АГРОХИМИЯ, 2014, № 10, с. 25-33
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Плодородие почв
УДК 631.62:631.416:631.417.2
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ОСУШЕНИЯ НА СВОЙСТВА И БИОПРОДУКТИВНОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ
© 2014 г. М.Ф. Овчинникова
Учебно-опытный почвенно-экологический центр Московского государственного университета
им. М.В. Ломоносова 141592 Московская обл., Солнечногорский р-н, п/о Ударный, Россия Е-та11: biochem.ovchinnikova@yandex.ru
Поступила в редакцию 17.03.2014 г.
Изучены химические свойства, характеристики гумуса и биопродуктивность дерново-подзолистой почвы производственного поля до осушения и в течение 25 лет после прокладывания дренажных траншей в условиях выраженного микрорельефа, активного применения агрохимических средств в севообороте и последующего ослабления агрогенных воздействий. Отмечены позитивные аспекты осушения и негативные моменты, связанные с нарушением почвенного покрова при строительстве дренажных траншей. Дана оценка эффективности работы дренажной системы на основе сравнительной характеристики свойств почвы разных элементов рельефа в зависимости от режима увлажнения.
Ключевые слова: длительное осушение, свойства почвы, биопродуктивность, дерново-подзолистая почва.
ВВЕДЕНИЕ
В 1970-1990-е годы активно осуществлялось строительство осушительных систем, особенно на территории Нечерноземной зоны, где широко распространены избыточно увлажненные дерново-подзолистые почвы. Осушение с помощью открытого или закрытого дренажа способствует оптимизации гидрологического режима, что приводит к положительным изменениям в тепловом и окислительно-восстановительном режимах, уменьшению плотности и увеличению пористости верхних слоев почвы, активизации биологических процессов [1-4]. В то же время в ряде исследований обращено внимание на негативные последствия строительно-дренажных работ. Увеличение зоны аэрации и активизация элювиально-иллювиального процесса в мелиорированных почвах способствуют усилению выщелачивания, подкислению среды, интенсивному выносу тонкодисперсных частиц, повышению подвижности органического вещества и уменьшению его содержания в верхней части профиля [1, 4-8]. Позитивные изменения свойств мелиорированных почв и повышение их плодородия отмечены в основном при проведении мелиоративных работ в комплек-
се с агромероприятиями, часто перекрывающими влияние дренажа [6, 7]. В этих случаях, однако, затрудняется оценка реального вклада мелиоративного фактора в изменение свойств почвы. По данным отдельных авторов, влияние агроме-роприятий прослеживается преимущественно в пределах пахотного слоя, влияние дренажа - в нижележащих слоях [6, 7].
Для современного периода сельскохозяйственного производства характерны сокращение или свертывание агромероприятий по сохранению плодородия мелиорированных почв, а также сокращение объемов мелиоративных работ, ослабление внимания к реконструкции дренажных систем. Изучение динамики свойств мелиорированных почв в зависимости от длительности осушения, состояния дренажных систем и специфики агрогенных воздействий является актуальным, но недостаточно изученным вопросом.
Цель работы - изучить изменение химических свойств, характеристик гумуса и биопродуктивности дерново-подзолистой почвы при длительном осушении в зависимости от специфики агро-мероприятий; оценить эффективность действия дренажа на основе сравнительной характеристи-
ки свойств избыточно увлажненных почв микропонижений и их автоморфных аналогов.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводили на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве производственного поля Учебно-опытного почвенно-экологическо-го центра МГУ им. М.В. Ломоносова (Московская обл.). Почвообразующая порода - покровные суглинки на моренных отложениях. Общая площадь поля 12 га, из которых примерно 1/3 занимают микропонижения, выраженные в форме потяжин со свойственным им характером избыточного поверхностно-проточного увлажнения на фоне промывного режима. В 1987 г. по всей площади поля была построена осушительная система в виде закрытого гончарного дренажа. Дренажные трубы диаметром 7.5 см заложены на глубине 0.8-0.9 м с междренным расстоянием от 15 до 20 м. До 1996 г. поле находилось в структуре 4-польного зернотравянопропашного севооборота. В 1989 г. под пропашную культуру вносили торфонавозный компост в количестве 40 т/га; в 1989 и 1990 гг. проведено известкование (в расчете по 1 Нг и 0.5 Нг). Дозы минеральных удобрений рассчитывали по потребностям сельскохозяйственных культур: в 1988-1990 гг. было внесено N120P90K220. С 1991 г. агрохимические средства не применяли. С 1997 г. поле выведено из структуры севооборота и по настоящее время занято злаково-бобовыми травосмесями, основными компонентами которых являются овсяница луговая (Festuca pratensis), тимофеевка луговая (Phleum pratense), клевер красный (Trifolium red). Агротехнические воздействия в этот период были связаны с периодическим проведением механической обработки почвы (вспашкой, дискованием, культивацией), кошением трав, подсевом многолетних трав.
В период активного ведения агрохозяйства с соблюдением структуры севооборота (19871993 гг.) отбор образцов почвы проводили ежегодно, в период выведения поля из севооборота и ослабления агрогенных воздействий - с интервалом в 5 лет (1997, 2002, 2007, 2012 гг.). Образцы почвы отбирали в июне на повышенных участках и в микропонижениях с глубины 0-20 и 20-40 см в пятикратной повторности для каждого элемента рельефа. В образцах почвы определяли полевую влажность, содержание гумуса, рНкс1, гидролитическую кислотность, обменные основания общепринятыми методами [9], групповой и фракционный состав гумуса - по Тюрину в модификации
Пономаревой и Плотниковой [10]. Биопродуктивность почвы оценивали в годы возделывания злаково-бобовой травосмеси с пробной площади 1 м2 [11]. Статистическая обработка результатов исследований проведена методами вариационного и дисперсионного анализов [11].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
До строительства осушительной системы (1987 г.) зафиксированы существенные различия в свойствах почвы в зависимости от элемента микрорельефа. Для профиля почвы микропонижений были характерны признаки оглеения (сизоватый оттенок, обилие новообразований - бурых Fe-Mn конкреций, ржавых примазок), более высокие величины полевой влажности, негативные изменения характеристик ППК, снижение содержания гумуса и ухудшение его качества (рис. 1).
После проведения осушительных работ в большинстве из исследованных сроков прослежено снижение полевой влажности в образцах почвы в пределах всего поля, хотя в отдельные годы количество осадков за вегетационный период превышало домелиоративный уровень (рис. 2). Различия между почвой повышенных и пониженных участков по этому показателю существенно сгладились, тем не менее, в профиле почвы микропонижений сохранялись признаки оглеения.
Через год после осушения (1988 г.) отмечено ухудшение химических свойств обеих разностей почвы, четко выраженное в местах прохождения дренажных траншей, либо в непосредственной близости от них. На междренных площадках, где сохранялось ненарушенное сложение, свойства почвы изменялись незначительно. В среднем в пределах слоя 0-40 см почвы и пониженных, и повышенных участков зафиксированы возрастание показателей почвенной кислотности (на 9-21%), уменьшение суммы обменных оснований (на 9-25%), снижение содержания гумуса (на 11-20%).
Применение комплекса агромероприятий (внесение органических удобрений в1989 г., двукратное известкование в 1989 и 1990 г., применение минеральных удобрений в1988-1990 гг., возделывание злаково-бобовых травосмесей в 1991, 1992 гг.) позволило в сравнительно короткие сроки восстановить свойства почвы, нарушенные строительно-дренажными работами. Позитивные изменения характеристик ППК зафиксированы через 2-3 года после мелиорации (рис. 1). Наиболее выраженный эффект агроприемов отмечен в
0-20 см
1987 1989 1991 1993 1997 2002 2007 2012
Время, годы О (а) Д(б)
Рис. 1. Химические свойства почвы и содержание гумуса повышенных участков (а) и микропонижений (б) до осушения (1987 г.) и последующие периоды с разной агрогенной нагрузкой (1988-1993 гг. и 1997-2012 гг.).
пахотном слое в отношении показателей кислотности: по результатам дисперсионного анализа 73-84% многолетней изменчивости показателей в период с 1987 г. по 1993 г. были обусловлены влиянием этого фактора и только 13-19% - влиянием микрорельефа; в подпахотном слое отмечено ослабление влияния агроприемов до 47-63% и возрастание действия микрорельефа до 21-36%. Существенное влияние агромероприятий (52-64%)
в этот период выявлено также в отношении варьирования суммы обменных оснований в пределах слоя 0-40 см.
Восстановление исходного содержания гумуса в пахотном слое почвы повышенных участков зафиксировано через 4 года, в пахотном и подпахотном слоях почвы понижений - через 5-6 лет после мелиорации. Помимо органических удобрений, компенсировавших от 40 до 70% потерь гумуса,
20-40 см
О-
-О
-О
-О
1987 1989 1991 1993 1997 2002
Время, годы О (а) Д(б)
Рис. 1 (окончание)
2007
2012
интенсификации процесса гумусообразования в значительной степени способствовало двухлетнее возделывание злаково-бобовых травосмесей.
В период с 1992 по 1997 гг. в условиях севооборота, но без применения агрохимических средств, в пахотном и подпахотном слоях почвы повышенных участков отмечено снижение содержания гумуса; среднегодовая убыль запаса гумуса в слое 0-40 см за этот период составила 2.2 т/га. В пахотном и подпахотном слоях почвы микропонижений прослежена тенденция к незначительному увеличению содержания гумуса (рис. 1). Существенных изменений характеристик ППК в течение этого периода не наблюдали.
При выведении поля из севооборота и бессменном в течение 15 лет возделывании травосмесей
35
чР
„ зон
8 25-| 20-§ 15
I Ю
и
в <
о 5
с
о
]А
I
600 500
-400
& >в и Р-
о
300 | ?
200 I 100
о ОО СТ\ О т-н СЧ
до но оо Ф а ^ ^
Ь N Ь N
О О т-н
СТ\ О о о
т-н га 14 сч
Время, годы ЦЦ Повышенные участки Ш Микропонижения
Рис. 2. Полевая влажность дерново-подзолистой почвы (020 см) до осушени
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.