Размещено на http://www.allbest.ru/

почвы и урожай в катене с развивающейся эрозией светлогорского участка

О.А. Анциферова, Е.В. Салаева, К.В. Витковская

Аннотация

почва водный эрозия рожь

Представлены результаты комплексного изучения влияния водной эрозии на почвенный покров и продуктивность озимой ржи. Установлено ускоренное развитие эрозии, объемы вынесенной почвы, снижение урожайности на почвах средней и сильной степени смытости.

водная эрозия, буроземы, степень смытости почвы, показатели продуктивности

ANNOTATION

soils and crop in catena with developing erosion of SVETLOGORSK SITE

O.A. Antsiferova, E.V. Salaeva, K.V. Vitkovskaja

In hilly аagricultural landscape on loamy sandy burozems in conditions of a damp autumn and warm winter with an abundance of rainstorms the accelerated formation flow forms of water erosion and rain gullies is revealed. The total volume of the born soil as a result of water erosion on the investigated site reaches 15,6 m³/ha for October 2007 - April 2008. The soil cover of a site represents a combination from burozems not washed off, poorly, middle and strongly washed off, and also washed over soils at bottom of a slope. Parameters of structure of a crop winter rye depend on a steepness of a slope, a degree washed off soils and geochemical streams.

ВВЕДЕНИЕ

Особую озабоченность почвоведов вызывает проблема усиливающихся эрозионных процессов на пахотных землях Калининградской области. Причиной является совокупный результат действия: 1) природных предпосылок (сильная расчлененность рельефа полей в агроландшафтах, в частности Самбийской и Вармийской холмисто-моренных возвышенностей; резкое увеличение в последнее время количества ливневых осадков); 2) антропогенных предпосылок (снижение культуры земледелия, несоблюдение рекомендованных севооборотов, неправильная распашка склонов, не внесение органических удобрений, отсутствие почвозащитных севооборотов). Изучению процессов и результатов эрозии на территории области посвящен ряд работ [1-3]. Нашей целью явилось комплексное исследование взаимосвязей в системе эрозия почвы урожай в приложении к конкретному участку. Таким образом, исследование решает как фундаментальные, так и прикладные вопросы.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводились на Самбийской возвышенности, землях военного сельскохозяйственного предприятия «Светлогорский» Светлогорского городского округа. На поле изучался участок, включающий повышение, склон северо-западной экспозиции, подножие склона и межхолмное понижение. На участке заложен профиль-трансекта шириной 20 и длиной 150 м. Поперек профиля располагались секущие линии на различных элементах рельефа. Процесс водной эрозии изучали в ходе ежемесячных подсчетов ручейковых форм и промоин, их геометрических параметров на разных участках склона, а также методом шпилек. Проводилось подробное определение величин крутизны склона на всем протяжении трансекты. Для диагностики почв было заложено 13 полнопрофильных разрезов. Образцы почв по горизонтам анализировались по следующим методикам: грануло-метрический состав по Качинскому, рН_KCl - потенциометрический, гумус по Тюрину в модификации Симакова, сумма обменных оснований трилонометрическим методом, гидролитическая кислотность по Каппену, подвижные соединения фосфора и обменный калий по Кирсанову. Учетные снопы озимой ржи с площадок 1 м² в 4-кратной повторности на каждой секущей линии убирали в фазе полной спелости. Показатели продуктивности (длина стебля, количество растений и продуктивных стеблей на 1 м², количество колосков и зерен в колосе, масса зерна и соломы) определяли по методикам, принятым в растениеводстве.

результаты и их обсуждение

Климатические условия в период наблюдений отличались дождливым августом и всей осени 2007 г. (рис.1). Большая часть осадков выпала в форме ливней (в сентябре ливневыми были 97,2 % всех дождей, в октябре 94,3, в ноябре 87,7). Это обстоятельство способствовало формированию ручейковых форм водной эрозии на склонах в период после посева. Среднемесячные зимние температуры были положительными, поэтому ливневые дожди наблюдались и в зимний период. Почва на участке промерзала эпизодически и на глубину не более 5 см.

Рис. 1 Осадки (гистограмма) и ход температуры (график) за август 2007 - июль 2008 гг. (по данным метеостанции г. Калининграда)

В условиях супесчаного состава почв и их бесструктурности воздействие ливневых осадков привело уже в начале ноября к образованию массовых ручейковых форм на склонах. Смыв почвы способствовал ослаблению корневой системы озимой ржи, подмыванию корней и гибели всходов в ручейках. Наиболее активно расширялись глубокие промоины (на трансекте изучена динамика роста одной из них), борта которых блоками обваливались на дно. Углубление ручейков происходило вплоть до апреля. Характеристики представлены в табл. 1. Затем в связи с активным ростом озимой ржи темпы эрозии резко замедлились, очертания ручейков сгладились, а неглубокие практически нивелировались.

Таблица 1

Характеристики ручейковых форм эрозии

Примечание. На линиях 3 и 4 наблюдается промоина; на линии 3 шириной 37 и глубиной 48 см, на линии 4 она расширяется до 2,8 м и углубляется до 85 см.

Изученный склон является сложным. Пологая «привершинная» часть занимает до около 67 м и характеризуется слабыми уклонами, но именно здесь находится начальная зона размывов. Ручейки характеризовались небольшой глубиной, но были довольно широкими. С увеличением крутизны склона скорость потока воды в ручейке и ее размывающая сила резко возрастают. Это приводит как к увеличению количества ручейков, так и к их углублению (табл. 1). На основании данных о глубине, ширине ручейков и промоин, плотности сложения пахотного слоя были рассчитаны объемы и масса вынесенной почвы для отдельных участков склона (табл. 2).

Таблица 2

Характеристики интенсивности водной эрозии за октябрь-апрель 2007-2008 гг. на Светлогорском участке

Большой объем смытой почвы (в том числе из глубокой промоины) сформировал у подножия склона конус выноса площадью около 105 м². Всходы озимой ржи оказались перекрыты в основном песчаным делювием мощностью от 2-5 (у краев конуса) до 20 см в центре (напротив промоины).

В результате интенсивной эрозии на Светлогорском участке сформировался почвенный покров, включающий почвы разной степени смытости. На плоском повышении преобладают неэродированные супесчаные буроземы с мощностью гумусового горизонта 32-38 см, верхняя часть которого (20-22 см) ежегодно перепахивается. Мощный гумусовый горизонт указывает на мероприятия по углублению пахотного слоя. Содержание физической глины в А₁ 12-16 % (супеси рыхлые и связные). С глубины 140 см почва подстилается белесым водно-ледниковым песком. Почва по всему профилю выщелоченная, реакция среды варьирует от сильнокислой до среднекислой. Содержание гумуса в пахотном горизонте среднее (по агрохимической шкале), подвижного фосфора очень высокое, обменного калия - высокое (табл. 3).

Таблица 3

Свойства пахотного горизонта (0-20 см) почв Светлогорского участка

Почвы: Л^Бу - бурозем (бурая лесная) окультуренный супесчаный; Л^Б у - бурозем супесчаный слабосмытый; Л^Б у - бурозем супесчаный среднесмытый; Л^Б у - бурозем супесчаный сильносмытый.

Приведен интервал значений (если наблюдалась вариабельность) по нескольким разрезам и прикопкам. Для намытой почвы приведены данные по свойствам песчаного делювия 2007-2008 гг. (St 0-10 см) и пахотного горизонта (Ап 10-30 см), представляющего гумусированный делювий предыдущих этапов эрозии.

В почву ежегодно вносится предпосевное комплексное удобрение, включающее азот, фосфор и калий. В советское время проводилось фосфоритование, поэтому по всему полю содержание подвижных фосфатов очень высокое. Прогрессирующее подкисление способствует переходу прочносвязанных соединений фосфора в подвижные. На пологом участке склона преобладают слабосмытые почвы. Содержание гумуса в них несколько уменьшается по сравнению с несмытыми. В наибольшей мере этот процесс выражен в средне- и сильно смытых буроземах на участке склона с крутизной выше 3⁰. На среднесмытых почвах мощность гумусового горизонта составляет 20 см, а подстилающий песок вскрывается с 60-110 см. На участке с сильносмытыми почвами распахан горизонт В₁ и верхняя часть В₂. По бортам глубокой промоины белесый песок залегает сразу под пахотным слоем, мощность которого варьирует от 14 до 20 см в результате осенне-зимних процессов эрозии 2007-2008 гг. Врезание промоины в глубину привело к быстрому размыванию подстилающего водно-ледникового песка. У подножия склона на конусе выноса свежий песчаный делювий перекрыл пахотный горизонт вместе со всходами озимой ржи. Глубже вскрывается однородная гумусированная супесчано-песчаная толща бурого делювия вплоть до появления грунтовых вод (со 135 см). Таким образом, большая мощность делювиального шлейфа указывает на длительные процессы эрозии на почвах данного участка.

Технология возделывания озимой ржи сорта «Пуховчанка» в хозяйстве включает, помимо предпосевного внесения удобрений, весеннюю подкормку аммиачной селитрой (N₆₀) и обработку регулятором роста. Учетные площадки в 4-кратной повторности размещены на поперечных склону линиях, расположенных на плоской вершине (линия 0), пологой «привершинной» части склона с крутизной 1-1,5⁰ (линия 1), перегибе склона (линия 3), наиболее крутом участке склона (линии 4) и на конусе выноса у подножия склона (линия 5). Высота растений к моменту уборки оказалась наибольшей на несмытых почвах линии 0, наименьшей на сильносмытых почвах линии 4 (рис. 2). Продуктивная кустистость растений озимой ржи варьировала от 2-3 на несмытых буроземах до 1-2 на сильносмытых. Корневая система оказалась слабо развитой, с высокой степенью поражения корневыми гнилями. Средние биометрические показатели продуктивности приведены в табл. 3. На несмытых и слабосмытых почвах количество стеблей с колосом, длина колоса, количество колосков и зерен в колосе варьируют в зависимости от агрохимических свойств. На линии 2, расположенной вначале перегиба склона, выражено увеличение показателей продуктивности за счет геохимической миграции питательных веществ (в т.ч. нитратов) с повышения и пологой части склона. На линии 4 с сильноэродированными почвами резко снижаются показатели длины колоса, количества колосков и зерен в колосе вследствие активного выноса элементов питания из корнеобитаемого слоя и поверхностного смыва почвы. Увеличение биометрических показателей на намытых почвах линии 5 связано с тем, что корни разреженных растений озимой ржи, пробившихся через слой песчаного делювия, перехватывали стекающие со склонов минеральные вещества удобрений, что способствовало формированию мощной соломины и колоса за счет активного азотного питания.

Рис. 2 Высота растений озимой ржи на почвах разной степени эродированности: линия 0 - несмытые буроземы; линии 1 и 2 - слабосмытые; линия 3 - среднесмытые; линия 4 - сильносмытые; линия 5 - намытые почвы

Таблица 3

Средние показатели продуктивности озимой ржи на почвах разной степени эродированности

Рожь относится к толерантным культурам по отношению к факторам среды (в частности, к почвенным условиям), поэтому она способна давать удовлетворительный урожай даже на эродированных почвах (рис. 3). Исследования проведены на фоне полного внесения удобрений и высоких запасов в почве подвижного фосфора и обменного калия. Рожь устойчива к среднекислой реакции среды и супесчаному гранулометрическому составу пахотного горизонта. Возможно, реакция среды влияет в данном случае на подверженность ржи церкоспореллезным корневым гнилям. Основным же лимитирующим урожайность фактором является ускоренная эрозия. По данным ручного учета (без потерь),о данным ручного учета (без потерь) на нена способна давать удовлетворительный урожай даже на эродированных почвах.трой _______ на несмытых и слабо смытых бурозёмах урожайность варьировала от 2,7 до 4,5 т/га. Наиболее сильное снижение урожайности отмечалось на сильно смытых почвах (до 1,8 т/га). Особенно низкорослой и малопродуктивной оказалась рожь по бортам глубокой промоины. У подножия склона на участках, где всходы озимой ржи были перекрыты песчаным делювием мощностью свыше 5 см, рожь погибла. При мощности делювия менее 5 см стеблестой оказался разреженным, скорость созревания ржи замедлена по сравнению со склонами и вершиной.

Рис. 3 Масса зерна озимой ржи на почвах разной степени эродированности (Обозначение линий см рис. 2)

Выводы

Изучены процессы ускоренной водной эрозии почв в холмистом агроландшафте на супесчаных бесструктурных буроземах, подстилаемых водно-ледниковым песком, в условиях влажной осени и теплой зимы с обилием ливневых осадков. Установлено быстрое образование густой сети ручейковых форм, количество и глубина которых зависят от крутизны склона. При врезании ручейков в подстилающий песок наблюдается ускоренное формирование линейных форм эрозии - глубоких (до 1 м) промоин. Суммарный объем вынесенной почвы в результате водной эрозии на изученном участке достигает 15, 6 м³/га за октябрь 2007 - апрель 2008 гг.

Почвенный покров участка представляет собой комбинацию из буроземов несмытых, слабо-, средне- и сильно смытых, а также намытых почв у подножия склона. Степень смытости почв коррелирует с крутизной склона. Мощность гумусированного делювия намытой почвы составляет свыше 135 см, что указывает на длительную историю развития эрозионных процессов на пахотных почвах.

Агрохимические свойства почв отличаются контрастностью. Высокое и очень высокое содержание подвижных соединений фосфора сочетается со средне- и сильнокислой реакцией среды пахотного горизонта и сильным варьированием содержания гумуса в зависимости от степени смытости почвы. Количество обменного калия связано с крутизной склона и интенсивностью эрозионных процессов.

Биометрические показатели структуры урожая, высота растений и масса зерна зависят от геохимических потоков, перераспределяющих на участке ландшафта растворимые питательные вещества из удобрений в зависимости от особенностей рельефа (в частности, крутизны склона). Вынос почвенного материала с эрозионными потоками влияет на условия развития всходов. На участках со средне- и особенно сильноэродированными буроземами наблюдается снижение показателей продуктивности.

Для предотвращения дальнейшего развития эрозионных процессов необходимо известкование, внесение органических удобрений (так как ежегодная запашка стерни не способствует противоэрозионной защите) и проведение посева многолетних злаково-бобовых трав, дающих мощную дернину.

СПИСОК литературы

Паракшина Э.М. Интегративная эрозия почв Русской равнины / Э.М. Паракшина, М.Ю. Терентьева // Актуальные проблемы сельского хозяйства: сборник научных трудов / КГТУ. - Калининград, 2001. Ч. 1. С. 77-88.

Терентьева М.Ю. Эрозия почв западной части Калининградского эксклава / М.Ю. Терентьева. - Калининград: Изд-во КГТУ, 2005. 204 с.

Юсов А.И. Экологические аспекты современной эрозии почв северных склонов Вармийской возвышенности: Автореф. дисс. … канд. биол. наук; 03.00.16. Экология / А.И. Юсов. Калининград, 2008. 24 с.

Размещено на Allbest.ru