Влияние длительности лиманного затопления на некоторые свойства почвы и продуктивность естественных сенокосов степного Зауралья
Автор: Комиссаров А.В., Комиссаров М.А.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Почвоведение и растениеводство
Статья в выпуске: 4, 2014 года.
Бесплатный доступ
Изучено влияние длительности лиманного затопления паводковыми водами поймы р. Таналык на водно-физические свойства, солевой режим лугово-черноземной солонцеватой почвы, состав и продуктивность естественных сенокосов степного Зауралья. Показано, что 30-суточное затопление на лиманах по сравнению с не- или кратковременно затопляемым участком приводит к частичному рассолению корнеобитаемого слоя, некоторому ухудшению основных показателей водно-физических констант, повышению продуктивности травостоя и его качественного состава.
Лиманы, длительность затопления, свойства почвы, степное зауралье
Короткий адрес: https://sciup.org/14083604
IDR: 14083604
Текст научной статьи Влияние длительности лиманного затопления на некоторые свойства почвы и продуктивность естественных сенокосов степного Зауралья
Введение. В районах с засушливым климатом, где отсутствуют регулярные источники воды для орошения и сказывается нехватка трудовых ресурсов, лиманное орошение является единственно возможным средством для влагозарядки почвы. Кроме мощной весенней влагозарядки, лиманное орошение способствует промывке засоленных земель, предупреждает водную эрозию почвы, повышает почвенное плодородие и урожай различных сельскохозяйственных культур.
По состоянию на 01.01.2013 г. в Республике Башкортостан имеется 35,5 тыс. га орошаемых земель. В составе орошаемых культур наибольшую долю (около 60 %) занимают многолетние травы и естественные кормовые угодья. В настоящее время в республике лиманное орошение применяется в Хайбулинском районе на площади 2400 га в пойме реки Таналык (р. Таналык – правый приток Урала. Длина 225 км, площадь водосбора 4160 км2, густота речной сети 0,24 км/км2, модуль годового стока 2,0 л/с км2. Ширина реки варьирует от 2 до 35 м, глубина – 0,5–2,0 м. Скорость течения 0,1–0,2 м/с. Питание в основном снеговое) [1]. Лиманы используются как сенокосные угодья.
Длительное стояние воды на лиманах оказывает непосредственное влияние на свойства почвы. При лиманном орошении воздействие на свойства почвы более длительное и более сильное, чем при регулярном орошении [2]. Поливная вода не только растворяет простые соли, но и разлагает алюмосиликаты, сложные неорганические и органические соединения. При орошении процессы выветривания алюмосиликатов идут быстрее, энергия электролитического расщепления тем выше, чем щелочнее и мелкозернистее почвы [3]. Длительное затопление изменяет концентрацию почвенного раствора и состав растворимых солей, что приводит к изменению состава обменных катионов [4].
Цель исследований . Определить влияние длительности лиманного затопления (30 суток и не- или кратковременно затапливаемый участок) паводковыми водами поймы р. Таналык на водно-физические свойства, солевой режим лугово-черноземной солонцеватой почвы, состав и продуктивность естественных сенокосов степного Зауралья.
Методы и результаты исследований. С целью изучения влияния длительности затопления при лиманном орошении на свойства черноземных почв нами в октябре 2010 года были заложены почвенные разрезы Р2-2010 и Р4-2010 на искусственном лимане, функционирующем с 1970 года в АКХ «Мамбетовский» Хайбуллинского района РБ.
Агрофизические свойства почвы определяли общепринятыми методами [5], химические показатели и физико-химические свойства – согласно руководствам [6, 7], водопроницаемость почв – методом колец. Полученные результаты обрабатывались статистически [8] с помощью программы Microsoft Excel.
Почва опытного пойменного лимана представлена лугово-черноземной солонцеватой почвой и характеризуется как тяжелоглинистая, среднемощная, среднегумусная. Для более полной характеристики морфологических свойств почв приводим описание разрезов.
Разрез 2-2010 – участок с 30-суточным затоплением. Н = 297,18 м БС; N = 51048,641'; Е = 580 25,635' WGS-84 (рис. 1, А).
|
А 0 0-4 см. А 4-69 см. |
Дернина. Серый, сухой, бусы из зерен почвы, порошисто-крупно-комковато-зернистый, легкосуглинистый, плотный, корни, трещины от засухи, белоглазка, включения гальки, переход постепенный. |
|
АВ 69-129 см. |
Темно-бурый, влажноватый, плитчато-столбчатый, вкрапления СaCO 3 , среднесуглинистый, очень плотный, переход ясный. |
|
С 129 и далее. |
Влажноватый, светло-бурый мелкозернистый песок. |
Разрез 4-2010 – не- или кратковременно затопляемый. Н = 297,91 м БС; N = 51048,570'; Е = 580 25,608' WGS-84 (рис. 1, Б).
|
А 0 0-4 см. А 4-48 см. |
Дернина. Темно-серый, сухой, порошисто-мелко-комковатый, легкосуглинистый, плотный, корни, включения CaCO 3 , переход постепенный. |
|
В 48-83 см. |
Светло-бурый, сухой, мелко-комковато-плитчатый, среднесуглинистый, плотный, единичные корни, переход постепенный. |
|
В К 88-98 см. |
Светло-палевый, сухой, мелко-комковато-порошистый (почти бесструктурный), плотный, легкоглинистый, переход ясный. |
|
С 98 и далее. |
Влажноватый бурый мелкозернистый песок. |
Рис. 1. Разрезы: А - Р2-2010, участок с 30-суточным затоплением;
Б - Р4-2010, не- или кратковременно затопляемый участок. Азимут фотосъемки 10 и 150
Морфологические свойства почв. Воздействие лиманного орошения на морфологические свойства проявляются в повышенной влажности профиля, увеличении прочности структуры гумусово-аккумулятивных горизонтов, понижении линии вскипания на 10–20 см, размягченности щебенки карбонатов, с большим количеством рассыпчатых пятен и мучнистых вкраплений, увеличении органо-минеральных пленок на гранях структурных отдельностей в иллювиальных горизонтах. В результате затопления поймы на 30-суточном участке стояния паводковых вод увеличилась мощность гумусово-аккумулятивного горизонта. Увеличение мощности горизонта А на 21 см произошло, на наш взгляд, за счет поступления с талыми водами плодородного наилка. По данным В.А. Балкова [9], средняя мутность р.Таналык у с. Мамбетово в апреле-мае составляет 229 г/м3, а среднемноголетняя величина стока весеннего половодья 40 мм. При площади водосбора 3270 км2 в створе с. Мамбетово в средний по водности год в период весеннего половодья проходит около 30 тыс. тонн (36 тыс. м3) твердого стока. Если перераспределить 70 % (около 30 % проходит по руслу) этого объема твердого стока на площадь лимана (около 500 га), затапливаемого в средний по водности год, то ежегодно откладываемый слой наилка составит около 0,5 см. Таким образом, приведенный расчет подтверждает ранее выдвинутую гипотезу о причине увеличения мощности гумусового горизонта. Также стоит отметить, что в почве затопляемого участка сформирован горизонт АВ и нет иллювиального слоя, тогда как в почве неза-топляемого участка горизонт АВ отсутствует и профиль почвы является неполно развитым. По всей видимости, горизонт АВ на подтопляемом участке сформировался за счет вымывания из горизонта А гумуса и питательных веществ нисходящим током паводковой воды в низлежащий иллювиальный слой В.
Агрофизические и водно-физические свойства почв. В результате подтопления и отложения наи-лка на затопляемом участке изменился механический состав почв, который классифицируется как тяжелоглинистый в верхних горизонтах, в иллювиальном слое его состав облегчается до легкой глины. Материнская порода на обоих участках представлена супесью (табл. 1). В горизонте А затопляемого участка преобладает илистая фракция и средний песок, а в кратковременно затапливаемом – мелкий и средний песок. Это подтверждает выдвинутое нами предположение о поступлении илистых фракций вместе с наилком паводковых вод и их постепенном потускулярном движении вниз по профилю.
Гранулометрический состав почв
Таблица 1
|
Горизонт и глубина отбора, см |
Размер фракции, мм; их содержание, % |
Сумма частиц размером |
Коэф. струк.(по Вадюниной) и мех. состав |
||||||
|
10,25 |
0,250,05 |
0,050,01 |
0,010,005 |
0,0050,001 |
<0,001 |
<0,01 |
>0,01 |
||
|
Разрез 2-2010 |
|||||||||
|
Ag 0-4 |
2,7 |
2,2 |
8,7 |
14,0 |
30,1 |
42,4 |
86,5 |
13,5 |
164 Гт |
|
А 4-34 |
0,9 |
1,8 |
7,9 |
15,7 |
24,8 |
48,8 |
89,4 |
10,6 |
182 Гт |
|
А 34-69 |
5,3 |
7,2 |
9,9 |
14,1 |
15,7 |
47,9 |
77,7 |
22,4 |
213 Гср |
|
АВ 69-129 |
4,7 |
3,7 |
18,3 |
7,1 |
19,9 |
46,4 |
73,4 |
26,6 |
246 Гл |
|
Разрез 4-2010 |
|||||||||
|
Аg 0-4 |
3,5 |
3,8 |
9,4 |
14,8 |
27,1 |
41,3 |
83,2 |
16,8 |
163 Гт |
|
А 4-48 |
1,7 |
9,0 |
14,9 |
10,7 |
19,3 |
44,4 |
74,3 |
25,7 |
212 Гт |
|
В 48-83 |
2,3 |
8,8 |
20,3 |
9,1 |
16,3 |
43,3 |
68,7 |
31,3 |
235 Гл |
|
В к 88-98 |
5,6 |
27,5 |
20,9 |
8,0 |
10,1 |
27,9 |
46,0 |
54,0 |
210 Ст |
|
С 98-110 |
36,7 |
34,1 |
9,7 |
5,9 |
4,0 |
9,5 |
19,3 |
80,6 |
136 Сл |
Накопление мелкодисперсных фракций в почве отразилось и на водно-физических свойствах затопляемого участка (табл. 2). На затапливаемом участке почти по всему профилю несколько увеличилась плотность сложения и уменьшились значения КВ, НВ и ПВ по сравнению с участком с 0-10-суточным затоплением. Скорее всего, это связано с заполнением межпорового пространства илом. С агрономической точки зрения пониженные значения водно-физических констант в гумусово-аккумулятивном горизонте не всегда являются положительными, но в условиях аридности климата они приобретают актуальность, поскольку лимитирующим фактором является почвенная влага. Как известно, рыхлые почвы более подвержены испаряемости, а повышенное содержание илистых фракций в горизонте аккумулируют влагу. В момент проведения исследований на затапливаемом участке величина осенних влагозапасов в метровом слое почвы составила 209 мм, а на кратковременно затапливаемом – 155 мм.
Таблица 2
Водно-физические свойства почв
|
Слой, см |
Разрез 2-2010 |
Разрез 4-2010 |
||||||||
|
КВ, % |
НВ,% |
ПВ, % |
Нач.,% |
W, г/см3 |
КВ, % |
НВ,% |
ПВ, % |
Нач.,% |
W, г/см3 |
|
|
0-5 |
48,15 |
53,91 |
57,98 |
17,29 |
1,04 |
55,02 |
57,21 |
61,95 |
11,93 |
0,99 |
|
10-20 |
39,74 |
42,08 |
44,87 |
15,64 |
1,23 |
36,45 |
37,07 |
39,21 |
10,78 |
1,20 |
|
20-30 |
32,13 |
33,29 |
34,85 |
15,90 |
1,29 |
22,85 |
23,85 |
26,79 |
14,51 |
1,27 |
|
30-40 |
19,56 |
22,00 |
22,89 |
13,56 |
1,35 |
27,82 |
28,25 |
32,53 |
11,28 |
1,30 |
|
40-50 |
21,49 |
24,20 |
25,75 |
13,62 |
1,42 |
29,88 |
29,96 |
32,10 |
10,78 |
1,46 |
|
50-60 |
21,70 |
24,50 |
25,62 |
14,75 |
1,47 |
30,46 |
31,47 |
33,58 |
11,44 |
1,44 |
|
60-70 |
22,50 |
24,59 |
26,58 |
14,70 |
1,49 |
27,10 |
28,60 |
31,05 |
12,19 |
1,47 |
|
70-80 |
16,49 |
22,20 |
23,04 |
20,08 |
1,45 |
20,97 |
21,66 |
22,81 |
10,14 |
1,36 |
|
80-90 |
20,19 |
23,43 |
24,36 |
14,07 |
1,40 |
22,09 |
22,33 |
24,19 |
10,14 |
1,40 |
|
90-100 |
20,61 |
23,25 |
24,34 |
15,16 |
1,39 |
16,27 |
17,81 |
20,32 |
12,71 |
1,45 |
Примечание: КВ – капиллярная; НВ – наименьшая; ПВ – полная влагоемкость; W – объемная масса.
Водопроницаемость почвы затапливаемого участка была несколько выше, чем на незатапливаемом (рис. 2). Так, средняя скорость впитывания воды в почву за 6 часов составила 6,23 и 2,71 мм/мин соответственно.
мм/мин
Время, мин
Рис. 2. Водопроницаемость почв
Р2 - 2010
Р4 - 2010
Таким образом, при лиманном затоплении происходит влагозарядка почвы, ее адсорбция и образование плодородного наилка. Именно этот намывной горизонт является также и водосохраняющим слоем – корка, образующаяся в вегетационный период, предохраняет от лишнего испарения.
Агрохимические свойства почв, геоботанический состав и урожайность. Длительность затопления на лиманах привело и к изменению содержания органических и питательных веществ (табл. 3). Такие изменения связаны с поступлением и осаждением наилка. Большое содержание гумуса и фосфора в сочетании с доступной влагой повлияло и на урожайность сена на лиманах; так, на участке с 30-суточным затоплением она составила 19,6 ц/га, а на 0–10 суток – 13,7.
Таблица 3
|
Номер участка |
Горизонт, см |
Гумус, % |
Подвижный фосфор, мг/100г |
Валовый фосфор, мг/100г |
|
Р2-2010 |
0–25 25–50 |
7,27 4,62 |
4,20 2,04 |
166,1 147,3 |
|
Р4-2010 |
0–25 |
4,20 |
0,80 |
163,0 |
|
25–50 |
3,07 |
1,26 |
143,0 |
Агрохимические свойства почв
Лиманное орошение привело и к изменению видового состава травостоя. Так, по сравнению с не- или кратковременно затапливаемым участком увеличилась доля злаковых трав, улучшилось его качество (табл. 4 и 5).
Геоботаническое описание на участке Р2-2010
Геоботаническое описание на участке Р4-2010.
Таблица 4
|
Вид |
Ярус |
Обилие, в баллах |
Проективное покрытие, % |
Фенофаза |
|
Пырей ползучий |
1/0,75 |
3-4 |
28 |
Плод. |
|
Подмаренник белый |
3/0,30 |
2-3 |
20 |
Бут.-цв. |
|
Молочай острый |
2/0,40 |
Un |
1 |
Плод. |
|
Мышиный горошек |
3/0,30 |
2 |
15 |
Цв. |
|
Вероника длиннолистная |
2/0,40 |
1 |
5 |
Цв. |
|
Лабазник вязолистный |
3/0,30 |
Un |
1 |
Вегет. |
|
Лук победный |
3/0,30 |
1 |
5 |
Цв.-плод. |
|
Щавель конский |
3/0,30 |
Un |
1 |
Вегет. |
|
Девясил британский |
3/0,30 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Тысячелистник великолепный |
2/0,40 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Мятлик луговой |
2/0,40 |
2 |
14 |
Плод. |
|
Кровохлёбка лекарственная |
2/0,50 |
1 |
5 |
Цв.-вегет. |
|
Бекмания обыкновенная |
1/0,75 |
Un |
1 |
Плод. |
|
Синеголовник плосколистный |
2/0,50 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Кипрей четырехгранный |
3/0,30 |
Un |
1 |
Цв. |
Аспект – зелёный, аспектабельный вид – пырей ползучий. Ассоциация – пырейно-подмаренниковая. 17.10.2010 г.
Таблица 5
|
Вид |
Ярус |
Обилие, в баллах |
Проективное покрытие, % |
Фенофаза |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Жабрица порезниковая |
1/1,50 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Житняк гребневидный |
4/0,20 |
2 |
15 |
Плод./конец.вегет |
|
Пижма обыкновенная |
2/0,60 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Кровохлебка лекарств. |
2/0,60 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Подмаренник настоящий |
3/0,30 |
2-1 |
10 |
Бут./цв. |
|
Мышиный горошек |
3/0,40 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Вероника длиннолистная |
3/0,40 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Льнянка обыкновенная |
4/0,20 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Тысячелистник обыкн. |
3/0,30 |
1 |
4 |
Цв. |
Окончание табл. 5
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Подорожник средний |
4/0,20 |
Un |
1 |
Плод. |
|
Земляника лесная |
4/0,50 |
1 |
4 |
Вегет. |
|
Шалфей луговой |
3/0,30 |
1 |
4 |
Плод./конец вегет. |
|
Люцерна серповидная |
3/0,25 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Василистник желтый |
5/015 |
1 |
4 |
Вегет. |
|
Полынь Лерха |
2/0,60 |
2 |
15 |
Бутон. |
|
Полынь равнинная |
4/0,20 |
2 |
15 |
Вегет. |
|
Резак обыкновенный |
3/0,30 |
Un |
1 |
Цв. |
|
Лапчатка ползучая |
4/0,20 |
1 |
4 |
Цв./плод. |
|
Горичник Любименко |
2/0,60 |
1 |
4 |
Цв. |
|
Василёк русский |
3/0,40 |
1 |
4 |
Цв. |
|
Козлобородник вост. |
2/0,50 |
Un |
1 |
Конец вегет. |
|
Одуванчик лекарст. |
4/0,10 |
Un |
1 |
Вегет. |
|
Молочай острый |
3/0,30 |
1 |
4 |
Плод. |
|
Спаржа лекарственная |
3/0,30 |
Un |
1 |
Вегет. |
|
Щавель кислый |
2/0,50 |
Un |
1 |
Плод. |
Аспект – зелёно-жёлтый, аспектабельный вид – житняк, пижма, льнянка, люцерна, василек. Ассоциация – житняково-полынная. 17.10.2010 г.
Солевой режим почв. Как видно из таблицы 6, почвы участка имеют сульфатно-содовый химизм засоления. Лиманное затопление способствовало изменению степени засоления в слое 0-25 и 25-50 см со средней на слабую по сравнению с не- или кратковременно затапливаемым участком.
Состав водной вытяжки (октябрь 2010 г.)
Таблица 6
|
Горизонт, см |
Сухой остаток, % |
CO3 2- |
НСО 3 - |
CI- |
SO42- |
Ca2+ |
Mg2+ |
Na+ |
|
мг-экв на 100 г сухой почвы |
||||||||
|
Р2-2010 |
||||||||
|
0–25 |
0,134 |
- |
0,84 |
0,064 |
0,8 |
0,3 |
0,2 |
1,204 |
|
25–50 |
0,141 |
- |
1,08 |
0,064 |
0,6 |
0,4 |
0,12 |
1,224 |
|
50–75 |
0,20 |
0,16 |
1,92 |
0,064 |
0,6 |
0,4 |
0,28 |
2,064 |
|
75–100 |
0,214 |
0,20 |
1,96 |
0,032 |
0,4 |
0,3 |
0,28 |
2,012 |
|
100–125 |
0,205 |
0,16 |
1,92 |
0,064 |
0,4 |
0,2 |
0,29 |
2,054 |
|
Р4-2010 |
||||||||
|
0–25 |
0,13 |
0,08 |
1,52 |
0,032 |
0,16 |
0,6 |
0,4 |
0,792 |
|
25–50 |
0,206 |
0,08 |
1,60 |
0,064 |
0,6 |
0,2 |
0,38 |
1,764 |
|
50–75 |
0,141 |
0,16 |
1,48 |
0,064 |
0,08 |
0,4 |
0,12 |
1,264 |
|
75–100 |
0,114 |
0,08 |
1,40 |
0,032 |
0,08 |
0,3 |
0,29 |
1,002 |
Выводы. Тридцатисуточное затопление на лиманах по сравнению с не- или кратковременно затопляемым участком привело к частичному рассолению корнеобитаемого слоя, некоторому ухудшению основных показателей водно-физических констант, повышению продуктивности травостоя и его качественного состава.
