Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткий анализ изученности режимов и свойств мерзлотных почв 8
Глава 2. Объект и методика исследований 15
Глава 3. Краткая характеристика природных условий 24
3.1. Геолого-геоморфологические условия 24
3.2. Мерзлотно-климатические условия 26
3.3. Растительность и почвы 35
3.4. Метеорологические условия в годы исследований 39
Глава 4. Водно-физические свойства основных типов почв долины р. Амга 42
Глава 5. Гидротермический режим почв 76
5.1. Водный режим мерзлотной лугово-черноземной почвы 76
5.1.1. Водный режим почвы на богаре 76
5.1.2. Водный режим почвы при орошении 80
5.2. Водный режим мерзлотного чернозема 85
5.2.1. Водный режим почвы на богаре 85
5.2.2. Водный режим почвы при орошении 88
5.3. Температурный режим почв 93
Глава 6. Влияние вегетационных поливов на урожайность кормовых культур 105
Основные выводы 113
Литература 114
Приложения
- Краткий анализ изученности режимов и свойств мерзлотных почв
- Мерзлотно-климатические условия
- Водно-физические свойства основных типов почв долины р. Амга
- Водный режим почвы на богаре
Введение к работе
Актуальность темы. Выращивание зерновых и кормовых культур, сеяных трав, овощей и картофеля в Центральной Якутии в период социалистического планового хозяйствования проводилось при широком использовании различных видов орошения. В настоящее время площади орошаемых пахотных земель резко сократились. Так, если в конце 80-х годов пахотных земель, орошаемых дождеванием, по республике имелось около 30 тыс. гектаров, то в настоящее время их площади сократились до 13 тыс. гектаров.
В условиях рыночной экономики и кризиса государственной аграрной политики на Севере, одним из основных условий выживания традиционных отраслей сельского хозяйства является создание эффективной кормовой и продовольственной базы, основанной на рациональном использовании агроклиматических, в частности, почвенно-гидротермических ресурсов и их разумном регулировании. Поэтому наиболее актуальной становится проблема интенсификации кормопроизводства непосредственно на местах. Устойчивое высокопродуктивное земледелие в крайне суровых климатических условиях Центральной Якутии возможно только на основе оптимизации водного и теплового режимов мерзлотных почв, путем проведения регулярного орошения сельскохозяйственных культур на фоне интенсивной агротехники.
Около 40% площади всех пахотных земель Центральной Якутии заняты мерзлотными лугово-черноземными почвами и мерзлотными черноземами (Еловская, Головных, 1974). Основным видом орошения пашни повсеместно в районах Центральной Якутии являются вегетационные поливы дождеванием, проводимые обычно во второй половине теплого периода. Выявление как положительных, так и отрицательных воздействий орошения невозможно без изучения
гидротермического режима и агрофизических свойств почв орошаемых земель.
Одной из особенностей климата Центральной Якутии является его засушливость на фоне неравномерного распределения осадков (Шашко, 1961, Гаврилова, 1973). В связи с этим наличествует острая необходимость разработки рациональных режимов орошения мерзлотных почв, увязанных с метеоусловиями конкретного региона, динамикой сезонного протаивания, особенностями переноса тепла и влаги.
Мерзлотные лугово-черноземные почвы и мерзлотные черноземы широко распространены в долинах крупных рек Центральной Якутии, в частности, в долине р.Амги, а яровой рапс и овес являются одними из основных возделываемых здесь кормовых культур. Чтобы разработать комплекс агромелиоративных мероприятий, направленных на повышение урожайности посевов кормовых культур, следует установить важнейшие закономерности физических условий произрастания их в местных условиях. Изучение свойств и режимов данных почв позволяет проследить процесс формирования урожая зеленой массы возделываемых культур в связи с наличием определенных внешних условий, с различной способностью растений использовать почвенные и климатические ресурсы.
Несмотря на значительные объемы проведенных ранее почвенных исследований, особенности гидротермического режима и агрофизических свойств названных типов почв под смешанными посевами орошаемых кормовых культур в интересующем нас регионе остаются недостаточно изученными. Для восполнения этого пробела и поставлены исследования диссертанта.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - установление закономерностей воздействия орошения на гидротермический режим и агрофизические свойства мерзлотных почв под смешанными посевами кормовых культур в долине р. Амга.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
Изучить особенности формирования гидротермического режима мерзлотных лугово-черноземных почв и мерзлотных черноземов при вегетационных поливах под различными вариантами посева кормовых культур.
Определить основные агрофизические свойства данных типов почв и выявить особенности их изменения при регулировании водного режима.
Установить оптимальные нормы орошения для обеспечения устойчивой продуктивности кормовых культур в условиях Центральной Якутии.
Научная новизна. Выявлены основные закономерности изменения гидротермического режима и физических свойств мерзлотных черноземов и мерзлотных лугово-черноземных почв долины р. Амга под разными вариантами посева кормовых культур в условиях богары и орошения.
Установлено, что влияние орошения на формирование урожая зеленой массы посевов кормовых культур зависит от особенностей водопотребления составляющих их видов растений.
Разработаны рациональные режимы орошения исследуемых типов почв, обеспечивающие получение стабильных урожаев возделываемых культур.
Практическая значимость. Выявленные закономерности гидротермического режима и особенности агрофизических свойств исследуемых типов почв могут служить основой для разработки мер рационального использования орошаемых земель. Результаты исследований позволили установить оптимальные режимы орошения кормовых культур в Центральной Якутии. Разработанные режимы орошения использованы при внедрении предложенного нами комплекса мелиоративных и
агротехнических мероприятий при возделывании кормовых культур на пахотных землях совхозов «Элесинский» и им. И .Я. Строда Амгинского района РС(Я).
Результаты исследований использованы при составлении и разработке научно-практических рекомендаций «Интенсификация кормопроизводства в зоне реки Амги» (1988), «Система ведения агропромышленного производства Якутской АССР. Земледелие, производство и переработка продуктов растениеводства» (1989).
Защищаемые положения:
Мерзлотные черноземы и мерзлотные лугово-черноземные почвы долины р. Амга являются потенциально высоко плодородными и обладают благоприятными для возделывания кормовых культур агрофизическими свойствами.
В засушливых условиях Центральной Якутии вегетационные поливы устраняют острый дефицит влаги в почве и обеспечивают высокую продуктивность кормовых культур.
Наиболее рациональными при орошении кормовых культур являются вегетационные поливы нормой по 250-300 куб.м/га оросительной нормой от 700 до 1200 куб.м/га.
Апробация и публикация результатов исследований. Материалы диссертации были доложены на V и VI Республиканских конференциях молодых ученых и специалистов (Якутск, 1984, 1986); на VI Региональной конференции молодых ученых и специалистов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1989), на Международных конференциях «Влияние мерзлотных экосистем на глобальное изменение климата» (Якутск, 2002) и «Прикладная экология Севера: опыт проведенных исследований, современное состояние и перспективы» (Якутск, 2003).
Основные положения диссертации изложены в 8 статьях и тезисах докладов, а также в монографии «Физические свойства и гидротермический
режим почв долины реки Амги» (Саввинов, Саввинов, 1988) - параграфы 3.1.3. (С. 53-58) и 3.2.3. (С. 72-81); в научно-практических рекомендациях «Интенсификация кормопроизводства в зоне реки Амги» (1988), «Система ведения агропромышленного производства Якутской АССР. Земледелие, производство и переработка продуктов растениеводства» (1989).
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы, приложений, содержит 49 таблиц, 26 рисунков. Список литературы включает 134 источника, из них 6 работ иностранных авторов.
Краткий анализ изученности режимов и свойств мерзлотных почв
В Центральной Якутии, из-за суровости и специфичности климата и существования вечной мерзлоты, почвенный покров функционирует в исключительно экстремальных условиях. В результате действия таких процессов, как ежегодное промерзание и сильное выхолаживание, мерзлотные деформации, аккумуляция легкорастворимых солей в верхней половине профиля, деградации при вытаивании льдов, высокоэнергоемкие фазовые превращения влаги, мерзлотные почвы обладают относительно невысоким естественным плодородием, отличаются слабой антропотолерантностыо. Мерзлотным почвам присущи характерные свойства: засоленность, низкая температура и невысокая биологическая активность, вызванные близким залеганием мерзлоты.
Почвы Центральной Якутии имеют следующие специфические особенности водно-теплового режима, связанные с многолетней мерзлотой: во-первых, кругооборот влаги ограничен сезоннопротаивающим слоем; во-вторых, водный режим почв имеет более жесткую по сравнению с другими почвенными зонами взаимосвязь с тепловым режимом; в-третьих, существует резкая и быстрая изменчивость водного и теплового режимов почв в пространстве и времени (Зольников, 1954; Саввинов, 1976).
Анализ первых исследований, отраженный в работах А.Ф.Миддендорфа, В.Н. Сукачева, Г.И. Доленко, В.П. Дробова, Р.И. Аболи-на, А.А. Григорьева, А.А. Красюка, П.И. Колоскова, Е.И. Цыпленкина, В.Р. Дадыкина, В.Г. Зольникова и других, дается в статье Д.Д. Саввинова (1974). Следует отметить, что Е.И. Цыпленкин и др. (1941) впервые обратили внимание на специфический характер вертикального распределения влаги в почвенном профиле, состоящем из трех слоев: верхнего и нижнего - увлажненных, среднего - иссушенного. Подобное явление они объясняли конденсирующим действием мерзлоты, которая благодаря низким температурам притягивает капиллярную и парообразную воду, разрывая этим капиллярную связь с вышележащим увлажненным горизонтом.
Первое обобщение особенностей температурного режима мерзлотных почв Центральной Якутии сделано В.Г. Зольниковым (1954). Д.М. Шашко (1961) на основе экспериментальных исследований выделил ряд микроклиматических особенностей ландшафтов Центральной Якутии применительно к перспективам развивающегося земледелия.
Планомерные, более комплексные исследования температурного и водного режимов мерзлотных почв Якутии проводятся с 60-х годов. Микроклимат мерзлотных почв под древесной растительностью и травяным покровом в различных природных условиях Якутии исследовали Л.К. Поздняков (1963), Л.Г. Еловская (1964), М.К. Гаврилова (1967, 1969а, 19696), Д.Д. Саввинов (1964, 19656, 1971, 1973), А.В. Павлов (1965), А.Н. Прокопьев (1978). Д.Д. Саввинов (1975) обратил внимание на необходимость сопряженного изучения температурного и водного режимов в перспективе регулирования климата мерзлотных почв для более рационального использования их водно-тепловых ресурсов.
Анализ особенностей гидротермического режима лесных почв, орошаемых и неорошаемых естественных сенокосных угодий и пашни в зоне многолетней мерзлоты приведен в работах Т.Н. Семеновой (1973), Д.Д. Саввинова (1976, 1982, 1988), П.П. Гаврильева, А.А. Мандарова (1976), В.М. Порядина (1981), СП. Варламова, Ю.Б. Скачкова, П.Н. Скрябина (1991), Г.Н. Саввинова (1991, 1997), И.С. Угарова (1991, 1993) и др. На основе работ вышеуказанных авторов выявлены основные закономерности формирования гидротермического режима мерзлотных почв Центральной Якутии, раскрыт характер его варьирования в зависимости от рельефа, экспозиции склона, типа почв, растительности. Отмечена положительная роль орошения в температурном режиме почв. В работах А.И. Демина (1963), Х.И. Смолина (1963) впервые были рассмотрены вопросы режима лиманного орошения лугов в Центральной Якутии, рекомендованы нормы и сроки. Микроклимат орошаемых лугов при лиманном орошении и капустного поля при орошении дождеванием впервые освещен в работах М.К. Гавриловой (1968). П.П. Гаврильева (1969), П.П. Гаврильева, А.А. Мандарова (1976). Ими было установлено, что эффект от лиманного орошения близ земной поверхности проявляется в течение всего вегетационного периода, от орошения дождеванием - лишь в течение 5-7 дней. Комплексные исследования водно-теплового режима мерзлотных почв при лиманном орошении проведены П.П. Гаврильевым, А.А. Мандаровым (1966, 1972, 1976), П.П. Гаврильевым (1970), А.А. Мандаровым (1972). Исследования И.С. Угарова, Ж.И. Рысакова (1975, 1976) показали улучшение мерзлотно-мелиоративного состояния земель и повышение урожайности при регулируемом (ярусном) лиманном орошении. А.А. Богушевским (1974) разработаны методы мелиорации сельскохозяйственных угодий избыточного и недостаточного увлажнения в зоне распространения многолетней мерзлоты, выявлены некоторые особенности формирования водного и теплового режимов почв этой зоны.
Большинство работ исследователей было посвящено изучению только одного из элементов - либо водного режима, либо температурного режима почвы. При этом, за редким исключением, недостаточно внимания уделялось вопросам регулирования климата почв, в частности, рационального использования водно-тепловых ресурсов почв. Впервые комплексно водный и температурный режимы мерзлотных почв рассмотрены в монографии Д.Д.Саввинова (1976). Здесь же приведены основные принципы районирования почвенного климата мерзлотных почв и пути его регулирования.
Гидротермический режим почв формируется в результате тепло- и мас-сообмена с атмосферой, в зависимости от тепловых, водно-физических свойств почв и др. Исследованиями теплового и водного баланса почвенного покрова пойменных лугов, полей и аласных лугов занимались Д.Д. Саввинов (1965а), К.Е. Кононов (1982); М.К. Гаврилова (1969 ); П.П. Гаврильев (1969, 1979); А.К. Коноровский (1974); А.В. Павлов (1965); ИГ. Буслаев (1981) и др. Представляет определенный интерес работа Д.Д. Саввинова и К.Е. Кононова (1981), где более детально рассмотрены проблемы климата различной степени увлажненности мерзлотных почв пойменных лугов долины р. Лены и р. Кенкеме, имеющих несколько сходный характер климатических условий формирования почвенного покрова.
Исследованиями теплового баланса мерзлотных почв под кормовыми культурами при орошении дождеванием занимались П.Н. Скрябин, О.И. Алексеева (1981). Д.Д. Саввинов (1966) провел наблюдения за динамикой влажности при осенних влагозарядковых поливах на мерзлотных лугово-черноземных почвах на территории пригородного совхоза «Хатасский». Исследования показали, что на поливном участке с самого начала вегетации картофеля наблюдается перенос влаги в сторону нижней границы сезоннота-лого слоя почвы, сопровождающийся замедленной скоростью протаивания, а также зафиксирован больший среднесуточный расход влаги.
Осенние влагозарядковые поливы в условиях Центральной Якутии применялись также и для промывки почв с разной степенью засоления и распространенных главным образом в бассейне среднего течения р.Лены (Еловская, 1964; Еловская, Коноровский, 1978).
Водный и температурный режим мерзлотных почв Центральной Якутии при орошении дождеванием пахотных земель и естественных угодий изучен достаточно полно (Еловская, Саввинов, 1962; Саввинов, 1966; Еловская, Коноровский, Саввинов, 1966; Гаврилова, 1968, 1969; Коноровский, 1972; Саввинов, Сухов, 1972; Порядин, 1974; Угаров, Рысаков, 1977, 1980; Федоров, 1979; Иванов, Сухов, Порядин, 1980; Мандаров, Угаров, 1980а, 19806; Саввинов, 1982; Гаврильев, Мандаров, Угаров, 1983, 1984; Баишев, 1988; Саввинов Г.Н., 1988, 1991,1997; Саввинов Д.Д., Саввинов Г.Н., 1988; Слепцов, Саввинов, 1988; Угаров, 1991, 1993; Угаров, Мандаров, 2000; Угаров, 2001 и др.). Перечисленными авторами разработаны режимы орошения, установлены основные закономерности формирования водно-теплового режима почв в условиях близкого залегания многолетней мерзлоты, обобщены результаты изучения биологических особенностей роста и развития растений кормовых культур в условиях Центральной Якутии.
Мерзлотно-климатические условия
Вся территория Якутии расположена в области распространения много-летнемерзлых горных пород. В среднем мощность мерзлых пород Лено-Амгинском междуречья составляет 300-500 метров. Температура их на глубине 15-20 метров держится в пределах 3-6 С (Катасонов, Иванов, 1973). Многолетнемерзлые породы бассейна р. Амги отличаются большой контрастностью и здесь представлены практически все типы мерзлотных процессов. Уменьшение мощности мерзлых пород наблюдается на плоских сухих водоразделах, под руслами непромерзающих рек, глубокими озерами и постоянно действующими источниками подземных вод. Долины рек нередко с таликами под руслами. Под руслом реки Амги существует сквозной талик, по днищам термокарстовых впадин - замкнутые межмерзлотные и чашеобразные над-мерзлотные талики (Иванов, 1984). Верхняя толща надпойменных террас сложена ледовым комплексом - суглинки, супеси и пески, пронизанные полигональными решетками повторно-жильных льдов. Образование или про-таивание подземного льда вызывает многие процессы, оказывающие влияние на образование микрорельефа. Так, мелкополигональный тип рельефа широко развит под мохово-брусничными лиственичниками и местами встречается на остепненных участках надпойменных террас - «добуны», возникшие после вытаивания льдов при сведении тайги человеком. Термокарстовый процесс создает значительные по размерам формы рельефа, такие как озерно-аласные котловины, образующиеся от вытаивания погребенного льда. Однако следует отметить, что наиболее опасные с мерзлотной точки зрения комплексы расположены в долинах рек в силу высокой льдистости их отложений.
Наличие многолетней мерзлоты предопределяет, как и на всей территории криолитозоны, развитие здесь специфических мерзлотных почв со своеобразным характером всех процессов, протекающих в них. Мерзлота приводит к резко выраженным явлениям солифлюкции, вызывает образование глееватых почв, является поставщиком влаги для растений в летнее время. Представляя собой водоупорный горизонт, способствует накоплению почвенной влаги и образует склоновую надмерзлотную верховодку. Р.И. Аболин (1929) многолетнюю мерзлоту в засушливых условиях Центральной Якутии рассматривал как накопитель осенних излишков и как рациональный поставщик влаги растительному покрову в течение вегетационного периода. По его выражению «... не будь этого источника... вся Лено-Вилюйская равнина... превратилась бы в безводную пустыню и ни о какой земледельческой культуре нельзя было бы и мечтать» (Аболин, 1929. С. 64).
В.Г. Зольников (1954) действие многолетней мерзлоты на процесс почвообразования связывал с ограничением круговорота влаги деятельным се-зоннопротаивющим слоем почвы и препятствием образованию грунтовых вод. Этим объясняется широкое распространение засоленных и солонцеватых почв в семиаридных условиях региона. В данных условиях водный и тепловой режимы почв имеют между собой взаимосвязь более тесную, чем где-либо, и отличающуюся резкой и быстрой изменяемостью в пространстве и времени. Эти особенности мерзлотного почвообразования в последующем подтверждались исследованиями Л.Г. Еловской с соавторами (1966), А.К. Коноровского (1974), Д.Д. Саввинова (1976).
Мерзлотные почвы, находясь исключительно на территории повсеместного распространения многолетнемерзлых почв, характеризуются лишь сезонным протаиванием, в то время как для немерзлотных почв характерно сезонное промерзание. На территории Центральной Якутии глубина сезонного протаивания почвогрунтов изменяется в пределах от нескольких десятков сантиметров до 2-3 метров и зависит от рельефа, литологии, экспозиции и растительного покрова. Наименьшая глубина протаивания наблюдается в тайге под моховым покровом и на закрытых склонах северной экспозиции (0,3-1 м). Оттаивание почвы начинается со всходом снежного покрова, достигает своего максимума в августе-сентябре, а с первых чисел октября начинается уже промерзание, которое завершается смыканием сезонной мерзлоты с многолетней в ноябре - декабре. Глубина максимально возможного промерзания превышает глубину летнего протаивания и достигает 4-6 метров. По многолетним наблюдениям института мерзлотоведения СО РАН годовые колебания глубины сезонного протаивания зависят от метеоусловий и из года в год изменяются в пределах 10-20 сантиметров. Интенсивность этого процесса неравномерна. Обычно за первый месяц (май) протаивает такой же слой почвы, как и за три последующих месяца. Наличие мерзлоты на небольшой глубине от поверхности в течение всего теплого периода обусловливает термический ток воды к холодному экрану, сокращает расход влаги почвой на физическое испарение, способствует более равномерному расходованию ее в течение вегетационного периода и образует достаточный запас влаги для произрастания лесной и травянистой растительности (Зольников, 1954;Саввинов, 1976).
Таким образом, многолетняя мерзлота является региональным фактором почвообразования, без которой почвенный покров криогенных областей потерял бы во многом свой самобытный облик.
Исследуемая территория, как часть Центральной Якутии, характеризуется резко-континентальным климатом с очень низкими температурами воздуха зимой и высоким летом, малым количеством атмосферных осадков, малой облачностью и относительно слабыми, особенно в зимний период, ветрами (Шашко, 1961; Гаврилова, 1973).
Водно-физические свойства основных типов почв долины р. Амга
Мерзлотные лугово-черноземные почвы развиты под лугово-степной растительностью на пологих склонах и увалах надпойменных террас реки Амга. По источникам пополнения запасов влаги, степени увлажненности они относятся к полугидроморфным почвам. Увлажняются данные почвы в основном за счет атмосферных осадков и небольшого притока дополнительной влаги в виде стока воды с вышележащих элементов рельефа, поэтому испытывают периодический недостаток почвенной влаги. Вследствие засушливости климата, малого количества осадков и склонового положения надмерз-лотные воды в них не формируются. Они также образуют комплекс почв надпойменных террас, сочетаясь с черноземами на увалах и ниже расположенными черноземно-луговыми почвами лощин или солончаками (Елов-ская,1987). Мощность сезоннопротаивающего слоя на естественном лугу до 1,8 м, на пашне - до 2 м.. Вскипают от соляной кислоты с 30-40 см.
Морфологические особенности мерзлотной лугово-черноземной почвы долины р.Амга рассмотрим на примере разрезов, заложенных на пашне разными авторами. Разрез № 1. Заложен нами на пашне на 1-ой надпойменной террасе вблизи с.Михаиловка. А пах (0-22 см) Темно-серый, комковато-пылеватый легкий суглинок, свежий, густо пронизан корнями, переход ясный, граница ровная. АВ (22-70 см) Серый, комковатый легкий суглинок, свежий, редко пронизан корнями, присутствует слабо выраженная мерзлотная текстура (темные пятна листоватого сложения), включения черных угольков, переход постепенный, граница неровная. В са (70-140 см) Светло-серый, комковато-пылеватый суглинок, свежий, пятна листоватого сложения, единичные корни, включения угольков, дресвы, пятен охристого цвета, переход ясный, граница ровная. С са (140-170 см) Темно-серый, листоватого сложения суглинок, влажный, корней нет. Мерзлота на 170 см. Разрез № 2. Заложен на пашне в 200 м от р.Амга на 1-ой надпойменной террасе вблизи с. Михайловка (Саввинов,1997). А пах (0-20 см) Темно-серый, комковато-пылеватой структуры легкий суглинок, слегка уплотнен, свежий, множество корней, переход ясный, граница ровная. АВ (20-50 см) Серый, комковатой структуры с гумусовыми потеками легкий суглинок, слегка влажный, корней меньше, чем в горизонте А. Переход постепенный, граница ровная. В са (50-100 см) Светло-серый, комковатой структуры легкий суглинок, свежий, имеются единичные корни, слабо выраженная мерзлотная текстура, переход постепенный, граница ровная. С са (100-125 см) Светло-бурый, ясно выраженного листоватого сложения легкий суглинок, свежий, корней нет. Мерзлота на 125 см. Почвенная среда данных почв характеризуется щелочной реакцией (рН 7)(табл. 4.1, 4.2).
Данные почвы обладают довольно высоким потенциальным плодородием. Содержание гумуса в верхних горизонтах достигает 11-12 % (табл.4.2). Верхний 30-см слой мерзлотных лугово-черноземных почв содержит в среднем (т/га) 250-300 гумуса, 10-12 общего азота, около 6 фосфора и 50 калия (Саввинов, Саввинов, 1988). При таком более или менее благоприятном уровне общего содержания питательных элементов их подвижные формы имеются в пахотном горизонте в ограниченном количестве. Так, по общепринятой шкале обеспеченности растений, содержание подвижного фосфора, калия и гидролизуемого азота следует считать близким к очень низкому). Поэтому эти почвы нуждаются во внесении соответствующих доз минеральных удобрений.
Мерзлотные черноземы как самостоятельный тип мерзлотных почв были выделены сравнительно недавно (Еловская, Коноровский,1978) и в таковом качестве фигурируют в последнем систематическом списке почв, составленном Л.Г.Еловской (1987). В более ранних публикациях их именовали мерзлотными лугово-черноземными (Зольников, 1954, 1965; Зольников и др., 1962; Еловская и др., 1966). Основой для выделения мерзлотных черноземов в отдельный тип почв явилось своеобразие их гидротермического режима (Саввинов, 1965, 1966, 1969).
Мерзлотные черноземы долины р. Амги, как и в долине р. Лены, формируются на положительных элементах рельефа надпойменных террас под лугово-степной и степной растительностью и отличаются от своих прилен-ских аналогов более мощным гумусовым горизонтом (в среднем 30 см), высоким содержанием в нем гумуса (8-10 %) и плавным снижением количества органических веществ в нижних минеральных толщах (Саввинов, Саввинов, 1988).
Мерзлотные черноземы в долинах крупных рек Якутии в прошлом прошли пойменную стадию почвообразования и потому имеют ряд реликтовых признаков бывших пойменных почв (засоленность грунтов, слоистость, оглеение в надмерзлотном горизонте). В настоящее время эти почвы получают увлажнение только за счет атмосферных осадков и являются автоморф-ными. В них не отмечается надмерзлотной верховодки (Еловская, 1987). За лето данные почвы на пашне протаивают на 1,8-2,0 м, под естественной растительностью - на 1,6-1.8 м. Глубина сезонного протаивания при этом колеблется в зависимости от рельефа местности, характера растительности и других показателей (Еловская, Коноровский, 1978).
Ниже приводим описания морфологического строения профиля мерзлотных черноземов разных авторов. Разрез № 3. Заложен нами на пашне научно-производственного стационара Якутского НИИ сельского хозяйства СО ВАСХНИЛ на 1-ой над ч? пойменной террасе в местности «Арыы», в 7 км от с.Михаиловка. А пах (0-25 см) Темно-серый, мелкокомковато-пылеватый средний суглинок, свежий, густо пронизан корнями, переход ясный, граница ровная. АВ (25-52 см) Серый, комковато-пылеватый средний суглинок, свежий, пронизан корнями, местами гумусовые потеки, переход ясный, граница волнистая. В са (52-108 см) Бурый, мелкокомковато-пылеватый средний суглинок с пятнами плитчато-листоватого сложения, свежий, корней мало, в нижней части включения углей, редко - мелкой гальки, переход ясный, граница ровная. С са (108-150 см) Светло-бурый с белесым оттенком, плитчато-листоватый суглинок, свежий, включения углей. Мерзлота на глубине 145 см. Разрез № 4. Заложен на пашне в 300 м от р.Амги на 1-ой надпойменной террасе (Саввинов, 1997). А пах (0-30 см) Темно-серый, непрочнокомковатый структуры средний суглинок, сверху слегка уплотнен, с 15 см рыхлый, много корней, переход ясный, граница ровная.
Водный режим почвы на богаре
В районе исследований атмосферные осадки - единственный источник почвенной влаги. Талые воды слабо увлажняют почву, т.к. запасы воды в снеге здесь невелики. Роль осадков за май месяц также была невелика (8-14 мм), хотя и больше, чем среднемноголетняя норма в 2 мм. Обычно хорошо пополняют запасы влаги в почве осенние дожди.
Весной 1985 г. влажность оттаявшего верхнего полуметрового слоя почвы близка к наименьшей влагоёмкости (НВ). В предпосев-ный период и после посева до третьей декады июня (до всходов) запасы воды в почве периодически пополнялись атмосферными осадками и везде практически одинаковы.
Следует сказать, что общий ход динамики влагозапасов по всему профилю метрового слоя почвы под посевами рапса и смеси рапса о овсом довольно схож, отличаясь только абсолютными величинами влажности почвы.
Особенности водопотребления различных культур находят отражение в изменении влагозапасов в верхнем 20-сантиметровом слое почвы. В обоих случаях влажность почвы пахотного слоя с третьей декады июня до второй декады июля снижается от НВ до 0,7 НВ. Под смесью рапса с овсом запас влаги расходуется более интенсивно и уже в середине июля отмечается ниже уровня влажности разрыва капилляров (ВРК). Атмосферные осадки второй половины июля способствовали кратковременному увеличению влажности почвы до ВРК. Запас влаги пахотного слоя под посевом рапса в это время держится несколько выше, до конца июня не опускаясь ниже 0,7 НВ. К моменту уборки везде наблюдается резкое уменьшение влажности данного слоя почвы ниже ВРК (рис. 5.1, 5.2).
В целом растения выращиваемых без орошения посевов находились в довольно благоприятных условиях водообеспечения. Это видно из того, что запасы почвенной влаги основного корнеобитаемого слоя 0-50 см в условиях богары только в конце периода вегетации сократились до 0,7 НВ.
Наибольший расход влаги и под посевом рапса и под смесью рапса с овсом отмечен в конце июля - начале августа, в фазу бутонизации рапса и трубкования - выметывания овса (40-43 мм). Средний суточный расход воды в это время составил 2,4-2,5 мм/сут. Запасы влаги нижележащего слоя 50-100 см с весны и течение всего лета находились выше или около уровня НВ. Суммарный расход влаги из верхнего полуметрового слоя почвы за период всходы-уборка составил 93 мм под посевом рапса и -100 мм под смесью рапса с овсом. По всей метровой толще почвы суммарный расход составил соответственно 102 и 111 мм.
Вегетационный период 1986 г. характеризуется недостаточным количеством осадков. Зима была малоснежной и запасы воды в снеге составили 48 мм. За май выпало 8 мм атмосферных осадков. Поэтому весенние запасы влаги в корнеобитаемой толще почвы были меньше, чем в предыдущем году. Однако до второй декады июля влажность почвы здесь удерживалась выше уровня 0,7 НВ. В первой половине июля происходили большие потери влаги из верхнего полуметрового слоя почвы . С 4 по 17 июля из слоя 0-50 см израсходовано 42 мм под посевом рапса и 37 мм под смесью рапса о овсом. Среднесуточный расход составил 2,8-3,2 мм/сут. В результате сильного испарения влажность почвы в корнеобитаемом слое упала ниже ВРК. По мере иссушения верхних слоев почвы интенсивность расхода влаги постепенно падала на обоих участках. Тем не менее потери влаги продолжались, хоть и в замедленном темпе, и потому влагозапасы слоя почвы 0-50 см до самого времени уборки урожая зеленой массы не поднялись выше ВРК. Причём, запас влаги под посевом смеси рапса с овсом был немногим выше, чем под рапсом. Влажность пахотного слоя почвы в обоих случаях в течение довольно длительного периода опускалось до влажности завядания (рис. 5.3, 5.4).
В нижних горизонтах (50-100 см) влажность почвы в течение всего лета наблюдается около уровня НВ, как и в предыдущем более влажном году. Общий расход влаги из верхнего полуметрового слоя почвы за период посев-уборка под рапсом составил 83 мм и 81 мм под рапсо-овсяной смесью. Из метрового слоя почвы за этот же период израсходовано соответственно 98 и 79 мм.
В 1985 г. вегетационные поливы проводились дождевальным агрегатом ДДА -100м 8и13 июля нормой по 200 - 250 м /га. В период до начало июля в содержании запасов почвенной влаги разных вариантов почти не наблюдалось различий. Как уже говорилось, весенний запас влаги в верхнем полуметровом слое почвы был на уровне НВ. Этот запас поддерживал интенсивное испарение с поверхности почвы до начала июля. Когда в середине первой декада июля влажность пахотного слоя почвы снизилась до 70% НВ был назначен первый вегетационный полив. После полива расход влаги идет очень интенсивно (4,2-5,0 мм/сут) и при отсутствии осадков пахотный слой быстро иссушается. После второго вегетационного полива метеоусловия благоприятствовали поддержанию запасов влаги верхнего полуметрового слоя почвы в пределах НВ- 0,7 НВ до конца вегетации растений. Только влажность поверхностного 20-сантиметрового слоя почвы за неделю до уборки урожая понижается до ВРК , что уже не имеет большого значения, так как растения к этому времени имеют развитую корневую систему.
