Россия
в результате наблюдений одних и тех же участков постмелиоративных земель (2001, 2009, 2022 гг.) установлено, что к 23-28 годам естественной эволюции, каштановые почвы находятся в состоянии близкой к целинному, с солонцеватыми родовыми признаками. Он насыщается обменным магнием, натрием и органическим веществом имеет глыбисто-ореховатую, структуру. Восходящая миграция солей, приводит к поднятию границ массового скопления карбонатов. Выявлена положительная динамика запасов гумуса.
орошение, постмелиоративная каштановая почва, демутация растительности, карбонаты, запас гумуса, осолонцевание
Успешное развитие сельскохозяйственного производства в Хакасии и получение необходимой сельскохозяйственной продукции с исторических времен было орошение, когда оптимально использовались почвенные и тепловые ресурсы степи. До освоения целинных и залежных земель основные площади пашни в Хакасии были сконцентрированы в сухой степи на каштановых почвах и южных черноземах. Урожайность сельскохозяйственных культур практически во все годы была низкой. Так, в 1932 и 1935 гг. урожай зерновых культур со всей площади был собран в среднем 0,5-4,0 ц/га, в военные годы (1942,1943,1945 гг.) – соответственно по 4,3; 2,5 и 2,0 ц/га, а в засуху посевы полностью погибали, поэтому богарное земледелие в сухой степи вести было нецелесообразно [1, с.189]. Вовлечение новых земель под сельскохозяйственную обработку, расширение оросительной сети в сухой степи, выдвинули вопросы изучения свойств почвы, ее солевого режима, влияния на нее орошения и удобрений. Здесь, среди каштановых почв, мелкими контурами были распространены, трудно поддающиеся обработке солонцы и сильно солонцеватые почвы, резко снижающие урожайность полей [2]. За период развития мелиорации в Хакасии были созданы уникальные гидротехнические сооружения, такие как: Уйская, Уйбатская, Абаканская, Табатская, Комсомольско-Енисейская, Верх-Аскизская, Означенская и другие технически совершенные оросительные системы. Наибольшее распространение в 1960-1970 гг. получило орошение с применением дождевальных установок (ДДА-100М и ДДН 45-70-100). Со временем, для выращивания кормовых культур и овощей, большинство оросительных систем было реконструировано с применением высокопроизводительной дождевальной техники («Фрегат», «Кубань», «Волжанка») [3]. В конце1980-х годов на орошаемых землях производилось 98,6 % овощей, 25,7 – картофеля, 10,6 – кормовых и 2,5 % - зерновых культур. Максимальная урожайность пшеницы при поливе была 43,1 ц/га, минимальная – 24,4 ц/га, а в среднем она составляла – 29,4 ц/га, а без полива, при выполнении всех агротехнических приемов средний урожай пшеницы был всего 8-9 ц/га [4].
С начала девяностых годов, в период экономического кризиса, большая часть орошаемых и богарных пахотных земель была заброшена. В настоящее время, по данным Хакасского филиала ФГБУ «Управление «Сибирьмелиоводхоз» [5] орошается всего 6445 га земель, а числящаяся площадь составляет 50502 га, которую необходимо восстанавливать, так как без полива, в условиях усиления аридизации климата, невозможно получить устойчивых высоких урожаев. В связи с этим особо актуальными являются вопросы направленности почвенных процессов после выведения орошаемых полей из севооборота и возможности их повторного освоения под поливные земли.
Цель данной работы – определить динамику изменений почвенных параметров во времени после прекращения орошения каштановых почв с учетом специфики их использования спустя десятки лет.
Условия, объекты и методы исследования. Изучаемые постмелиоративные земли расположены на территории землепользования НИИ аграрных проблем Хакасии, западной ветке Абаканской оросительной системы (АОС) в окрестности д. Заря, используются в слабом и умеренном пастбищном режиме. По почвенно-географическому районированию территория располагается на стыке Абаканского долинно-степного и Уйбат-Биджинского равнинно-холмистого районов. Почвообразующими породами являются элювиально-делювиальные отложения и аллювиальные суглинистые грунты второй надпойменной террасы реки Енисей. Водоразбор в АОС осуществлялся из р. Абакан (вода пресная, хорошего качества). Климат района резко континентальный, за 60 лет (1941 по 2000 гг.) климат потеплел на 1,2о С и наибольший прирост среднегодовой температуры воздуха происходил с 1981 по 2000 гг. [6], а в последнем двадцатилетии (с 2000 по 2021 гг.) в сравнении с предыдущим двадцатилетием (1981-2000 гг.) среднегодовая температура воздуха в сухой степи Хакасии повысилась еще на 0,5о С.
Для изучения динамики изменений свойств постмелиоративных каштановых почв во времени в 2001 г. выбраны ключевые стационарные участки на разновозрастных залежах, на которых проводилось орошение СДМ «Фрегат». Почвенно-геоботанические исследования проводили общепринятыми методами [7, 8]. На каждом участке были заложены шурфы длиной 3 м, глубиной от 1,2 до 1,5 м в зависимости от подстилания породы. По длине шурфа в трехкратной повторности изучали морфологические свойства почв и из генетических горизонтов отобраны почвенные образцы для химического анализа. Использован сравнительный метод изучения одних и тех же участков во времени (2001, 2009 и 2022 гг.). Химический анализ почв произведен в ФГБУ САС «Хакасская» по соответствующим ГОСТам. Агрофизические свойства определены по методикам, изложенных в руководстве [9]; подземная фитомасса – по П.К. Красильникову [10]. Ниже приводим характеристику почв объектов, исследованных в 2001 г.
1 участок – залежь 2 года расположен на равнине у подножия пологого склона (1,5-2о) северо-восточной экспозиции. Фитоценоз: злаково-разнотравно-крупнополынно-осотовый. Географические координаты: N 53о44.16, E 91о10.81. Почва: каштановая карбонатная среднемощная, слабодефлированная, среднесуглинистая. Глубина массового скопления карбонатов 34-120 см, оржавления – 71-97 см, оглеения – 97-150 см.
2-ой участок – залежь 7 лет расположен в средней части пологого склона (1,5-2о) северо-восточной экспозиции, со слабо выраженными эрозионными процессами. Фитоценоз: разнотравно-полынно-пырейный. (Координаты: N 53о43.57, E 91о09.09). Почва: темно-каштановая карбонатно-солончаковатая, среднемощная, среднесуглинистая, слабоэродированная. Глубина массового скопления карбонатов 32-68 см, оржавления и оглеения – 82-102 см. С глубины 53 см почва имеет среднее хлоридно-содовое засоление.
3 участок – залежь 6 лет, расположен на равнине. Фитоценоз: люцерново-полынно-разнотравный. (Координаты: N 53о44.38, E 91о12.66). Почва: каштановая карбонатно-солончаковатая укороченная, легкосуглинистая, сильнодефлированная. Глубина скопления карбонатов 23-67 см. Оржавления и оглеения нет. С глубины 43 см почва имеет среднее хлоридное засоление.
Обсуждение результатов исследования. Исследования, проведенные в сухой степи Усть-Абаканского района показывают, что под влиянием орошения в почвах произошло опреснение верхних солонцеватых горизонтов, изменение форм карбонатных новообразований, в виде вытянутых вертикально пятен. Застаивание влаги в плотных породах привело к окисным и закисным процессам, морфологически выделяются ржаво-охристые и сизо-голубоватые пятна в материнских породах и переходной к ним горизонтах. В составе почвенных растворов нижних горизонтов возросло содержание минеральных соединений карбонатов и легкорастворимых солей. Также по всему профилю органическое вещество по трещинам и ходам корней проникает до почвообразующих пород, имея при этом конусовидную форму. В 2001 г. мощность гумусового горизонта среднесуглинистых каштановых почв на первом и втором участках составляла 31 и 34 см (по классификации [9] – среднемощные), а на 3 участке залежи – легкосуглинистой каштановой сильнодеградированной почве, горизонт А отсутствовал, сразу за дерновым выделялся переходный В1 горизонт светло-бурой окраски укороченной мощности (Ад+В1=20 см). В течение длительного времени на всех участках сохраняются следы былой распашки на глубине 18-20 см, в виде прямой линии плужной подошвы.
Особенности почвообразовательного процесса каштановых почв в постмелиоративный период связаны, прежде всего, с изменением экологической ситуации. Общее направление эволюции почвенных процессов определяется зональными биоклиматическими условиями: непромывным водным режимом и усилением аридизации климата, что приводит к выносу растворимых продуктов выветривания и почвообразования на небольшую глубину, а также к подтягиванию к поверхности солей извести из нижних слоев. Снижается мощность и глубина массового скопления карбонатов на всех участках. В гумусовом горизонте морфологически они не выражены, находятся в диффузной форме, в аккумулятивно-карбонатном слое – в виде пятен и пропитки, без вытянутых его форм, что наблюдали в 2001 г. В настоящее время в нижних слоях почвенного профиля участков 1 и 2 не обнаруживается оглеение, уменьшилась концентрация пятен оржавления, благодаря понижению УГВ. Происходит дифференциация горизонтов почвенного профиля по солонцовому типу почвообразования, в отличие от их аналогов 2001 г. Так, в нижней части гумусового и верхней – карбонатно-иллювиального горизонтов на глубине 13-35 см – на первом и 20-39 см – на втором участках почвы выделяется солонцеватый слой более темной окраски, чем верхний, очень плотного сложения, особенно, в засушливый 2022 г. (1,38±0,03 и 1,51±0,01 г/см3). Морфология солонцеватого слоя имеет плотную глыбистую структуру, при давлении она распадается на крупноореховатые отдельности на гранях которых отмечается глянцевидная лакировка, хотя реакция почвенной среды практически не изменилась остается в градации щелочной (рН 7,6-7,7 – в слабодеградированных каштановых почвах и 8,1 – сильнодеградированной почве). Однако существенно увеличилось количество обменного магния (до 30 %), который тоже может придавать почве морфологическую солонцеватость, количество натрия возросло незначительно (до 3,5 % от суммы поглощенных катионов). Обеспеченность питательными веществами за длительный период в слабодеградированных почвах хоть и снизилось в 2 раза, при этом остается в градации средней и высокой. В сильнодеградированной почве обеспеченность подвижным фосфором низкая, калием – средняя, благодаря почвообразующей породе. С 2008 г. значительный рост поголовья КРС, овец и лошадей приводит к интенсивному и бессистемному использованию этих земель, соответственно, замедлились сукцессионные процессы, снизилось общее проективное покрытие почвы до 10-60 %. В настоящее время растительный покров находится в изреженной III стадии рыхлодерновинных злаков и переходной от рыхлодерновинных к плотнодерновинным целинным злакам. Содержание гумуса на всех почвах постепенно возрастает, однако более достоверные результаты его можно получить рассчитав его запасы. Запас гумуса в слабодеградированных почвах (участки 1 и 2) возрос до средних значений (135-111 т/га), а в сильнодеградированной почве (участок 3) запас остается низким (95 т/га), но при этом он увеличился на 30 т/га в сравнении с 2001 г. С 2009 по 2022 гг., с увеличением пастбищной нагрузки на стареющие залежи, снизились запасы надземной и подземной фитомассы, при этом значительно выросла интенсивность разложения органической массы, что привело к увеличению запасов гумуса в постмелиоративных почвах, возможно эти процессы связаны также и с потеплением климата.
Вывод. Установлено, что в условиях сухой степи Хакасии, к 23-28 годам естественной постмелиоративной эволюции, каштановые почвы, находятся в состоянии близкой к целинному, с солонцеватыми родовыми признаками. Происходит дифференциация горизонтов почвенного профиля по солонцовому типу почвообразования. Солонцеватый слой насыщается магнием, натрием и органическим веществом, почва приобретает глыбисто-ореховатую плотную структуру. Динамика запасов гумуса положительная, благодаря высокой интенсивности разложения подземной массы, особенно, во втором десятилетии (2009-2022 гг.) мониторинговых наблюдений. Однако напряженный пастбищный режим, ограничивает развитие растительных сообществ, способствует возврату их к пионерной стадии демутации. Увеличивается продолжительность промежуточных стадий восстановления, с малым проективным покрытием, низкой продуктивностью надземной и подземной фитомассы, что прогнозирует снижение плодородия и деградацию почв в дальнейшем. Возвращение этих земель в орошаемое сельскохозяйственное производство возможно без значительных затрат, если использовать в качестве кормовых угодий с посевом многолетних трав бобовых и бобово-злаковых травосмесей, для обогащения почв органическим веществом и азотом, и исключения разрушительных процессов ветровой эрозии.
1. Танзыбаев, М. Г. Почвы Хакасии. Новосибирск: ВО «Наука» Сибирская изд. фирма, 1993. С. 189.
2. Отчет Хакасской опытной станции орошаемого земледелия за 1942 год. Главное управление с-х науки и пропаганды Министерства сельского хозяйства РСФСР, 1942. 113 с.
3. Малышев А.А. Мелиорация Хакасии в лицах. Абакан: Хакасское кн. изд-во, 2007. 196 с.
4. Кутькина Н.В. Влияние длительного орошения на степные почвы Хакасии. РАСХН, Сиб. отд., ГНУ НИИ аграрных проблем Хакасии. Абакан: ООО «Фирма Март», 2008. 152 с.
5. Хакасский филиал ФГБУ «Управление «Сибирьмелиоводхоз» [Электронный ресурс] // Информационный Портал ФГБНУ ВНИИ Радуга.URL: https://inform-aduga.ru/fgbu/126?ysclid=lrpsssmyhf521373922 (дата обращения: 23.01.2023).
6. Донская О.Л., Николаева З.Н. Экологическая оценка агроэкосистем юга Средней Сибири. Абакан: Изд-во ХГУ им Н.Ф. Катанова, 2008. 176 с. EDN: https://elibrary.ru/QKRQAF
7. Классификация и диагностика почв СССР. – М.: Колос,1977. 200 с.
8. Воронов А.Г. Геоботаника. Изд-во Высшая школа: М, 1973. 382 с.
9. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв: учеб. пособие для вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с. EDN: https://elibrary.ru/DYLHHL
10. Красильников П.К. Методика полевого изучения подземных частей растений. Л.: Наука Ленинградское отд-е, 1983. 208 с.
