Введение к работе
Актуальность исследований
Одним из ограничивающих факторов развития интенсивного земледелия в степной зоне является засушливость климата. Получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в районах с недостаточным увлажнением невозможно без применения орошения. Но орошение в то же время является фактором, нарушающим экологический статус степных почв и степных ландшафтов (Николаева, 1994).
Практика показала, что дополнительное увлажнение почв без учета их региональных особенностей, применение необоснованных режимов орошения приводят к неблагоприятным изменениям почв и, как следствие, снижению их плодородия, а иногда и к трансформации их в почвы, непригодные для земледелия (Ковда, 1981,1989; Розанов, Розанов, 1990; Николаева и др., 1995; идр,).
Поскольку реакция почв на орошение зависит не только от их свойств, но и от качества поливных вод, норм полива, длительности орошения, степени дренированности территории, температурных режимов, обработки почв, выращиваемых культур и других условий, то есть от региональных условий почвообразования и антропогенных нагрузок (Орлов, 1990; Николаева, 1994; и др.), получение экспериментальных материалов для каждого отдельного региона позволит выявить на фоне специфических особенностей общие закономерности трансформации почв при орошении.
Для орошаемого земледелия важное значение имеет возможность прогнозирования поведения гумуса при орошении и оценки устойчивости системы гумусовых веществ в меняющихся условиях, а значит знание тех изменений, которые происходят в течение разных промежутков времени под влиянием изменившегося увлажнения.
Орошение почв Кулундинской степи начато относительно недавно, поэтому выявление направленности изменений при избыточном для этих почв увлажнении, а также установление временного предела устойчивости почв в изменившихся условиях — вопрос, который недостаточно изучен. Кроме того, почвы Кулундинской степи находятся в особых мелиоративных условиях (Панфилов, 1973; Угланов, 1981).
Учитывая это, выявление региональных особенностей и направленности изменений гумусного состояния сухостепных почв Кулундинской степи во времени при орошении их слабоминерализованными водами, и оценка этих изменений с почвенно-экологических позиций представляется актуальными.
Цель исследований.
Выявить изменения состава и свойств гумуса почв Кулундинской степи Обь-Иртышского междуречья во времени при орошении их слабоминерализованными водами.
Задачи исследований.
-
Оценить изначальную однородность хроноряда почв, используемого при оценке направленности изменений гумусного состояния почв во времени.
-
Изучить состав и свойства гумуса черноземов и каштановых почв
разных сроков орошения, их неорошаемых и целинных аналогов и установить направленность изменений во времени.
-
Изучить состав и свойства гуминовых кислот почв разных сроков орошения и изменение их во времени.
-
Оценить временной предел устойчивости гумусовой составляющей почв в меняющихся условиях увлажнения.
Объекты исследований.
Объектами исследований были почвы сухо-степной зоны Кулунды: целинные, освоенные неорошаемые, а также орошаемые разное время в пределах 4-20 лет.
Методы исследования.
В работе использованы общепринятые методики аналитического и инструментального изучения почв и почвенных компонентов. Состав гумуса определялся по методу Пономаревой-Плотниковой (1968). Препараты гуминовых кислот выделялись по схеме (Орлов, Гришина, 1981) с модификацией в звене очистки. Элементный состав анализировался по Преглю и дублировался на автоматическом анализаторе Karla Erbe. Магнитная восприимчивость определялась на каппометре Kappabrig KL-2. Молекулярные спектры снимались на ИК спектрофотометре с преобразователем Фурье, электронные спектры — Specord М 40 . Расшифровку ИК-спектров и расчет содержания фракции Pg проводили согласно работам Д.С.Орлова (1974, 1990). Остальные анализы проводились по методикам, широко применяемым в почвоведении (Аринушкина, 1970; Петербургский, 1959; и др.).
Научная новизна.
Выявлены основные закономерности изменения гумусовых профилей, а также состава и свойств гуминовых кислот изученных почв во времени в орошаемом земледелии.
Установлено, что даже длительное (более 15 лет) орошение слабоминерализованными водами почв Кулундинской степи не приводит к существенным изменениям их гумусного состояния: все показатели не выходят за пределы градаций, свойственных данному типу почв.
Показано, что только содержание и распределение по профилю бурых гуминовых кислот и доля фракции Pg является функцией от времени, остальные группы и фракции флуктуируют в пределах типовых параметров.
Определено, что гуминовые кислоты почв в процессе орошения слабоминерализованными водами не претерпевают существенных изменений во времени (в интервале 5-20 лет), различия их состава и свойств лежат в пределах, характерных для их целинных и неорошаемых аналогов.
Показано, что выбор хроноряда почв разных сроков орошения требует верификации их изначальной идентичности, для чего может использоваться магнитная восприимчивость почв.
Теоретическая и практическая значимость.
Экспериментальные материалы и выводы могут использоваться при оценке экологических последствий орошения почв сухо-степной зоны, а также
их эволюции при изменении гидротермических режимов.
Полученные материалы заполняют пробел в изучении региональных особенностей поведения сухостепных почв при орошении слабоминерализованными водами, а также могут быть использованы для общей характеристики качественного состояния почв Кулундинской степи на данный момент времени, являясь хорошей основой для почвенного мониторинга и определения путей дальнейшего использования почв в сельском хозяйстве.
Введение показателя магнитной восприимчивости почвенной массы в обязательный комплекс методов изучения почв, представляющих хроноряд по длительности орошения, с целью верификации их изначальной идентичности, позволит достоверно прогнозировать поведение почв при орошении во времени.
Материалы диссертации используются при чтении спецкурсов "Органическое вещество почв" н "Экология почв" в Томском государственном университете.
Защищаемые положения.
1. Предел устойчивости гумуса почв сухой степи к орошению
слабоминерализованными водами можно оценить как 15-20 лет.
2. Выбор хроноряда почв разных сроков орошения требует верификации
их изначальной идентичности, для чего может использоваться магнитная
восприимчивость почв.
Апробация работы.
Материалы и основные выводы диссертации докладывались и обсуждались на Международной конференции "Эволюция почв и почвенного покрова в связи с изменениями природной среды" (Пущино, 1992), II Всероссийском съезде общества почвоведов (С.-Петербург, 1996) и Международной конференции по проблемам антропогенного почвообразования (Москва, 1997).
Публикации.
Опубликовано 8 работ, из них 3 — по теме диссертации.
Структура диссертации.
Работа состоит из 6 глав, введения и выводов. Список литературы включает 143 источішков, в том числе 7 ігаостранньїх авторов. Работа изложена на 171 странице машинописного текста, иллюстрирована 26 таблицами и 29 рисунками.