ФИЗИКА ПОЧВ
УДК 631.432
ВОДНЫЙ РЕЖИМ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ПРЕДКАВКАЗСКИХ АГРОЧЕРНОЗЕМОВ ОБЫКНОВЕННЫХ В ПЕРИОД АНОМАЛЬНЫХ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ 2007-2013 гг.
© 2015 г. Г. С. Базыкина1, А. С. Извеков!, С. Г. Жданов2
1Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7 2Армавирская опытная станция ВНИИ масличных культур Россельхозакадемии, 352925, Краснодарский край, Армавир e-mail: Bazykina.Galina@mail.ru Поступила в редакцию 24.02.2014 г.
Описаны фациальные особенности водного режима и морфологии предкавказских агрочерноземов обыкновенных (Haplic Chernozems). Установлено, что за 7 лет исследований, характеризующихся в результате глобального потепления аномально теплыми зимой и влажными летом погодными условиями, трижды происходило глубокое и сквозное промачивание их трехметровой почвенной толщи с оттоком из нее гравитационной влаги и образованием в последнем случае на глубине 200—300 см временного слоя повышенного увлажнения с капиллярно-подвешенной влагой. В условиях повышенного атмосферного увлажнения теплого полугодия не наблюдалось значительного иссушения верхней части гумусового горизонта агрочерноземов. Зоной активного расхода почвенной влаги под сельскохозяйственными культурами являлся слой 0—200 см, тогда как из нижележащей толщи расход влаги на десукцию был минимальным даже при наличии продуктивной влаги. Продолжительное существование аномальных погодных условий может иметь следствием увеличение роли промывной составляющей периодически промывного водного режима почв и изменение их карбонатного профиля и диагностических признаков.
Ключевые слова: фациальные особенности, почвенная толща, режим влажности, промачивание почв, поступление, расход влаги, иссушение почв, водный режим.
БО1: 10.7868/80032180X15010025
Объект исследования находится на слабопологом склоне южной части Азово-Кубанской низменности (левобережье р. Кубань) поблизости от г. Армавир на территории Армавирской опытной станции ВНИИ масличных культур.
Предкавказские черноземы обыкновенные имеют фациальные особенности по сравнению с черноземами обыкновенными умеренных фаций в морфологии и водном режиме, связанные со спецификой климата, в котором они формируются [10].
Климат ареала этих черноземов отличается увеличением теплообеспеченности как теплых, так и холодных полугодий (ТП и ХП) и уменьшением количества атмосферных осадков. Имеются в виду гидрологические годы, холодное полугодие которых начинается в октябре, со времени преобладания поступления влаги в почвы над ее расходом, и заканчивается в марте следующего календарного года, теплое полугодие — это период активного расхода почвенной влаги с апреля по сентябрь.
Исследуемые почвы имеют периодически промывной водный режим, однако в условиях более мягкой зимы и полного усвоения осадков осенне-зимне-весеннего периода чаще происходит более глубокое промачивание и значительная влагозарядка в осенне-зимне-весенний период [1, 10]. Для них характерен относительно более длительный сезон активной миграции почвенных растворов, в частности существования восходящих токов влаги из более влажных к иссушаемым вышележащим слоям, а также резкое и сильное иссушение гумусового горизонта в поздневесен-ний и летний сезоны. В результате вышеперечисленного формируются фациальные особенности предкавказских черноземов обыкновенных. Они заключаются в сочетании признаков типичных и обыкновенных черноземов умеренных фаций [10] как в водном режиме, так и в морфологии. Эти почвы имеют мощный гумусовый горизонт с содержанием гумуса в его верхней части около 5%, высокое (с поверхности) вскипание (по этому признаку предкавказские черноземы именуются также карбонатными), наличие обильного псевдомицелия обычно с глубины 35—45 см, отсут-
ствие аккумуляций легкорастворимых солей и гипса, формирование в подгумусовом горизонте на глубине 100—120 см горизонта с карбонатными образованиями в виде белоглазки.
Иллюстрацией особенностей предкавказских черноземов обыкновенных является описание разреза, заложенного на пашне.
А пах, 0—30 см — темно-серый, с коричневым оттенком, свежий, рыхлый, в нижней части уплотненный, глыбисто-комковатый, тяжелосуглинистый, бурно вскипает с поверхности.
Аса, 30—55 см — темно-серый, свежий, рыхлый, зернисто-комковатый, тяжелосуглинистый, вскипает, с 40—50 см — псевдомицелий, переход постепенный.
АВ1са, 55—115 см — темновато-серый с буроватым оттенком, рыхлый, комковато-ореховатый, тяжелосуглинистый, обильный псевдомицелий, имеются червоточины и кротовины, переход постепенный.
В1са, 115—145 см — серовато-бурый, рыхлый, комковато-ореховатый, тяжелосуглинистый, много псевдомицелия, белоглазки, журавчиков и ходов червей, переход постепенный.
В2са, 145—160 см — бурый, свежий, рыхлый, крупнокомковатый, тяжелосуглинистый, много прожилок карбонатов, псевдомицелия, журавчи-ков, белоглазки, переход постепенный.
ВСса, 160—212 см — буровато-палевый, плотнее предыдущего, свежий, тонкопористый, тяжелосуглинистый, много белоглазки.
Как показало глубокое бурение, произведенное в октябре 2012 г. под руководством П.А. Ми-хеева и Ю.В. Паршиной, в почвообразующей породе — тяжелосуглинистом делювии — на глубине около 6 и 8 м имеются прослойки крупнообломочного гравия и гальки. Водовмещающей породой являются нижележащие пески. Зеркало грунтовых вод залегает на глубине около 7 м и капиллярная кайма, особенно при наличии прослоек, не достигает почвенного профиля. Таким образом, пополнение запаса влаги в почвах происходит только за счет атмосферных осадков.
Черноземы, которые являются предметом нашего обсуждения, находясь в так называемом Армавирском ветровом коридоре, имеют еще одну специфическую особенность: в малоснежные зимы и сухие весны, когда они могут получить недостаточную влагозарядку, они подвергаются опасности ветровой дефляции. В 60—70-е годы прошлого столетия в сухие годы черные бури неоднократно наносили большой ущерб, вызывая уничтожение плодородного поверхностного слоя пашни и необратимую деградацию черноземов [4, 6, 7]. В целях борьбы с этим явлением была разработана и освоена почвозащитная технология [5, 8, 9], суть которой заключается в минимизации об-
работки почв и улучшении их структуры. Вместо обычной отвальной вспашки предложена поверхностно-мульчирующая обработка почвы на глубину 10—12 см — под озимую пшеницу, а под другие культуры севооборота — плоскорезная обработка. Оставляемая на поле стерня и измельченные растительные остатки мульчируют поверхность почвы, способствуют снегозадержанию и увеличению весенних поступлений влаги, а их последующее запахивание — обогащению лабильным органическим веществом и оструктури-ванию почв. Изучение эффективности этой технологии, в том числе режима влажности почв, в указанный период выполнено сотрудниками Армавирского стационара Н.И. Паниным и С.Г. Ждановым под руководством А.С. Извекова. Г.С. Базыкиной проведено обобщение материалов исследований. Наблюдения за режимом влажности почв вели на площадках размером 50 х х 50 м на полях зернопропашного севооборота с традиционной обработкой почв плугом (контрольные площадки) и с почвозащитной обработкой (опытные площадки). В данной статье обобщены результаты наблюдений за режимом влажности мощных тяжелосуглинистых черноземов обыкновенных на двух полях (2 и 3) севооборота под зерновыми (озимая пшеница) и пропашными (сахарная свекла, соя, подсолнечник) культурами. Влажность почв на всех объектах определялась до глубины 3 м после снеготаяния (конец марта—начало апреля). В дальнейшем на озимой пшенице — в периоды выхода в трубку (середина— конец мая), молочной спелости (июнь) и перед уборкой — в июле; на посевах сои — в середине июня, июля и перед уборкой — в сентябре; под сахарной свеклой — в конце июня и перед уборкой, в начале сентября.
Годы исследований (2007—2013 гг.) пришлись на начавшийся в 70-х гг. прошлого столетия длительный (более 40 лет) период, именуемый периодом глобального потепления. Для этих лет были характерны повышенные против средней многолетней нормы температуры воздуха в течение ХП и особенно зимних (декабрь—февраль) месяцев (табл. 1), частые оттепели. Вследствие этого почти ежегодно создавались благоприятные условия для сохранения на поверхности почв выпавшего снега (сырой снег не перевевался), впитывания талых вод в непромерзшие почвы весной и даже в течение зимы во время оттепелей и сокращения при этом поверхностного стока и эрозии почв. Важно отметить тот факт, что в 70% лет за период исследований суммы атмосферных осадков ТП и отдельных месяцев превышали среднюю многолетнюю норму (иногда значительно). Выпадающие осадки препятствовали пересыханию поверхностных слоев почвы, а в 2011 г. осадки мая и июня вызвали глубокое промачивание почв, и их повышенная влажность сохранялась
Таблица 1. Характеристика погодных условий 2005/2006—2012/2013 гг., по данным метеостанции Армавир
Период X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX ХП XIII IX-XI XII-II ТП ГУ-К
Температура воздуха среднемесячная, ° С
Средняя многолетняя 11.0 4.3 -1.0 -3.4 -2.5 3.1 10.2 16.2 19.6 22.7 22.1 16.9 1.9 10.7 - 2.3 19.6
2005/2006 6.4 4.2 2.0 -0.4 3.5 5.4 13.0 16.9 19.8 21.9 21.4 18.3 3.5 >5.3 1.7 18.6
2006/2007 12.8 5.1 5.0 2.7 -0.4 4.8 12.0 18.5 21.6 24.2 25.3 20.3 5.0 12.1 2.4 20.3
2007/2008 14.6 3.5 0.8 -5.4 -0.8 9.4 14.1 15.0 20.3 23.3 24.8 18.0 3.7 12.8 -1.8 19.3
2008/2009 12.5 7.1 -0.1 -1.6 -4.1 5.6 9.1 15.6 22.5 24.3 20.2 17.6 4.6 12.5 -1.9 18.2
2009/2010 14.9 7.1 3.3 -1.2 1.7 4.8 11.3 18.0 23.9 26.0 26.7 20.9 5.1 13.2 1.3 21.1
2010/2011 11.0 9.6 5.9 -1.6 -3.1 3.5 9.3 18.6 23.9 26.9 26.8 17.3 4.2 13.8 0.4 20.5
2011/2012 10.8 -0.7 3.1 -2.2 -6.0 3.4 15.7 19.8 22.4 24.0 23.1 19.4 1.4 9.1 -1.7 20.7
2012/2013 15.5 7.8 0.9 2.0 4.2 6.3 13.0 19.9 22.2 23.5 23.3 - 6.1 14.2 2.4 16.8
Сумма атмосферных осадков, мм
Средняя многолетняя 49 43 35 34 30 35 45 60 77 54 49 41 226 133 99 326
2005/2006 79.4 31.5 23.5 47.8 60.2 16.5 54.7 105.0 67.5 81.0 31.5 78.7 258.9 - 131.5 418.4
2006/2007 65.4 104.7 62.3 51.4 29.2 60.8 46.2 36.0 71.4 27.2 77.8 28.7 373.8 248.8 142.
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.