ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 5, с. 515-526
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.445.4:631.67
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЦВЕТНОСТИ ГУМУСОВЫХ ГОРИЗОНТОВ В КАЧЕСТВЕ ИНДИКАТОРОВ ЭВОЛЮЦИОННОГО ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПНЫХ ПОЧВ ЗАВОЛЖЬЯ ПРИ ОРОШЕНИИ
© 2015 г. Г. В. Стома, С. Ю. Розов, Н. И. Суханова
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы e-mail:gstoma@yandex.ru; rozov@soil.msu.ru; vogudin@yandex.ru Поступила в редакцию 01.08.2013 г.
Изменения, произошедшие за 50 лет орошения в почвах опытно-производственного хозяйства ВолжНИИГиМа Саратовской обл. в комплексе параметров гумусного состояния и окраски гумусовых горизонтов, свидетельствуют о развитии почвообразовательного процесса по более северному гумидному варианту. Его интенсивность обуславливается приуроченностью почв к элементам мезо-и микрорельефа. Качественные различия в характере гумусообразования в почвах водораздельных пространств, средних и нижних частей склонов подтверждаются наличием статистически достоверных отличий характеристик цветности почв по системе CIE—L*a*b*. Наиболее информативными оказываются светлота (L*) и желтизна (b*). Светлота связана с содержанием гумуса и, возможно, с его качественным составом, а изменение желтизны является результатом маскировки желтоокра-шенных минеральных соединений железа новообразованным гумусом. Данные показатели цветности являются надежными критериями оценки окраски и могут служить основанием для установления факта и направления эволюционных изменений орошаемых почв степных регионов.
Ключевые слова: каштановые почвы, гумусное состояние, окраска почв, шкала Манселла, спектральная отражательная способность, система цветности CIE—L*a*b*.
DOI: 10.7868/S0032180X1505010X
ВВЕДЕНИЕ
Как показывает опыт длительной эксплуатации оросительных систем в степных регионах, многолетнее орошение оказывает существенное воздействие на комплекс природных условий территории, режимы почвообразования и направление почвенной эволюции [3, 8, 16, 24, 26, 27]. Общепринятой концепции антропогенной эволюции почв, в том числе и орошаемых, в настоящее время не существует, а накопленный фактический материал позволяет лишь констатировать ее возможные деградационные, стабилизационные и проградационные тренды [2, 16, 24, 25]. В зоне степного земледелия наличие участков с различными стадиями и направлением эволюции почв "не только возможно, но и неизбежно", ввиду протекания разнонаправленных процессов в ландшафте [16]. Искусственное увлажнение способствует увеличению скорости, неравномерности и разнообразия развития почв и почвенного покрова в пространстве и асинхронности их трансформации во времени. При этом может ускоряться как проградация, так и деградация почв [24].
Практически всюду в почвах оросительных систем наблюдаются негативные последствия
орошения. Развитие вторичного засоления, осо-лонцевания и подтопления обычно четко локализовано и приурочено к отдельным плохо дренированным участкам; оно проявляется при наличии неблагоприятных свойств почвогрунтов или при использовании некондиционных оросительных вод (минерализованных или содержащих соду). Повсеместно в верхних горизонтах орошаемых почв прослеживается разрушение структуры, вторичное оглинивание и слитиза-ция, разнонаправленные изменения гумусного состояния [10, 15, 16, 24, 26, 27].
Наряду с многочисленными публикациями, отражающими разнообразные деградационные процессы почв при орошении, встречаются работы, в которых прямо или косвенно указывается на возможность или на реальные проявления прогрессивного направления эволюции орошаемых почв [2, 4, 17, 24]. В то же время информация о результатах исследований на участках с програда-ционным направлением эволюции орошаемых почв скудна по различным причинам, что, как справедливо отмечал Унгурян, "... не в последнюю очередь, связано с их весьма ограниченным распространением" [2].
При антропогенном воздействии изменение почв прослеживается на разных таксономических уровнях, но обычно не выходит за пределы их типовой принадлежности. Однако Гусев [8] и Иванов [11] считают, что антропогенная эволюция может вызывать сдвиги в почвообразовании и на более высоком уровне: "... при орошении ... происходят заметные изменения почв, эквивалентные зональным сменам".
Одним из важнейших факторов эволюции почв степей является изменение водного режима. В мелиоративном почвоведении наиболее изучен вопрос о влиянии орошения на режим и химизм грунтовых вод, а также на накопление и миграцию солей в почвогрунтах. Процессам, проявляющимся в незасоленных грунтах, уделено значительно меньшее внимание. Рядом исследователей установлено, что поливы пресной водой гидрокарбо-натно-кальциевого состава, сопровождающиеся высоким уровнем агротехнологии, обуславливают поддержание благоприятных природных свойств почв, а преобладающей тенденцией их развития можно считать олуговение [3, 4, 24, 26].
Детальными исследованиями свойств почв и структуры почвенного покрова установлено, что за последние два десятилетия в лесостепной и степной зонах (даже в условиях богарного земледелия) автоморфные черноземы на приводораз-дельных склонах постепенно эволюционируют в полугидроморфные (лугово-черноземные или черноземно-луговые), а локально — вплоть до глеевых (мочаристых) почв. Причиной этого служит переувлажнение почв, развивающихся на тяжелых почвообразующих породах, атмосферными осадками, поверхностными и грунтовыми водами [10, 30, 31].
Общеизвестно, что формирование профиля почв степных регионов (черноземов и каштановых) осуществляется в результате проявления таких элементарных почвообразовательных процессов, как гумусообразование, гумусонакопление и миграция карбонатов, следовательно, орошение может оказать влияние на интенсивность развития именно этих процессов. Имеется точка зрения, что эволюция черноземов и темно-каштановых почв, как богарных, так и орошаемых, при общей гумидизации микроклимата агроландшафта ведет к развитию профилеобразующего процесса по гумидному варианту [2, 16, 24, 32].
Процесс гумусонакопления занимает особое положение, его можно считать "центральным ядром почвообразования"; содержание и характер гумуса оказывают влияние на протекание других элементарных почвообразовательных процессов [16]. Литературные сведения о направлениях и интенсивности процесса гумусо-образования в орошаемых почвах степной зоны по сравнению с богарными часто противоречи-
вы. Выделяются три разных тенденции: констатируется отсутствие существенных изменений; имеются указания на увеличение содержания и запасов гумуса, степени его гуматности; указывается на уменьшение этих показателей [17, 20, 21, 28]. Неоднозначность результатов обусловлена разнообразием природных условий и технологии орошаемого земледелия, влияющими на соотношение интенсивности процессов минерализации и гумификации органических остатков, которые, кроме того, могут быть разнесены во времени в течение периода орошения [20, 27].
Весьма интересная информация по этому вопросу приведена в работе Орлова с соавт. [21]. Отмечается, что орошение темно-каштановых почв Поволжья способствует возрастанию коэффициента увлажнения (с 0.41 до 0.80), степени использования радиационного баланса (с 0.31 до 0.58) и смещает местоположение почв в биоэнергетической системе (по Волобуеву) на два гидроряда (с 4 до 6) до "уравновешенного" увлажнения. Увеличение степени увлажнения и использования приходящей солнечной радиации вызывает возрастание затрат энергии на почвообразование, повышение продуктивности агроценозов, общей численности микроорганизмов и продолжительности периода их активной деятельности. Это изменяет характер процесса гумусообразования. В орошаемых почвах по сравнению с богарными их аналогами увеличиваются скорость разложения органических остатков (в 1.4 раза), коэффициент минерализации (в 1.2 раза) и гумификации (в 1.6—1.8 раза), приводя к увеличению содержания гумуса, степени его гуматности, оптической плотности гуминовых кислот и изменению других показателей качества специфических органических соединений.
Такие изменения параметров гумусного состояния почв сказываются на окраске прокрашенной гумусом толщи, которая может выступать наиболее очевидным диагностическим признаком эволюционных трендов орошаемых почв.
Целью настоящего исследования явилась оценка возможности использования качественных и количественных параметров окраски про-гумусированных горизонтов почв степной зоны в качестве индикатора их эволюционных преобразований при орошении.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектом исследования послужили почвы первой очереди Энгельсской оросительной системы (бывшая Энгельсская опытно-мелиоративная станция, в настоящее время — опытно-производственное хозяйство ВолжНИИГиМа, здесь и далее — ОПХ), расположенной на левобережье р. Волга в Саратовской обл. Методы и
приемы орошения на этой территории претерпевали изменения и совершенствовались в течение всего периода эксплуатации. В настоящее время орошение на площади 336 га производится дождевальными установками "Фрегат" из оросительной сети закрытого типа. Оросительная вода — волжская пресная (около 0.4 г/л) гидро-карбонатно-кальциевая. Оросительная норма — 1000-1200 м3/га, поливная - 250-300 м3/га. Севооборот — прифермский кормовой с высокой долей однолетних и многолетних трав, фуражного зерна, с редким включением пропашных культур.
Рельеф территории ОПХ относительно выровненный с перепадами высот до 6 м на протяжении 2 км. В южной части имеется два небольших плоских водораздела с пологими склонами (крутизной в основном до 1.0°—1.5°) длиной 300— 400 м всех экспозиций. Крупное мезопонижение (шириной около 700 м и глубиной до 2 м) проходит через центральную часть южного участка, менее глубокое (1—1.5 м) и менее обширное (до 300 м) расположено в северной части оросительной системы. Территория ОПХ осложнена блюд-цеобразными микропонижениями (глубиной 10— 25 см, диаметром 5—50 м), занимающими 10—25% от площади отдельного ареала. Грунтовые воды с минерализацией 0.3—3 г/л залегают на глубине 18—20 м. Зона аэрации сложена опресненными древнеаллювиальными отложениями х
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.