В наших исследованиях анализировались следующие показатели: структурно-агрегатный состав и водопрочность, плотность сложения, максимальная гигроскопичность, наименьшая влагоемкость и фактическая влажность пахотного слоя почвы. Отбор почвенных образцов для анализа проведен на типичных орошаемых и богарных участках в середине вегетационного периода с учетом типа почв и уровня культуры земледелия в соответствии с ГОСТ 28168-89 и указаниями Госкомгидромета.

Анализы почвы для определения структурного состояния и водопроч-ности выполнены в аналитической лаборатории ГНУ Донской НИИСХ методом сухого и мокрого просеивания по Н. И. Саввинову, плотность сложения определена методом цилиндра по Н. А. Качинскому; максимальная гигроскопичность - методом Митчерлиха; наименьшая влагоемкость -методом сплошного затопления площадок; фактическая влажность пахот-

ного слоя почвы - термостатно-весовым методом по ГОСТ 28268-89 и С. А. Воробьеву [5, 6].

Коэффициент структурности представлен отношением содержания агрономически ценных агрегатов (0,25-10 мм) к сумме фракций более 10 мм и менее 0,25 мм, коэффициент водопрочности - отношением содержания ценных агрегатов (0,5-7 мм) к суммарному содержанию фракций более 7 мм и менее 0,5 мм.

Результаты исследований. Состояние почв, их подверженность водной и ветровой эрозии определяется по содержанию дефляционно устойчивых и водопрочных агрегатов. Оптимальное соотношение различных по размеру почвенных агрегатов обеспечивает лучшее накопление и сохранение влаги, прорастание семян полевых культур, нормальную жизнедеятельность растений. Принято считать, что наиболее ценная структурная часть почвы ограничена размерами фракций от 0,25 до 10 мм. Оптимальное структурное состояние складывается при 70-80 % агрономически ценных механически прочных агрегатов [7].

В наших исследованиях в результате оценки полученных экспериментальных данных установлено следующее: все обследованные почвы по агрофизическим свойствам дефляционно устойчивы, на орошаемых и богарных участках в пахотном слое почв превалирует количество агрономически ценных агрегатов (71,23-85,88 %), коэффициент структурности составляет 2,47-6,08, причем наиболее оструктуренная почва отмечена на богарных почвах каштанового типа (таблица 1).

Одним из основных показателей стабильности почвенных агрегатов является их водопрочность, которая является также и одним из условий эрозионной устойчивости почвы. Она обеспечивает важные воднофизические параметры почвы, в том числе водопроницаемость и устойчивость к смыву и размыву. Значительный интерес в этом плане представляют водопрочные агрегаты размером 0,25-7,0 мм.

Таблица 1 - Структурность пахотного слоя почвы 0-30 см объектов исследований, 2010 г.

Тип почвы, водный режим Размер агрегатов, мм Коэффициент структурности

> 10 10-0,25 < 0,25

Черноземы обыкновенные, орошение 25,39 71,23 3,39 2,47

Черноземы обыкновенные, богара 10,30 82,41 7,30 4,68

Черноземы южные, орошение 15,33 77,43 7,26 3,43

Черноземы южные, богара 15,64 80,65 3,70 4,17

Темно-каштановые почвы, орошение 11,48 81,83 6,71 4,50

Темно-каштановые почвы, богара 9,17 85,88 4,95 6,08

Наибольшее содержание водопрочных агрегатов почвы преобладает на богаре и составляет 74,95-77,18 %, в то время как при орошении эти показатели ниже: на черноземах южных на 4,3 %, на черноземах обыкновенных на 12 % и на темно-каштановых почвах на 9,4 % соответственно (таблица 2).

Таблица 2 - Водопрочность почвы для слоя 0-30 см объектов исследований, 2010 г.

Тип почвы Водный режим Размер агрегатов, мм Коэффициент водопрочности

> 7 7-0,25 < 0,25

Черноземы обыкновенные Орошение 10,82 67,40 21,78 2,07

Богара 6,02 75,59 18,40 3,10

Черноземы южные Орошение 1,53 71,83 26,63 2,55

Богара 5,12 74,95 19,93 2,99

Темно- каштановые почвы Орошение 6,48 70,57 22,97 2,40

Богара 8,05 77,18 14,77 3,38

В результате математической обработки исходных данных (сухое просеивание) установлено, что варьирование их в пахотном слое для фракций 1-10 мм среднее (18-32 %), а для фракций более 10 и менее 0,5 мм - высокое (33-46 %) вследствие усиления асимметрии распределения данных. Вариабельность данных мокрого просеивания возрастает до 22-69 % за исключением фракций менее 0,25 мм, где отмечено их снижение до 19 %.

Один из важнейших почвенных показателей - плотность сложения почвы. Оптимальные значения плотности сложения пахотного слоя почвы для большинства возделываемых культур находятся в интервале 1,1-1,3 т/м . В наших исследованиях наиболее высокие показатели плотности сложения

почвы в пахотном слое почвы отмечены на черноземе обыкновенном (1,3 т/м ), что на 3,8 % выше, чем на богаре, и связано с длительным орошением.

На черноземах южных и темно-каштановых почвах наблюдается та же закономерность, однако она выражена в меньшей степени. При этом данный показатель более консервативен: коэффициент вариации плотности сложения в пахотном слое почвы составил 11,9 %, в подпахотном -13,2 % (таблица 3).

Таблица 3 - Плотность сложения и максимальная гигроскопичность почвы на объектах исследований, 2010 г.

Тип почвы Водный режим Плотность сложения, т/м3 Максимальная гигроскопичность, %

пахотный слой подпахотный слой пахотный слой подпахотный слой

Черноземы южные Орошение 1,15 1,05 10,23 10,67

Богара 1,07 0,86 9,90 9,92

Темнокаштановые солонцеватые Орошение 1,15 1,05 8,75 10,03

Богара 1,07 0,79 7,03 9,78

Темнокаштановые несолонцеватые Орошение 1,07 1,05 7,93 8,07

Богара 1,02 0,92 7,23 8,23

Черноземы обыкновенные Орошение 1,30 1,21 9,43 9,13

Богара 1,25 0,85 9,13 9,03

Величина максимальной гигроскопичности (МГ) пахотного слоя почвы изменяется в пределах 7,03-10,23 %, подпахотного слоя -до 8,07-10,67 % и составляет при орошении для чернозема обыкновенного 9,43 %, чернозема южного - 10,23 %, темно-каштановых почв - 7,93-8,75 %. В богарных условиях этот показатель снижается на 4-19 % от вышеуказанных значений. Наименьшие значения максимальной гигроскопичности отмечены на богарных темно-каштановых почвах (7,03-7,23 %).

Той же тенденции подвержена влажность завядания (ВЗ), которая тесно коррелирует с максимальной гигроскопичностью, составляя 10,5-15,3 % с меньшим значением на богарных темно-каштановых почвах (таблица 4).

Таблица 4 - Водно-физические свойства почвы в пахотном слое

на различных типах почв центральной орошаемой зоны, 2010 г.

Тип почвы Водный режим Показатели

МГ, % ВЗ, % НВ, % ^д, м3/га вф, % Wф, м3/га

Чернозем южный Орошение 10,23 15,3 29,3 481,4 21,1 198,5

Богара 9,9 14,9 29,3 462,2 20,0 163,7

Т емно-каштановые солонцеватые Орошение 8,75 13,1 28,4 527,0 22,6 326,9

Богара 7,03 10,5 28,4 573,1 16,6 194,4

Т емно-каштановые несолонцеватые Орошение 8,07 12,1 28,4 523,1 23,3 359,4

Богара 7,23 10,8 28,4 537,2 17,8 212,8

Чернозем обыкновенный Орошение 9,43 14,1 29,5 598,8 21,7 294,6

Богара 9,13 13,7 29,5 592,7 18,7 187,7

Наименьшая влагоемкость (НВ) составляет 28,4-29,8 %. В соответствии со значениями наименьшей влагоемкости и влажности завядания наибольшие запасы доступной влаги (Жд) пахотного слоя отмечены на черноземах обыкновенных (59,3-59,9 мм), что на 4-25 % выше, чем на остальных типах почв.

Наибольшее влияние орошения на значения влажности почвы отмечено на темно-каштановых почвах. Фактическая влажность почвы (вф) на момент отбора варьировала от 16,6-17,8 % на темно-каштановых неорошаемых почвах до 22,6-23,3 % на тех же почвах при орошении. Соответственно и фактические влагозапасы (Жф) на тех же почвах изменялись от 19,4 мм до 35,9 мм.

В результате математической обработки данных установлено, что для плотности сложения почвы в слое 0-50 см стандартная ошибка составила 1,4 %, дисперсия выборки равна 0,003, для влажности почвы в этом же слое стандартная ошибка - 3,7 %, дисперсия выборки - 2,03. Вариабельность значений плотности сложения (12,40 %) и максимальной гигроскопичности (13,3 %) оказалась ниже в два раза и более, чем для значений влажности почвы (28,32 %), что свидетельствует о том, что плотность сложения более консервативная величина, чем влажность. При этом с увеличением глубины отбора коэффициент вариации влажности почвы снижает-

ся почти в полтора раза, а для плотности сложения - незначительно, что вполне закономерно.

Выводы. В результате оценки полученных экспериментальных данных установлено следующее: по агрофизическим свойствам почва в богарных условиях имеет лучшие показатели структурно-агрегатного состава и водопрочности, что характеризует ее более высокую устойчивость к водной эрозии и дефляции против орошаемой и подтверждается высокими коэффициентами структурности и водопрочности.

Оптимальная плотность почвы в пахотном слое отмечена на богарных темно-каштановых почвах (1,02 т/м ), в то время как на черноземах обыкновенных орошаемых наблюдалось значительное уплотнение (1,3 т/м ), что также связано с длительным орошением.

Фактические запасы влаги в пахотном слое на дату отбора образцов составили 19-36 мм, что соответствует 58,5-82,0 % НВ. При этом отмечено, что на богарных участках влажность составила 58,5-68,3 % НВ, в то время как на орошаемых участках она была на 23-27 % больше.

В то же время на орошаемых темно-каштановых почвах потенциальные запасы доступной влаги на 2,6-8,7 % ниже, чем на богарных, что свидетельствует о негативном влиянии длительного периода орошения на водно-физические свойства этих почв, определяющие границы доступной влаги для растений.

Список использованных источников

1 Кирюшин, В. И. Экологизация земледелия и технологическая политика / В. И. Кирюшин. - М.: МСХА, 2000. - 473 с.

2 Лопырев, М. И. Эколого-ландшафтное земледелие (земледелие будущего): науч.-практ. пособие / М. И. Лопырев. - Воронеж, 1997. - 41 с.

3 Агроклиматические ресурсы Ростовской области. - Л.: Гидроме-теоиздат, 1972. - 250 с.

4 Полуэктов, Е. В. Почвенно-земельные ресурсы Ростовской облас-

ти: монография / Е. В. Полуэктов, Е. М. Цвылев.- Новочеркасск: УПЦ «НАБЛА» ЮРГТУ (НПИ), 2008. - 355 с.

5 Практикум по земледелию / С. А. Воробьев [и др.]. - М.: Агро-промиздат, 1971. - 310 с.

6 Астапов, С. В. Мелиоративное почвоведение / С. В. Астапов. - М.: Сельхозгиз, 1975. - С. 47-107.

7 Скуратов, Н. С. Руководство по контролю почвенного плодородия орошаемых земель при их использовании / Н. С. Скуратов, Л. М. Докучаева. - Новочеркасск: НГМА, 1999. - 43 с.

Ильинская Изида Николаевна - доктор сельскохозяйственных наук, Государственное научное учреждение «Донской научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Российской академии сельскохозяйственных наук, заведующая отделом земледелия. Контактный телефон: 8-908-193-43-99. E-mail: izidaar1@rambler.ru

Ilinskaya Izida Nikolayevna - Doctor of Agricultural Sciences, State Scientific Establishment «Don Scientific-Research Institute of Agriculture RAAS», Head of the Department of Agriculture.

Contact telephone number: 8-908-193-43-99. E-mail: izidaar1@rambler.ru

Сафонова Ирина Викторовна - Государственное научное учреждение «Донской научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Российской академии сельскохозяйственных наук, научный сотрудник отдела земледелия.

Контактный телефон: 8-928-626-27-30. E-mail: safonova@inbox.ru

Safonova Irina Viktorovna - State Scientific Establishment «Don Scientific-Research Institute of Agriculture RAAS», Researcher of the Department of Agriculture.

Contact telephone number: 8-928-626-27-30. E-mail: safonova@inbox.ru

Батищев Владимир Иванович - Государственное научное учреждение «Донской научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Российской академии сельскохозяйственных наук, научный сотрудник отдела земледелия.

Контактный телефон: 8-950-863-94-37. E-mail: izidaar1@rambler.ru

Batishev Vladimir Ivanovich - State Scientific Establishment «Don Scientific-Research Institute of Agriculture RAAS», Researcher of the Department of Agriculture.

Contact telephone number: 8-950-863-94-37. E-mail: izidaar1@rambler.ru