Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы по изменению гидрологического режима пойменных почв и природных вод под влиянием мелиорации и сельскохозяйственного использования 10
1.1 Физические и химические свойства пойменных почв 15
1.2 Водные свойства и водный режим пойменных почв 32
Глава 2. Условия, объекты и методика исследований 42
2.1. Природные условия поймы реки Москвы 42
2.2 Характеристика геоморфологических особенностей почвообразующих пород и почв исследуемого участка 53
2.3. Объекты и методика исследований 58
Глава 3. Влияние антропогенного воздействия на морфологическое строение и свойства пойменных почв 67
3.1 Морфология почв 67
3.2 Водно-физические свойства аллювиальных мелиорируемых почв 73
3.3 Химические свойства пойменных мелиорируемых почв 90
Глава 4. Водный режим пойменных почв и его изменение под влиянием мелиоративных и агротехнических мероприятий 97
4.1 Режим грунтовых вод 97
4.2 Режим дренажного стока 101
4.3 Динамика влажности и запасов влаги в почве 104
4.4 Водопотребление многолетних трав 121
Глава 5. Содержание химических веществ в природных водах долины р. Москвы 127
5.1 Химизм дренажного стока 127
5.2 Содержание и динамика химических веществ в природных водах 133
5.3 Миграционная способность химических веществ 140
Выводы 145
Предложения производству 148
Список литературы 149
- Водные свойства и водный режим пойменных почв
- Характеристика геоморфологических особенностей почвообразующих пород и почв исследуемого участка
- Водно-физические свойства аллювиальных мелиорируемых почв
- Динамика влажности и запасов влаги в почве
Введение к работе
Актуальность темы. В Нечерноземной зоне Российской Федерации пойменные почвы занимают более 5 млн. га. Главной особенностью их почвообразования в поймах рек являются развитие поемных аллювиальных процессов. Они оказывают разностороннее влияние на почвообразование. Это ежегодное природное орошение — важный дополнительный к атмосферному и грунтовому источник увлажнения почв. Поемность способствует поднятию грунтовых вод, смягчает климат, влияет на направление и интенсивность микробиологических процессов в почве, а также на характер природной растительности, ее продуктивность, на солевой режим почв и почвенно-грунтовых вод. Поемные процессы оказывают исключительное влияние на направление и особенности сельскохозяйственного использования пойменных земель. Под этими процессами следует понимать принос паводковыми водами взмученного материала, размывание поймы и переотложение на ее поверхности взвешенных в воде частиц в виде слоя наилка, или аллювия. На характер аллювиального процесса, прежде всего, оказывает влияние положение отдельных частей поймы по отношению к руслу реки.
Пойменные почвы являются одним из основных объектов мелиорации. Это связано с высоким естественным плодородием и возможностью получения на них высоких и стабильных урожаев. В настоящее время пойменные почвы на значительной площади мелиорированы, и они интенсивно используются для выращивания овощных и кормовых культур, а также в качестве высокопродуктивных сенокосных и пастбищных угодий (Добровольский, Урусевская, 1978).
Особенно интенсивно используются пойменные почвы вокруг крупных городов и промышленных центров. Интенсивному антропогенному воздействию подверглась Москворецкая пойма. В Московской области, например, распаханность пойм составляет около 45 %, а в некоторых местах
доходит даже до 60-80 %. Пойменные осушаемые и орошаемые почвы Подмосковья являются "большим огородом" страны. С площади 25 тыс. га ежегодно собирается 8-10 % от всех заготовок овощей в Российской Федерации. Более 85 % овощных культур в Московской области размещено в поймах реки Оки, Москвы, Яромы, Клязьмы, Дубны и др. Только с Яхромской поймы в Москву и область поступает ежегодно более 130 тыс. тонн овощей и много другой продукции.
При нормированном внесении удобрений, поливе и соблюдении рациональной агротехники в пойменных хозяйствах Подмосковья получают высокие урожаи: овощей - 50-60 т/га, картофеля - 25-27 т/га, кормовых корнеплодов - 50-65 т/га, зеленой массы кукурузы - 50-70 т/га, моркови - 60-65 т/га, сена — 6-8 т/га.
Лимитирующим фактором использования пойменных почв являются позднее освобождение поймы от затопления весенними паводками водами, переувлажнение почв в пониженных элементах рельефа, а также в период осенних дождей, препятствующих уборке урожая.
При исследованиях аллювиальных почв особое внимание уделяется проблеме их поемности и использования. Одни из них по-прежнему используются в качестве сенокосов и пастбищ, другие затоплены водохранилищами, третьи - распаханы под овощные и кормовые культуры.
Прекращение поемности в верхнем и среднем течении р. Москвы, необоснованные режимы и техника мелиорации, применение тяжелой сельскохозяйственной техники, внесение высоких доз кислых физиологических удобрений, монокультура и другие факторы антропогенного воздействия изменила состав и свойства почв долины реки. Наиболее существенные изменения почвенного покрова произошли в результате осушительно-оросительнои мелиорации. Несмотря на применение высоких доз удобрений на аллювиальных мелиорированных почвах
Москворецкой поймы наметилась тенденция снижения урожайности ^ сельскохозяйственных культур и, прежде всего пропашных.
Неумеренная интенсификация земледелия, необоснованно большие дозы вносимых минеральных удобрений, неправильная обработка почв, нередко излишние водные мелиорации привели к развитию в пойменных почвах ряда негативных явлений: ухудшению структуры почвенного покрова, переуплотнению, слитизации, переувлажнению, интенсивной сработке мощности торфяных почв.
Исследование аллювиальных мелиорированных почв - одна из актуальных задач, без решения которой нельзя решить проблему значительного подъема сельскохозяйственного производства Нечерноземной зоны России и устойчивого наращивания продовольственного фонда страны.
Имеющиеся в литературе сведения об аллювиальных почвах затрагивают, главным образом, вопросы их генезиса, классификации, мелиорации и интенсивного сельскохозяйственного использования (Титов, 1953; Чичасов, 1955; ЗайдельмЮн, 1975; Адерихин, Тонких, 1978; Буханова, Зборищу к, 1983; Незнанова, 1984; Селищев, 1985). Опубликован ряд работ, посвященных микроморфологической характеристике аллювиальных почв . (Добровольский с соавт., 1987; Добровольский, Балаб ко, Кузьменко, 1981; Макеева, Самойлова, 1981; Самойлова, Макеева, Балаб ко, 1983), а также развитию представлений о структуре почвенного покрова пойменных ландшафтов и ее динамике в пространстве и во времени (Григорьев, Шубина, 1980, 1983; Шубина, 1981; Стыцина, 1988).
Следует отметить, что исследования, отражающие изменение свойств и режимов пойменных почв под влиянием мелиорации и их интенсивного использования остаются недостаточно изученными. В частности отсутствуют научно обоснованные данные по анализу современных процессов почвообразования, в мелиорированных почвах, прогнозу происходящих изменений, эффективности использования почв и их мониторингу.
Актуальность рассматриваемой темы определяется высокой значимостью для экологии гидрологического режима территории, особенно пойменных ландшафтов, поскольку пойма является естественным барьером на пути миграционных потоков влаги и химических веществ. Информация о гидромелиоративных свойствах и водном режиме необходимы для прогнозов обводненности территорий, влагообеспеченности растений и разработки оптимальных систем обработки почв и систем земледелия. Знание состава и содержания химических веществ является весьма важными элементами исследований.
В настоящей работе предпринята попытка решения этих актуальных вопросов на основе анализа происходящих изменений в пойменных почвах среднего течения р. Москвы. Рассматриваемые почвы являются типичными объектом мелиорации в поймах рек Средне-Русской равнины. Выполненные исследования являются продолжением работ проводимых ранее Почвенным институтом имени В.В. Докучаева и Московским государственным университетом имени М.В. Ломоносова.
Цель и задача исследований. Целью исследований является установление изменений свойств и водного режима почв, состава и содержания химических веществ в почвах и природных водах в среднем течении р. Москвы под воздействием мелиорации, сельскохозяйственного использования и техногенного загрязнения.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие конкретные задачи:
выявить характер и глубину изменений морфо-генетических свойств аллювиальных почв среднего течения р. Москвы под воздействием водных мелиорации;
установить основные особенности изменений агрофизических, химических и гидрологических свойств мелиорированных почв, их водного режима и влагообеспеченность растений;
определить состав и содержание химических веществ в пойменных
почвах и природных водах и их изменения под действием земледелия и
I поступления химических веществ «со стороны»;
установить особенности изменений основных элементов водного режима мелиорированных пойменных почв;
разработать приемы регулирования водного режима почв, состава и содержания химических веществ в почвах и природных водах долины р. Москвы.
Научная новизна исследований. Научная новизна заключается в комплексном проведении исследований свойств и водного режима мелиорируемых пойменных почв, установлении закономерностей изменения приходных и расходных статей водного баланса, водного режима под действием интенсивных систем земледелия и химического состава почвенных и природных вод, подверженных влиянию техногенного загрязнения. Установлены закономерности изменений водно-физических и химических свойств пойменных почв разной степени гидроморфизма, и их водного режима под влиянием мелиоративных мероприятий и сельскохозяйственного использования. Получены новые научные данные по изменению гидрологического режима пойменных почв в условиях среднего течения р. Москвы.
Практическая значимость работы. На основе выявленных закономерностей изменений свойств и режимов пойменных почв показана опасность возможных деградационных процессов в них. Разработаны приемы регулирования водного режима почв и рекомендации по снижению выноса химических веществ из них фильтрационными токами воды в гидрографическую сеть. Научно-обоснованы рекомендации по комплексу мероприятий, обеспечивающих защиту пойменных почв от деградации в результате интенсивного антропогенного воздействия.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научных конференциях аграрного факультета Российского университета дружбы народов и заседаниях кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии в 2001-2003 гг. По материалам диссертации опубликовано три научные статьи.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству, изложена на 170 страницах машинописного текста и включает 25 аналитических таблиц и 10 рисунков. Список используемой литературы насчитывает 224 наименований, втом числе 21 иностранных источников.
Водные свойства и водный режим пойменных почв
В работах ряда авторов затрагиваются вопросы изменения водных свойств длительно используемых пойменных почв. Ванеян С.С. с соавт. (1992), Уткаева В.Ф. (1997) отмечают, что в результате деградации структурного состояния снижаются значения водовместимости, наименьшей влагоемкости, диапазона активной влаги и доступность воды растениям до глубины 60 см. Поскольку величина предельной полевой влагоемкости зависит от содержания гумуса, гранулометрического состава, структурного состояния почв, то вместе с ухудшением этих параметров (соответственно длительности использования) снижается ППВ (Уткаева, 1994). Во много раз сокращается коэффициент фильтрации.
Согласно исследованиям Зайдельмана Ф.Р. (1978) фильтрационные свойства нераспаханных пойменных структурных почв имеют некоторые особенности по сравнению с почвами водоразделов. Во-первых, они обладают достаточно высокой водопроницаемостью в естественном состоянии, благодаря их высокой оструктуренности и большому количеству крупных пор. На неоглеенной дерновой зернистой тяжелосуглинистой почве до мелиорации Кф составлял 2,6 м/сут. Во-вторых, нижние слои неоглеенных пойменных почв имеют относительно высокую фильтрацию - на глубине 40 и 90 см она составляет соответственно 0,43 и 0,60 м/сут. В-третьих, пойменные почвы обладают выраженной анизотропностью фильтрационных свойств. Относительно невысокая вертикальная водопроницаемость сочетается в них с высокой боковой фильтрацией, которая превышает ее в 3-5 раз. В-четвертых нарастание степени заболоченности отрицательно сказывается на фильтрационных свойствах пойменных почв. Основной причиной уменьшения их водопроницаемости является закупорка пор связанной влагой, количество которой увеличивается при заболачивании. Капилевич Ж.А. (1989) отмечает кроме того, что при усилении оглеения наблюдается увеличение дисперсности и микропористости почв, снижается количество крупных пор и, соответственно, уменьшается водопроницаемость. Так, Кф незаболоченных почв Окской поймы составлял 1,7-2,1 м/сут, глубокооглеенных - 1,0 м/сут, глееватых - 0,51 м/сут глеевых -0,21 м/сут (Адерехин, Тонких, 1978). В неоглеенных почвах Москворецкой поймы - 2,6 м/сут, в глубокооглееных - 0,6 м/сут, в глееватых -0,3 м/сут, в глеевых - 0,16 м/сут (Зайдельман, 1975). Наиболее важным фактором, влияющим на фильтрационные свойства почв, является содержание крупных пор. Между процентом их содержания в почве и водопроницаемостью существует обратнопропорциональная зависимость (Lutz, 1960). Осушение способствует улучшению фильтрационных свойств. Порозность повышается на 2-7%, поры укрупняются, возрастает трещиноватость (Зайдельман, 1985). Lutz J.F. (1960) определил, что количество больших и средних пор возрастает в течение 1-1,5 лет после закладки дренажа и Кф повышается, затем в результате давления техники начинается ухудшение фильтрационных свойств. Гинзбург М.Е. (1989) отмечает, что пока не превышен предел структурной прочности и почвы сохраняют способность к саморазуплотнению, их плотность и водопроницаемость варьируют в широких пределах в период вегетации. Осенью после сбора урожая в поймах рек Оки и Москвы Кф с поверхности составляет 0,02-0,03 м/сут, весной после посева - 2,2 м/сут, как на нераспаханных почвах под травами. Yassoglou N. с соавт. (1994) обращают внимание на то, что происходящее во время полива коркообразование и заплывание почв некоторое время не оказывает значительного влияния на их фильтрационные свойства. Это происходит благодаря тому, что после полива пойменные почвы растрескиваются и за несколько часов глубина трещин достигает 6-8 см. При следующем поливе поток воды через трещины весьма значителен и иногда равняется Кф почв. С течением времени многочисленные обработки пропашных культур приводят к распылению пахотного горизонта и его уплотнению. Водопроницаемость пойменных почв снижается по мере нарастания этих изменений. Так, за 10-15 лет использования водопроницаемость почв в пойме реки Оки снизилась в 1,2-2 раза, за 20 лет - в 2-3 раза (Ахтырцев, Лепилин, 1981; 1985). Уткаева В.Ф. (1994) показала, что Кф в рядах пропашных культур в 10 раз выше, чем в междурядьях, при этом разница по плотности сложения в них составляет 0,25 г/см3. По наблюдениям Гольдберга В.М. и Скворцова Н.П. (1986) уменьшение активной пористости в глинистых фунтах на 3% снижает Кф в 10 раз. Очевидно, сужение крупных пор при давлении приводит к тому, что поры теряют проводящие свойства. Помимо фильтрационных свойств почв большое влияние на работу дренажа оказывает водопроницаемость дренажных засыпок. На тяжелых почвах она определяет надежность гидравлической связи дрен с верхними горизонтами профиля. Благодаря попаданию гумуса в дренажную засыпку в ней резко повышается содержание водопрочных агрегатов (в 2 раза), возрастает порозность и улучшается водопроницаемость. Оглеение резко ухудшает их физические свойства (Зайдельман с соавт., 1987). Василенков В.Ф., Максимов В.А. (1985) показали, что на незатопляемых территориях Окской поймы дренажные засыпки сохраняют более рыхлое сложение по сравнению с прилегающей почвой в течение двух лет и урожай здесь выше в 2-4 раза. Но на тяжелых затопляемых почвах засыпки из вынутого грунта уплотняются после первого же паводка и не отличаются от окружающих почв. На незатопляемых тяжелых почвах поймы Одера натуральные засыпки остаются более рыхлыми около 12 лет. Дренажные засыпки двадцатилетней давности, по сравнению с прилегающей почвой, имеют повышенную плотность и несколько сниженную водопроницаемость. Соответственно снижена и эффективность дренажной системы (Muller с соавт., 1987). Для восстановления водопроницаемости подпахотного горизонта и дренажных засыпок применяют глубокое мелиоративное рыхление в сочетании с кротованием на глубине 60-90 см. Кротовый дренаж повышает боковую и вертикальную фильтрацию, улучшает дренированность почв и позволяет увеличить расстояние между дренами до 20 м. Результаты этих мероприятий иногда проявлялись не сразу, поскольку жестко-пластичные стенки свежих кротовых дрен плохо пропускали воду, пока в них не появлялись трещины. Кроме того, между нижней границей рыхления или кротования всегда оставался нерыхленный слой мощностью 10-30 см, который тоже мог быть слабопроницаем для воды. Эффект рыхления и кротования был весьма значительным в течение первых трех лет, затем постепенно снижался и через 10 лет полностью нивелировался. Кротовые дрены разрушались через 3-7 лет, но продолжали работать как зоны повышенной боковой фильтрации (Muller, 1985, 1988, 1989; Schindler, Bella, 1989; Muller, Schindler, 1993).
Характеристика геоморфологических особенностей почвообразующих пород и почв исследуемого участка
Исследуемый участок расположен в пределах Одинцовского почвенно- гидрологического стационара Почвенного института им. В.В. Докучаева Здесь довольно четко выделяются три геоморфологических района: а) окраина моренной равнины, б) древние террасы р. Москвы, в) современная пойма р. Москвы, последние годы не затапливаемая. Первый почвенно-геоморфологический район (I) - окраина моренной равнины -занимает небольшую часть территории опытного участка. Выровненная плоская наивысшая часть равнины круто обрывается к долине р. Москвы. Грунтовые воды до глубины 9 м здесь не обнаружены. Второй геоморфологический район (И) - древние террасы реки Москвы - четко ограничен крутым склоном от моренной равнины и довольно ясно пологим и коротким склоном от современной поймы. Район древних террас включает два подрайона, отличающихся по высотным отметкам и характеру мезо- и микрорельефа. Условно эти подрайоны, тянущиеся широкой полосой вдоль поймы, названы нами 1-ой и 2-ой надпойменными террасами. Возможно, что это две ступени одной террасы. Подрайон 2а - 2-ая надпойменная терраса - представляет широкий пологий уступ, очень равнинный с малозаметной пологой волнистостью. Микрорельеф слабо выражен. Сложена 2-ая надпойменная терраса аллювиальными песками, перекрытыми плащом слабо защебененной супеси мощностью 40-50 см. Грунтовые воды до глубины 3 м не обнаружены. Лишь выположенных частях, примыкающих к ручью Слезня, уровень грунтовых вод был вскрыт на глубине 1,2-1,5 м. Свободный поверхностный сток и легкий гранулометрический состав обеспечивают хороший естественный дренаж подрайона. Подрайон 2в - 1-ая надпойменная терраса - хорошо отделяется от поймы коротким пологим склоном, от 2-ой террасы - очень пологим малозаметным склоном. Территория 1-ой террасы равнинная, слабонаклонная к пойме. Равнинность нарушается беспорядочно разбросанными редкими плоскими мезохолмиками и плоскими неглубокими замкнутыми понижениями. Сложена 1-ая надпойменная терраса аллювиальными песками. Нередко в полосе, примыкающей к пойме, на глубине 60-80 см залегает очень плотная прослойка щебня с галькой. Это прослойка встречается и на большей глубине. Аллювиальные пески прикрыты плащом (40-50 см) сильно защебененной супеси. Условия естественного дренажа хороши. Грунтовые воды до глубины 3 м не обнаружены.
Однако в плоских мезопонижениях и пологих частях 1-ой террасы, граничащих с поймой, грунтовые воды обнаружены на глубине 1,2 -1,7 м. Грунтовые воды 1-ой надпойменной террасы пресные, но все же в отдельных пунктах минерализация их для данной зоны повышена: плотный остаток достигает 0,8 г/л, а содержание кальция превышает 0,2 г/л. Третий геоморфологический район (3) - современная пойма р. Москвы. Здесь так же, как и во втором геоморфологическом районе, выделяется 2 подрайона: центральная и прирусловая пойма. Подрайон За - центральная пойма р. Москвы - представляет выровненную, слабовогнутую поверхность. Из-за наличия мелких замкнутых мезопонижений естественной дренаж плохой, сток поверхностных вод затруднен. Слабый сток поверхностных вод идет по узким плоским лощинам в реку Москву и речку Слезню. Сложена центральная пойма суглинистыми, глинистыми и двучленными аллювиальными наносами (суглинки на глинах, суглинки на супесях и песках). В полосе, примыкающей к 1- ой надпойменной террасе, на глубине 60-80 см, а иногда и глубже, залегает очень плотная прослойка щебня с галькой. Грунтовые воды располагаются на глубине от 80 см (верховодка) до 270 см. Такое различие в глубине залегания грунтовых вод связано с действием дренажной системы, заложенной на территории центральной поймы. Ближе всего грунтовые воды подходят к поверхности в замкнутых плоских понижениях. По химическому составу воды пресные и мало отличаются от грунтовых вод 1-ой надпойменной террасы. Подрайон 3b - прирусловая пойма - представляет равнину, на отдельных участках которой хорошо выражен мезорельеф в виде плоских холмиков разнообразной формы (прирусловые валы) и плоских замкнутых мезопонижений (старицы). Прирусловая пойма сложена аллювием разного гранулометрического состава (пески, супеси, суглинки). Состав аллювиальных наносов изменяется как в горизонтальном, так и вертикальном направлениях. Пески местами подстилаются суглинками, суглинки супесями, или идет частое чередование слоев разной текстуры. Большая часть всех отложений прирусловой поймы перекрыта маломощным (30-40 см) плащом супеси, за исключением небольшого участка, расположенного вокруг здания - насосной станции. На этом участке с поверхности залегают легкие суглинки, а под ними, средние. Условия естественного дренажа в прирусловой пойме в различных ее частях неодинаковы. Так, в полосе, примыкавшей к центральной пойме, естественный дренаж неудовлетворительный по мере . удаления от центральной поймы и приближения к руслу р. Москвы условия естественного дренажа существенно улучшаются. Соответственно этому грунтовые воды в полосе, примыкающей к центральной пойме, залегают на глубине 1,8-2,0 м. Приближаясь к реке, уровень их становится глубже. Химический состав грунтовых вод прирусловой поймы сходен с химическим составом грунтовых вод центральной поймы.
Водно-физические свойства аллювиальных мелиорируемых почв
Резкая смена гидрологического режима пойменных почв после мелиоративного строительства явилась причиной изменений такого, казалось бы, стабильного, свойства почв, как гранулометрический состав. Мелиоративное строительство, как правило, проводится на землях, которые уже давно вовлечены в процесс сельскохозяйственного производства. Изменения в почвах гранулометрического состава, вызванные мелиорацией, следует рассматривать на фоне тех изменений, которые происходят в почвах при интенсивном сельскохозяйственном использовании. Так, например, в условиях Раменской поймы на дерновых зернистых пойменных почвах после 26-летнего использования на фоне дренажа, дождевания и интенсивной обработки не происходит облегчения гранулометрического состава почв в их верхних горизонтах (Зайдельман, Беличенко, 1999). Наши данные показали, что после более чем 20летнего использования дренированных почв содержание физической глины в верхней толще (0-60 см) несколько повысилась или оставалась на прежнем уровне (таб. 3). Однако при этом наблюдается определенная тенденция облегчение нижних, почвенных слоев. Уменьшение содержания физической глины и ила в мелиорированных почвах можно объяснить влиянием лессиважа. Однако, в рассматриваемых пойменных почвах изменение гранулометрического состава, также обусловлено влиянием осушительных мелиорации; в рассматриваемых дренированных почвах нередко наблюдалось закономерное и весьма существенное увеличение фракции мелкого песка. Эта фракция практически отсутствовала в пойменных почвах до мелиорации. Она образована мелкими хорошо выраженными агрегатами темно-бурого цвета, вероятно, обусловленного гидроокисью железа. Эти агрегаты отличаются повышенной прочностью и не разрушаются при обработке почв по методу Качинского. Как правило, содержание песчаных прослоек в нижних горизонтах ранее осушенных почв несколько выше по сравнению с исходной почвой.
Появление столь прочных агрегатов очевидно связано с тем, что почвенные растворы почв поймы р. Москвы в условиях сложившейся гидрохимической обстановки обогащены двухвалентным железом, которое в анаэробной среде равномерно распределено в почвенной толще и равномерно пропитывает агрегаты. значениями на протяжении большей части теплого периода. Железо переходит в трехвалентную нерастворимую форму, происходит цементация мелких глинистых агрегатов гидроксидами железа и в осушенных почвах появляется фракция мелкого песка , Кроме железа цементирующими веществами могут оказаться карбонаты и гуматы кальция, содержание которого в почве существенно возросло за долгие годы орошения гидрокарбонатно-кальциевыми водами р. Москвы и периодического известкования. До осушения луговых и лугово-болотных почв, вода осадков, просачиваясь в почву, насыщает и пресыщает ее. Под влиянием создавшихся анаэробных условий и при наличии достаточного количества органических веществ в почве происходят процессы оглеения, сопровождающиеся восстановлением ряда веществ и переводом их в подвижное состояние, образованием органоминеральных комплексов. Вода осадков, достигнув слабоводопроницаемого горизонта, накапливается над ним, а при наличии уклона местности образует боковой сток. При просачивании сквозь почву вода захватывает с собой растворимые вещества, коллоидные и илистые частицы. При наступлении сухого сезона вода из почвы испаряется, а принесенные боковым стоком вещества откладываются там, где их застало иссушение. Таким образом на поверхности материнской породы в зоне ее контакта, с верховодкой образуется тонкая заиленная прослойка, понижающая и без того плохую ее водопроницаемость. В следующих циклах переувлажнения и иссушения на первоначальную прослойку накладываются новые, и так до тех пор, пока будут существовать необходимые условия слитообразования. Слитой горизонт, возникнув из прослойки, постепенно нарастает вверх.
Динамика влажности и запасов влаги в почве
Значительные, земельные массивы в центральных и притеррасных частях Москворецкой поймы были подвержены заболачиванию, которое осложняло или совершенно исключало возможность их сельскохозяйственного использования без осушения. Если на дерновых супесчаных почвах грунтовые воды находились глубоко для поддержания оптимального водного режима приводилось орошение (вплоть до начала реформирования экономики страны), то на луговых почвах до осушения отмечалось их переувлажнение. Неосушенные луговые почвы к началу мая полностью освобождались от верховодки и были свободны от неё весь вегетационный период до глубины 1,5 м в сухие и средние влажные годы. Во влажные годы корнеобитаемая толща (0-60 см) высыхала м в ней в отдельные периоды отмечалось переувлажнение, а на незаболоченных почвах влажность стабильно сохранялась в пределах ВРК-ППВ весь теплый период. Неосушенным луговым болотным пойменным почвам было свойственно позднее освобождение профиля от паводковых вод. В средний по влажности годы из профиля глубокооглеенной почвы воды уходила в начале мая, из профиля остаточно-болотной глеевой - в начале июня. Позднее обсыхание поверхностных горизонтов задерживало обработку и ограничивало возможности использования почв. С середины июня верхние горизонты всех оглеенных дерновых зернистых почв иссушались, и до конца вегетационного периода их влажность сохранялась в интервале ВРК-ВЗ. Во влажные годы из-за высокого положения верховодки (50-70см) было затруднено использование глееватых почв. Обработка лугово-болотных почв оказалась невозможна, поскольку практически все горизонты были обводнены. Таким образом, позднее освобождение почв от паводковых вод, высокое положение верховодки во влажные годы и иссушение верхних горизонтов являются теми неблагоприятными особенностями водного режима, которые необходимо было оптимизировать.
Для решения этих проблем на территории Москворецкой поймы (среднее течение р. Москвы) была построена дренажная система. Влажность почвы формируется под влиянием климатических, гидрогеологических и рельефных условий, а на дренированных землях кроме этого существенно зависит от режима работы дренажа. С уровнем увлажнения почв связаны основные теплофизические характеристики: теплопроводность и теплоемкость. Повышение влажности почвы вызывает увеличение теплоемкости и теплопроводности. Таким образом, осушение оказывает косвенное влияние на температурный режим почвы. Оно ускоряет прогревание почвы в весенний период и замедляют остывание почвы в осенний период, что обеспечивает увеличение продолжительности вегетационного периода овощных культур. Это особенно важно для почв Москворецкой поймы, где сумма биологически активных температур является лимитирующим фактором роста и развития растений. Исследования водного режима осушенных пойменных почв среднего течения р. Москвы были предприняты А.Н. Муромцевым в летне-осенний периоды 1980-1982 гг. на аллювиальных дерново-глееватых и гумусово-глеевых (мелиорированных) суглинистых почвах в пределах мелиоративной системы «Горки-2». На первой почве возделывались (последовательно по годам) капуста и картофель, а на второй - многолетние травы. Орошение осуществилось дождевальной машиной Днепр. Вегетационный период 1980 г. был достаточно влажным, с суммой осадков - 481 мм, обусловивших сильное увлажнение ЗА в течение значительной части вегетационного периода, сравнительно высокий уровень ГВ и объем ДС (3,2-4 м3/га/сутки). В течение большой части теплого периода содержание влаги в ЗА (за исключением верхнего, 0-20 см слоя) превышало НВ. В этих условиях осадки суммой 20-25 мм обусловливали фильтрационные потоки влаги в ГВ, часть которых формировало ДС. В связи с высоким ЗВ в ЗА поливы в 1980 г. практически не проводили, за исключением мая, после посадки капусты. Первый опыт с нормированной подачей воды д/м «Днепр» осуществлен 22 мая 1981 г. нормой 20 мм на каждый из двух позиций (от гидрантов 14 и 13), лежащих соответственно в створах ПД1 и ПД2 (дренажі и дренаж 2). Перед поливом и по его окончании (21 и 24 июля соответственно) была определена влажность почвы, свидетельствующая о том, что ГВ в пределах ПД1 находятся значительно ниже по сравнению с ПД2 (среднее их значение по группе скважин составляют 177 и 106 см). Общие запасы влаги до полива в первом полуметровом слое составили по площадкам: 166,1 и 175,8 мм соответственно. После полива они увеличились до 188,7 мм на обеих площадках. Приращения влаги в слое 0-50 см составили 17,6 и 7,9 мм. В метровом слое увеличение запаса влаги более значительно и составляет 22,4 и 64,9 мм. Существенно больше приращение запаса влаги (почти в три раза) в нижней части, метрового слоя лугово-болотной почвы объясняется высоким УГВ и большим расходом ГВ в зоне аэрации (ЗА). Сравнение запасов влаги до и после полива в пределах метрового слоя, свидетельствует о том, что на первой площадке большая часть поливной воды аккумулировалось в верхнем метровом слое, и особенно в слое 0-20 см, где наблюдается его максимальный дефицит. Приращения влаги в отдельных более глубоких слоях почвы не носили систематического характера и обусловлены другими причинами: расходом ГВ в ЗА и процессами, связанными с перераспределением влаги по вертикали. В слое 0-50 см суммарное содержание влаги после полива достигло значений НВ, а в слое 0-100 см: на первой площадке ниже, а на второй -значительно выше НВ (318 и 471 мм соответственно). Запасы влаги в середине сентября 1981 г в слое 50 см и 50-100 см составили соответственно 133 и 122%отНВ. Рассмотренный материал свидетельствует о том, что во влажные годы зона аэрации в течение большей части вегетационного периода оказывается увлажненный сверх оптимальных значений. Излишки влаги образуют фильтрационные потоки в ГВ, обуславливая нередко сильное повышение их уровней.
