Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

Роль почвы в жизни человека чрезвычайно важна и незаменима. Почва является биокосным элементом, и она формируется в результате взаимодействия почвообразующих факторов в определенном естественно-географическом пространстве. Её возникновение, распространение и формирование плодородия не случайный процесс, а происходит по природным закономерностям. Изучение данных закономерностей, оптимизация почвенных свойств, определение факторов, лимитирующих плодородие почв, и, в частности, организация рационального и эффективного использования почвенных ресурсов имеют большое значение.

Количество поливной воды в современном орошаемом земледелии, которое влияет на процесс почвообразования и меняет основные свойства почв, в несколько раз превышает количество естественных осадков. В результате происходит поднятие уровня грунтовых вод в районах с затрудненным естественным стоком. По имеющимся данным, в настоящее время на большинстве орошаемых площадей уровень грунтовых вод достигает 2–3 м и оказывает влияние на развитие почв. Что стало причиной перехода почв из автоморфного режима в полугидроморфные и гидроморфные условия и привело к поднятию солей минерализованных грунтовых вод до верхних почвенных горизонтов.

Цель исследования: изучение изменений в свойствах орошаемых сероземно-луговых и луговых почв, протекающих под влиянием орошаемого земледелия, на основе комплексных исследований почв Мирзачульского оазиса.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования служили сероземно-луговые и луговые почвы, типичные для области по природным и антропогенно-хозяйственным условиям, культуре земледелия, уровню землепользования, почвенным свойствам и современному состоянию их плодородия, урожайности культур, распространенные на различных геоморфологических районах Мирзачульского оазиса.

Основу методов исследований составили сравнительно-географический анализ данных изученных регионов, лабораторно-аналитические работы выполнены на основе общепринятых методов [1, 2].

Результаты исследования и их обсуждение

Средняя высота Мирзачульской равнины составляет 250–310 м над уровнем моря, а самая высокая ее часть приходится на юго-восток, к головной части оросительных каналов, с высотой 350 м. Самая низкая часть впадин и солончаков данного направления расположена в 230 м над уровнем моря. Мирзачульская равнина снижается на север и северо-запад.

Относительная влажность воздуха сравнительно низкая, самая низкая относительная влажность наблюдается в июне-августе, со среднегодовой влажностью воздуха около 31–48 %. Повышение температуры воздуха в летние месяцы приводит к более интенсивному испарению влаги, что значительно выше среднегодового количества осадков. Данный климат приводит к засолению почв и увеличению потребности сельскохозяйственных культур в воде [3].

Орошаемые сероземно-луговые почвы по своему происхождению образуют ряд промежуточных «переходных» почв. Эти почвы с умеренным влиянием грунтовых вод (2–3 м) наиболее широко распространены в Сырдарьинской области. Они сформированы в результате нарушения баланса и повторного поднятия уровня грунтовых вод на Центральной Мирзачульской равнине пояса светлых сероземов. За счет постоянного поднятия уровня подземных вод, сероземно-луговые почвы капиллярно увлажняются до верхних слоев, а на нижних горизонтах образуются тускло-зеленые пятна с серым оттенком. Подземные воды залегают на глубине 2–3 м и периодически поднимаются до верхних слоев. Эти почвы подвержены быстрому засолению, в различной степени засолены, тип засоления хлоридно-сульфатный и сульфатно-хлоридный, слабо, иногда средне гипсированы. На орошаемых сероземно-луговых почвах южных предгорных массивов наблюдается процесс слабой ирригационной эрозии, юго-восточные территории подвержены ветровой эрозии. Здесь продолжается эволюционное развитие от сероземно-луговых к луговым почвам [4].

Орошаемые луговые почвы сформированы в условиях с уровнем залегания подземных вод на глубине 1–2 м. Они широко распространены на II–I террасах Сырдарьи, на низменностях и впадинах, делювиально-пролювиальных, лессовидных и озерно-аллювиальных отложениях Центрального Мирзачула, в основном встречаются в районах с сероземно-луговыми и лугово-сероземными почвами. Эти почвы сформированы в условиях постоянной влажности почвенного профиля, в результате чего автоморфные сероземы, постоянно меняясь, перешли в промежуточные сероземно-луговые и в итоге в гидроморфные луговые почвы. Со временем сформировались внешние морфологические признаки луговых почв и образовалась флора, типичная для данного типа почв. Кроме того, в условиях переувлажнения постоянного гидроморфизма возникли анаэробные условия и образовались оксиды и соединения железа, алюминия, марганца. Нижние участки почвы имеют коричневато-серый тусклый оттенок, близкое залегание подземных вод привело к вторичному засолению. Поэтому для эффективного использования луговых почв необходимо обеспечить должную работу коллекторно-дренажной системы [4].

Пахотный горизонт изученных орошаемых луговых почв имеет светло-бурый цвет, на лугово-аллювиальных почвах бурый, слабо уплотненный, обильно встречаются остатки растительности. Подпахотный горизонт средне и сильно уплотненный и имеет комковатую структуру. Встречаются корни и корешки, иногда солевые пятна.

В верхнем (60–70 см) слое староосвоенных и орошаемых луговых почв вблизи Сырдарьи сформирован агроирригационный слой, они имеют одинаковый цвет и механический состав, нижние слои состоят из слоев с различным механическим составом. Также можно наблюдать накопление большого количества признаков гидроморфизма в нижних слоях – коричневых и бледных пятен, кристаллов солей и гипса.

На староорошаемых луговых почвах мощность гумусового горизонта равна толщине агроирригационного слоя, тогда как на новоорошаемых луговых почвах мощность гумусового горизонта меньше (40–50 см), а на новоосвоенных ограничивается пахотным слоем. В агроирригационном слое почв Мирзачулья темно-коричневые, зернистые, умеренно уплотненные упакованные, в некоторых случаях наблюдается обильное накопление корней растительности.

Общефизические, водно-физические, физико-химические, агрохимические, биологические и другие свойства почвы тесно связаны с ее механическим составом. Кроме того, тепловой режим почвы, ее температурный режим, такие физико-механические свойства, как удельное сопротивление при обработке, сроки зрелости почвы и другие свойства почвы, их агрономическая оценка, технологии обработки почвы, миграция солевых растворов в почвенных горизонтах, накопление солей и виды процессов вторичного засоления, водно-солевые режимы и баланс, влажности почвы и содержание питательных веществ, необходимых для растений, также связаны с механическим составом почв [5, 6].

Механический состав староорошаемых сероземно–луговых почв в основном среднесуглинистый, в некоторых случаях в нижних горизонтах сменяется легкими суглинками. Количество физической глины (размер частиц менее <0,01 мм) составляет 20,0–44,4 %, характерно преобладание крупных частиц пыли (0,05–0,01 мм), в почвенных горизонтах они составляют 36,4–51,3 %, частицы средней пыли (0,01–0,005 мм) составляют 2,3–22,0 %, частицы мелкой пыли (0,005–0,001 мм) – 2,8–17,9 %, частицы мелкого песка (0,1–0,05 мм) составляют 4,8–21,9 %, а количество илистых частиц составляет 8,2–16,6 % (табл. 1).

Орошаемые луговые почвы распространены во всех геоморфологических районах Сырдарьинской области. Согласно механическому составу, в староосвоенных северо–восточных районах региона распространены средние и тяжелые суглинки, а в новоосвоенных юго-западных и западных частях региона преобладают легкосуглинистые почвы.

Механический состав староорошаемых луговых почв исследуемой территории в основном тяжелосуглинистый, а нижние слои – средне и легкосуглинистые, количество частиц физической глины (менее < 0,01 мм) колеблется в пределах 45,6–80,7 %, количество частиц крупной пыли (0,05–0,01 мм) в почвенном профиле составляет 18,1–48,4 %, а частицы средней пыли (0,01–0,0000 мм) варьируют в широких пределах и составляют 11,3–33,4 %, частицы мелкой пыли (0,005–0,001 мм) наблюдаются в диапазоне 17,3–36,6 %, содержание илистых частиц составляет 13,2–17,4 %, а в нижних слоях – 20,0–22,5 %.

Утяжеление механического состава луговых почв по сравнению с сероземно-луговыми почвами обусловлено накоплением илистых частиц в почвенном профиле в результате длительного орошения.

Орошение оказывает большое влияние на содержание и запасы гумуса и питательных веществ в почве. Этот процесс, с одной стороны, связан с системным удобрением почв гумусом и выращиванием культурных растений, которые оставляют в почве большое количество корневых остатков, что может привести к накоплению органических веществ в почве. Но, с другой стороны, обработка почвы и орошение ускоряют биологические процессы, особенно разложение органических веществ. В первые годы освоения территории сероземного пояса Центрально-Азиатского региона орошение и возделывание в некоторых случаях стали причиной уменьшения гумуса и других органических веществ. Однако в результате последующих применений агромероприятий, с целью повышения плодородия орошаемых почв, начинают увеличиваться запасы гумуса. По мнению ряда исследователей, вспашки и орошение целинных сероземов ускоряют процессы разложения и минерализации органического вещества. В первые 3–4 года освоения целинных почв разлагаются 40–50 % всего органического вещества новоорошаемых сероземов, на вновь орошаемых песчаных почвах, впоследствии этот процесс стабилизируется [7].

Количество гумуса в почвах исследуемых территорий является основным фактором, управляющим рядом свойств почв, в зависимости от условий гумусообразования, механического состава профиля, периода орошения, культуры земледелия, мощности агроирригационного горизонта и степени засоления. Содержание гумуса в верхнем слое пахотного горизонта в количестве 0,80–1,02 %, в подпахотном горизонте – 0,56–1,04 %, а к нижним горизонтам наблюдается снижение его содержания до 0,27–0,48 %. По содержанию гумуса эти почвы относятся к низко (0,5–1 %) и средне (1–1,5 %) гумусированным группам, содержание общего азота составляет 0,052–0,071 %, а в нижних горизонтах его содержание колеблется в пределах 0,024–0,042 %.

Таблица 2

Содержание гумуса и питательных элементов в староорошаемых почвах

Содержание общих форм фосфора в пахотном и подпахотном горизонтах почв составляет 0,125–0,145 %, а количество подвижного фосфора равно 4,67–18,93 мг/кг, и отмечено снижение его содержания вниз по профилю. Содержание общего калия в верхних слоях почв составляет 0,850–0,855 %, а количество обменного калия в пахотном горизонте составляет 131–155 мг/кг, и наблюдается уменьшение его количества в нижних горизонтах. Исследованные почвы по уровню обеспеченности подвижным фосфором относятся к очень низкообеспеченным, а по содержанию обменного калия – к низкообеспеченным группам (табл. 2).

Отмечено, что содержание гумуса в пахотном горизонте луговых почв составляет 1,05–1,76 %, в подпахотном горизонте – 0,91–1,43 % и уменьшается до 0,50–1,08 % в нижних слоях почвенного профиля. Содержание общего азота в пахотном горизонте составляет 0,070–0,122 %, а в подпахотном и нижних горизонтах его содержание равно 0,044–0,105 %.

Общее содержание фосфора в пахотном и подпахотном горизонтах почв составляет 0,155–0,182 %, а количество подвижного фосфора составляет 9,47–42,0 мг/кг, и его содержание снижается вниз по профилю. В верхних слоях почвенного покрова общее содержание калия составляет 0,550–1,040 %, а количество обменного калия в пахотном горизонте исследованных почв составляет 95–131 мг/кг, и наблюдается уменьшение его содержания в нижних слоях почв. По уровню обеспеченности подвижным фосфором почвы относятся к очень низко и средне обеспеченным группам, а по содержанию калия – к очень низко и низко обеспеченным группам (табл. 2). Установлено, что на староорошаемых луговых почвах эти показатели выше, по сравнению с сероземно-луговыми.

До освоения Мирзачульской степи почвы преимущественно были незасоленными и слабозасоленными и характеризовались глубиной залегания грунтовых вод на уровне 15–20 м. Освоение этих территорий велось без дренажных сооружений. В результате под влиянием орошения поднялся «критический» уровень грунтовых вод. В процессе формирования почвы начали переходить в гидроморфную форму и активировалась миграция первичных солей, что в результате привело к различной степени засоления почв.

Согласно анализу водной вытяжки староорошаемых сероземно-луговых почв, содержание сухого остатка в пахотном горизонте составляет 0,174–0,461 %, в подпахотном горизонте – 0,186–0,440 % и 0,372–1,019 % в нижних слоях почвенного профиля (табл. 3).

В этих почвах тип засоления в основном хлоридно-сульфатный и сульфатный, по степени засоления верхние слои (0–50 см) почв незасоленные, слабозасоленные.

Общее количество солей в пахотном горизонте луговых почв, по сухому остатку, составляет 0,260–0,484 %, а на подпахотном и нижних горизонтах – 0,056–0,256 %, тип засоления в основном хлоридно-сульфатный и сульфатный, по степени засоления данные почвы в большинстве случаев относятся к незасоленным, слабозасоленным, а в некоторых случаях к среднезасоленным группам. Содержание гипса в этих почвах не превышает 0,8–1,0 %, но в отдельных горизонтах почвенного профиля достигает 3–4 % (табл. 3). Содержание SO2 карбонатов в профиле сероземно-луговых и луговых почв распространено практически равномерно и колеблется в пределах от 7 до 9 %, а в нижних слоях его содержание достигает 10–12 %.

Заключение

Механический состав изученных почв, в зависимости от характера материнской породы, состоит в основном из средних, легких и тяжелых суглинков. Во всех случаях превалируют частицы крупной пыли (0,05–0,01 мм).

1. Количество гумуса в пахотном слое колеблется в пределах 0,80–1,76 %, по содержанию подвижного фосфора в профиле почвы относятся к очень низко и низко обеспеченным, а по содержанию обменного калия – к низко и средне обеспеченным группам.

2. Небольшое увеличение количества CO2 карбонатов в нижних горизонтах почвенного профиля свидетельствует о вымывании и накоплении карбонатов в нижних горизонтах в результате длительного орошения.