книги из ГПНТБ / Природно-мелиоративное районирование территории перспективного орошения Нижнего Поволжья

жена в горизонте ВС. В орошаемой — в гор. Вг не отмечено белоглазки, а в гор. ВС она приобретает расплывчатые формы.

Ф и з и ч е с к и е и а д с о р б ц и о н н ы е с в о й с т в а . Под влиянием длительного орошения, как было показано выше, произошло уплотнение почвенного профиля, что также под­ тверждается данными по определению объемного веса (табл. 158). В верхнем слое орошаемых почв объемный вес стал выше, чем в неорошаемых почвах. Уплотнение почвенного профиля снижает фильтрационные свойства староорошаемых почв. Определение водопроницаемости показало, что скорость фильтрации староорошаемых почв стала значительно ниже, чем в неорошаемых. При этом уменьшение скорости филь-

фильтрации практически становится такой же, как в неоро­ шаемых почвах (табл. 159).

Под влиянием длительного орошения в верхних слоях тем­ но-каштановых почв несколько увеличиваются удельная по­ верхность почвенных частиц и коэффициент гидрофильности (табл. 160). В этих же горизонтах староорошаемых почв от­ мечается увеличение набухания почвенных коллоидов. Однако, несмотря на увеличение объемного веса, ухудшение водопро­ ницаемости, под влиянием длительного орошения не проис­ ходит снижения водопрочности почвенных агрегатов; при орошении коэффициент водопрочности структуры не изменил­ ся. В верхнем слое отмечается тенденция к увеличению во­ допрочности структуры.

324

Карбонаты. Карбонаты в процессе орошения претерпели значительное перераспределение. В орошаемых почвах вски­ пание обнаружено с поверхности, в неорошаемых почвах —

с 31 см.

Очевидно, благодаря своеобразным законам миграции углесолей, при орошении происходит подтягивание их к поверх­ ности. Особенно заметно увеличение углекислого кальция в верхнем полуметре (почти в три раза). Следующие 0,5 м почти не обнаруживают сколько-нибудь заметных прибав­ лений СаСОз, а на глубине 100—150 см количество СаС03 в орошаемой почве уменьшается (табл. 161). В целом 1,5-мет­ ровая толща орошаемых почв не обеднялась углекислым кальцием. Причем подъем карбонатов в орошаемых почвах происходит постепенно. Так, в почвах 20-летнего в верхнем 0,5 м слое орошения отмечено значительное увеличение кар­ бонатов, хотя вскипание с поверхности еще не наблюдается. Накопление и устойчивость СаСОз против выщелачивания, как мы уже указывали выше, можно объяснить вполне удов­ летворительно особенностями миграции их по почвенному профилю, обусловленными зависимостью растворимости СаС03 от парциального давления С 02 почвенного воздуха.

Следовательно, мнение некоторых специалистов о возмож­ ности прогрессивного выщелачивания СаСоз и обеднения им почвенного профиля несостоятельны. Наоборот, в орошаемых почвах развивается явление карбонатизации, являющееся начальной стадией вторичного карбонатного соленакопления.

Развитие этого явления должно не совсем положительно сказываться на минеральном питании растений. В карбонат­ ных почвах отмечается нерастворимость железа, марганца и фосфора, кроме этого, они характеризуются очень медлен­ ной минерализацией азота. Особенно часто в карбонатных почвах отмечается явление ретроградации калия и особенно фосфора, когда он теряет растворимость и способность к самодиффузии и переходит в менее растворимое и более окристаллизованное состояние. Эти соединения можно располо­ жить следующим образом, в порядке понижающейся раство­ римости:

Са3(Р 04)2 — ►ЗСа3(Р 04)2 Са(ОН)2—> ЗСа3(Р 04)2СаСо3

трикальцийфосфат гидроксилапатит карбонат-апатит. Это явление носит название апатитовой ретроградации.

В практике сельского хозяйства, чтобы приостановить ретро­ градацию фосфора, следует вносить одновременно с фосфор­ ными удобрениями навоз. Вместе с этим использование бобо-

325

вых как зеленого удобрения благоприятно для мобилизации почвенных фосфатов, поскольку бобовые энергично экстраги­ руют фосфор (даже малорастворимый) и при медленной ми­ нерализации они обогащают им почвы для зерновых культур.

Поглощенные основания. В настоящее время высказывает­ ся предложение о возможности осолонцевания почв Поволжья при орошении пресной водой даже в отсутствии вторичного засоления. Наши исследования, исследования Антипова-Кара­ таева и Филипповой (1955), проведенные на темно-каштано­ вых почвах Ершовской опытной станции Саратовской области после 17, 20 и 40 лет орошения, позволяют утверждать, что такие опасения лишены оснований. Об этом убедительно сви­ детельствуют изменения, происшедшие в составе обменных оснований, и материалы, полученные Антиповым-Каратаевым

иФилипповой при анализе лизиметрических фильтратов.

Всоставе поглощенных оснований увеличивается содер­ жание обменного кальция, особенно в средней части профи­ ля, а количество магния уменьшается (табл. 162). При этом

такая закономерность отмечена уже после 16 лет оро­ шения темно-каштановых почв, к 2 0 -му году орошения кати­ онно-обменная способность стабилизируется и к 40-му году

326

орошения не происходит резких изменений в поведении обмен­ ных оснований. Такое изменение в составе обменных основа­ ний (увеличение обменного Са, уменьшение Mg) происходит за счет внедрения кальция активных карбонатов в почвеннопоглощающий комплекс. В присутствии углекислоты почвен­ ного воздуха, которой в орошаемых почвах содержится от 2 до 4% от объема, карбонаты кальция переходят в раствори­ мые бикарбонаты, благодаря чему почвенные растворы обо­ гащаются катионами кальция. В результате этого в почвен­ ных растворах орошаемых почв значительно увеличивается концентрация катионов кальция. Они вытесняют из почвен- но-поглощающего комплекса магний и одновалентные кати­ оны, потому что у кальция большая энергия вхождения и более высокая их концентрация в почвенном растворе. Анализ лизиметрических вод, проведенный И. Н. Антиповым-Кара­ таевым (1955), показал, что соли магния и натрия интенсив­ но вымываются из верхних горизонтов почвы в условиях орошения.

Катионов натрия в верхней части профиля орошаемых почв содержится такое же количество, как в неорошаемых. В составе поглощенных оснований неорошаемых почв в сред­ ней части профиля содержится от 30 до 70% обменного .маг­ ния от суммы катионов, то есть можно говорить о наличии

327

магниевой солонцеватости средней части профиля. В ороша­ емых почвах в силу того, что в составе обменных катионов увеличивается содержание кальция и уменьшение магния, явление магниевой «физической» солонцеватости должно не­ сколько ослабевать.

Несмотря на вышеописанные положительные изменения в составе поглощенных оснований и некоторое затухание маг­ ниевой солонцеватости орошаемые почвы, как уже указыва­ лось, стали более плотными и менее водопроницаемыми. Уплотнение верхней части профиля почв при орошении, умень­ шение их фильтрационных свойств, по нашему мнению, про­ исходит вследствие некоторого изменения коллоидной части почвы, накопления карбонатов, оказывающих цементирующее действие и, возможно, разрушения вторичных минералов. Последнее отчетливо подтверждается данными по накопле­ нию аморфной кремнекислоты: в 0 — 2 0 см слое орошаемых почв содержание ее увеличилось с 0,32 до 0,60%, в слое 20— 40 см — с 0,29 до 0,48%.

Вместе с этим следует отметить, что накопление аморфной кислоты (процессы осолодения) происходило бы более интенсивно, если бы не защитная роль карбонатов кальция.

Органическое вещество. Состояние органической части поч­ вы определяется совокупностью условий почвообразования, главным из которых и наиболее изменчивым является водный и термический режим почвы. Изменение гидротермического ре­ жима почвы влечет за собой изменение и микробиологических процессов, определяющих интенсивность распада органиче­ ского вещества. Состав гумуса и природа гумусовых веществ отражают весь комплекс условий почвообразования и те ра­ дикальные изменения, которые происходят в почвенных про­ цессах при изменении факторов почвообразования.

Для того, чтобы проследить за изменением гидротерми­ ческого режима в орошаемых почвах, были вычислены вели­ чины гидрофактора по Волобуеву. Волобуев (1948) установил функциональную зависимость между содержанием гумуса и величиной гидрофактора (Ш), характеризующего изменение условий увлажнения при различных соотношениях осадков (Р) и средней годовой температуры (Т°). Величины гидро­ фактора Волобуев рекомендует вычислять по эмпирической формуле:

Т=43,28дР-Нf

328

Ри Т — переменные величины,

Ш— параметр, имеющий определенные значения для каж­

дого гидроряда.

Высокогумусированным почвам соответствуют средние значе­ ния гидрофактора Ш — от 105 до 112, причем максимальному содержанию гумуса соответствуют значения Ш=110. При меньших и больших значениях гидрофактора содержание гу­ муса снижается. Далее было установлено, что Hf закономер­ но связан с показателем эффективного увлажнения (КУ). Средние значения Hf (105—ПО), характерные для высокогумусных 'почв, отвечают КУ=0,8—1,0, т. е. условиям при­ родного «уравновешенного» увлажнения.

Для неорошаемых темно-каштановых почв Заволжья ве­ личина гидрофактора составляет 102,4, для орошаемых— 117; соответственно коэффициенты увлажнения по Иванову (КУ) — 0,40 и 0,88. Вместе с этим орошаемые почвы стали значи­ тельно холоднее. Все эти изменения основных факторов гумусообразования должны были, несомненно, сказаться на

огромные количества биомассы. Многолетние травы в условиях орошения в 2 —3 года накапливают корневых масс столько же, сколько целинная степная растительность за десятки лет. На фоне севооборотов с посевом трав 'при орошении, несом­ ненно, периодически возникают луговые стадии почвообразо­ вания. Благодаря этому, несмотря на высокую биологическую активность при орошении, интенсифицируются процессы гу­ мификации, что приводит к накоплению гумуса в почве.

Как показывают наши материалы и исследования И. Н. Ан­ типова-Каратаева и В. П. Филипповой (1955), в орошаемых темно-каштановых почвах видна вполне определенная тен­ денция к улучшению гумусности в отсутствии вторичного за­ соления и заболачивания в условиях правильной агротехники и при периодическом посеве многолетних трав. Хотя можно отметить, что длительное орошение не сильно интенсифици­ рует луговой процесс, что приводит к некоторой «монотон­ ности» процессов гумусообразования.

Под влиянием длительного, более 40 лет, орошения в 1 ,5 -метровой толще темно-каштановых почв произошло уве­ личение 'содержания общего гумуса на 63 т/га. Причем ма­ тематически доказано, что основное увеличение гумуса про­ исходит в средней части профиля (от 20 до 70 см). В верхнем

329

0,5 м слое орошаемых почв гумуса прибавилось на 38 т/га в сравнении с неорошаемыми почвами. Отсутствие увеличе­ ния гумуса в верхних слоях (0 — 2 0 см) орошаемых почв, оче­ видно, можно объяснить усилением микробиологических про­ цессов его распада при орошении и частичным выносом вновь образующихся органических соединений вниз по профилю.

Изменение гидротермических условий вызывает глубокие изменения и качественного состава гумуса (табл. 163). В тем­ но-каштановых почвах под влиянием длительного (40 л.) орошения в верхнем 2 0 см слое не отмечено прибавки ни об­ щего количества гумусовых кислот, ни наиболее ценной их части — гуминовых кислот. При этом в верхних слоях (20 см) староорошаемых почв наблюдается некоторое уменьшение фульвокислот. И хотя в этом слое не отмечено увеличения

гуминовых кислот, отношение Сг|; в староорошаемых поч­

Сфк

вах увеличилось, по всей вероятности, вследствие уменьшения количества фульвокислот. Далее вниз по профилю, с 20 см до 70 см, происходит увеличение группы гуминовых кислот, увеличивается также группа гуминовых кислот, свободных и связанных с полуторными окислами. В этих же слоях поч­

увеличение группы гумусовых веществ, свободных и связан­ ных с полуторными окислами, в средней части профиля и на­ блюдаемое в этих же слоях увеличение группы гуминовых кислот является свидетельством интенсификации процессов гумификации и увеличения общего гумуса. Качественный состав гумуса староорошаемых почв улучшается и по соот­ ношению С™ : Сфк приближается к черноземным почвам. Про­ цесс накопления гумуса и изменения его качества весьма про­ должительный, однако при значительном изменении факторов, определяющих интенсивность гумусообразования, последнее может несколько стабилизироваться в темно-каштановых поч­ вах уже к 20-му году орошения (табл. 164). Об относитель­ ной стабилизации процесса гумусообразования к 2 0 -му году в темно-каштановых почвах можно судить по данным табли­ цы 163. К 2 0 -му году орошения в темно-каштановых почвах накопилось столько же гуминовых кислот, сколько их нако­ пилось к 40-му году орошения. Однако отношение Сгк:СфК остается меньшим, чем в почвах 40-летнего орошения. Объяс­ няется это, по-видимому, тем, что в почвах после 2 0 лет оро-

331

шения в верхних горизонтах еще несколько больше фульвокислот, чем в почвах к 40-му году орошения.

Изменение величины гидрофактора и температуры прь орошении темно-каштановых почв оказывает изменение про* цесса гумусообразования по черноземному типу. Под влиянием длительного орошения гумус темно-каштановых почв не* сколько обогащается азотом, о чем можно судить по соот­ ношению углерода гумуса к азоту (табл. 165).

Изменение направленности процессов гумусообразования

332