Динамика почвенно-поглощающего комплекса под влиянием мелиоративных мероприятий в условиях Омского Прииртышья

Степень и глубина качественных изменений почвенно-поглощающего комплекса (ППК) являются показателями мелиоративного состояния почв. Мониторинг мелиоративного состояния позволяет оценить состояние почв и изменчивость водно-солевого режима, ППК, а также влияние орошения на стабилизацию системы «почва - грунтовые воды» [1].

Качественные изменения состава и количества поглощенных оснований в сторону увеличения степени засоления могут привести к значительному снижению урожайности и вызвать изменения естественных мелиоративно-гидрогеологических условий [2]. Осолонцева-ние пахотного и подпахотного горизонтов не происходит до накопления в них солей до 0,6% (при хлоридном и сульфатно-хлоридном типе засоления). При дальнейшем увеличении засоления происходит резкое осолонцевание данных горизонтов. Установление динамики и направленности процессов засоления и осолонцевания на различной глубине почвенной толщи (от 0 до 100 см) является необходимым условием установления важности влияния комплексных мелиоративных мероприятий.

Объекты и методы исследований

Объектом исследований является опытно-производственный участок в СПК «Заря» (Омский район Омской области), расположенный на орошаемых землях с горизонтальным систематическим дренажом.

В рамках полевых и лабораторных работ на выбранном участке были проведены исследования с отбором почвогрунта на солесодержание. С помощью лабораторно-полевых и лабораторных методов выполнена обработка почвенных образцов, взятых в 15 характерных точках системы в СПК «Заря». Отобранные и проанализированные почвенные пробы дают представление о влиянии мелиоративных мероприятий (в частности, наличие или отсутствие систем водопонижения в виде дренажа) на содержание солей и качественный состав ППК по почвенному профилю.

Результаты и их обсуждение

По результатам проведенных исследований катионного состава практически повсеместно, независимо от культуры, распространен кальциево-магниевый тип засоления. По анионному составу из-за высокого содержания солей хлора и карбонат-иона на исследуемой территории наблюдается содово-хлоридный тип засоления.

Исследования состава ППК при определении общей щелочности водной вытяжки показали в почве после первых 10 лет работы дренажной системы отсутствие растворимых карбонатов и невысокое содержание гидрокарбонат-ионов по всей метровой толще: 0,40,6 мг-экв./100 г почвы соответственно слоям 0-20 и 80-100 см. Количество сульфат-иона увеличивается к слою 60-100 см и находится в пределах 0,2 мг-экв./100 г (слой 0-20 см) и 1,7-0,9 мг-экв./100 г почвы соответственно 60-80 и 80-100 см [3]. Насыщение почвы ионами CI- незначительно - 0,2-0,3 мг-экв./100 г почвы, увеличение до 0,8 к 100 см (рис. 1).

слой, см ио-го иго-40 И40-ео иео-во i зо-юо

Рис. 1. Состав ППК мелиорированной почвы в СПК «Заря» по слоям в 1996 г.

Невысокое содержание натрия в ППК в пределах 0,5–0,7 мг·экв./100 г почвы говорит о достаточно благоприятных физических и морфологических свойствах почвы для выращивания сельскохозяйственных культур и дальнейшего применения оросительных мелиораций (рис. 2).

Рис. 2. Состав ППК мелиорированной почвы в СПК «Заря» по слоям в 2004 г.

В последующие 10 лет работы дренажной системы сохраняется благоприятный состав почвенно-поглощающего комплекса мелиорируемого участка. Почва насыщается Са2+, и увеличивается содержание сульфатов-ионов, что улучшает питательный режим почвы и ее структуру. Проведенные исследования состава ППК в 2011 г., то есть после прекращения работы дренажной системы и продолжения использования оросительных мелиораций, показали, то сумма поглощенных оснований в почве увеличилась в несколько раз (рис. 3).

Рис. 3. Состав ППК мелиорированной почвы в СПК «Заря» по слоям в 2011 г.

Содержание гидрокарбонат-ионов по всей метровой толще выросло до 2,2–2,6 мг·экв./100 г почвы соответственно слоям 0–20 и 80–100 см. Количество карбонатов увеличилось в 5 раз по сравнению с периодом 1996–2004 гг (рис. 4), что говорит о широком распространении со-дово-хлоридного, переходящего в содовый типа засоления почвы.

Количество сульфат-иона увеличивается к слою 60–100 см и находится в пределах 2,5– 3,04 мг·экв./100 г почвы (рис. 7). Насыщение почвы ионами CI– незначительно – 0,4– 1,0 мг·экв./100 г почвы соответственно увеличению к 100 см.

Рис. 4. Изменение количества НСО₃ по годам, мг·экв./100 г почвы

Рис. 6. Изменение количества Сa2+ по годам,        Рис. 7. Изменение количества SO42+ по годам, мг·экв./100 г почвы                                мг·экв./100 г почвы

Рис. 5. Изменение количества Na⁺ по годам, мг·экв./100 г почвы

Спустя 3 года после окончания эксплуатации дренажной системы на данной территории наблюдается повышение содержания солей натрия и кальция (рис. 5, 6). В слое до 1 м содержание солей натрия увеличилось в среднем с 0,8 мг·экв./100 г почвы в слое 0–20 см до 2,89 мг·экв./100 г почвы в слое 80–100 см (рис. 5).

Выводы

На исследуемой территории происходит ярко выраженный переход от кальциево-магниевого засоления в период работы дренажной системы к кальциево-натриевому и натриевому типам засоления после прекращения работы дренажа. Увеличение натрия в ППК в нижних слоях почвы, говорит об осолонцевании этих горизонтов. Следует отметить, что количество кальция также высоко в грунтовых водах, которые могут подпитывать нижние слои почвенного профиля и насыщать почву солями кальция и тем самым распределять их. У кальция имеются сорбционный и биохимический барьеры, что положительно сказывается на оструктуривании почв. За счет обменных процессов между кальцием и натрием происходят временные процессы вытеснения натрия в нижние слои почвы, что позволяет сохранять удовлетворительное состояние мелиорируемых почв [3]. Но эти процессы динамичны и изменчивы и находятся в прямой зависимости от УГВ, их минерализации, принятого режима орошения и поливных норм.