Изменение свойств чернозема обыкновенного Багаевско-Садковской и Веселовской оросительных систем Ростовской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.27, кандидат биологических наук Сковпень, Андрей Николаевич

• Сковпень, Андрей Николаевич
• кандидат биологических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Сковпень, Андрей Николаевич

Введение

1. Изменение агрофизических и почвенно - мелиоративных свойств 7 ирригационно - обусловленного агроландшафта (обзор литературы)

1.1. Приемы предупреждения деградации орошаемых черноземов

1.2. Приемы преодоления деградации орошаемых черноземов 17 1.3 Состояние земель

2. Объекты, условия проведения исследований

2.1. Характеристика объектов исследований

2.2. Методика и условия проведения исследований.

3. Изучение процессов изменения почв и почвенного покрова орошае- 36 мых и прилегающих к ним территорий

3.1 Изменение физических свойств чернозема при орошении.

3.2 Изменение гумусного состояния орошаемого чернозема.

3.3 Изменение почвенного поглощающего комплекса при орошении.

4. Дифференциация структуры почвенного и растительного покро- 77 ва орошаемого чернозема обыкновенного

4.1. Техногенное изменение почвенного покрова.

4.2. Оценка изменений структуры растительного покрова.

5. Агроэкологическая оценка состояния агроландшафта

6. Экономическая оценка изменений показателей продуктивности 85 угодий при длительном орошении

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изменение свойств чернозема обыкновенного Багаевско-Садковской и Веселовской оросительных систем Ростовской области»

Актуальность темы. Антропогенные процессы в биосфере, в том числе связанные с проведением мелиорации, следует оценивать в связи с устойчивостью свойств биогеоценотических систем. Поэтому одним из критериев оценки современных эколого-мелиоративных приемов является принцип функционального самосохранения орошаемых почв от негативных явлений. В этом состоит актуальность проводимых исследований.

Одной из актуальных проблем современного почвоведения является всесторонний анализ антропогенных изменений почв и разработка мер преодоления агрогенной деградации почв и почвенного покрова. Наблюдения последних десятилетий в нашей стране и за рубежом показали высокую чувствительность почвенного покрова к антропогенному воздействию.

Сложные геоморфологические условия, большей частью сухой континентальный климат, значительная вариабельность почвообразующих пород и кор выветривания, издержки систем ведения сельского хозяйства вызывают существенное, а часто и необратимое усиление факторов деградации почв, структуры почвенного покрова (СПП).

Ситуация осложняется антропогенным воздействием на природную среду, так как в связи с широким сельскохозяйственным освоением почв происходит изменение их экологических функций, ослабление природной составляющей буферности их свойств, общая деградация ландшафтных систем. Широкое развитие на пахотных почвах получили процессы деградаци-онного характера: эрозия, дегумификация, вторичное осолонцевание, засоление, слитизация, ощелачивание, коркоо'бразование, оглинивание и др. В основном, результаты многолетнего орошения свидетельствуют, что заложенные в большинство проектов прогнозные показатели свойств почв не достигнуты в процессе эксплуатации орошаемых земель.

Представляется, что адекватная природной ситуации оценка процессов в агроландшафтах возможна лишь на основе такой точки зрения, согласно которой следует иметь в виду не просто землеустроительные контуры (поля, угодья и т.п.) как стабильные территориальные единицы, к которым приурочено сельскохозяйственное производство, но также рассматривать концепцию функционирования агроландшафтов под влиянием обширных системных взаимодействий. Особое значение приобретает изучение преобразования и обусловленности ландшафтов (Агеев В.Н., Вальков В.Ф., Чешев А.С., Цвы-лев Е.М., 1996).

Цель работы - изучить влияние длительного орошения водой разной минерализации на состав и свойства чернозема обыкновенного и оценить изменения агроэкологических и хозяйственных показателей агроландшафта.

Задачи исследований:

- изучить влияние длительного орошения на агрофизические, химические и физико-химические свойства чернозема обыкновенного;

- изучить состояние структуры почвенного и растительного покрова при длительном орошении;

- определить изменение показателей продуктивности сельскохозяйственных культур по элементам микрорельефа орошаемых участков;

- провести комплексную агроэкологическую оценку исследуемой территории.

Положения, выносимые на защиту:

Заключение диссертации по теме «Почвоведение», Сковпень, Андрей Николаевич

1. Длительное орошение явилось причиной изменений физических

свойств чернозема обыкновенного. Уплотнение в верхнем метровом слое

увеличилось на 0,13-0,15 г/сы^, пористость при этом уменьшилась до 46-48%

против 51-52% у неорошаемых почв. Скорость впитывания воды в почву при

длительном орошении уменьшается в 1,5-2 раза. Количество ила у орошае мых почв по данным микроагрегатного анализа составило 4-6%. У неоро шаемых почв - 1-2%. 2. На ключевых участках выявлено изменение структурного состава

чернозема обыкновенного: в верхней части почвенного профиля до глубины

50-70 см из-за уплотнения структура почвы глыбистая; количество агрегатов

более 10 мм в верхней части почвенного профиля возросло до 40-72% по

сравнению с неорошаемой почвой, где их количество составляло 12-23%,

сумма агрегатов размером 10-0,25 мм снизилась с 76-80% до 28-62%, выход

агрегатов меньше 0,25 мм при мокром просеивании увеличился на 10-12%,

формируются признаки слитогенеза. 3. Гумусное состояние орошаемых черноземов изменяется в зависи мости от сроков ирригации, степени и химизма засоления поливной воды. Потери гумуса в пахотном горизонте составили при орошении донской водой

15%, при поливе минерализованной водой Веселовского водохранилища 22-

23% в результате того, что в черноземах орошаемых минерализованной во дой к биологическим факторам динамики гумусного состояния присоединя ются химические - увеличение щелочности и повышение содержания натрия

в ППК, сужение соотношения гуминовых и фульвокислот в 1,5-2 раза. Коли чество гумуса после 30 лет орошения заметно уменьшилось в слое 0-50 см. При этом наблюдается перераспределение гумуса из пахотного горизонта в

нижележащие слои. 4. Почвенный поглощающий комплекс чернозема обыкновенного при

орошении характеризует преобладание кальция - 72,3-81,7%, магния содер жится 15,4-20,9%. Профильное изменение Na"^ в ППК орошаемых почв лежит

В пределах 2,9-8,8%, что свидетельствует о наличии солонцеватых родов ис следуемых ночв. При орошении кальций особенно иодвижен, а при поливах

минерализованными водами, в которых натрий преобладает над кальцием,

процессы его вымывания вглубь почвы особенно интенсивно проявляются в

пахотном слое снижаясь на 20%. 5. Сухой остаток в черноземах обыкновенных варьирует: у незасолен ных от 0,05 до 0,14%, сульфатно-гидрокарбонатный химизм засоления; у

глубокосолончаковатых черноземов от 0,37 до 0,51%, сульфатный или хло ридно-сульфатный химизм засоления. Сухой остаток в слое 0-25 см по клю чевым участкам, орошаемым минерализованной водой колеблется от 0,117%

до 0,151%, в слое 25-50 от 0,171 до 0,287%. Изменение показателя рН колеб лется от 7,4 до 8,6. 6. Техногенное изменение почвенного покрова обусловлено диффе ренцированным увлажнением элементов поверхности, значительным прома чиванием отрицательных форм микрорельефа за счет стока с прилегающей

поверхности с формированием высококонтрастной СПП, Заложенная в про екте кулисная планировка была выполнена с нарушением технологических

требований, в результате чего просадочные грунты переходят локально в ре жим повышенной просадочности и дифференциация дневной поверхности

усиливается в процессе эксплуатации орошаемого участка, что усиливает

пространственную дифференциацию свойств почв. 7. Орошение вызвало изменение видового состава сорных растений,

трансформировало их количественное соотношение. Массово встречающи мися видами стали просянка (Echinodiloa cms galli L), ширица запрокинутая

(Amaranthus retroflexus) и щетинник сизый (Setaria millefolium). Использова ние минерализованой оросительной воды, вторичное засоление и осолонце вание почв, привели к участию в СРП новых солеустойчивых и солонце устойчивых видов, снижению проективного покрытия и продуктивности

культурных растений, дифференциацией СРП, агрофитоценоза. 8. Биологическая продуктивность растений ячменя ярового варьировала по элементам СПП, что подтверждает влияние микрорельефа на продук тивность почвенной комбинации. Дифференциация биопродуктивности агро экосистемы ведет к потере урожая прямо - только часть территории ком плекса почв характеризуется комфортом для растений, что способствует

транспирации на уровне потенциальной, и^ косвенно - не занятая культурны ми растениями площадь используется сорной растительностью. Изучение

элементов продуктивности других сельскохозяйственных культур и их мор фологических показателей подтверждают значительную пространственную

вариабельность урожайности. 9. Комплексная агроэкологическая оценка состояния агроландшафта

на основе интегральных показателей продуктивности агрокультур с учетом

степени воздействия на среду в процессе производства согласно свойствам

стандарта соответствующей природной экосистемы показывает, что на изу ченных объектах сложилась повыщенная, антропогенная нагрузка на окру жающую среду; имеется угроза дефицита пресной воды; происходит сниже ние плодородия почв. 10. Экономический ущерб от развития процесса деградации старооро щаемых земель в результате некорректной ирригационной агрокультуры рас считан убыток в виде стоимости недополученной продукции ярового ячменя

на исследуемых участках согласно степени снижения эргономичности ис пользования земельного угодья и степени возрастания дифференциации СПП

составил 9.450.000 рублей в ценах 2005 г.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Сковпень, Андрей Николаевич, 2007 год

1. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. - Л.: Гидрометео-издат. - 1973.

2. Агрохимические методы исследования почв. Изд-во "Наука". М. -1965.

3. Айдаров И.П., Голованов А.И. Мелиоративный режим орошаемых земель и пути его улучшения. // Гидротехника и мелиорация. № 8.1986.

4. Алексеев В.Е. Минералогия почвообразования в степной и лесостепной зонах Молдовы.- Кишинев.- 1999.- С. 240.

5. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. Изд-во МГУ. 1970.

6. Бабушкин В.М., Сухомлинова Н.Б. Пути оптимизации природно-экологических ресурсов восточной зоны Ростовской области. //Сб. науч. тр. НГМА.: "Актуальные вопросы мелиорации и использования природных и техногенных ландшафтов". Новочеркасск. - 1998.

7. Балюк С.А. и др. Изменение свойств и режимов черноземов, типичных при орошении в условиях интенсивного овощного севооборота. //Земледелие. № У. - 1988.

8. Барановская А.В., Азовцев В.И. Влияние орошения на современный почвообразовательный процесс. //Труды X Международного конгресса почвоведов. М.- 1974.

9. Бестужев-Лада И.В. Мир нашего завтра.- М.: Мысль, 1986.- С. 269.Н.Бобченко В.И. Усовершенствование орошения черноземов. // Вестник с.-х. науки. № 8.- 1987.

10. Бурлакова JI.M. Плодородие алтайских черноземов в системе агро-ценоза.- Новосибирск: Наука, 1984.- 297 с.

11. Васильева Л.И. Влияние сельскохозяйственного использования на ферментативную активность черноземов южных. // Генезис и регулирование плодородия почв. Горький. - 1984.

12. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Научная мысль, как планетарное явление.- М.: Наука,- 1989.- С. 384.

13. Влияние орошения на изменения физических свойств и физико-механических свойств черноземов почв. // Мелиорация почв русской равнины. М. - 1982.

14. Гаврилюк Ф.Я. Почвы районов орошения Ростовской области. Рос-тоблкнигоиздат. Ростов-на-Дону. - 1951.

15. Гиляров М.С. Закономерности приспособления членистоногих к жизни на суше.- М.- Изд-во АН СССР.- 1970.- С. 276.

16. Гоголев И.Н. Механизм некоторых ЭПП в черноземах, обусловленные орошением. // Оросительные мелиорации, их развитие, эффективность и проблемы. Херсон. - 1993.

17. Голованов А. И. О целях и сущности мелиорации земель.//Вестник с.-х. науки. № 12,- 1987.

18. Григорьев В.Я. Метод определения показателей экологически безопасного орошения почв юга России (предупреждение ирригационной эрозии). // Почвоведение. № 6. - 1997.

19. Джинджил А.П. О влиянии орошения на состав и содержание гумуса и некоторые свойства южных черноземов Одесской области. // Агрохимия. № 10. - 1974.

20. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах.- М.: Наука, 1990.- С. 261.

21. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь (1892). Сочинения №V1"- М.: Изд-во АН СССР, 1951.- С.13-102.

22. Докучаева J1.M., Шалашова О.Ю., Прокопенко Н.А., Долгова Н.А., Скуратов А.Н. Экологические аспекты орошаемых черноземов. //Мелиорация и водное хозяйство. 6. - 1995.

23. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: "Колос". - 1979.

24. Егоров В.В. Об орошении черноземов. // Почвоведение. № 12.1984.29.3айдельман Ф.Р. Современные проблемы мелиорации почв и пути их решения. // Почвоведение. № 1.- 1993.

25. Зайдельман Ф.Р. Экологическая защита мелиорируемых почв и аг-роландшафтов. // Почвоведение. № 1. -1993

26. Ивонин В.М. Экологическое обоснование земельных угодий. Новочеркасск. - 1995.

27. Исаев Ю.С. Рекомендации по оценке качества и использования минерализованных вод Ростовской области для орошения сельскохозяйственных культур. Новочеркасск. - 1980.

28. Качинский Н.А. Физика почв. М.: Высшая школа. - 1965.

29. Ковда В.А. Почвенный покров, его улучшение, использование и охрана. М.: Наука. - 1981.. .92

30. Ковда В.А. Сельскохозяйственные мелиорации: аспекты рационального использования, // Мелиорация и водное хозяйство. № 8. -1989.

31. Ковда В.А., Розанов Б.Г., Евдокимова Т.И. и др. Принципы организации орошаемого земледелия на черноземах. // Почвоведение.

32. Козловский Ф.И., Чаплин В.А. Агродеградация черноземов степи Русской равнины.- М.: Наука, 1994.- С. 174-190.

33. Кореньков А.Б. Об экологической концепции Северо-Кавказского региона. //Сб. науч. тр. Южгипроводхоза. Экологические аспекты мелиоративного строительства. Ростов -на Дону. - 1990.

34. Костяков А.Н. Основы мелиорации. М. - 1961.

35. Костяков А.Н. Основы мелиорации. М.: Сельхозиздат. - 1957.

36. Кружилин И.П. Экологические проблемы орошения земель. // Земледелие. № 6.- 1990.

37. Крупеников И.А. Биосферные функции почвы и влияние на них эрозии // Агрикультура Молдовы,-19,99.- №1.- С. 3-7.

38. Крупеников И.А. Почвенный покров Молдовы. Прошлое, настоящее, управление, прогноз.- Кишинев: Штиинца, 1992.- С. 264.

39. Крупеников И.А. Черноземы Европы и Сибири: сходство и различие // Почвоведение.- 1987.- №11.- С. 19-23.

40. Кузнецов М.С., Григорьев В.Я., Хан К.Ю. Ирригационная эрозия почв и ее предупреждение при поливах дождеванием. М.- Наука. -1990.

41. Mateo Box Jose М. Consumo de aqua en los regadios. // Agricultura (Esp.)-№ 764.- 1996.

42. Медведев B.B. Изменение агрофизических свойств черноземов в условиях интенсивного земледелия. // Проблемы почвоведения. М. - 1982.

43. Медведев В.В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов.-М.:Наука, 1988.-С. 158.

44. Методические указания по комплексной оценке мелиоративного состояния орошаемых земель в степной и сухостепной зонах Северного Кавказа. Новочеркасск. - 1987.

45. Минкин М.Б., Калиниченко В.П. Роль характера структуры почвенного покрова при проектировании мелиорации. //Сб. от. НИМИ: "Проблемы диагностики и мелиорации солонцов". Новочеркасск. - 1980.

46. Николаева С.А., Самойлова Е.М. Изменение структуры чернозема при орошении //Орошаемые черноземы. М.: Изд-во МГУ.- 1989.

47. Орлов P.M. Мелиорация и экологическая культура. // Мелиорация и водное хозяйство. № 2. - 1994.

48. Парфенова Н.И. Допустимые глубины залегания грунтовых вод и методы их определения. //Обоснование допустимых глубин грунтовых вод орошаемых земель: Сб. науч. тр. / ВНИИГиМ. М.- 1987.

49. Парфенова Н.И., Рыбина Н.Н. Временные допустимые глубины залегания уровня грунтовых вод на орошаемых землях: Сб. науч. тр. / ВНИИГиМ.- М.- 1987.

50. Перцик Е.Н. Среда человека: предвидимое будущее.- М.: Мысль, 1990.-С.368.

51. Пищейко JI.H. Влияние хлоридно-натриевых оросительных вод на некоторые физико-химические свойства черноземов Приазовья. // Проблемы ирригации почв юга черноземной зоны. М.: Наука. 1980.

52. Позняк С.П. Орошаемые черноземы юго-запада Украины.- Львов: ВНТЛ, 1997,- С. 240.

53. Полуэктов Е.В., Турулев В.В. Влияние антропогенной деятельности на свойства почв. Новочеркасск. - 1995.

54. Поляков Ю.П., Морозова Т.Н. Экологические проблемы в мелиорации. Новочеркасск. 1998.

55. Поляков Ю.П., Морозова Т.П., Сенчуков Г.А., Грибанов А.В. Оросительные мелиорации на Дону. Новочеркасск. 1998.

56. Поляков Ю.П., Полякова Н.Ю. Обоснование эрозионных критериев при воздействии поливных вод на поверхность почвы. //В сб. ст.: "Экологические проблемы орошаемого земледелия Нижнего Дона". Новочеркасск. - 1995.

57. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. JL: Наука. - 1980.

58. Приходько В.Е. Орошаемые степные почвы: функционирование, экология, продуктивность.- М.: Интеллект, 1996.- С. 179.

59. Розанов Б.Г. Слитогенез при орошении черноземов. // Проблемы с,-х. науки в Московском ун-те. М.: Изд-во МГУ. - 1975.

60. Розанов Б.Г., Андреев Г.И., Буйлов В.В. и др. Эволюция черноземов при орошении //Русский чернозем 100 лет после Докучаева.- М.: Наука. - 1983.

61. Русский чернозем 100 лет после Докучаева.- М.: Наука, 1983.- С. 276.

62. Сватков Н.М. Основы планетарного географического прогноза.- М.: Мысль, 1974.- С. 197.

63. Скуратов А.Н., Мартынов И.П. Эколого-мелиоративные приемы предупреждения деградации обыкновенных черноземов. //Межвузовский сборник научных трудов "Мелиорация антропогенных ландшафтов" т. 8. Новочеркасск. - 1999.

64. Скуратов Н.С., Докучаева Л.М., Сыпко М.Е. Изучение черноземов при орошении водой неблагоприятного состава. // Тезисы докл. научной конференции 10-12 августа 1988 г., Абакан. М.: Агро-промиздат. - 1988.

65. Скуратов Н.С., Лозановская И.Н. Методические указания по изучению солевого состава почв. Новочеркасск. - 1985.

66. Смирнов Р.Н. Влияние орошения и качества поливных вод на ощелачивание черноземов Ростовской области. //Тезисы докл. на VII делегатском съезде ВОН- Ташкент. т.5. - 1985.

67. Сорочкин В.М. Изменение структуры и сложения почвы при орошении дождеванием. // Физические условия почвенного плодородия. -М.- 1978.

68. Указания по рациональному использованию орошаемых черноземов Северного Кавказа и Центрально-Черноземных областей. Новочеркасск. - 1992.

69. Хмелев В.А. Лессовые черноземы Западной Сибири.-Новосибирск: Наука, 1999.-С. 201.

70. Целищева Л.К., Козловский Ф.И. Процессы уплотнения и слитиза-ции в орошаемых черноземах. // Тезисы докл. по микроморфологии, генетическому и прикладному почвоведению. Тарту. - 1983.

71. Штепа Б.Г. Технический прогресс в мелиорации. М.: Колос. -1983.

72. Щербаков А.П., Васенев И.И. Агроэкологическое состояние черноземов ЦЧО.- Курск, 1996.- С, 329.

73. Kaur Ravinder, Sharma D.P., Gupta S.K., Singh C.S. Predicting saliniza-tion-desalinization in saline water irrigated soils. // J. Indian Soc. Soil Sci.-№ 3.- 1995. №3.- 1996.

74. Sabir M.S., Younis M., Sial J.K. Different respones of tillage practices in reclamation of dence saline sodic soil. // Agr. Mech. Asia, Afr. and Lat. Amer.-№4. 1996.

75. Villafane Roberto. Evalucion de la suficiencia del riego suelos con riesgo de acumulacion de sales. // Agron. Trop. (Venez.) № 2. - 1996.