ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 6, с. 759-765
ЭРОЗИЯ ПОЧВ
УДК 631.811:631.472.56:631.4592::31.445.24(476)
ПОТЕРИ ГУМУСА И ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ ИЗ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПРИ ВОДНОЙ ЭРОЗИИ*
© 2004 г. Н. Н. Цыбулька1, И. И. Жукова2, В. В. Жилко3
1Могилевский филиал Института радиологии, Белоруссия, 212004 Могилев, пр. Витебский, 34, rniup@tut.by
2Могилевский государственный университет им. A.A. Кулешова, Белоруссия, 212030 Могилев,
ул. Первомайская, 44
3Институт почвоведения и агрохимии HAH Б, Белоруссия, 220108 Минск, ул. Казинца, 62
Поступила в редакцию 13.08.2003 г.
Представлены результаты многолетних исследований смыва гумуса и элементов минерального питания растений с процессами водной эрозии на дерново-палево-подзолистых почвах. Установлены количественные показатели потерь гумуса, азота, фосфора и калия из почвы с жидким и твердым стоком в период весеннего снеготаяния и выпадения стокообразующих дождей под разными сельскохозяйственными культурами.
ВВЕДЕНИЕ
Регулирование круговорота и баланса органического вещества и биогенных элементов имеет важнейшее значение в связи с необходимостью повышения плодородия почв, продуктивности земледелия и охраны окружающей среды. Проблема баланса гумуса и элементов питания наиболее острой является на эродированных почвах, которые характеризуются пониженным содержанием органического вещества и макроэлементов. На этих почвах имеется дополнительная расходная статья баланса, обусловленная процессами эрозии.
По литературным данным в разных почвенно-экологических условиях ежегодный вынос с жидким и твердым стоком гумуса может колебаться от 5-10 до 450-480 кг/га и более, азота - 1-35, фосфора - 0.1-15, калия - 0.3-25, кальция - 10-25, магния - 2-11 кг/га [2, 3, 5, 13, 15]. Приводятся данные о более значительных потерях элементов питания - фосфора до 95, калия - до 72 кг/га в год [4].
Валовые формы элементов питания растений теряются в основном со смываемой почвой, а подвижные - с поверхностным стоком талых и дождевых вод [12]. Отмечено [14], что потери минерального азота с поверхностным стоком в 50100 раз выше, чем со смывом почвы, а доля нитратов в выносе составляла 60-70%.
Из биогенных элементов фосфор наименее подвержен водной миграции и основная масса его
уносится с твердым стоком [5, 10]. Имеются дан-
*
Работа выполнена в Белорусском научно-исследовательском институте почвоведения и агрохимии.
ные [11], что более половины фосфора теряется в органической форме.
Валовое содержание калия в почве превосходит запасы азота и фосфора, поэтому он может смываться в значительных количествах. Больше всего теряется обменного калия за счет выноса илистых частиц, обогащенных этим элементом [12].
Растительность всех видов является мощным противоэрозионным фактором. Приводятся данные [8], что под озимыми зерновыми культурами потери элементов питания в два раза ниже, чем на зяби.
Цель настоящей работы заключалась в установлении количественных показателей потерь гумуса, азота, фосфора и калия из дерново-палево-подзолистых почв с водной эрозией в период весеннего снеготаяния и выпадения стокообразующих дождей под разными сельскохозяйственными культурами.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили на стационарных стоковых площадках, расположенных на выпуклом склоне южной экспозиции с крутизной 5-7°. Постоянные стоковые площадки заложены по геоморфологическому профилю от водораздельной равнины до подножья склона. Длина каждой площадки или длина линии стока - 60 м, ширина -12 м, общая площадь одной площадки - 720 м2. Стоковая площадка представляет собой изолированный от окружающей местности прямоугольный участок склона, огражденный по контуру, за исключением нижней стороны, бортиками высо-
той 25-30 см и оборудованный в нижней части устройствами для учета стекающей с его поверхности воды и выносимой почвы. Ограждение площадки предотвращает попадание на нее воды, стекающей с окружающей территории. Длинные стороны площадок располагаются строго перпендикулярно горизонталям склонов. В нижней части площадки для перехвата воды, стекающей со склона, располагается водоприемный лоток под некоторым углом к горизонталям.
Объектом исследований являлись дерново-палево-подзолистые почвы, сформированные на легких лёссовидных суглинках. На водораздельной равнине расположены неэродированные почвы, на склоне - эродированные, подножья склона - глееватые намытые почвы.
Смыв почвы, жидкий сток, потери с эрозией гумуса и элементов питания определяли в соответствии с принятыми методиками [6, 7]. Смыв почвы (твердый сток) с территории стоковой площадки, определяли путем суммирования стока взвешенных и донных наносов. Сток донных наносов, которые оседали в водоприемном лотке и стокоприемнике, учитывали весовым методом, а сток взвешенных наносов - методом фильтрования проб, отбираемых на мутность на выходе из стокоприемника.
Учет стока талых и ливневых вод выполняли с помощью измерительного оборудования, расположенного в специальном павильоне в нижней части склона. Оборудование представляет собой металлические мерные баки, имеющие две сообщающиеся между собой секции, с водосливными треугольными вырезами в передней стенке. Первая секция служит верхним бьефом водослива, установленного в торцевой части бака, вторая - для приема воды, поступающей из водоприемного лотка стоковой площадки. При учете объема жидкого стока использовали самописцы уровня воды типа "Валдай".
Для установления потерь гумуса, азота, фосфора и калия с жидким стоком стоковые воды отбирали в период весеннего снеготаяния и при выпадении всех стокообразующих дождей.
Содержание в твердом стоке (наносах) гумуса определяли по методу Тюрина, общего азота - по Кьельдалю-Иодльбауеру, подвижного фосфора и обменного калия - по Кирсанову [1]. Химический анализ стоковых вод выполняли по методике [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Проявление водно-эрозионных процессов наблюдается в почвенно-климатических условиях Белоруссии в два периода: во время зимних оттепелей и весеннего снеготаяния и во время выпадения стокообразующих дождей.
Потери гумуса и элементов питания при весеннем снеготаянии. Эрозия почвы при весеннем снеготаянии - результат взаимодействия постоянных (длины, крутизны и экспозиции склона) и динамических факторов (мощности снежного покрова и запасов воды в снеге, влажности и глубины промерзания почвы к моменту начала снеготаяния, наличия или отсутствия ледяной корки, продолжительности и интенсивности таяния снега).
Весеннее снеготаяние на полях начинается при переходе среднесуточной температуры воздуха через 0°С и продолжается от нескольких дней до нескольких недель. В этот период почвы находятся под зябью, озимыми зерновыми культурами и многолетними травами.
По многолетним наблюдениям объем жидкого стока изменялся на зяби от 0.2 до 28.4 мм, под озимыми зерновыми культурами достигал 19.6, под многолетними травами - 15.7 и в среднем составлял соответственно 9.9, 11.1 и 6.6 мм (табл. 1).
Вынос гумуса и элементов питания с жидким стоком был незначительным по всем изучаемым агрофонам. Потери гумуса колебались в зависимости от объема стока от 0.1 до 10.8 кг/га на зяби, от 0.4 до 7.0 - под озимыми зерновыми культурами и от 0.1 до 5.8 кг/га - под многолетними травами. Среднемноголетние значения потерь его с жидким стоком по агрофонам были близкими -2.3-2.5 кг/га.
Смыв азота, фосфора и калия в растворенном виде с поверхностным стоком талых вод за годы исследований не превышал 1 кг/га. Однако наблюдались случаи, когда потери калия на зяби достигали 4.3 кг/га.
Зябь является наиболее эрозионноопасной в период снеготаяния. Смыв почвы с полей, незащищенных растительностью, достигал в отдельные годы 36.1 т/га, при среднемноголетнем значении 6.9, тогда как под озимыми зерновыми культурами он колебался в пределах 1.1-5.2, а под многолетними травами - не превышал 0.6 т/га.
Потери элементов питания со смываемой почвой существенно зависели от агрофона. По зяблевой вспашке с твердым стоком ежегодно смывалось: гумуса от 1.7 до 433.1; азота - от 0.1 до 28.2; фосфора - от 0.1 до 11.9; калия - от 0.1 до 6.7 кг/га. Среднемноголетние значения их составили соответственно 78.1, 5.2, 2.2 и 1.2 кг/га. Под озимыми зерновыми культурами, хорошо защищающими почву от эрозии, среднегодовые потери были в 3-4 раза меньше, чем на зяби - гумуса -26.3, общего азота - 1.5, подвижного фосфора -0.6 и обменного калия - 0.3 кг/га. Возделывание многолетних трав на почвах склонов способствовало еще более заметному снижению эрозионных процессов и уменьшению смыва элементов питания. Под травами среднемноголетние потери
ПОТЕРИ ГУМУСА И ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ 761
Таблица 1. Потери гумуса и элементов питания с водной эрозией при весеннем снеготаянии
Агрофон Жидкий сток, мм Потери с жидким стоком, кг/га
Число лет наблюдений гумус —общ Р2О5 К2О
Зябь 0.2-28.4* 0. 1 -10.8 0. 1 -0. 4 0. 0 5 -0.0-4 0. 1 -4.3
7 9.9 2. 3 0 .2 0 .1 0 .9
Озимые зерновые 0-19 .6 0. 4 -7.0 0. 1 -0. 4 0. 0 5 -0.2 0. 2 -0.7
6 11. 1 2 .3 0 .2 0. 1 0 .3
Многолетние травы 0-15 .7 0-5.8 0 --0.3 0-0.2 0 --0.9
4 6 .6 2. 5 0.1 0. 1 0.5
Агрофон Смыв почвы, Потери с твердым стоком, кг/га
Число лет наблюдений т/га гумус —общ Р2О5 К2О
Зябь 0.4-36.1 1.7-433. 1 0. 3 -28. 2 0. 1 -11.9 0. 1 -6.7
7 6.9 78. 1 5. 2 2. 2 1 .2
Озимые зерновые 1. 1 -5.2 11. 6 -62. 4 0.7-3. 5 0. 2 -1.6 0. 1 -0.9
6 2.2 26. 3 1 .5 0 .6 0 .3
Многолетние травы 0 --0.6 0-8.9 0 --0.4 0-0.3 0 --0.9
4 0.2 2. 8 0.1 0. 1 0.4
* Примечание. Над чертой - интервал изменения за годы наблюдений, под чертой - среднемноголетнее значение.
гумуса были в 28 раз, азота - в 52, фосфора - в 22 и калия - в 3 раза меньше, чем на почве, незащищенной растительностью (зябь). Абсолютные величины смыва не превышали: гумуса - 8.9, азота -0.4, фосфора - 0.3, калия - 0.9 кг/га.
Анализ структуры потерь питательных веществ с жидким и твердым стоком при снеготаянии показал, что на зяби и под озимыми зерновыми культурами основная масса гумуса (92-97), общего азота (88-96) и подвижного фосфора (8696%) теряется с твердым стоком. Обменный калий выносится с почвой на 50-57
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.