Агрогенетическая характеристика орошаемых почв Западного Казахстана и Северного Египта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Агрогенетическая характеристика орошаемых почв Западного Казахстана и Северного Египта

03.00.27 - Почвоведение

кандидата сельскохозяйственных наук

Фарахат Саад Елсайед Ибрагим Могханм

Санкт-Петербург-Пушкин, 2009

Диссертационная работа выполнена на кафедре почвоведения им. Л.Н. Александровой ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Донских Иван Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Литвинович Андрей Витальевич

кандидат сельскохозяйственных наук Суханов Павел Александрович

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет

Защита диссертации состоится «03» декабря 2009 года в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета ДМ 220.060.03 при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 196601, Санкт-Петербург-Пушкин, Петербургское шоссе, д. 2, корпус 1а, аудитория 239. Тел. (812) 476-44-44-(доб. 298), факс (812) 465-05-05, e-mail: spbgau@mail.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета

Автореферат разослан и размещен «28» октября 2009 года.

Автореферат размещен на сайте (www.spbgau.ru)

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н.Ф. Лунина

Общая характеристика работы

Актуальность. В современной ирригации выделяют пять стадий развития орошаемого земледелия: примитивное орошение; лиманное орошение; бассейновое орошение; развитое постоянное (правильное) орошение; и современное (условно названное совершенным) орошение (Минашина, 2004). К настоящему времени можно найти все способы орошения, которые соответствуют разным стадиям развития мелиораций и орошаемого земледелия. Так на юге России и Казахстана и сейчас успешно используется лиманное орошение на местном стоке и с использованием вод крупных рек.

Лиманное орошение в условиях Прикаспийской низменности является наиболее простым способом орошения почв и позволяет хозяйствам получать самые дешевые корма. Поскольку лиманное орошение в Прикаспийской низменности связано с подъемом грунтовых вод, а также с изменением состава и свойств почв, подверженных затоплению, то назрела необходимость изучения состава и свойств наиболее представительного компонента почвенных комплексов - светло-каштановых, каштановых и лугово-каштановых почв.

В настоящее время на территории Западного Казахстана орошаются и темно-каштановые почвы. Основная площадь орошаемых темно-каштановых почв сосредоточена на территории Уральской опытной сельскохозяйственной станции. Орошение темно-каштановых почв осуществляется дождеванием. До сих пор достаточно полного анализа состава, свойств этих почв не было представлено. История развития орошения в Египте насчитывает многие тысячелетия. В этом районе по берегам Нила образовались новые агроирригационно-оазисные почвы. Эти почвы аридной зоны Египта в связи с антропогенным генезисом занимают особое место в общей структуре почвенного покрова этой страны. Правильное и рациональное использование этого бесценного богатства, доставшегося нам от предшествующих поколений, может быть более успешным, если будут вскрыты агрогенетические особенности этих почв, процессы их засоления. В последнее время пристальное внимание уделяется рациональному использованию почвенного покрова Северного Египта. В этом районе значительно расширились площади под рисом. Эта культура в Северном Египте является новой. В то же время в связи с низкими высотными отметками (3-4 м над уровнем моря) почвы этого региона подвергаются засолению. Знание изменчивости состава и свойств этих почв позволит: во-первых, выявить наиболее негативные последствия рисосеения на данных почвах; во-вторых, проследить роль длительного затопления на плодородие этих почв. В связи с очень большим приростом населения и крайне ограниченным размером пахотных угодий правительство АРЕ приняло решение об ирригации песчаных пустынных почв. Значительные площади этих почв в северной части Египта в настоящее время используются под выращивание бананов и цитрусовых культур. Правильное и рациональное использование данных почв возможно лишь на основе детального изучения агрогенетических особенностей этих почв и изменения их при орошении и при сельскохозяйственном использовании.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы было изучение физических, физико-химических, агрохимических свойств, степени засоления, а также микроэлементного состава светло-каштановых, каштановых и лугово-каштановых почв при применении лиманного орошения; темно-каштановых почв- при использовании дождевания в условиях Западного Казахстана; а также дать агрогенетическую характеристику агроирригационно-аккумулятивных почв при бассейновом способе орошения и супесчаных пустынных почв -при капельном орошении в условиях Северного Египта.

В связи с этим основными задачами работы были: 1. Изучить гранулометрический и микроагрегатный состав; гидрохимический состав; карбонатный профиль; содержание и запасы гумуса, азота, фосфора, цинка, меди в светло-каштановых, каштановых и лугово-каштановых почвах при применении лиманного орошения. 2. Выявить особенности формирования состава и свойств темно-каштановых почв при орошении дождеванием. 3. Дать агрогенетическую характеристику агроирригационно-аккумулятивных почв Северного Египта. 4. Оценить состав, свойства и плодородие супесчаных пустынных почв при капельном орошении в условиях Северного Египта. гумус каштановый почва орошение

Научная новизна и практическая ценность. В работе впервые для условий пустынно-степной зоны Западного Казахстана дана глубокая и всесторонняя агрогенетическая характеристика светло-каштановых, каштановых и лугово-каштановых почв при применении лиманного орошения. Длительное орошение дождеванием темно-каштановых почв легкосуглинистого состава привело к существенному ухудшению гумусового и азотного режимов. Выявлено благоприятное микроэлементное состояние изучаемых каштановых почв Западного Казахстана. Исследованы особенности почвообразования и плодородия агроирригационно-аккумулятивных древне-оазисных почв при бассейновом орошении и супесчаных почв при капельном орошении в условиях Северного Египта.

Результаты работы могут быть использованы для разработки приемов рационального использования орошаемых почв для получения высоких урожаев луговых трав на лиманах, интенсивных культур при орошении темно-каштановых почв в условиях Западного Казахстана. Результаты исследований могут использоваться для прогнозирования процессов засоления, а также для оценки плодородия орошаемых почв Западного Казахстана и Северного Египта.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета в 2008 г. и 2009 г.; на Международной конференции «Экономическое, социальное и культурное развитие Западного Казахстана. История и современность», посвященной 180-летию Оружейной палаты Бокеевского ханства в городе Уральске в 2008 г.; на Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Л.Н. Александровой в С-Петербурге, 2008 г.; на международной конференции, “Развитие агропромышленного комплекса: перспективы, проблемы и пути решения, посвященной 450-летию г. Астрахань”; на международной конференции “Фундаментальные и прикладные проблемы получения новых материалов” (г. Астрахань, в 2009 г.), и научной конференции студентов, молодых ученых “Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса” (г. Астрахань, 2009 г.).

Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 18 работ, в том числе 7 рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения. Материалы диссертации изложены на 370 страницах, диссертация содержит 73 таблицы и 44 рисунка. Список литературы включает 357 наименований, в том числе 16 на иностранных языках.

Содержание работы

1. Роль орошения в формировании состава и свойств каштановых почв Западного Казахстана и почв Северного Египта.

В данной главе дан анализ отечественных и зарубежных исследований по влиянию различных способов орошения на морфологическое строение, а также на состав и свойства каштановых почв Западного Казахстана. Здесь также рассматривается характеристика ирригационно-аккумулятивного почвообразовательного процесса и пространственных закономерностях засоления агроирригационно-аккумулятивных почв.

2. Объекты и методы исследования

2.1. Объекты исследования.

Для изучения почв лиманов мы выбрали три лимана, в которые подводится по каналам вода из реки Урал. На территории лимана «Котельниковский» Тайлатского района площадью 419 га, сформировались почвенные комплексы, из светло-каштановых несолонцеватых почв и светло-каштановых среднесолонцеватых 15 % площади. Территория данного лимана расположена в северной части Прикаспийской низменности в зоне резко засушливых пустынных степей. Гидротермический коэффициент равен 0,5-0,6. Сумма положительных температур равна 3000-3200 ⁰С. Годовая сумма осадков составляет 175-225 мм, а за период, с температурой выше 10 ⁰С - около 100-120 мм. Весна наступает рано и дружно, лето сухое и жаркое, длиннее календарного лета в 1,5 раза. Относительная влажность воздуха в дневные часы колеблется в пределах 25-30 %. Рельеф представлен слабоволнистой равниной с выраженным микрорельефом в виде сусловин. Почвообразующими породами на участке являются средние и тяжелые лессовидные суглинки от слабой до средней степени засоления. В составе солей преобладают хлориды натрия и магния. На данном лимане были заложены разрезы 1 и 2, представляющие светло-каштановые почвы данного лимана.

Каштановые и лугово-каштановые почвы изучались в лиманах (Алгабас и Бударино). Лиман Алгабас находится вблизи поселка Алгабас Акжайского района Западно-Казахстанской области. Обвалованный участок рано весной заливается водой слоем 15-20 см. Продолжительность стояния воды 15-20 дней. На территории лимана «Алгабас» заложен разрез 3, представляющий каштановую почву, и разрез 5 - лугово-каштановую почву. Этот лиман находится севернее лимана «Котельниковский» на 40 км. Климатические условия здесь примерно такие же, как для лимана «Котельниковский». В Акжайском районе функционирует также лиман Бударино. В этом лимане в составе почвенных комплексов преобладают также каштановые почвы. Слой воды 10-20 см сохраняется 15-20 дней. В лимане Алгабас и лимане Бударино растительность луговая, представленная растительными группировками c пыреем и др. Используются лиманы под сенокос для заготовки сена. Продуктивность трав в этих лиманах достаточно высокая - 3-5 т/га сена.

Для характеристики орошаемых почв Западно-Казахстанской области мы исследовали орошаемые темно-каштановые почвы Уральской областной опытней сельскохозяйственной станции, территория которой непосредственно примыкает к городу Уральску. Были заложены разрезы 9 и 10. Территория орошаемого массива входит в геоморфологический район, именуемый «Общий сырт», который представляет собой увалистую волнистую возвышенную равнину. Абсолютная высота на территории станции колеблется в пределах 50-128 м. В настоящее время на орошаемом массиве освоен севооборот, в котором возделывается: яровая пшеница, кукуруза, сахарная свекла, люцерна, картофель, овощные культуры. Орошение осуществляется водой из реки Урал. Вода подается насосными станциями. Система орошения - дождевание. Норма полива - 2500-3600 м³/га. Одноразовый полив проводится нормой 450-500 м³/га. Обычно проводится 3-4 полива. Под капусту проводится 7-8 поливов, под картофель - 5-6 поливов. Уральская вода пресная, но отличается от волжской большим содержанием магния, карбонатов и хлора, что объясняется повышенной сухостью климата и засоленностью пород в бассейне реки Урал (Котин, 1967). Разрезы 9 и 10 закладывались на средней части поля, занятого яровой пшеницей. Длительность орошения 45 лет. Кроме этого мы заложили разрезы 7 и 8 на темно-каштановых почвах также находящихся в пашне, но не орошаемых. Данные разрезы заложены в непосредственной близости к орошаемому массиву.

Объектами исследования в республике Египет были древнеорошаемые ирригационно-аккумулятивные почвы с разной мощностью агроирригационного наноса (1Е, 2Е, 3Е), а также вновь освоенные супесчаные почвы (разрезы 4Е, 5Е). Агроирригационно-аккумулятивные почвы орошаются бассейновым способом. На большой массив пашни по каналам подводится вода Нила или его протоков и заливают слоем 20-30 см. Поскольку хозяйство, на территории которого закладывались почвенные разрезы, специализируется на выращивании риса, то этот слой влаги поддерживается очень продолжительное время в течение лета.

Разрезы 1Е, 2Е, 3Е заложены на рисовом поле, после уборки риса и просыхания. Разрез 1Е заложен в районе Сайди-Салим. Землевладение примыкает к деревне Або-Хсен. Координаты этого разреза: долгота: 30⁰47^/28^//Е - широта: 31^О17^/45^//N. Разрез заложен на поле, которое было занято рисом. Глубина разреза 150 см, высота над уровнем моря 4 м. Разрез 2Е заложен на поле в районе Эль-Райд. Землевладение примыкает к деревне Або-Мостава. Координаты данного разреза: долгота: 30^О56^/15^//Е - широта: 31^О18^/12^//N. Высота над уровнем моря: 3,5 м. Разрез 3Е заложен в районе Кафр Эль-Ших. Землевладение примыкает к деревне Теда. Координаты данного разреза: долгота: 30^О51^/32^//Е - широта: 31^О13^/09^//N. Разрез заложен на поле, которое было занято культурой риса. Высота над уровнем моря: 5,2 м. Разрез 4Е заложен в районе Алсадат в землевладении недалеко от деревни Алхатамба. Координаты данного почвенного разреза: долгота: 31^О00^/23^//Е - широта: 30^О40^/15^//N. Разрез заложен на поле, занятым банановыми плантациями. Высота над уровнем моря - 11,7 м. Разрез 5Е заложен в районе Алсадат. Землевладение находится вблизи деревни Алхатром. Координаты этого разреза: долгота: 31^О10^/00^//Е - широта: 30^О35^/22^//N. Разрез заложен на плантации, занятой цитрусовыми культурами в междурядьях которых возделывается люцерна. Высота над уровнем моря: 13,5 м. Все эти разрезы характеризуют почвы северной части Египта.

Методы исследования. Во всех образцах, взятых из разрезов выполнены следующие анализы. Гранулометрический состав определяли по методу Н.А. Качинского (1958) с подготовкой почвы к анализу пирофосфатным методом (Вадюнина, Корчагина, 1986). На основе анализа соотношения и изменчивости основных фракций гранулометрического состава по профилю почв устанавливалось наличие процессов оглинивания по И.А. Крупеникову. Микроагрегатный состав определяли по методу Н.А. Качинского (Агрох. методы исследования почв, 1975); содержание карбонатов и - по методу Rowel, 1995. Содержание гумуса находили по методу Джексона (Jackson, 1967) с применением хромовой смеси. Катионы водной вытяжки - Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺, К⁺ определяли по методу Джексона (Jackson, 1967) и анионы - СО₃^2-, НСО₃^-, Cl^- и SO₄^2- - по методу Блака (Blak, 1965). Определение электропроводности (ЕС) и рН по методу Rowel, 1995. Данные по сухому остатку находили расчетным путем, использовав результаты электропроводности (ЕС). Содержание азота определяли по методу Кьельдаля (Jackson, 1967). Подвижные соединения N извлекали из почвы щелочным раствором по Корнфильду. Валовое содержание фосфора определяли по методу Джексона (Jackson, 1967), подвижные соединения Р извлекали 0,5 М раствором NaHCO₃ по Олсену (Olsen et al, 1954). Валовое содержание калия определяли по методу Джексона (Jackson, 1967), подвижные соединения К извлекали 1 М раствором СН₃СООNН₄ при рН 7,0. Валовое содержание железа, цинка, марганца и меди и их подвижные соединения определяли по методу Cottinie et al, 1982. Для извлечения подвижных соединений микроэлементов использовали буферную смесь, состоящую из СН₃СООNН₄, СН₃СООН и ЕДТА. Непосредственное определение элементов производили на рентгенофлюоресцентном спектроанализаторе фирмы «ORTEC-TEFA». Обменные катионы Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺ и K⁺ вытесняли из почвы 1 н раствором СН₃СООNН₄ при рН 7,0, и титровали трилоном Б при определялись Са²⁺и Mg²⁺. Непосредственное определение Na⁺ и K⁺ производили на пламенном фотометре (Rowel, 1995). Статистическую обработку экспериментальных данных выполняли на персональном компьютере с помощью программы Statistic. Оформление рукописи производилось согласно общим требованиям к диссертациям, содержащимся в Положении ВАК.

3. Каштановые почвы лиманов Прикаспийской низменности.

3.1. Светло-каштановые почвы. Характеризуются типичным для этих почв морфологическим строением профиля. По гранулометрическому составу они являются среднесуглинистыми (табл. 1). Основными гранулометрическими фракциями являются: мелко-песчаная, крупно-пылеватая и илистая. Исследуемые светло-каштановые почвы характеризуются повышенным содержанием ила. При этом самые верхние горизонты этих почв обеднены илистыми частицами, в то время как в нижележащих горизонтах количество ила возрастает. Основными процессами, вызывающими такое распределение ила является лессивирование и оглинивание.

Среди микроагрегатов преобладают фракции 0,25-0,05 и 0,05-0,01 мм, в сумме они составляют 70-92 %. Количество микроагрегатов <0,01 мм изменяется по профилю от 8 до 30%, доля микроагрегатов <0,001 мм - от 4,0 до 8,5 %. В орошаемых светло-каштановых почвах верхние горизонты характеризуются повышенными показателями фактора дисперсности по Н.А. Качинскому (12,2-49.2 %), а следовательно, более низкой способностью к структурообразованию. Значительная часть илистых частиц не расходовалась на цементацию микроагрегатов >0,01 мм. Светло-каштановые почвы лимана «Котельниковский» характеризуются слабой засоленностью и отсутствием ее. По солевому составу эти почвы являются хлоридно-магниево-натриевыми.

Таблица 1. Агрохимические показатели светло-каштановых почв

Содержание гумуса в профиле данных почв в слое 0-50 см изменяется от 1,1 до 1,98 %. Наблюдается достаточно отчетливая обогащенность гумусом нижних горизонтов. По запасам гумуса светло-каштановые почвы относятся к группе почв с низким содержанием гумуса - 112-120 т/га в слое 0-100 см.

Исследуемые почвы характеризуются слабощелочной реакцией - рН 7,52-8,34. Емкость катионного обмена (ЕКО) изменяется по профилям почв от 23 до 26 м-экв/100 г. Содержание обменного Са²⁺ колеблется в пределах 13,7-16,0 м-экв/100 г, а Mg²⁺ - 7-16 м-экв/100 г. Обменный Na⁺ содержится по всему профилю, но количество его низкое - 1,08-1,26 м-экв/100 г; а содержание К⁺ еще ниже - 0,30-0,88 м-экв/100 г. Доля Са²⁺ в составе обменных катионов изменяется по горизонтам почвенных профилей от 35,2 до 71, 2 %. В отдельных горизонтах относительное количество катиона Mg²⁺ достигает 60-65 %. Доля обменного катиона Na⁺ по большинству горизонтов не выходит за пределы 5 %.

Исследуемые светло-каштановые почвы характеризуются оптимальными запасами азота (8-15 т/га в метровом слое), а также высокой степенью подвижности азотистых соединений, достигающей 12-16 %. Данные почвы имеют высокое содержание фосфора как в пахотном гумусовом горизонте - 0,271-0,360 %, так и в горизонтах В₁ и В₂ - 0,192-0,236 %, обеспечивая запасы этого элемента в слое 0-20 см - 8,6 т/га, а в корнеобитаемом (0-50 см) до 20 т/га. Содержание подвижных соединений фосфор -от низкого до среднего. Содержание калия в светло-каштановых почвах колеблется в пределах 1,48-2,2 %, обеспечивая очень высокие запасы калия -228-294 т/га в метровом слое. Исследуемые почвы характеризуются высокой степенью обеспеченности подвижными соединениями этого элемента - 27-53 мг/100 г в верхних горизонтах. Основная масса их аккумулируется в слое 0-50 см - 1,7-2,06 т/га.

Светло-каштановые почвы характеризуются достаточно высоким содержанием железа, в слое 0-100 см. Количество его изменяется от 1,84 до 3,46 %. При лиманном орошении эти почвы имеют хотя и высокое, но не токсичное содержание подвижных соединений железа - 9-41 мг/кг. Обеспеченность этих почв марганцем изменяется от 200 до 585 мг/кг в пределах верхней метровой толщи. Отчетливо проявляется биологическая аккумуляция подвижных соединений этого элемента.

Светло-каштановые почвы характеризуются высоким содержанием цинка в пределах обоих изучаемых профилей - 114-326 мг/кг, количество подвижных соединений цинка повышенное - 2,3-3,7 мг/кг. Валовое содержание меди также высокое - 24-63 мг/кг. Степень обеспеченности подвижными соединениями Сu повышенная - 4,9-6,3 мг/кг.

3.2. Каштановые и лугово-каштановые почвы.

Каштановые и лугово-каштановые почвы лиманов сохранили свой морфологический профиль. В то же время появились признаки глееватости. По гранулометрическому составу эти почвы являются тяжелосуглинистыми. Определяющими гранулометрическими фракциями являются песчаная, крупно-пылеватая и илистая (табл. 2). Распределение их по профилю неравномерное, вызванное характером отложений. Каштановые почвы лимана «Бударино», имеют двучленное строение: суглинистые отложения подстилаются песчаными с глубины 139 см. Во всех исследуемых почвах наблюдается элювиально-иллювиальное распределение ила. В каштановых почвах отчетливо проявляются процессы оглинивания, в то время как в лугово-каштановых они не выражены.

Преобладающими фракциями микроагрегатов в изучаемых почвах являются две фракции: 0,25-0,05 и 0,05-0,01 мм. Суммарное содержание микроагрегатов <0,01 мм наибольшим было в верхних горизонтах - 21-28 %, вниз по профилям количество их снижались до 8,5-11,0 %. Микроагрегаты <0,001 мм составляют 5-13,9%. Отличительной особенностью микроагрегатного состава лугово-каштановой почвы является высокое содержание фракций <0,01 мм - 34-38 %. Показатели «фактора дисперсности» в каштановых почвах колеблются по горизонтам от 9,7 до 49,0 %. В лугово-каштановой почве Кg изменяется по профилю от 20 до 33 %. В каштановых почвах значительная часть ила не расходуется на цементацию более крупных (0,25-0,05 и 0,05-0,01 мм) частиц. В лугово-каштановой почве количество ила, не израсходованного на образование микроагрегатов наиболее высокое 12,7-37,1 %.

Во всех исследуемых почвах величины сухого остатка очень низкие - 0,007-0,097 %. В составе солей основными анионами являются НСО₃^-, Cl^-, в каштановых почвах присутствует также анион СО₃^2-. Среди катионов преобладает Na⁺, другие катионы - Mg²⁺, Ca²⁺, К⁺ находятся в крайне малых количествах. В лугово-каштановой почве основная масса солей аккумулируется в слое 18-69 см. В каштановых почвах верхний (0-40 см) слой выщелочен от карбонатов, максимальная аккумуляция карбонатов начинается с глубины 40 см и охватывает всю или почти всю оставшуюся толщу почвенного профиля. В лугово-каштановой почве выщелоченный от карбонатов горизонт имеет мощность 69 см. В карбонатном горизонте 0,69-1,55 м содержание карбонатов достигает 18,6 %.

Содержание гумуса в каштановых почвах повышенное (до 2,96-3,38 %) -в горизонте А₁ и снижается в переходных горизонтах до 0,94-1,41 %. В лугово-каштановой почве количество гумуса равно в горизонте А₁ - 3,38%, в горизонте В₁ оно снижено до 1,41 %. Запасы гумуса в каштановых и лугово-каштановых почвах более высокие (71-81 т/га в слое 0-20 см и 181-270 т/га в слое 0-100 см), чем в светло-каштановых. Содержание N в каштановых почвах наиболее высокое в гумусовых горизонтах - 0,196 %, достаточно высоким оно было и в горизонте В₁ - 0,154-0,168 %. Лугово-каштановая почва характеризуется наиболее высоким содержанием азота - 0,31-0,58 %. Такое большое содержание N объясняется очень высокой биологической активностью этой почвы. В каштановых почвах степень обеспеченности подвижными соединениями N (112-154 мг/кг) меньше, чем в светло-каштановых. В лугово-каштановой почве в верхних горизонтах содержание подвижных соединений N уменьшено до 84-126 мг/кг.

Таблица 2. Агрохимические показатели каштановых и лугово-каштановых почв

Каштановые почвы имеют щелочную реакцию - рН_Н2О 7,48-8,69. В лугово-каштановой почве верхний гумусовый горизонт характеризуется нейтральной, а более глубокие горизонты - слабощелочной реакцией (рН 7,21-8,13). В верхних горизонтах каштановых почв ЕКО колеблется в пределах 24-31 м-экв./100 г, в лугово-каштановой почве - от 27 до 33 м-экв./100 г. В каштановых почвах максимальное накопление Са²⁺ происходит в верхних горизонтах (16,4-18,8 м-экв./100 г), вниз по профилю количество этого катиона уменьшается, а увеличивается содержание Mg²⁺. Максимальная доля Са²⁺ - 58-75 % приурочена к верхним горизонтам, а доля Mg²⁺ равняется 11,2-33,4 %. В более глубоких горизонтах доля Са²⁺ снижается до 28,1-44,1 %, а Mg²⁺ - возрастает до 50,8-61,1 %. Доля обменного Na⁺ в каштановых почвах низкая - 3,2-5,5 %, также низка и доля К⁺.

Каштановые почвы в отличие от светло-каштановых характеризуются меньшим содержанием фосфора в верхних горизонтах - 0,128-0,200 %, с глубиной оно уменьшается до 0,087-0,108 %. В лугово-каштановой почве содержание фосфора менее изменчиво - 0,132-0,165 %, при этом верхние горизонты менее обеспечены фосфором, чем нижние. Содержание подвижных соединений Р в гумусовых горизонтах каштановых почв высокое - 61-96 мг/кг, в более глубоких горизонтах оно снижается до 44-70 мг/кг. В лугово-каштановой почве обеспеченность подвижными соединениями Р более низкая - 53 мг/кг.

Валовое содержание калия в горизонте (А+В₁) каштановых почв изменяется от 1,7 до 2,58 %. В нижележащих горизонтах содержание К может быть как более низким (1,34-0,82 %), так и более высоким (3,47 %). В лугово-каштановой почве валовое содержание К подвержено меньшим колебаниям - 2,16-1,08 %. Содержание подвижных соединений К в верхних гумусовых горизонтах каштановых почв высокое - 45-65 мг/100г, в нижележащих горизонтах оно снижено до 37-22 мг/100г. В лугово-каштановой почве, наоборот, верхние горизонты обеднены подвижными соединениями калия.

В профильном распределении железа во всех каштановых и лугово-каштановых почвах, подвергшихся лиманному орошению, наблюдается отчетливое элювиирование соединений Fе из верхнего горизонта А и иллювиальное накопление их в горизонте В₁. Верхние горизонты каштановых почв характеризуются высоким содержанием подвижных соединений Fе - 176-564 мг/кг, в более глубоких горизонтах этих почв количество этих соединений Fе снижается до 70-143 мг/кг. В лугово-каштановой почве содержание подвижных соединений Fе в горизонте А достигает 670 мг/кг, в нижних горизонтах оно снижается, но остается достаточно высоким - 216-188 мг/кг.

Содержание марганца в гумусовых горизонтах каштановых почв высокое - 457-718 мг/кг, вниз по профилю количество этого элемента снижается. В лугово-каштановой почве самое низкое содержание Mn - 157 мг/кг - в горизонте А, в горизонте В₁ оно еще ниже - 111 мг/кг, а в горизонтах В₂ и ВС возрастает до 201-222 мг/кг. Отличительной особенностью исследуемых каштановых и лугово-каштановых почв является высокая как абсолютная, так и относительная обеспеченность подвижными соединениями Mn.

Валовое содержание цинка в верхних гумусовых горизонтах каштановых почв высокое - 122-193 мг/кг, в более глубоких горизонтах оно снижается до 90-112 мг/кг. В лугово-каштановой почве, наоборот, гумусовый горизонт обеднен Zn - 111 мг/кг, а в нижележащих горизонтах содержание его возрастает от 145 до 198 мг/кг. Содержание подвижных соединений Zn в почвах характеризуется низкими показателями - 2,62-5,2 мг/кг.

Валовое содержание меди в каштановых почвах различается существенно - от 10 до 84 мг/кг. В одних каштановых почвах наблюдается биологическая аккумуляция Cu в верхних горизонтах, в других, наоборот, происходит аккумуляция этого элемента в более глубоких горизонтах профиля. В лугово-каштановых почвах распределение соединений меди более равномерное в пределах профиля - 43-46 мг/кг. Каштановые почвы характеризуются более высоким содержанием условно доступных соединений Cu - 5,8-7,9 мг/кг, чем лугово-каштановые почвы - 4,21-4,38 мг/кг.

4. Орошаемые почвы Северного Египта.

Агроирригационно-аккумулятивные почвы Северного Египта характеризуются мощным профилем, образованным тяжелосуглинистыми и глинистыми отложениями (2,5-3,0 м), а также двучленным строением профилем, в котором верхняя часть (0-60 см) сложена тяжелосуглинистым материалом, а нижняя часть образована почвенной массой супесчаного (легкосуглинистого) состава. В тяжелосуглинистых (глинистых) полнопрофильных почвах, а также в тяжелосуглинистом слое маломощной агроирригационно-аккумулятивной почвы наблюдается высокое содержание ила (табл. 3). В супесчаном (легкосуглинистом) слое двучленной почвы (р.3Е) преобладающими гранулометрическими элементами являются песчаные (75 %) и пылеватые частицы (8 %). Доля крупной пыли снижена до 1,2 %, количество ила не превышает 10 %. Супесчаные орошаемые почвы сложены среднепесчаными и мелкопесчаными частицами, суммарное количество которых достигает 76-87 %. Достаточно велико содержание крупно-пылеватых частиц. Содержание ила колеблется в пределах 2,6-11,0 %, более высокое оно в самых нижних горизонтах. Во всех исследуемых почвах велика доля (70-90 %) коллоидных частиц в составе ила.

Преобладающими микроагрегатными фракциями в агроирригационно-аккумулятивных почвах являются фракции 0,25-0,05 и 0,05-0,01 мм, суммарное количество которых изменяется от 45 до 80 %. Среди микроагрегатов <0,01 мм достаточно много агрегатов размером 0,01-0,005 и 0,005-0,001 мм - 10-30 %. В данных почвах велико содержание микроагрегатов < 0,001 мм - 8-25 %, а соответственно и рассчитанные величины «фактора дисперсности» также высокие - 20,6-55 %.

Все исследованные агроирригационно-аккумулятивные почвы являются незасоленными: величины сухого остатка в них составляют 0,012-0,2 %. Только самый нижний горизонт В_2g 110-150 см (разрез 1Е) засолен слабо. Соли представлены хлоридами и гидрокарбонатами натрия, магния и кальция, сульфатов очень мало. В почве с двучленным профилем (р.3Е) наблюдается элювиирование солей из пахотного (0-30 см) слоя и относительное накопление их в остальной части профиля. Суммарное количество анионов и катионов в этой части профиля приближается к 20 м-экв/100г. Супесчаные орошаемые почвы содержат очень мало солей - 0,002-0,005 %. Реакция почвенных растворов во всех изучаемых почвах слабощелочная. Содержание карбонатов в исследуемых почвах низкое - 1,2-4,0 % - (табл. 3).

Содержание гумуса в агроирригационно-аккумулятивных почвах тяжелосуглинистого и глинистого состава в верхних горизонтах изменяется от 1,36 до 1,52 %. В более глубоких горизонтах количество гумуса снижается, но остается относительно высоким - 0,61-1,02 %. В почвах песчаных и супесчаных содержание гумуса меньше: от 0,86-0,42 % в верхних слоях до 0,35-0,1 % в нижней части профиля. Запасы его в метровом слое ирригационно-аккумулятивных почв составляет 133-158 т/га, а в орошаемых песчаных (супесчаных) почвах - 65-99 т/га.

Содержание азота в агроирригационно-аккумулятивных почвах изменяется по профилю почв от 0,098-0,126 % в верхних горизонтах до 0,07-0,138 % в нижних слоях. Количество N в приграничных зонах к гумусовому горизонту колеблется в пределах 0,112-0,098 %. В орошаемых песчаных почвах максимальное содержание N - 0,126 % - приурочено к самым верхним гумусовым горизонтам, вниз по профилю количество N снижается до 0,07-0,08 %. Содержание щелочно-растворимых соединений азота среди исследуемых почв подвержено большим колебаниям. В отдельных профилях агроирригационно-аккумулятивных почв оно очень высокое - 140-154 мг/кг, в других - более низкое - 98-126 мг/кг. В супесчаных орошаемых почвах количество этих соединений также относительно высокое - 84-140 мг/кг.

Таблица 3. Агрохимические показатели орошаемых почв Северного Египта

Агроирригационно-аккумулятивные почвы тяжелосуглинистые и глинистые по гранулометрическому составу характеризуются высокой емкостью катионного обмена (ЕКО) - 42-56 м-экв./100 г, орошаемые песчаные почвы имеют более низкие величины ЕКО - 18,5-26,6 м-экв./100 г. Преобладающим обменным катионом исследуемых почв Северного Египта является Са²⁺ . Характерной особенностью состава обменных катионов агроирригационно-аккумулятивных почв является повышенная насыщенность обменным Mg²⁺ - 30-46 %. Несмотря на более низкое абсолютное содержание Mg²⁺ в супесчаных почвах доля этого катиона остается высокой - 20-59 %. Доля обменного Na⁺, составляющая 3,2-6,9 % от ЕКО, не представляет угрозы осолонцевания почв.

Валовое содержание фосфора в агроирригационно-аккумулятивных почвах низкое - 0,078-0,131 %, более высокое оно - в супесчаных орошаемых почвах - 0,108-0,211 %. В этих почвах основная часть соединений P аккумулируется в верхних горизонтах, вниз по профилю содержание Р снижается до 0,062-0,125 %. Степень обеспеченности подвижными соединениями Р характеризуется как средняя и низкая.

Валовое содержание калия в агроирригационно-аккумулятивных почвах в гумусовых горизонтах изменяется от 1,28 до 1,52 %, в более глубоких горизонтах оно уменьшается до 0,57-1,44 %. В супесчаных орошаемых почвах содержание К изменяется по профилям от 0,36 до 0,96 %. Содержание подвижных соединений калия в исследуемых почвах Египта в целом низкое. В агроирригационно-аккумулятивных почвах оно колеблется в гумусовых горизонтах от 17 до 28 мг/100 г. В более глубоких горизонтах содержание подвижны соединений К может быть как более высоким - 65-68 мг/кг, так и более низким - 12-20 мг/100г. Обеспеченность подвижными соединениями калия в орошаемых супесчаных почвах крайне низкая - 3,9-8,4 мг/кг.

Ирригационно-аккумулятивные почвы характеризуются высоким содержанием железа - 4,3-5,21 %, а супесчаные орошаемые почвы наоборот содержат очень мало Fe от 0,63 до 1,1 %. Количество подвижных соединений этого элемента наиболее высокое - 180-200 мг/кг в агроирригационно-аккумулятивных почвах из-за длительного стояния оросительных вод в летнее время при возделывании риса. В супесчаных орошаемых почвах при капельном орошении содержание подвижных форм Fe существенно ниже - 15-59 мг/кг.

Валовое содержание марганца в агроирригационно-аккумулятивных почвах высокое - 340-584 мг/кг, в то время как в орошаемых супесчаных почвах оно значительно ниже - 19-57 мг/кг. Количество подвижных соединений Mn также более высокое в агроирригационно-аккумулятивных почвах - 216-375 мг/кг, чем в орошаемых супесчаных почвах - 8-27 мг/кг. Практически во всех изучаемых почвах Северного Египта подвижность соединений марганца высокая - 42-70 %.

Валовое содержание цинка в агроирригационно-аккумулятивных почвах очень высокое - 101-164 мг/кг. Валовое содержание этого элемента в орошаемых супесчаных почвах 1,5-3,0 раза меньше, чем в агроирригационно-аккумулятивных почвах. Степень обеспеченности исследуемых орошаемых почв подвижными соединениями Zn низкая и средняя.

Агроирригационно-аккумулятивные почвы характеризуются высоким содержанием меди - 64-108 мг/кг. Орошаемые супесчаные почвы имеют более низкие показатели степени обеспеченности соединениями Cu - 17-51 мг/кг. В этих почвах отчетливо проявляется миграция соединений Cu из верхних горизонтов в нижние. Все исследованные агроирригационно-аккумулятивные почвы характеризуются высоким и очень высоким содержанием легкорастворимых соединений меди - 8,8-16,4 мг/кг. Совершенно иная картина в аккумуляции подвижных соединений Cu наблюдается в орошаемых супесчаных почвах. В этих почвах количество данной группы медных соединений низкое - 0,3-0,8 мг/кг.

5. Орошаемые темно-каштановые почвы Западного Казахстана.

Исследуемые темно-каштановые почвы по морфологическим признакам имеют типичный для данных почв профиль. Темно-каштановые почвы, являясь тяжело- и среднесуглинистыми, включают в себя достаточно неупорядоченные в одних и строго закономерное распределение основных гранулометрических частиц по профилю в других. В тяжелосуглинистой и среднесуглинистой почвах в пределах двухметровой толщи наблюдается отчетливое утяжеление во второй метровой половине профиля за счет возрастания ила и уменьшения мелкопесчаных частиц. Крупнопылеватые и пылеватые фракции распределяются по профилю равномерно. В орошаемых легкосуглинистых почвах (разрезы 9 и 10) вся толща профиля по распределению гранулометрических частиц делится на две части верхняя метровая толща сложена, главным образом, мелкопесчаными и крупно-пылеватыми частицами (>70 %). Среди частиц физической глины преобладает илистая фракция. Вторая половина профиля, являясь тяжелосуглинистой, образована крупно-пылеватыми и иловатыми фракциями. Отчетливо проявляется процесс элювиирования илистых частиц, как в условиях богары (разрез 7 и 8), так и, особенно, при орошении (разрезы 9 и 10).

В неорошаемых темно-каштановых почвах преобладает фракция микроагрегатов размером 0,25-0,05 мм - 52-67 %, велика доля микроагрегатов 0,05-0,01 мм - 18-37%. Количество микроагрегатов 0,01-0,005 и 0,005-0,001 мм небольшое. В орошаемых почвах в верхней легкосуглинистой части профиля преобладают микроагрегаты 0,25-0,05 мм - 72-76 %, содержание микроагрегатов 0,05-0,01 мм невелико - 11-14 %. В тяжелосуглинистой части профиля доля микроагрегатов 0,25-0,05 мм резко снижена (27,6-18,8%), а преобладают микроагрегаты размером 0,05-0,01 мм (32-53 %). Здесь также увеличена доля агрегатов 0,01-0,005 мм до 17,6-12,0 %, а содержание микроагрегатов <0,001 мм приближается к 10 %. Показатели фактора дисперсности в неорошаемых темно-каштановых почвах колеблются в пределах 17-29 %. Длительное орошение этих почв способствовало формированию более благоприятных показателей Kg - 12-20 %. Пахотные неорошаемые почвы в самых верхних горизонтах характеризуются небольшими показателями коэффициента микроструктурности (Кмс) по Димо - 5-14 %. В более глубоких горизонтах данных почв величины Кмс возросли до 23-32 %. В орошаемых почвах вся легкосуглинистая часть профилей характеризуется небольшими величинами Кмс 8,13-17,0 %. В нижележащих тяжелосуглинистых горизонтах показатели Кмс возросли до 22-32 %.

Все изучаемые темно-каштановые почвы являются незасоленными: величина сухого остатка колеблется по генетическим горизонтам от 0,023 до 0,036 %. Только в нижних горизонтах отдельных профилей как неорошаемых, так и орошаемых почв содержание солей возрастает до 0,076-0,096 %. Во всех исследованных темно-каштановых почвах растворы характеризуются слабощелочной реакцией (PH 7,23-8,4). С глубиной показатели рH возрастают до 8,02-8,4. Легкорастворимые соли в неорошаемых почвах представлены хлоридами Na, Mg, гидрокарбонатами кальция. В нижних частях профиля значительное место занимают сульфаты Mg. В орошаемых почвах солевой профиль характеризуется значительной контрастностью. В верхней метровой части профиля суммарное количество катионов и анионов колеблется в пределах 7-8 м-экв/100 г, а в нижней части профиля оно возрастает до 12-28 м-экв/100 г. Состав анионов в верхней части профиля определяется двумя анионами: Cl^- и HCO₃^-. Сульфат-ион присутствует в крайне малых количествах. Среди катионов преобладают Na⁺, Mg²⁺ и Ca²⁺. Во второй метровой толще среди анионов на первом месте находится Cl^-, примерно поровну распределяются между собой анионы SO₄^2- и HCO₃^-. Катионный состав представлен Na⁺, Mg²⁺ и Ca²⁺.

В исследуемых темно-каштановых почвах аккумуляция карбонатов определяется гранулометрическим составом, а также двучленностью профиля. В легкосуглинистых орошаемых темно-каштановых почвах аккумуляция карбонатов снижена (табл.4). Двучленность профиля способствует возрастанию запасов карбонатов. Наибольший уровень аккумуляции карбонатов характерен для тяжелосуглинистых неорошаемых почв.

Таблица 4. Агрохимические показатели темно-каштановых почв

В неорошаемых темно-каштановых почвах содержание гумуса в горизонте Aп колеблется в пределах 3,54-4,9 %. В переходном горизонте В₁ оно снижено до 1,44-2,22 %. В более глубоких горизонтах обеспеченность гумусом падает до 0,37-0,57 %. В орошаемых почвах наблюдается существенное снижение содержания гумуса в самом верхнем горизонте Aп до 1,81-2,02 %. В более глубоких горизонтах содержание гумуса падает до 0,5-0,94 %. В соответствии с этой разницей в содержании гумуса запасы его в неорошаемых почвах в слое 0-20 см составляют 75-130 т/га; в слое 0-50 см - 180-260 т/га и в слое 0-100 см - 264-418 т/га. В орошаемых почвах они значительно ниже - в слое 0-20 см - 50-53 т/га; в слое 0-50 см - 110-134 т/га и в слое 0-100 см - 158-236 т/га.

Темно-каштановые неорошаемые почвы характеризуются относительно высоким содержанием азота в гумусовом горизонте - 0,196-0,154 %. Достаточно высоким оно было и в нижележащих горизонтах - 0,112-0,098 %. В почвах орошаемых валовое содержание N очень низкое. Оно изменяется по профилям почв от 0,059 до 0,025 %. Неорошаемые почвы характеризуются и более высоким содержанием подвижных соединений N - 220-154 мг/кг, в то время как в орошаемых почвах степень обеспеченности этими соединениями снижена существенно и достигает 98-154 мг/кг.

Валовое содержание фосфора (табл.4) в неорошаемых темно-каштановых почвах в верхних гумусовых горизонтах равняется 0,11-0,17 %, в нижней половине профиля оно резко снижается - до 0,05-0,06 %. В орошаемых почвах содержание Р снижено до 0,05-0,07 %. В соответствии с такими различиями в валовом содержании фосфора запасы его были более высокими в неорошаемых почвах (2,93-3,43 т/га в слое 0-20 см) и очень низкими в орошаемых почвах (1,59-1,92 т/га в слое 0-20 см). Содержание подвижных соединений Р в почвах неорошаемых колеблется в верхних горизонтах в пределах 122-141 мг Р₂О₅ на 1 кг. Достаточно высокой степенью обеспеченности подвижными соединениями Р (110-156 мг Р₂О₅ на 1 кг) характеризуются и орошаемые темно-каштановые почвы.

Максимальное содержание подвижных соединений калия (150-170 мг/100г) аккумулируется в неорошаемых темно-каштановых почвах в самых верхних гумусовых горизонтах. С глубиной количество данной группы соединений К снижается до 20-40 мг/100г. По-другому происходит аккумуляция подвижных соединений калия в орошаемых темно-каштановых почвах. В этих почвах резко снижено содержание подвижных соединений К в пахотном и переходном горизонтах (28-50 мг/100г). Наблюдается некоторая аккумуляция их в более глубоких горизонтах.

Содержание железа в исследуемых почвах изменяется от 3,46 до 5,6 %. В неорошаемых тяжело- и среднесуглинистых почвах наблюдается элювиирование соединений железа из самого верхнего гумусового горизонта и иллювиальное накопление соединений Fe в средней части профиля. В орошаемых почвах это элювиирование соединений железа из верхних горизонтов выражено меньше. Все изучаемые почвы характеризуются достаточно высоким количеством подвижных соединений Fe - 18-26 мг на 1 кг. При этом в орошаемых почвах наблюдается тенденция более высокой аккумуляции этой группы соединений Fe (табл.4).

Валовое содержание марганца в неорошаемых темно-каштановых почвах изменяется в пределах генетических горизонтов от 150-250 мг/кг в самых нижних почвенных горизонтах до 350-550 мг/кг в самых верхних гумусовых горизонтах. Орошаемые темно-каштановые почвы характеризуются более низкими показателями валового содержания Mn - 300-150 мг/кг. Содержание подвижных соединений Mn подвержено значительным колебаниям. В неорошаемых почвах количество подвижных соединений Mn изменяется в верхних горизонтах от 23 до 44 мг/кг, снижаясь с глубиной до 11-18 мг/кг. В орошаемых почвах более высокая аккумуляция подвижных соединений Mn также приурочена к верхним горизонтам - 19-29 мг/кг. В нижних горизонтах количество этих соединений Mn снижено до 8-13 мг/кг.