Изменение физико-химических свойств черноземных почв в зависимости от характера сезонного переувлажнения

Международный научно-исследовательский журнал  № 10 (41)  Часть 3 • Ноябрь

DOI 10.18454/IRJ.2015.41.101 Чевердин Ю.И.1, Беспалов В.А.2, Титова Т.В.2

1 Доктор биологических наук, 2кандидат биологических наук, Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В.В. Докучаева ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРА СЕЗОННОГО ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ

Аннотация

Представлены материалы по изменению реакции среды черноземных почв в зависимости от характера сезонного переувлажнения. Показано, что реакция среды почв сезонно переувлажненного комплекса сдвинулась в слабощелочную сторону.

Ключевые слова: чернозем, реакция среды, сезонное переувлажнение.

Cheverdin Yu.I.1, Bespalov V.A.2, Titova T.V.2

1PhD in Biology, 2PhD in Biology

Scientific Research Institute of Agriculture named of V.V. Dokuchayev CHANGE OF PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF SOILS CHERNOZEMNYH DEPENDING ON CHARACTER OF SEASONAL REHUMIDIFYING

Abstract

Materials on change of reaction of environment chernozemic of soils depending on character of seasonal rehumidifying are presented. It is shown that reaction of the environment of soils of seasonally rehumidified complex has moved in the alkalescent party.

Keywords: chernozem, reaction of the environment, seasonal rehumidifying.

Актуальным вопросом современных почвенных исследований является зависимость различных свойств почв от характера сезонного переувлажнения. Определение зависимости физико-химических свойств черноземных почв от различного рода переувлажнения - очень важная задача. На решение этой проблемы и была направлена наша работа.

Цель исследований - выявить изменение физико-химических характеристик черноземных почв в зависимости от различного рода сезонного переувлажнения.

Объект и метод исследований. Объектами наших исследований послужили почвы Каменной Степи различной степени гидроморфизма - черноземно-луговые и лугово-черноземные слабозасоленные почвы сезонно переувлажненного комплекса западнее л.п. №131. Исследования проводились в отделе агропочвоведения НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева. Анализы проводились по общепринятым методикам: рН водной вытяжки -потенциометрически, гидролитическая кислотность (Нг) - по Каппену. Влажность почвы определяли термостатновесовым методом.

Результаты и обсуждения. Проведенные нами исследования показали, что в почвах, подвергшихся сезонному переувлажнению, отмечается тенденция смещения реакции среды в слабощелочную сторону. Режим влажности для каждого объекта исследования формировался в зависимости поступления, накопления и расхода влаги в почве. Многолетний период наблюдений довольно репрезентативный и дает полное представление о водном режиме и элементах водного баланса исследуемых почв.

По данным за сезонной динамикой объемной влажности за 2007-2012 гг. нами был построен график хроноизоплеты (рис. 1). На рисунке четко выражены зоны с повышенной влажностью, а также с низкими её значениями. Наибольшее иссушение в профиле почв и зоны с более высокой влажностью отчетливо различимы на рисунке. Исследуемые нами почвы относятся к почвам лугового ряда. В них в течение вегетационного периода повышенная влажность сопровождается преобладанием восходящего передвижения капиллярной влаги над нисходящим в нижней части почвенного профиля.

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100

Рис. 1 - Хроноизоплета изменения объемной влажности преувлажненных почв вниз по профилю, 2007-2012 гг.

2007 г

2008 г

2009 г

2010 г

2011 г

2012 г

В 2008 году в середине вегетации выпало в 2,5 раза меньше осадков по сравнению со среднемноголетними значениями, август был тоже засушливым (осадков выпало в 4,6 раза меньше среднемноголетних). Температура воздуха была высокой, что обеспечивало наибольшее испарение влаги с поверхности почвы. Сумма осадков в 2008 году была 391 мм, а среднегодовая температура выше среднемноголетней на 2,3 градуса. Погодные условия оказали

80

Международный научно-исследовательский журнал  № 10 (41)  Часть 3 • Ноябрь

значительное влияние на увлажненность почвенного профиля. Количество доступной влаги на объектах исследования уменьшилось: на понижении на 13 %, в ложбине на 10 % и на повышении на 6%.

В условиях засухи 2010 г. отмечено существенное снижение доступной влаги в почвенной толще до глубины более 2 м. При наступлении сухой фазы многолетнего климатического цикла (2008-2010 гг.) исследуемые почвы не изменили своей таксономической принадлежности. Уровень грунтовых вод в них не опускался ниже 1,5 - 2 м. Оценка почв по запасам продуктивной влаги показала преимущество гидроморфных аналогов по отношению к полугидроморфным, особенно в начале вегетационного периода.

Таким образом, степень проявления гидроморфизма и характер увлажненности почвенного профиля исследованных почв зависели от складывающихся погодных условий. В экстремальные по увлажнению годы отмечается переувлажнение почвенной толщи, подъем капиллярной каймы к дневной поверхности почвы. Это приводит к переувлажнению и застою воды в ранневесенний период на поверхности почвы, формированию пятен сезонного переувлажнения, нарушению агротехнических сроков проведения полевых работ.

По результатам исследования отметим, что реакция среды переувлажненных почв имеет тенденцию смещения в слабощелочную сторону. В верхнем слое 0-0,1 м черноземно-луговой слабозасоленной почвы на равнинном понижении отмечаем минимальное значение рНводн, равное 7,1 ед. (табл. 1). На лугово-черноземной почве отмечаем увеличение рНводн на 0,2 ед. рН, а на черноземно-луговой почве в ложбинообразном понижении - на 0,3 ед. рН соответственно. Гидролитическая кислотность на лугово-черноземной и черноземно-луговой почве на равнинном понижении в слое 0-10 см одинакова - 0,5 ммоль (экв) / 100 г. Максимальное значение гидролитической кислотности отмечено в черноземно-луговой почве на ложбинообразном понижении - 0,7 ммоль (экв) / 100 г.

Таблица 1 - Реакция почвенной среды (рНводн) на объектах исследования, 2007-2012 гг.

Вариант Глубина, м рНвод. Hr ммоль (экв) /100 г

1. Лугово-черноземная почва на равнинном повышении 0-0,1 7,3 0,5

0,2-0,3 7,4 0,7

0,4-0,5 7,4 0,5

2. Черноземно-луговая солончаковатая слабозасоленная почва на равнинном понижении 0-0,1 7,1 0,5

0,2-0,3 6,9 1,4

0,4-0,5 6,7 0,5

3. Черноземно-луговая солончаковатая слабозасоленная почва в ложбинообразном понижении 0-0,1 7,4 0,7

0,2-0,3 7,3 1,6

0,4-0,5 7,0 1,2

Рассматривая рНводн на полуметровой глубине у лугово-черноземной почвы повышения, отметим, что он оказался равным 7,4 ед. У гидроморфных почв равнинного и ложбинообразного понижений рНводн оказался, соответственно, на 0,2 и 0,4 ед. рН меньше. Гидролитическая кислотность на глубине 0,4-0,5 м в почвах равнинного повышения и понижения одинакова, а в почве ложбинообразного понижения она увеличивается на 0,7 ммоль (экв) / 100 г. Это связано, по-видимому, с тем, что актуальная кислотность (рНводн) обусловлена угольной кислотой, а в переувлажненных, богатых органическим веществом почвах, доля СО2 в составе почвенного воздуха повышается до 15-20 % [1]. Поэтому, с нарастанием гидроморфизма, происходит увеличение рНводн и гидролитической кислотности.

Рассмотрим изменения, произошедшие с реакцией среды почв сезонно переувлажненного комплекса западнее л. п. № 131 за последние 15 лет. За прошедший период отмечаем увеличение рНводн - в пределах 0,2-0,7 ед. рН на всех объектах исследования. Это связано с ростом степени увлажнения данных почв, подъемом уровня грунтовых вод, что в свою очередь влияет на скорость выщелачивания из почвенного профиля кальциевых и натриевых солей. Натрий, по мнению Орлова Д.С. [1], менее прочно удерживается твердыми фазами почвы, чем кальций. Поэтому при промывке обычно наблюдается быстрое выщелачивание натрия и хлора, они вымываются в первую очередь. Но с восходящими токами воды натрий поднимается вверх по профилю, обнаруживаясь в почвенном растворе, приводя к смещению реакции водной вытяжки в щелочную сторону.

По нашему мнению, данные изменения напрямую связаны с количеством выпавших осадков. За последние десятилетия в годы с большим количеством выпавших осадков наблюдалось смещение реакции среды почвенного раствора в сторону подщелачивания [2].

Выводы. Режим влажности для каждого объекта исследования формировался в зависимости поступления, накопления и расхода влаги в почве. Реакция среды переувлажненных почв Каменной Степи сдвинулась за последние десятилетия в сторону подщелачивания. За данный период наблюдений отмечен рост гидролитической кислотности на переувлажненных почвах.

Литература

1. Орлов Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. - М.: Изд-во МГУ, 1992. - 400 с.

2. Чевердин Ю.И., Беспалов В.А., Титова Т.В. Основные факторы, влияющие на изменение реакции среды черноземных почв Центрального Черноземья // Евразийский Союз Ученых. - 2014. - №4-3. - С. 27-29.

References

1. Orlov D.S. Himija pochv / D.S. Orlov. - M.: Izd-vo MGU, 1992. - 400 s.

2. Cheverdin Ju.I., Bespalov V.A., Titova T.V. Osnovnye faktory, vlijajushhie na izmenenie reakcii sredy chernozemnyh pochv Central'nogo Chernozem'ja // Evrazijskij Sojuz Uchenyh. - 2014. - №4-3. - S. 27-29.

81