Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Изученность основных показателей свойств почв в связи с развитием эрозионных и дефляционных процессов 10
ГЛАВА 2 Условия, объект и методы исследования 35
2.1. Объекти методы исследования 35
2.2. Природные факторы почвообразования и развития эрозионных и дефляционных процессов 39
ГЛАВА 3 Изменение содержания гумуса в зональных почвах под влиянием эрозионных и дефляционных процессов 48
ГЛАВА 4 Изменение гранулометрического состава зональных почв под влиянием эрозионных и дефляционных процессов 59
4.1 Изменение гранулометрического состава черноземных почв под влиянием эрозионных и дефляционных процессов в южной эрозионной зоне 60
4.2 Изменение гранулометрического состава черноземных почв под влиянием эрозионных и дефляционных процессов в центральной эрозионной зоне 77
4.3 Изменение гранулометрического состава почв под влиянием эрозионных и дефляционных процессов в северной эрозионной зоне... 84
ГЛАВА 5 Изменение микроагрегатного состава зональных почв под влиянием эрозионных и дефляционных процессов 97
5.1 Изменение микроагрегатного состава черноземных почв южной эрозионной зоны под влиянием эрозионных и дефляционных процессов 97
5.2 Изменение микроагрегатного состава в черноземных почвах центральной эрозионной зоны под влиянием эрозионных и дефляционных процессов 104
5.3 Изменение микроагрегатного состава зональных почв северной эрозионной зоны под влиянием эрозионных и дефляционных процессов 110
ГЛАВА 6 Изменение содержания поглощенных оснований в зональных почвах под влиянием эрозионных и дефляционных процессов 119
6.1 Изменение содержания поглощенных оснований в черноземных почвах южной эрозионной зоны под влиянием эрозионных и дефляционных процессов 119
6.2 Изменение содержания поглощенных оснований в обыкновенных черноземах центральной эрозионной зоны под влиянием эрозионных и дефляционных процессов 124
6.3 Изменение содержания поглощенных оснований в зональных почвах северной эрозионной зоны Омской области под влиянием эрозионных и дефляционных процессов 128
Выводы и предложения производству 134
Библиографический список 135
Приложения 162
- Природные факторы почвообразования и развития эрозионных и дефляционных процессов
- Изменение гранулометрического состава черноземных почв под влиянием эрозионных и дефляционных процессов в центральной эрозионной зоне
- Изменение микроагрегатного состава в черноземных почвах центральной эрозионной зоны под влиянием эрозионных и дефляционных процессов
- Изменение содержания поглощенных оснований в обыкновенных черноземах центральной эрозионной зоны под влиянием эрозионных и дефляционных процессов
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время в связи с активным вовлечением земель юга Западной Сибири в сельскохозяйственное производство ландшафты превратились в агроландшафты, продуктивность которых в значительной мере зависит от степени проявления эрозионных и дефляционных процессов в почве. На юге Западной Сибири эрозия и дефляция почв наблюдаются практически повсеместно, но наиболее сильно они проявляются в южной части Омской области. Несмотря на сравнительную недавнюю земледельческую освоенность почв Западной Сибири, эрозия и дефляция здесь приобрели широкие масштабы, что во многом обусловливается свойствами почв, определяющими их противоэрозионную и противодефляционную устойчивость.
Изменение основных показателей свойств зональных почв в различных экологических условиях юга Западной Сибири под влиянием эрозионных и дефляционных процессов практически не рассматривалось. В связи с этим становятся актуальными комплексные исследования физических, физико-химических и химических свойств зональных почв с целью повышения их плодородия за счет усовершенствования почвозащитных мероприятий. В данной работе под деградацией почв рассматривались совместное влияние на изменение их свойств плоскостной эрозии и дефляционных процессов.
В последнее столетие воздействие на биосферу усилилось, и в результате нарушения равновесного природопользования взаимодействие общества с окружающей природной средой вызвало множество отрицательных последствий. Освоение все больших территорий, расширение площадей сельскохозяйственных угодий и пашни, замена естественных ландшафтов агроландшафтами приводит к неблагоприятным изменениям естественного развития почв, сопровождающимся такими негативными процессами, как изменение мощности гумусового слоя, ухудшение структурного состояния пахотных горизонтов, повыше-
ниє их плотности и развитие эрозионных и дефляционных процессов, являющихся главной причиной современной деградации почв [35, 51, 136, 137].
Эрозия и дефляция развиваются прежде всего за счет нарушения чередования культур в севообороте, неправильной организации территории, широкого распространения чистых паров, многократных проездов тяжелой почвообрабатывающей техники, недостаточного внесения органического вещества, уничтожения соломы и стерни, распашки склоновых территорий без оставления почвоохранных противоэрозионных и противодефляционных зон с посевами многолетних трав [32]. Исследования, проведенные на территории Омской области [45, 98, 99, 104, 105], показали, что площадь эродированных и дефлированных земель - 1762,5 тыс. га, и она продолжает увеличиваться вследствие расширения и усиления эрозионных процессов. Возрастает также степень эродированности и дефлированности земель, ранее подвергшихся деградации, что приводит к снижению плодородия почв и исключению их из сельскохозяйственного оборота.
Освоение целинных почв сопровождается изменением условий, характера процессов почвообразования, свойств почв; развитием деградационных процессов. Однако взаимосвязь между протеканием этих процессов и свойствами почв, а также закономерности их изменения вследствие антропогенного воздействия в экологических условиях юга Западной Сибири недостаточно изучены.
Юг Западной Сибири после распашки целинных и залежных земель превра-тился в полигон неустойчивых к эрозии и дефляции почв. В связи с этим появилась необходимость защитить почвенный покров от деградационных процессов [102].
Выявление взаимосвязей между физико-химическими свойствами почв и деградационными процессами очень важны для борьбы с эрозией и дефляцией. Они помогут разработать необходимые для сельскохозяйственного производства рекомендации по направлению и интенсивности использования почвенного покрова, повышения потенциального и экономического плодородия почв и увеличения выхода сельскохозяйственной продукции [66, 115].
Изменение основных свойств почв - одновременно причина и следствие проявления эрозии и дефляции на сельскохозяйственных территориях, так как исследование таких изменений в сопряженных условиях позволяет дополнительно выявить показатели для их диагностирования [121].
К настоящему времени установлены некоторые закономерности развития и проявления водной и ветровой эрозии на юге Западной Сибири (Омская область). Этим вопросом в разные годы занимались В.В. Берников [8], Н.С. Сметании [112], Н.Д. Градобоев [32, 33], Я.Р. Рейнгард [98, 102, 103].
Изменение физико-химических свойств деградированных почв на территории Омской области изучалось [45], но сводные материалы в опубликованной по этой теме литературе отсутствуют и выводов по изменению данных почв практически не сделано, что и определяет актуальность темы исследования, ее теоретическую и практическую ценностью.
Цель исследования. Цель работы - изучить изменение основных показателей свойств зональных почв в различных экологических условиях Западной Сибири (на примере Омской области) под влиянием эрозионных и дефляционных процессов.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
определить снижение валовых запасов гумуса в деградированных зональных почвах юга Западной Сибири под влиянием эрозионных и дефляционных процессов;
выявить закономерности изменения гранулометрического и микроагрегатного составов зональных почв юга Западной Сибири под влиянием эрозионных и дефляционных процессов;
исследовать изменение поглощенных оснований зональных почв юга Западной Сибири под влиянием эрозионных и дефляционных процессов.
Теоретическая и методологическая основа исследований. В процессе подготовки настоящей работы использованы труды, опубликованные отечественными и зарубежными учеными.
Научная новизна исследований. Впервые для условий южно-таежной, лесной, лесостепной и степной зон Омской области выполнены комплексные сравнительные исследования основных показателей свойств зональных почв, позволяющие установить закономерности трансформации валового гумуса, состава поглощенных оснований, гранулометрического и микроагрегатного составов в почвах с различной степенью деградации.
Защищаемые положения:
Эрозионные и дефляционные процессы изменяют параметры основных показателей свойств зональных почв юга Западной Сибири:
снижают валовые запасы гумуса;
изменяют гранулометрический и микроагрегатный состав;
изменяют содержание поглощенных оснований.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные научные положения, выводы и рекомендации диссертации изложены в опубликованных научных работах, в том числе монографии «Изменение основных показателей свойств зональных почв юга Западной Сибири под влиянием эрозионных и дефляционных процессов (на примере Омской области)». Результаты исследований докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ОмГАУ (Омск, 2002, 2003, 2004, 2005, 2007) и региональной научно-практической конференции «Охранные территории Омского региона» (Омск, 2005).
По материалам исследований опубликовано 5 работ: монография, 4 научные статьи. Работа «Изменение почв в связи с деградацией на юге Западной Сибири и возможность повышения их плодородия продуктом биоэнергетической переработки навоза» опубликована в журнале, входящем в список изданий, рекомендованных ВАК. Общий объем публикаций составляет 9,63 печатных листов.
Практическая значимость результатов. Выявленные в ходе исследования связи между направленностью и типами изменения гранулометрического, микроагрегатного состава, поглощенных оснований и органического вещества зональных почв Омской области и степенью их деградированности помогут провести корректировку почвозащитных технологий обработки почв, внедрение адаптивно-ландшафтной и контурно-мелиоративной систем земледелия, позволят установить агрономические критерии использования почвенного покрова.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и предложений, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 148 страницах текста компьютерного набора и содержит 58 таблиц, 22 рисунок. Библиографический список включает 144 наименования, в том числе 5 - на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю признательность своему научному руководителю кандидату с.-х. наук, доценту кафедры экологии и биологии ОмГАУ Я.Р. Рейнгарду за творческое содействие и поддержку при работе над диссертацией.
Природные факторы почвообразования и развития эрозионных и дефляционных процессов
Развитие эрозионных и дефляционных процессов обусловливается рядом факторов, определяющих интенсивность стока талых и дождевых вод и сноса ими частиц при водной эрозии либо сноса частиц в припочвенном слое сильными ветрами. В зависимости от выраженности того или иного фактора преобладает определенный вид эрозии. К таким факторам относятся климат, рельеф местности, свойства почв и пород, снижение покрытия почв растительностью и характер их использования. Климатические факторы На формирование свойств зональных почв, юга Омской области непосредственно влияют климатические факторы: температура, осадки скорость ветра. От них зависит температурный и водный режим почвы, биологические, биохимические процессы, поступление органического вещества в почву. Эрозионные и дефляционные процессы на территории юга Омской области также протекают под воздействием местных климатических факторов, определяющих размер поверхностного стока талых вод под воздействием количества осадков, характера их распределения, температуры воздуха, температуры почвы, глубины их промерзания [31, 66, 89]. Климат Омской области формируется под влиянием холодных арктических масс воздуха с севера и в меньшей степени - сухих из Казахстана. Равнин-ность территории обусловливает резкую континентальность климата, которая увеличивается по мере продвижения на юг [2, 78, 102]. Во всех районах области осенью, зимой и весной преобладают юго-западные ветры и только в летний период - северо-западные. Среднегодовые скорости ветра в области составляют 3-4 м/с. Общие черты температурного режима территории - суровая и продолжительная зима, короткое, но жаркое лето, короткие переходные сезоны весной и осенью, поздние весенние и ранние осенние заморозки. Большая протяженность территории определяет зональность распределения влаги и тепла [102]. По влиянию природных условий и хозяйственной деятельности человека на территории Омской области выделено три почвенно-эрозионных зоны. Северная эрозионная зона охватывает север области и характеризуется преобладанием водной эрозии, площадь сельхозугодий 1675,1 тыс. га. По характеру увлажнению - зона с достаточным увлажнением, годовое количество осадков 400-450 мм с максимумом их выпадения во второй половине лета, преимущественно в виде ливней [2]. Наблюдается сильное и глубокое промерзание почв в зимний период, препятствующее инфильтрации талых вод. Следовательно, смыв почв обусловлен рядом специфических особенностей, важнейшими из которых выступает климат, в частности осадки [118].
Центральная эрозионная зона занимает центральные районы области с общей площадью 5 139,6 тыс. га и характеризуется совместным проявлением водной эрозии и дефляции. По увлажнению - зона с неустойчивым достаточным увлажнением, годовое количество осадков 300-350 мм, большая часть их выпадает во второй половине лета. Южная эрозионная зона охватывает юг области площадью 3 139,4 тыс. га и характеризуется абсолютным преобладанием ветровой эрозии. По увлажнению - зона недостаточного увлажнения, годовое количество осадков менее 300 мм, большая часть выпадает во второй половине лета. Для юга Западно-Сибирской низменности характерна малая ширина почвенных зон и быстрый переход типов почв, свойственный влажной тайге к типам засушливой степи. В лесной зоне преобладают оподзоленные и дерново-подзолистые почвы, в лесостепной - черноземные и деградированные черноземные почвы [88]. Процессы сильного и глубокого промерзания почв, особенно в расчлененных районах, выступают как активные факторы водной эрозии. В пахотном слое почв степной и лесостепной зон Сибири положительные температуры 10 С, обеспечивающие интенсивность микробиологической деятельности, а также активное развитие корневой системы растений, держатся в течение только 3,5-4 мес (для сравнения: в европейской части - не менее 5-5,5 мес). В глубоких горизонтах почв Сибири температурный режим также менее благоприятен для биологических и химических процессов почвообразования, так как положительные температуры более 10-12 С появляются с запозданием (только в июле или начале августа) [89]. Одной из особенностей степных почв тяжелого гранулометрического состава в Западной Сибири является распространенная языковатость (подтековид-ность) перегнойной части профиля, возникшая в результате растрескивания почвы в бесснежные зимы и смыва водой гумусового слоя в трещины весной и летом. На слабодренированной территории этому также могут способствовать физико-химические особенности, к которым относится насыщенность почвенного поглощающего комплекса магнием (15-32% от суммы) и присутствие обменного натрия. Такое соотношение поглощенных оснований является причиной повышения на-бухаемости почвогрунта и, следовательно, усадки его летом в периоды с большим дефицитом влаги в почве. С уменьшением гумусированности и мощности гумусового горизонта площадь заклинков породы по профилю увеличивается [31]. В данной работе определяющим биологическим фактором, влияющим на почвообразование и развитие эрозионных и дефляционных процессов, является растительный покров. По определению Вильямса, каждой растительной формации соответствует свой тип почвообразования. Так, на территории Омской области в формировании рассматриваемых зональных почв участвуют подзолистый, дерновый и черноземный почвообразовательные процессы. Подзолистые почвы формируются под хвойной растительностью при участии определенной группы органических кислот (керновые и апокриновые кислоты - фульвокис-лоты), сфагнового мха, кукушкина льна, хвои.
Дерновый процесс при формировании дерново-подзолистых и серых лесных почв противостоит подзолистому, так как он происходит под широколиственной лесной растительностью, в составе которой много биогенного кальция, нейтрализующего кислотность почв. Кроме того, отмечен особый состав травянистых растений, имеющий высокое содержание зольных элементов. Черноземный процесс обусловлен активным биологическим круговоротом веществ под степной травянистой растительностью с ежегодным поступлением органического вещества в размере 100-200 ц/га при высокой зольности (7-8%), а также большим поступлением биогенного кальция. Гумификация происходит при избытке кальция с образованием высококонденсированных органических кислот, закрепление перегнойных кислот в форме органоминераль-ных комплексов или в виде сложных солей хелатов [78]. Развитие эрозионных и дефляционных процессов обусловлено защитной функцией естественной растительности и эрозионной стойкости почв, подвергающихся длительному хозяйственному воздействию. Замена естественных травяных формаций посевами, в основном однолетних культур, привела не только к снижению интенсивности гумусонакопления, но и к увеличению поверхностного стока талых ливневых вод, смыву почвы на севере области и развитию дефляционных процессов на юге [50]. Для северной эрозионной зоны характерно распространение темнохвойно-березовых и березовых лесов [1]. Сосновые боры селятся на песках со слаборазвитым напочвенным покровом. В смешанных лесах травянистый покров более развит, особенно по заросшим грядам и вырубкам. Центральная эрозионная зона представлена лесами, сконцентрированными на повышенных элементах рельефа. Крупные массивы леса встречаются редко, чаще на участках с почвами легкого гранулометрического состава. Травянистый покров повышенных элементов рельефа - типичное луговое разнотравье. На пониженной водораздельной части травянистый покров очень неоднороден. В южной зоне залесенность незначительная (8-10%), в виде редко разбросанных на местности березовых колок. Преобладающий фон травянистой растительности - ковыльно-разнотравный, в настоящее время - распаханный, распространены солончаковые группировки [2]. Рельеф влияет на перераспределение тепла, атмосферных осадков и развитие растительности. От него зависит характер гидроморфности, условия свободного стока и степень активности развития эрозионных процессов. Все зональные почвы области со своими особенностями формируются на специфических формах рельефа [45].
Изменение гранулометрического состава черноземных почв под влиянием эрозионных и дефляционных процессов в центральной эрозионной зоне
Черноземы обыкновенные тяжелосуглинистые. В центральной эрозионной зоне рассматривались тяжелосуглинистые почвы двух ключевых участков: Кирсановский (Большереченского района) и Горский лог (Горьковского района). При исследовании пяти почвенных разрезов черноземы обыкновенных, судя по эталону, относятся к тяжелосуглинистым, однако являются более легкими по сравнению с почвами Горского лога. В эталонной почве содержание фракции физической глины имеет практически пороговое значение между средне- и тяжелосуглинистыми почвами - 45,66% (табл. 4.11). Однако наиболее характерное снижение содержания физической глины отмечено только в сильнодеградированной почве, остальные значения мало отличаются от первоначального, так как большинство рассматриваемых почв слабо деградированы, и на этом этапе их состав еще не изменился. Снижение содержания илистой фракции наиболее выражено в сильнодеградированной почве (на 7,34%) по сравнению с недеградированной. В содержании мелкой и средней пыли определенной направленности выделить не удалось, можно только отметить, что в сильнодеградированной почве их содержание несколько ниже, чем в эталонных и слабодеградированных почвах, в большей степени это касается содержания мелкой пыли. Разница между содержанием крупной пыли в недеградированной и деградированных почвах незначительная и в целом колеблется в пределах 1 %. Наиболее характерно для данной группы исследуемых почв увеличение содержания мелкого песка в сильнодеградированной почве его было больше, чем в слабодеградированной, на 11,84%. Количество среднего и крупного песка в сильнодеградированной почве по сравнению к недеградированной возросло вдвое. По процентному содержанию преобладают фракции крупной пыли, ила и общего содержания физической глины. Почвы Горьковского района представлена обыкновенными тяжелосуглинистыми черноземами с утяжелением в средней части профиля (горизонт В]) до легкоглинистого. Нами было рассмотрено семь почвенных разрезов (табл. 4.12) с максимальной степень деградации 61%.
При слабой степени деградации данных почв максимальное облегчение гранулометрического состава по сумме частиц мельче 0,01 мм, представляющих фракцию физической глины, отмечено в почве с 23%-ной деградированностью. Содержание физической глины в этой почве было меньше, чем в эталонной, на 8,59% (прил. В, табл. 12). В основном это происходит за счет снижения доли илистой фракции, разница между эталоном и деградированной почвой составила 7,68% и в меньшей степени - за счет снижения содержания мелкой пыли 2,96%. По мере приближения к поверхности более тяжелого горизонта В] количество физической глины увеличивается. При потере плодородного СЛОЯ ДО 33%) (по валовому запасу гумуса) происходит постепенное утяжеление гранулометрического состава. Здесь отмечено максимальное утяжеление по содержанию физической глины, доля илистой фракции стала на 4,72% больше, чем в эталонной, и на 12,4%» больше, чем в рассматриваемой почве с 23% -ной деградированностью. При деградированности почвы на 61% опять прослеживается слабое облегчение гранулометрического состава. Содержание фракций физического песка изменяется аналогично, но обратно пропорционально по отношению к физической глине. Однако во всех деградированных почвах содержание фракции крупного и среднего песка оказалось выше, чем в недеградированной почве, максимальное его содержание отмечено в слабодеградированной (23% ) почве. Таким образом, при совместном проявлении эрозионных и дефляционных процессов наибольшие изменения, направленные в сторону облегчения гранулометрического состава, происходят только в почвах со степенью деградации более 20%. Данные почвы богаче гумусом, чем почвы, рассмотренные нами в южной эрозионной зоне. На начальном этапе они более устойчивы к деградации, однако при потере значительной части гумуса происходит потеря мелкозема, которая ведет к облегчению почв по гранулометрическому составу. В центральной зоне, по нашим результатам (прил., В табл. 12), в связи с эрозией и дефляцией из черноземных почв физическая глина выносится в большей степени за счет выноса мелкой пыли и ила, в результате чего в среднем деградированные почвы накапливают крупный и средний песок, а также крупную пыль. Эти данные в зависимости от фракции в несколько раз ниже аналогичных показателей в южной эрозионной зоне. Это указывает на большую устойчивость почв центральной зоны к развитию поверхностных форм эрозии и дефляции. С 1% деградированности данные почвы теряют в среднем 0,15% физической глины и накапливают 0,21% крупной пыли и 0,05 % крупного и среднего песка (прил. В, табл. 4.13). Черноземы обыкновенные глубоковскипающие. В центральной эрозионной зоне нами были исследованы две группы черноземов глубоковскипающих тяжелосуглинистого (Кирсановский ключевой участок Большереченского района) и легкоглинистого (Хуторской ключевой участок Тюкалинского района) гранулометрического состава (табл. 4.12). В недеградированной тяжелосуглинистой почве наблюдалось высокое содержание физической глины и относительно небольшое количество песчаной фракции. Увеличение доли среднего песка отмечено только в сильнодеградированной почве, а преобладающей фракцией является крупная пыль (рис. 4.12). О 23 28 Степень деградации почв, %
Широких пределов варьирования содержания илистой фракции в деградированных почвах в сравнении с эталонной не прослеживается, максимальное снижение (на 4,79%) отмечено в слабодеградированной почве (рис. 4.12). Наиболее характерно проявление деградационного процесса и сортирующих воздействий факторов эрозии по содержанию мелкого песка, количество которого в среднедеградированной почве увеличилось в среднем на 8,58%, а в сильнодеградированной - на 12,92% (рис. 4.13). Количество крупной и средней пыли при этом уменьшилось и в сильнодеградированной почве было соответственно на 8,04 и 6,05 ниже, чем в эталоне. Для тяжелосуглинистых глубоковскипающих черноземов характерно увеличение, для мелкого и среднего песка и снижение физической глины. В среднеглинистом глубоковскипающем черноземе (табл. 4.12) выявлено несколько другое изменение фракционного состава. Четко прослеживается накопление мелкого песка с нарастающей при увеличении степени деградации почв (рис. 4.14). В среднедеградированной почве содержание песка увеличилось на 4,99%, а в сильнодеградированной - практически вдвое. В слабодеградированной почве доля данной фракции снизилась, что, однако, компенсировалось резким накоплением фракции крупной пыли, количество которой было выше, чем в эталонной почве, в 1,8 раза. Значения данных фракций, входящих в состав физической глины, значительного варьирования в деградированных почвах не имели. Содержание мелкой пыли в эталоне и в целом в деградированных почвах различается в среднем примерно на 5%. Данные табл. 15 прил. В отражают более значительные изменения в гранулометрическом составе глубоковскипающих черноземов центральной зоны, чем
Изменение микроагрегатного состава в черноземных почвах центральной эрозионной зоны под влиянием эрозионных и дефляционных процессов
Мы рассмотрели микроагрегатный состав черноземов обыкновенных с различной степенью деградированности по данным исследований в Горьков-ском и Большереченском районах, каждый из которых представлен пятью почвенными разрезами. При исследовании обыкновенных черноземов центральной эрозионной зоны (Болыыереченский район) определено типичное изменение по составу микроагрегатов, протекающее в почвах с различной степенью деградации и приводящее в итоге к разрушению микроструктуры черноземов обыкновенных (табл. 5.9). Недеградированная почва данного участка изначально имела небольшое количество микроагрегатов размером крупнее 0,25 мм, у слабодеградированной почвы по структурному составу более хорошие характеристики, очевидно, это связано с ее улучшением в процессе сельскохозяйственного использования (внесение органических удобрений, посев растительности с развитой корневой системой и т.д.). Однако выявлено явное накопление в почве частиц мельче 0,01 мм. В целом по сумме частиц мельче 0,01 мм отмечено снижение на 2,94% по сравнению с эталоном (прил. Г, табл. 5). При деградированности почв на 19 и 20% снижается содержание микроагрегатов крупнее 0,01 мм, при 20%-ной деградации почвы количество микро агрегатов 0,05-0,01 мм на 5,08 больше, чем в эталонной, т.е. происходит разрушение более крупных микроагрегатов. Наибольшие изменения в микроагрегатном составе отмечены у сильнодеградированной почвы - 59%. В этом случае по сравнению с эталоном содержание микроагрегатов размером крупнее 0,01 мм снизилось в целом на 15,78%, а количество более мелких агрегатов увеличилось на 26,02% при начальном содержании в эталонной почве 2,46%), т.е. если изначально недеградированная почва имела 5,48%о микроагрегатов размером крупнее 0,25 мм, то при потере валового запаса гумуса на 59%» микроагрегатов этой фракции осталось лишь 0,08%.
Для Данных почв характерно явно выраженное увеличение фракций мельче 0,01 мм - практически функциональную зависимость. По данным табл. 5 прил. Г, с увеличением деградированности почв на 1% микроагрегатный состав слабодеградированньгх почв изменяется несколько больше, чем сильнодеградированных, которые быстрее утрачивает свою микроструктуру. Такое характерное ухудшение свойств почв по микроагрегатному составу связано ,с накоплением в деградированной почве фракции крупной пыли, что сильно ухудшает физические свойства [90]. Исследования показали, что в гранулометрическом и микроагрегатном составе черноземов глубоковскипающих произошли изменения вследствие деградационных процессов, и это сказалось на факторах дисперсности, структурности и агрегатности исследуемых почв, коэффициенты корреляции имеют очень высокие значения (табл. 5.10). Таким образом, при сильной деградации черноземов среднесуглинистых центральной эрозионной зоны факторы дисперсности и агрегатности увеличиваются почти в семь раз, а коэффициент структурности уменьшается на 18,21%. У данной почвы низкая способность к оструктуриванию, она не прочная, легко распадается, имеет очень высокую вероятность к заплыванию. Черноземы тяжелосуглинистые почвы Горьковского района имеют лучшие показатели по микроагрегатному составу чем, на первом (табл. 5.11). В недеградированных черноземах тяжелосуглинистых содержание микроагрегатов размером крупнее 0,25 мм в пять раз больше, чем в среднесуглинистых, однако направление изменения их содержания для двух участков имеют сходный характер. В деградированных среднесуглинистых черноземах содержание фракции 0,25-0,05 мм снижается, а у тяжелосуглинистых почв происходит ее накопление. При деградации крупные микроагрегаты распадаются на более мелкие, а так как изначально почвы имели крупных микроагрегатов достаточно большое количество, то вследствие их разрушения в слабодеградированных почвах произошло накопление фракции размером 0,25-0,05 мм. Но в сильнодеградированной почве отмечено некоторое снижение уже и этой фракции и небольшое накопление фракции размером 0,05-0,01 мм. Большое различие в содержании мелких микроагрегатов отмечено между недеградированной и деградированными почвами (в среднем 5,83%). Однако зна чительного варьирования данных по содержанию микроагрегатов мельче 0,01 мм и четкого направления связей со степенью деградации в деградированных почвах не выявлено. Тяжелосуглинистые обыкновенные черноземы в центральной эрозионной зоне более устойчивы к разрушению микроструктуры, чем среднесуглинистые. Изменение количества в почве микроагрегатов мельче 0,001 мм с увеличением ее деградированное на 1% практически не выявлено (прил. Г, табл. 6). Прогнозировать состояние микроагрегатного состава для этих почв можно только в отношении крупных фракций. По состоянию дисперсности, структурности и агрегатности (табл. 5.12) четкой закономерности выявить также не удалось, а в варианте почвы со слабой степенью деградации (7%) эти показатели даже лучше, чем в недеградированной почве. В отличие от гранулометрического состава изменение содержания микроагрегатов в деградированных почвах как тяжелосуглинистых, так и тяжелосуглинистых черноземов имеет схожие значения.
В эталонной почве у легкоглинистого чернозема содержится на 13,22% больше микроагрегатов размером крупнее 0,25 мм, т.е. он обладает лучшим структурным составом. В деградированных почвах содержание микроагрегатов размером крупнее 0,25 мм снижается: в среднедеградированных тяжелосуглинистых почвах - в среднем на 12,3%, а в легкоглинистых слабодеградированных - на 12,96% (табл. 5. 13). В среднем деградированные тяжелосуглинистые черноземы теряют 0,45%, а легкоглинистые - 0,69% микроагрегатов крупнее 0,25 мм. В слабодеградированных почвах этот процесс идет быстрее.
Изменение содержания поглощенных оснований в обыкновенных черноземах центральной эрозионной зоны под влиянием эрозионных и дефляционных процессов
Содержание поглощенных оснований в исследуемых эталонных почвах черноземов обыкновенных центральной эрозионной зоны Омской области отличаются более низкими значениями (в среднем 37,09 мг Экв/100 г почвы), чем их аналоги в южной эрозионной зоне (в среднем 60,05 мг-экв/100 г почвы). На территории Болыпереченского района сравнивались три почвенных разреза: недеградированная, слабодеградированная и сильнодеградированная почва. В недеградированной черноземной почве сумма поглощенных оснований составляет 35,36 мг-экв/100 г почвы, в слабодеградированной по сравне нию с эталоном она снижается на 8,02 мг-экв/100 г почвы, а в сильнодеградированной - практически вдвое. Снижение суммы поглощенных оснований произошло за счет явного выноса поглощенного кальция. Количество магния, натрия и калия изменяется периодично в зависимости от величины подпахотного горизонта. В слабодеградированной почве содержание поглощенного магния увеличилось и составило 10,36 мг-экв/100 г почвы. Отношение кальция к магнию в исследуемых деградированных почвах уменьшилось в среднем в три раза. Значительно увеличилось содержание поглощенного натрия в сильнодеградированной почве - на 0,9 мг-экв/100 г почвы - и снизилось содержание поглощенного калия - на 5,19 мгэкв/100 г почвы Содержание поглощенных оснований в черноземах обыкновенных тяже-лосуглицистых выше, чем в среднесуглинистых, на 3,46 мг-экв/ЮО г почвы. Минимальное содержание общей суммы поглощенных катионов выявлено у слабодеградированной почвы и составляет 29,36 мгэкв/100 г почвы. В среднем деградированные почвы теряют 8,34 мгэкв/100 г почвы поглощенных оснований. Однако по сравнению с описанием состояния деградированных черноземных почв Болынереченского района (более легких по гранулометрическому составу), у черноземных почв Горьковского района данное снижение имеет менее функциональный характер, а сильнодеградированная почва содержит на 2,56 мгэкв/100 г почвы больше общей суммы поглощенных катионов.
На почвах Горьковского участка снижение общей суммы происходит не только за счет уменьшения количества поглощенного кальция, но и остальных поглощенных катионов в пахотном горизонте вследствие потери органической части. Однако в целом характер изменения менее контрастный, чем ранее рассмотренных почвах южной эрозионной зоны и более легких центральной эрозионной зоны. Так варьирование показателей по содержанию поглощенных кальция и магния колеблется в пределах 3 мг-экв/100 г почвы. Анализируя содержание в почве одновалентных катионов, можно сказать, что количество поглощенного натрия слабо увеличивается, однако в целомв черноземах более тяжелого гранулометрического состава Горьковского района оно незначительное. Количество поглощенного калия в деградированных почвах практически втрое выше за счет выноса органической части пахотного слоя. Таким образом, деградированные почвы первого ключевого участка хуже по физико-химическим свойствам, чем целинные образцы. В результате это привело к разрушению структуры деградированных почв, что подтверждает и анализ их микроагрегатного состава. Наиболее характерно в представленных вариантах снижение содержания поглощенного кальция и калия. Для почв тяжелого гранулометрического состава характер изменения поглощенных оснований менее выражен, а следовательно, почвы были более устойчивы к развитию эрозии и дефляции. Глубоковскипающие черноземы центральной эрозионной зоны характеризуются средней степенью насыщенности основаниями, их содержание в недеградированных почвах ниже, чем у черноземов южной эрозионной зоны, но больше, чем в выщелоченных черноземах северной зоны.
Сравнив данные по содержанию поглощенных оснований в недеградированных тяжело- и легкоглинистых глубоковскипающих черноземах, мы установили сходные значения в гумусовых горизонтах, поэтому рассматривали данные этих почв в комплексе на примере семи почвенных разрезов с различной степенью деградации почв отобранных в Болынереченском и Таврическом районах (табл. 6.5).
