Научтруд
Войти

СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ НА ОЗЕРНО-ЛЕДНИКОВЫХ ГЛИНАХ

Научный труд разместил:
Saidzhag
21 августа 2020
Автор: Анциферова О. А.

УДК 631.4

СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ НА ОЗЕРНО-ЛЕДНИКОВЫХ

ГЛИНАХ

О. А. Анциферова, Д. Н. Сафонова

SEASONAL DYNAMICS OF PRODUCTIVE MOISTURE IN SOD-PODZOLIC SOILS ON LAKE-GLACIAL CLAYS

O. A. Antsiferova, D. N. Safonova

Исследования проведены в 2019 г. на ключевом участке в Черняховском районе Калининградской области. Изучались почвы и запасы продуктивной влаги в гумусовом горизонте (0 - 20 см) и слое 0 - 100 см под многолетними травами на сеяном сенокосе. На озерно-ледниковой низменной равнине распространены почвы, сформировавшиеся на карбонатных тяжелых глинах. Факторами дифференциации почвенного покрова являются рельеф и мощность слоя глины. Основное отличие почв заключается в степени оглеения. На повышении рельефа располагается глубокоглееватая дерново-подзолистая почва с толщиной глинистого пласта 77 -115 см. На поле преобладает пониженный плоский рельеф. Такие участки занимает поверхностно- и профильно-глееватая дерново-подзолистая почва с толщиной пласта тяжелой глины 150 см. Мониторинг запасов продуктивной влаги проведен на двух ареалах почв, отличающихся степенью гидроморфизма. К началу возобновления вегетации многолетних трав запасы влаги в обеих почвах были удовлетворительными в слое 0 - 20 см и хорошими в метровой толще. Динамика запасов влаги связана с особенностями водопотребления трав. Для гумусового горизонта почв характерны резкие колебания влажности. Статистический анализ не выявил достоверных отличий между почвами в запасах влаги за весь период наблюдений в слоях 0 - 20 см и 0 - 100 см. Однако была выражена тенденция более контрастного увлажнения и иссушения почвы с мощным глинистым слоем. Запасы продуктивной влаги в изученных почвах при сложившихся агрометеорологических условиях были достаточными для обеспечения высокого урожая двух укосов. Поздние сроки первого производственного укоса нежелательны, потому что почвенная влага расходуется непродуктивно.

дерново-подзолистые глееватые почвы, озерно-ледниковые карбонатные глины, мониторинг запасов продуктивной влаги, многолетние травы

The research was conducted in 2019 at a key site in the Chernyakhovskiy district of the Kaliningrad region. We studied the soils and reserves of productive moisture in the humus horizon (0-20 cm) and the 0-100 cm layer under perennial grasses on a seeded hayfield. Within the lake-glacial lowland plain, soils formed on carbonate heavy clays are common. The factors of differentiation of the soil cover are the relief and power of the clay layer. The main difference between the soils is the degree of gleyiza-tion. Deep-gleyed sod-podzolic soil with a clay layer thickness of 77-115 cm is located at the elevation of the relief. The field is dominated by a reduced flat relief. Such areas

are occupied by surface-and profile-gleyed sod-podzolic soil with a 150 m layer thickness of heavy clay. Monitoring of productive moisture reserves was carried out on two soil areas that differ in the degree of hydromorphism. By the beginning of the resumption of vegetation of perennial grasses, the moisture reserves in both soils were satisfactory in the 0-20 cm layer and good in the meter thickness. The dynamics of moisture reserves is related to the characteristics of water consumption of herbs. The humus horizon of soils is characterized by sharp fluctuations in moistening. Statistical analysis did not reveal significant differences between soils in moisture reserves over the entire observation period in layers 0-20 cm and 0-100 cm. However, there was a tendency for more contrasting moisture and desiccation of the soil with a more powerful clay layer. The reserves of productive moisture in the studied soils under the prevailing agromete-orological conditions were sufficient to ensure a high yield of two mows. Late dates for the first production mowing are undesirable, because soil moisture is consumed unpro-ductively.

sod-podzolic gleyed soils, lake-glacial calcareous clay, monitoring of the reserves of productive moisture, perennial grasses

ВВЕДЕНИЕ

Обеспеченность сельскохозяйственных культур влагой наряду с удобрениями является основой получения высоких и стабильных урожаев [1 -4]. Однако на региональном уровне динамика запасов продуктивной влаги слабо изучена. Имеющиеся отрывочные сведения относятся к прошлому столетию [5]. Ввиду большого разнообразия физико-географических условий и высокой сложности почвенного покрова агроландшафтов требуется выяснение закономерностей формирования и динамики продуктивной влаги (ЗПВ) применительно к условиям Калининградской области.

Цель исследования: изучить закономерности варьирования запасов продуктивной влаги в дерново-подзолистых почвах на сенокосном угодье в пределах Лава-Прегольской низменности.

Задачи: 1) установить степень различия почв на сенокосе; 2) провести мониторинг запасов продуктивной влаги в гумусовом горизонте (0 - 20 см) и метровой толще (0 - 100 см) в период вегетации многолетних трав с апреля по ноябрь 2019 г.; 3) выявить закономерности пространственной и сезонной динамики запасов продуктивной влаги; 4) оценить влияние продуктивной влаги на урожай многолетних трав.

Исследование выполнено в рамках инициативно-поисковой госбюджетной научно-исследовательской темы кафедры агропочвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «КГТУ» «Почвенные ресурсы Калининградской области: оценка, использование, продуктивность, управление» (13.16.022.2. ООПНДиНТИ КГТУ).

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены на ключевом участке «Светаевка», который располагается в 12 км к юго-западу от пос. Междуречье Черняховского городского округа Калининградской области. Угодье - сенокос третьего года пользования. Состав травостоя: райграс пастбищный (Lolium perenne L.), фестулолиум (.Festulolium) сортотипов овсяницы и райграса, овсяница луговая (Festuca pralensis Huds.), ежа сборная (Dactyl is glomerata L.), клевер ползучий (Trifolium repens L.) с

участием тимофеевки луговой (Phleum pratense L.) и овсяницы красной (Festuca rubra L.).

Влажность почв изучали путем бурения до глубины 1 м с отбором проб каждые 10 см и последующим анализом содержания влаги термостатно-весовым методом [6, с. 152]. Исследования проводили на двух почвенных ареалах в трехкратной повторности по два раза в месяц с апреля по ноябрь 2019 г. Для подробной характеристики морфологического строения почв закладывали разрезы в июле. Диагностика почв проведена по классификации 1977 г. [7]. Во всех горизонтах почв была определена плотность сложения методом режущих колец [6, с. 97-98]. Величины весовой влажности пересчитывали в объемные проценты. Максимальную гигроскопическую влажность определяли методом Николаева в ходе выдерживания проб почв в эксикаторах над насыщенным раствором сульфата калия 1 мес. Влажность завядания рассчитывали путем умножения величины максимальной гигроскопической влажности на коэффициент 1,5 [6, с. 160 - 161]. Запасы продуктивной влаги определяли для слоев 0 - 20 и 0 - 100 см. Оценку ЗПВ проводили по рекомендованной шкале [6, с. 151].

Для сопоставления ЗПВ с погодными условиями (количество осадков и среднесуточная температура воздуха) в каждой декаде периода исследований использовали данные ближайшей к ключевому участку метеостанции г. Черняхов-ска [8].

Пробные укосы многолетних трав с площадок 1 м осуществляли в четырехкратной повторности. Статистическая и графическая обработка экспериментальных данных выполнена в программе Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Ключевой участок «Светаевка» находится на Лава-Прегольской низменности, которая имеет озерно-ледниковый генезис и слабоволнистый рельеф. Почво-образующими породами являются в основном карбонатные красноцветные тяжелые суглинки и глины. Абсолютные отметки высот над уровнем моря составляют на ключевом участке 29-31 м. На изученном сенокосном угодье преобладают гле-еватые в разной степени почвы, которые осушаются сетыо открытых дренажных каналов и системой закрытого гончарного дренажа. Для проведения мониторинга влажности в пределах поля нами выбраны два ареала почв, расположенные на разных элементах рельефа. Перепад высот между площадками наблюдений около 1,5 м. Первый ареал (ТБ1) находится на плоском повышении и занят окультуренной дерново-подзолистой среднесуглинистой глубокоглееватой почвой на озерно-ледниковых карбонатных глинах с подстиланием легкими карбонатными суглинками и супесями с 97-135 см. Вторая площадка мониторинга (ТБ2) расположена на низменном плоском участке с окультуренной дерново-подзолистой поверхностно- и профильно-глееватой глинистой почвой на карбонатных озерно-ледниковых глинах. Смена породы на тяжелый суглинок происходит на глубине 150 см, а с 220 см залегает легкий суглинок, где в весенний период обнаруживается грунтовая вода. Таким образом, почвы отличаются разной мощностью глинистого пласта, являющегося водоупором. В первой почве толщина глинистого пласта 77 - 115 см (пласт неоднородный в пространстве), во второй - 150 см. Почва на пониженном участке (типичном для большей части поля) оглеена уже с поверхности. Морфологические признаки (сизый оттенок оглеения в пахотном горизонте,

ржавые пленки аморфной гидроокиси железа на гранях отдельностей) указывают на сезонный поверхностный застой влаги. Глубже профиль среднеглееватый.

На повышении признаки слабого оглеения в форме тонких сизых прожилок появляются с глубины 50 см, и только с 75 см оглеение становится четко выраженным. На границе глинистого пласта и подстилающей породы (легкого суглинка) наблюдается обильное скопление мучнистых карбонатных новообразований. Подстилающая порода на 40-50 % оглеена (горизонт среднеглееватый). В ранневесенний период на глубине 160 см в супесчаной прослойке обнаруживается верховодка. Эти морфологические признаки указывают на то, что почва является полугидроморфной, несмотря на автономную позицию в рельефе. Верховодка оказывает влияние на нижнюю часть профиля в результате капиллярного подъема влаги. Накопление слоя карбонатных новообразований подтверждает это положение.

2019 год по сумме осадков (702 мм) относился к годам среднего увлажнения (норма 752 мм [9]). За вегетационный период с апреля по октябрь выпало 426 мм осадков, что меньше среднемноголетнего значения (492 мм) вследствие засушливого апреля. Распределение осадков и температуры представлено на рис. 1.

Рис. 1. Осадки и температура за период исследований (апрель - ноябрь 2019 г.) по данным метеостанции г. Черняховска Калининградской области Fig. 1. Precipitation and temperature during the research period (April-November 2019) according to the weather station in Chernyakhovsk, Kaliningrad region

К началу возобновления вегетации (первая декада апреля) ЗПВ в слое 0 - 20 см в обеих почвах были удовлетворительными и существенно не различались (табл. 1). Поверхностного застоя влаги не было. В метровой толще почвы ЗПВ оценивались как хорошие. При этом в поверхностно-глееватой дерново-подзолистой почве продуктивной влаги было на 23,2 мм больше по сравнению с глубокоглееватой почвой на повышении (табл. 2). Однако статистический анализ показал, что эти различия недостоверны (НСР05 = 50,4 мм). Апрель выдался засушливым. На фоне пониженных температур воздуха отрастание трав происходило медленно, особенно в первой половине месяца.

Таблица 1. Запасы продуктивной влаги в дерново-подзолистых почвах на тяжелых озерно-ледниковых карбонатных глинах в 2019 г. (гумусовый горизонт 0-20 см)

Table 1. Productive moisture reserves in sod-podzolic soils on heavy lake-glacial carbonate clays in 2019 (humus horizon 0-20 cm)

Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь

I II I II I II I II I II I II I II I II

ТБ1. Дерново-подзолистая среднесуглинистая глубокоглееватая почва на озерно-ледниковых карбонатных глинах с подстиланием легкими карбонатными суглинками и супесями с 97-135 см

39,1 31,0 30,2 42,8 19,5 30,7 30,1 31,4 25,0 18,1 24,6 30,6 47,1 40,4 44,1 50,0

ТБ2. Дерново-подзолистая поверхностно- и профильно-глееватая глинистая почва на карбонатных озерно-ледниковых глинах

37,7 34,6 26,6 31,7 14,4 46,0 53,1 28,4 21,4 16,6 25,1 27,3 50,6 49,4 48,9 52,0

Таблица 2. Запасы продуктивной влаги в дерново-подзолистых почвах на тяжелых озерно-ледниковых карбонатных глинах в 2019 г. (слой 0-100 см)

Table 1. Productive moisture reserves in sod-podzolic soils on heavy lake-glacial carbonate clays in 2019 (layer 0-100 cm)

Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь

I II I II I II I II I II I II I II I II

ТБ1. Дерново-подзолистая среднесуглинистая глубокоглееватая почва на озерно-ледниковых карбонатных глинах с подстиланием легкими карбонатными суглинками и супесями с 97-135 см

139,6 136,6 138,7 152,0 96,7 121,5 144,2 118,9 117,2 100,7 90,9 115,8 148,4 141,0 151,1 169,4

ТБ2. Дерново-подзолистая поверхностно- и профильно-глееватая глинистая почва на карбонатных озерно-ледниковых глинах

162,8 135,2 115,1 129,7 84,0 141,7 153,9 100,5 95,3 78,6 87,4 101,0 159,1 149,9 157,9 165,4

С началом активного роста травостоя увеличилось водопотребление, и запасы влаги в почве снизились. Причем наметилась тенденция более быстрого иссушения поверхностно-глееватой почвы (табл. 1, 2). На этой почве отмечалась большая густота травостоя и более быстрые темпы прироста надземной фитомас-сы. Поэтому, несмотря на осадки в мае, глееватая почва на пониженном участке имела меньшие ЗПВ.

Первая половина июня характеризовалась интенсивным водопотреблением многолетними травами на фоне высоких температур воздуха, что привело к максимальному иссушению профиля обеих почв (табл. 1, 2, рис. 2). Осадки ливневого характера во второй половине июня способствовали пополнению ЗПВ. Почва в ареале ТБ2 имеет глинистый гумусовый горизонт и расположена на плоском участке. Поэтому из-за низкого коэффициента фильтрации насыщение его влагой происходило резче по сравнению с почвой на повышении. Во второй половине июля надземная фитомасса трав достигла максимума, что повлекло снижение ЗПВ в обеих почвах. Пробные укосы показали высокие значения биологической урожайности трав (рис. 2). Достоверных отличий по урожаю между двумя почвами не обнаруживалось. Однако травостой на ТБ2 был выше в среднем на 5 см по сравнению с ТБ1. Первый производственный укос трав в хозяйстве проведен в начале августа. Низкое количество осадков в этом месяце и высокий температурный фон привели к дальнейшему иссушению почвы. Поэтому отрастание трав происходило медленно. При сравнении двух почв выяснилось, что более низкие ЗПВ в августе и сентябре в поверхностно-глееватой почве (ТБ2) явились причиной меньшего урожая трав второго укоса по сравнению с ТБ1 (рис. 2).

Рис. 2. Биологическая урожайность надземной фитомассы многолетних трав (по различным срокам опытных укосов) на дерново-подзолистых почвах,

сформировавшихся на озерно-ледниковых глинах Fig. 2. Biological productivity of aboveground phytomass of perennial grasses (according to different terms of experimental mowing) on sod-podzolic soils formed

on lake-glacial clays

Хозяйству следует рекомендовать проводить первый укос в середине июня в оптимальную фазу развития трав (цветение). Тогда при количестве осадков на уровне среднемноголетних значений в изученных почвах сохраняется достаточно

продуктивной влаги для быстрого отрастания травы и накопления фитомассы для второго укоса в августе. При хорошем атмосферном увлажнении возможен и третий укос.

Пополнение ЗПВ в обеих почвах в октябре-ноябре произошло в результате снижения температуры воздуха и физического испарения, замедления вегетации трав. Достоверных отличий в запасах влаги к концу ноября изученные почвы не имели. Поверхностного застоя влаги на глинистых почвах не наблюдалось по причине отсутствия затяжных и обильных дождей.

ВЫВОДЫ

1. Для изученного участка озерио-ледниковой низменной равнины характерны почвы, сформировавшиеся на карбонатных тяжелых глинах. Факторами дифференциации почвенного покрова являются рельеф и мощность пласта глин. Основное отличие почв заключается в степени оглеения. Установлено, что на повышении располагается глубокоглееватая дерново-подзолистая почва, а на типичном пониженном участке - поверхностно- и профильно-глееватая дерново-подзолистая почва.
2. Впервые на сенокосном угодье Лава-Перегольской низменности проведен мониторинг запасов продуктивной влаги на двух ареалах почв, отличающихся степенью гидроморфизма.
3. К началу возобновления вегетации многолетних трав запасы влаги в обеих почвах были удовлетворительными в слое 0 - 20 см и хорошими в метровой толще. Динамика ЗПВ связана с особенностями водопотребления трав. Для гумусового горизонта почв характерны резкие колебания влажности.
4. Статистический анализ не выявил достоверных отличий между почвами в запасах влаги за весь период наблюдений в слоях 0 - 20 и 0 - 100 см. Однако была выражена тенденция более контрастного увлажнения и иссушения почвы с мощным (150 см) глинистым пластом (ТБ2).
5. Запасы продуктивной влаги в изученных почвах при сложившихся агрометеорологических условиях были достаточными для обеспечения высокого урожая двух укосов. Поздние сроки первого производственного укоса нежелательны, потому что почвенная влага расходуется непродуктивно.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Вериго, С. А. Почвенная влага (применительно к запросам сельского хозяйства) / С. А. Вериго, Л. А. Разумова. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1973. -328 с.
2. Twerdoff, D. A. Soil water regimes of rotationally grazed perennial and annual forages. / D. A Twerdoff, D. S. Chanasyk, M. A. Naeth, V.S. Baron // Can. J. Soil Sei. 79.-1999.-P. 627-637.
3. Da Silva, A. P. Characterization of the least limiting water range of soils / A. P. Da Silva, В. D. Kay, E. Perfect // Soil Sei. Soc. Am. J. 1994. - № 58. - P. 1775 -1781.
4. Лебедева, В. M. Основы сельскохозяйственной метеорологии / В. М. Лебедева, А. И. Страшная; под ред. А. Д. Клещенко, И. Г. Грингофа. - Обнинск:

ФГБУ «ВЫИИГМИ-МЦД», 2012. - Т. II. Методы расчетов и прогнозов в агрометеорологии, Кн. 2. Оперативное агрометеорологическое прогнозирование. - 216 с.

5. Агроклиматический справочник по Калининградской области. - Ленинград: Гидрометеорологическое изд-во, 1961. - 130 с.
6. Вадюнина, А. Ф. Методы исследования физических свойств почв / А. Ф. Вадюнина, 3. А. Корчагина. - Москва, 1986. - 335 с.
7. Классификация и диагностика почв СССР / сост. В. В. Егоров [и др.]. -Москва: Колос, 1977. - 224 с.
8. Погода в г. Черняховске. Калининградская область [Электронный ресурс]. URL: 1111р8://гр5.ги/Архив_погоды_в_Черняховске (дата обращения 10.01.2020).
9. Географический атлас Калининградской области / гл. ред. В. В. Орленок. -Калининград: Изд-во КГУ; ЦНИТ, 2002. - 276 с.

REFERENCES

1. Verigo S. A., Razumova L. A. Pochvennaya vlaga (primeniteVno kzaprosam sel&skogo khozyaystva) [Soil moisture (in relation to the requests of agriculture)]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1973, 328 p.
2. Twerdoff D. A., Chanasyk D. S., Naeth M. A., Baron V. S. Soil water regimes of rotationally grazed perennial and annual forages. Can. J. Soil Sci, 1999, no. 79, pp. 627-637.
3. Da Silva A. P., Kay B. D., Perfect E. Characterization of the least limiting water range of soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 1994, no. 58, pp. 1775-1781.
4. Lebedeva V. M., Strashnaya A. I. Osnovy sel&skokhozyaystvennoy meteor-ologii [Basics of agricultural meteorology]. Melody raschetov i prognozov v agromete-orologii. Operativnoe agrometeorologicheskoe prognozirovanie [Methods of calculations and forecasts in agrometeorology. Operational agrometeorological forecasting]. Obninsk, FGBU "VNIIGMI-WDC", 2012, vol. 2, 216 p.
5. Agroklimaticheskiy spravochnik po Kaliningradskoy oblasti [Agroclimatic reference book on the Kaliningrad region]. Leningrad, Gidrometeorologicheskoe izd-vo, 1961, 130 p.
6. Vadyunina A. F., Korchagina Z. A. Metody issledovaniya fizicheskikh svoystv pochv [Methods for studying the physical properties of soils]. Moscow, Agropromizdat, 1986,335 р.
7. Klassifikatsiya i diagnostika pochv SSSR [Classification and diagnostics of soils of the USSR]. Moscow, Kolos, 1977, 224 p.
8. Pogoda v g. Chernyakhovske. Kaliningradskaya oblast& [Weather in Chernyakhovsk. Kaliningrad region]. Available at: http:// https://rp5.ru/ (Accessed 10 January 2020).
9. Geograficheskiy atlas Kaliningradskoy oblasti [Geographical Atlas of the Kaliningrad Region]. Gl. red. V. V. Orlenok. Kaliningrad, Publishing house of KSU. TSNIT, 2002, 276 p.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Анциферова Ольга Алексеевна - Калининградский государственный технический университет; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент;

E-mail: anciferova@inbox. ru

Antsiferova Olga Alekseevna - Kaliningrad State Technical University; PhD in Agricultural Sciences, Associate Professor; E-mail: anciferova@inbox. ru

Сафонова Дарья Николаевна - Калининградский государственный технический университет; аспирант кафедры агропочвоведения и агроэкологии

Safonova Darya Nikolaevna - Kaliningrad State Technical University; Post-graduate student of the Department of Agrology and Agroecology

ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫЕ ГЛЕЕВАТЫЕ ПОЧВЫ ОЗЕРНО-ЛЕДНИКОВЫЕ КАРБОНАТНЫЕ ГЛИНЫ МОНИТОРИНГ ЗАПАСОВ ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ МНОГОЛЕТНИЕ ТРАВЫ sod-podzolic gleyed soils lake-glacial calcareous clay monitoring of the reserves of productive moisture perennial grasses
Другие работы в данной теме: