Статья: Факторы, усиливающие отрицательное воздействие длительного орошения на свойства чернозема обыкновенного

Из данных таблицы 1 видно, что в основном корнеобитаемом слое развиваются процессы подщелачивания и осолонцевания, в результате чего черноземы приобрели свойства среднещелочных и среднесолонцеватых почв. Эти явления спровоцировали диспергацию почвенной массы, что повлекло за собой переуплотнение почв до 1,34 т/м³ и потерю структуры при неудовлетворительном состоянии водопрочных агрегатов, которые в 40-сантиметровом слое составляют всего 19 %, а на неорошаемом участке - 43 %. Процесс дегумификации подтверждается не только уменьшением содержания гумуса на 23 % по сравнению с неорошаемыми почвами, но и перестройкой его качественного состава из фульватно-гуматного (Ф-Г) в гуматно-фульватный (Г-Ф).

Грунтовые воды определяют мелиоративный режим почв и являются одним из отрицательных факторов, влияющих на плодородие почв [10, 11]. Автоморфный режим существует при глубине грунтовых вод более 6 м, а при их залегании на глубине 3-6 м формируется полугидроморфный режим. Когда грунтовые воды располагаются на глубине менее 3 м, наблюдается гидроморфный, а менее 1,5 м - сильно гидроморфный режим [12].

Для недопущения формирования гидроморфного режима следует на орошаемых массивах не допускать подъема грунтовых вод выше критического уровня. Если он выше критического при соответствующей минерализации грунтовых вод, то происходит накопление водорастворимых солей (вторичное засоление) и обменных натрия и магния (осолонцевание) в корнеобитаемом слое. Особенно опасен подъем грунтовых вод, обладающих минерализацией более 5 г/дм³, сульфатно-натриевого состава.

Это наглядно представлено на одном из орошаемых участков ОПХ «РООМС» Багаевского района Ростовской области, где оросительная сеть была построена в земляном русле, а коллекторно-дренажная сеть не справляется с оттоком грунтовых вод.

Почвы представлены черноземами обыкновенными. Орошение проводится дождеванием водой удовлетворительного качества с минерализацией 0,5-0,7 г/дм³ гидрокарбонатно-кальциевого состава. Оросительные нормы колеблются от 2500 до 5000 м³/га.

Как видно из данных таблицы 2, близкое залегание грунтовых вод увеличивает содержание водорастворимых токсичных солей по сравнению с оптимальными параметрами (ОП) для этих почв [13]. Глубинное вторичное засоление, так же как и солонцеватость, обычно проявляется на уровне капиллярной каймы с глубины 40-60 см. Верхний слой этих почв при поливах пресной водой в меньшей степени подвержен деградационным процессам, чем при поливах слабоминерализованными водами удовлетворительного состава. Однако в связи с выщелачиванием кальция (Са) из ППК содержание обменного натрия (Na) возрастает до 2 %, что превышает ОП в два раза. Это опасно для черноземов, так как в данных условиях почва обесструктуривается и уплотняется.

Количество агрономически ценных агрегатов, как видно из данных таблицы 2, в 40-сантиметровом слое после длительного орошения даже пресной водой составляет всего 39-40 % (ОП > 60 %), что характеризует структурное состояние таких почв как неудовлетворительное, а водопрочность, варьирующая в пределах 27-29 %, недостаточно удовлетворительна. При этом следует отметить, что при уменьшении доли кальция в ППК и увеличении доли Na структурное состояние ухудшается, а плотность сложения почв возрастает. Так, в скважине (скв.) 2 при УГВ 125 см и их минерализации 6,08 г/дм³ в верхнем 40-сантиметровом слое содержание обменного натрия составило 2 %, доля кальция уменьшилась до 74 %, что нехарактерно для исследуемых почв, а плотность сложения составила 1,29 т/м³, т. е. пашня стала уплотненной. Близкое залегание минерализованных грунтовых вод снизило гумусонакопление в слое 40-60 см до 2,3 %, в то время как его количество при УГВ 230 см и минерализации 5,03 г/дм³ составило 2,84 %. По данным Г. И. Андреева, в этом слое черноземов обыкновенных, но неорошаемых его количество превышало 3 % [13]. В целом для обеспечения оптимального почвенного плодородия орошаемых полей необходимо, чтобы глубина залегания грунтовых вод была больше критической.

Ведущая роль в повышении плодородия орошаемых земель принадлежит севооборотам.

При правильном чередовании возделываемых сельскохозяйственных культур сохраняется основной фактор плодородия - гумусонакопление.

Правильно подобранная структура посевных площадей с оптимальным набором сельскохозяйственных культур не только обеспечивает эффективное использование земель, но и поддерживает плодородие длительно орошаемых почв.

Таблица 2 - Свойства длительно орошаемых черноземов обыкновенных при различных уровнях грунтовых вод и их минерализации

Структура посевных площадей оценивается по процентам отклонения от проектных данных и составляет три группы: рациональная (если соответствует запланированным в проектах, отклонения не более 25 %), допустимая (изменения структуры по сравнению с проектной на 25-50 %), нерациональная (изменения структуры по сравнению с проектной более чем на 50 %) Разработка системы критериев состояния плодородия почвенного покрова мелиорированных земель, обеспечивающих оптимальный водный режим: отчет о НИР (заключ.) / ФГНУ «РосНИИПМ»; рук.: Скуратов Н. С. - Новочеркасск, 2002. - 141 с. - № ГР 01.20.0215493. - Инв. № 02200206394..

Исследования ФГБНУ «РосНИИПМ» показали, что при правильном подборе культур для севооборотов не только достигается их продуктивность, но и сохраняется, и даже воспроизводится, плодородие почвы. Это подтверждают опытные данные по четырем видам севооборотов, полученные в ОПХ «РООМС» Багаевского района Ростовской области. В первые 3 года во всех севооборотах возделывалась люцерна. Поливы в опытах проводись по требованию культуры.

После возделывания люцерны мелиоративное состояние участков было удовлетворительным. Грунтовые воды располагались глубже 2,5 м. Почвы были не засолены, не осолонцованы, щелочность по всему метровому слою отсутствовала. Люцерна способствовала оструктуриванию почвы, водопрочность агрегатов была хорошей, а плотность сложения равнялась 1,15-1,20 т/м³. Содержание гумуса в среднем по опытному участку в слое 0-20 см составляло 3,55 %, а в слое 20-40 см - 3,27 %.

Изменение свойств почв под влиянием различных севооборотов и агромелиоративных приемов, включающих внесение МУ на планируемый урожай, внесение навоза в дозах 60 и 100 т/га, применение сидерации, представлено в таблице 3. Данные свидетельствуют о том, что в изучаемых севооборотах свойства почв практически остались на прежнем уровне.

Таблица 3 - Влияние различных севооборотов и агромелиоративных приемов на свойства черноземов обыкновенных (слой 0-40 см)

Содержание токсичных солей после ротации 7-польных севооборотов составляло в 40-сантиметровом слое черноземов обыкновенных от 0,08 до 0,04 %. При хлоридно-сульфатном засолении эти почвы относятся к категории незасоленных. Поскольку в них HCO₃ < Ca + Mg, ммоль(экв)/100 г почвы, они не обладают щелочностью. Состав ППК имеет тенденцию к незначительному увеличению количества кальция и уменьшению количества натрия только в люцерно-кукурузном и зерно-кормовом севооборотах при внесении 100 т/га навоза. В остальных севооборотах ППК оставался стабильным, что важно для сохранения плодородия почв. Водопрочность агрегатов этих почв и после 3 лет возделывания люцерны, и после 4 лет возделывания пропашных при всех севооборотах характеризовалась как хорошая. Плотность сложения почв после люцерны в слое 0-40 см при всех севооборотах равнялась 1,20 т/м³. Внесение навоза в 6-й год ротации севооборота обеспечило ее снижение до 1,10-1,13 т/м³. При этом в II севообороте, в котором не выращивались сидераты и не вносился навоз, чернозем к концу ротации севооборота уплотнился до 1,30 т/м³.

Гумус, основной фактор плодородия почв, изменялся по-разному в изучаемых севооборотах и зависел от мероприятий по его накоплению, т. е. от сидерации и внесения навоза, а также от состава культур в севообороте, которые поставляют различное содержание пожнивно-корневых остатков.

Данные исследований показали, что в кормовом севообороте с содержанием промежуточных культур 28,6 % количество пожнивно-корневых остатков за ротацию севооборота составило 80,2 т/га, а при введении в севооборот 57,2 % этих культур остатки увеличились до 101,5 т/га. В люцерно-кукурузном и зерно-кормовом севооборотах на фоне внесения МУ пожнивно-корневые остатки составили соответственно 74,3 и 65,5 т/га, на фоне внесения МУ и 60 т/га навоза - 80,3 и 73,5 т/га, а при внесении МУ и навоза 100 т/га - более 100 т/га.

Наилучшие результаты по накоплению гумуса после ротации
7-польных севооборотов получены в кормовом севообороте с содержанием промежуточных культур 57,8 %. Его увеличение после 4 лет возделывания пропашных культур составило 0,38 % в абсолютных или 11 % в относительных единицах. Аналогичные результаты получены на фоне внесения 60 т/га навоза, а при внесении 100 т/га навоза его количество возросло в люцерно-кукурузном севообороте на 0,68 %, а в зерно-кормовом - на 0,55 % по сравнению с данными, полученными после 4 лет возделывания люцерны.

Несмотря на то, что по сохранению и воспроизводству почвенного плодородия наилучшим оказался кормовой севооборот с насыщением промежуточными культурами до 57,8 % (I), а также люцерно-кукурузный (III) и зерно-кормовой (IV) с внесением 60 и 100 т/га, по продуктивности они очень разные (таблица 4, рисунок 1).

Таблица 4 - Продуктивность различных севооборотов после 7 лет их ротации

За 5 лет ротации севооборота до внесения навоза наибольшая продуктивность получена в III севообороте за счет того, что к люцерне 4-го года подсеяна суданка, а на 5-й год возделывалась кукуруза на зерно, обеспечивающая продуктивность за год 11,1 т з. е./га. В последующие 6-й и 7-й годы кукуруза давала хороший урожай, особенно при унавоживании почв, так как она положительно реагирует на внесение навоза как в 1-й год его действия, так и во 2-й год.

Рисунок 1 - Продуктивность различных севооборотов после 5 и 7 лет их ротации

В IV севообороте получена низкая продуктивность за 5 лет севооборота, так как на 4-й год возделывания люцерны поле готовилось под озимую пшеницу, а на 6-й год возделывалась кукуруза на зерно, урожайность которой составила от 10,85 т з. е./га на фоне МУ до 11,74 т з. е./га на фоне внесения 60 т/га навоза.

Соя на зерно, возделываемая в последний год ротации севооборота, не обеспечила достаточной урожайности даже в вариантах с внесением навоза. Ее продуктивность составила 3,3 т з. е./га (на фоне МУ) и 3,71 т з. е./га (навоз 100 т/га). Отсюда в этом севообороте получена самая низкая продуктивность, составившая за его ротацию от 49,8 т з. е./га (на фоне МУ) до 51 т з. е./га (на фоне 60 т/га), что соответственно на 20 и 18 % ниже, чем на контроле (кормовой севооборот с 57,2 % промежуточных культур).