Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

В Узбекистане гипсовые почвы широко распространены в Ферганской долине, Джизакской, Мирзачульской, Маликчульской, Шерабадской пустынях и на плато Устюрт. Гипсовые почвы в основном распространены на предгорных равнинах пустынной зоны и в зоне светлых сероземов. Гипсированные почвы среди орошаемых сельскохозяйственных угодий Республики занимают площадь более 383,2 тыс. га, что составляет 10,3% всех орошаемых почв. В частности, в Сырдарьинской области этот показатель составляет 28,6% орошаемых сельхозугодий области.

Вопросы получения запланированного урожая и обеспечения продовольственной безопасности путем эффективного использования трудномелиорируемых земель, в частности гипсированных почв, в Республике остаются актуальными. Также сложность мелиорации гипсовых почв, недостаточность научных исследований и разработок в этом направлении становятся причиной вывода данных земель из сельскохозяйственного оборота, а также невозмещения понесенных расходов вместо получения прибыли. Остаются нерешенными вопросы по сохранению и восстановлению плодородия и улучшению мелиоративного состояния трудномелиорируемых земель, особенно гипсированных почв.

Восстановление и повышение плодородия гипсированных почв является длительным процессом, требующим больших затрат, который в основном тесно связан с их физическими, химическими и биологическими свойствами. При этом на количество необходимых растениям питательных веществ большое влияние оказывают температурный режим, объемная масса, удельное сопротивление, общая пористость и другие характеристики почвы [1, 2].

В почвоведении ведущее положение занимает изучение общефизических, водных, технологических, тепловых свойств почвы; основные положения по изучению физических свойств почвы приведены в научных трудах таких ведущих ученых нашей Республики, как М.У. Умаров, Р. Курвантаев [3], С. Абдуллаев, Л. Турсунов, Р. Курвантаев [4].

В.Ю. Исаков в ходе своих научных исследований доказал закономерность увеличения плотности почв и уменьшения содержания карбонатов при увеличении количества гипса в почве. Он подчеркивает, что наибольшее количество карбонатов отмечено в нижних частях гипсового горизонта [5].

Д.Ю. Махкамова в своих исследованиях гипсовых почв тщательно изучила их механический состав и биологическое состояние, разработала их индикаторные критерии, разработала и внедрила в практику градацию по содержанию гипса [6].

Цель исследования: определить агрофизические свойства полугидроморфных почв, их общее физическое состояние, оценить уровень огипсованности почв и разработать научно обоснованные агротехнологические мероприятия, направленные на их эффективное улучшение.

Материалы и методы исследования

Объектом исследований выбраны в различной степени гипсированные орошаемые лугово-сероземные почвы массива им. Ю. Охунбабаева Мирзаабадского района Сырдарьинской области.

Основу методики исследований составляют методы анализа данных почвенных карт объекта исследований, сравнительно-географический, почвенно-картографический методы, обобщение лабораторно-камерально-аналитических исследований, а также оценка качества орошаемых земель массива.

Подготовительные, полевые, камеральные и картографические работы исследований выполнены на основе инструкции [7], лабораторно-аналитические работы – на основе общепринятых методических указаний [8]. Классификация механических элементов и определение механического состава почв проводились в лабораторных условиях – методом пипетки по методике Н.А. Качиниского [9]. Использовались общехимические анализы почв на основе методик Е.В. Аринушкиной [10] и УзНИИХ [11].

Изучение механического состава почв и их агрофизических свойств нашло свое отражение в научных исследованиях многих ученых Республики. В частности, Р. Бобоноров [12] отмечал, что еще одним агрофизическим показателем, определяющим плодородие почвы, является агрегатное состояние почвы, в данном случае наличие водопрочных макро- и микроагрегатов.

По мнению Р. Курвантаева и иных [13], механический состав участвует в управлении всеми почвенными процессами и, в свою очередь, служит основным показателем при разработке всех необходимых мероприятий по использованию почв.

Удельная масса почвы – наименее изменчивый показатель, он связан с химическим и минералогическим составом почвы и уровнем обеспеченности гумусом, а его изменение связано с процессом выветривания, происходящим в почве. Исследования, проведенные в последние годы, показали, что в результате разложения первичных минералов в постоянно орошаемых почвах образуются вторичные тяжелые (сазовые) минералы, при этом наблюдается частичное увеличение удельной массы почв. Эти данные являются результатом многолетних исследований. Наличие и выветривание магнетита, лимонита, гематита и других подобных тяжелых минералов привели к увеличению удельной массы староорошаемых лугово-аллювиальных почв [14].

Результаты исследования и их обсуждение

В настоящее время проводятся многочисленные научные исследования по повышению плодородия почв в современном земледелии, среди которых особое значение имеет изучение агрофизических свойств почв. Установлено, что объемная масса почв исследуемой территории увеличивается в слабо- и среднегипсированных почвах относительно негипсированных лугово-сероземных почв.

Общая площадь орошаемых сельскохозяйственных угодий массива им. Ю. Ахунбабаева, где проводились исследования, составляет 4692 га. По механическому составу среднесуглинистые почвы составляют 43,1% от общей площади орошаемых земель, легкосуглинистые – 34,5%, тяжелосуглинистые – 8,2%, супесчаные почвы – 11,6%, песчаные почвы составляют 2,5% (рисунок).

Механический состав орошаемых лугово-сероземных почв массива им. Ю. Ахунбабаева, площадь в %

По результатам лабораторного анализа проб почв, отобранных в ходе полевых исследований, определено, что почвы среднесуглинистого механического состава занимают значительные территории (табл. 1).

Количество частиц физической глины (<0,01 мм) в механическом составе пахотного горизонта негипсированных (разрезы 108, 166) среднесуглинистых почв объекта исследований составляет 30,2–36,8%, из них частицы крупной пыли (0,05–0,01 мм) составляют 47,8–53,2%, частицы средней пыли (0,01–0,005 мм) – 4,8–13,8%, частицы мелкой пыли (0,005–0,001 мм) – 14,9–15,1%: из частиц физического песка – частицы крупного песка (>0,25 мм) – 0,8–1,2%, частицы среднего песка (0,25–0,1 мм) – 0,3–1,1%, мелкого песка (0,1–0,05 мм) – 13,9–14,7%, количество частиц ила (0,001 мм) составляют 8,1–10,3% (табл. 1).

Количество частиц физической глины (<0,01 мм) в пахотном горизонте слабогипсированных почв (разрезы 4, 336) в супесчаных почвах составляет 15,9%, в тяжелосуглинистых почвах – 46,6%, из них содержание частиц крупной пыли (0,05–0,01 мм) в обоих видах почвы варьирует в пределах 31,0–54,1%, частиц средней пыли (0,01–0,005 мм) – 3,1–9,8%, частиц мелкой пыли (0,005–0,001 мм) – 8,0–19,7%, частиц крупного песка (>0,25 мм) – 1,8–6,0%, частиц среднего песка (0,25–0,05 мм) – 2,9–13,0%, частиц мелкого песка (0,1–0,05 мм) – 11,0–17,7 %, а количество частиц ила (0,001 мм) колеблется в пределах 4,8–17,1% (табл. 1).

Количество частиц физической глины (<0,01 мм) в пахотном горизонте среднегипсированных почв (разрезы 16, 33) составляет 22,6–42,2%, из них количество частиц крупной пыли (0,05–0,01 мм) варьирует в пределах 32,2–48,2%, частиц средней пыли (0,01–0,005 мм) – 6,8–19,1%, частиц мелкой пыли (0,005–0,001 мм) – 10,4–15,1%, частиц крупного песка (>0,25 мм) – 1,2–5,4%, частиц среднего песка (0,25–0,05 мм) – 0,3–11,4%, частиц мелкого песка (0,1–0,05 мм) – 12,4–24,1%, а количество частиц ила (0,001 мм) составляет 5,4–8,0% (табл. 1). Среди фракций механического состава изученных почв с различной степенью гипсированности преобладают частицы крупной пыли (0,05–0,001 мм).

Объемная масса почвы имеет важное значение в определении ее плодородия, особенно в определении нормального развития культурных растений и их урожайности. Плотность почвы (объемная масса) является ее основной и важной физической характеристикой, она оказывает влияние на водный, воздушный, тепловой режимы почв, а также влияет на биологическую активность растений и деятельность животных в почве.

Степень уплотненности почв территории определена на основе классификации, разработанной В.А. Рожковым, А.Г. Бондаревым и другими (2002 г.) (табл. 2). В соответствии с этой классификацией, пахотные горизонты орошаемых лугово-сероземных почв массива с разной степенью гипсированности в большинстве случаев слабо уплотнены, подпахотные горизонты средне уплотнены, а по высокому содержанию гипса в некоторых почвенных разрезах они относятся к сильно и очень сильно уплотненным группам почв.

Данные по объемной массе, удельной массе и общей пористости изученных почв приведены в таблице 3.

Таблица 1

Механический состав орошаемых лугово-сероземных почв

Таблица 2

Классификация почв по плотности

Таблица 3

Общефизические свойства орошаемых гипсированных лугово-сероземных почв

Объемная масса почв объекта исследований варьирует в зависимости от уровня гипсированности, и они отличаются по мощности гипсового горизонта и степени уплотнения. Отмечено, что объемная масса в пахотном и подпахотном горизонтах исследованных негипсированных среднесуглинистых почв составила 1,33–1,37 г/см3, в слабогипсированных тяжелосуглинистых почвах – 1,41–1,43 г/см3, в среднегипсированных легкосуглинистых почвах она варьировала в пределах 1,42–1,46 г/см3, увеличение до 1,71 г/см3 отмечено в средней части сильногипсированного профиля (табл. 3).

Удельная масса почвы является одним из наименее изменчивых параметров. Исследования, проведенные в последние годы, показывают, что вторичные тяжелые минералы находятся в процессе формирования в результате разложения первичных минералов в постоянно орошаемых почвах. Это приводит к частичному увеличению удельной массы почвы [15]. Удельная масса пахотных слоев почв территории колеблется в пределах 2,57–2,68 г/см3, что характерно для этих орошаемых почв (табл. 3).

Пористость почвы изменяется в зависимости от ее структурного состояния, механических элементов и расположения их в почвенных слоях (квадратное, ромбическое и т.д.). При кубическом расположении структурированные частицы являются пористыми, согласно теоретическим расчетам, пористость между частицами составляет 47,6% от всей системы. При гексагональном расположении поры, содержащие воздух, составляют около 26%. Следовательно, чем больше агрегатов в почве, тем она более пористая, и, напротив, в случае бесструктурных почв механические элементы независимо от расположения плотные, как следствие, общая пористость резко снижается. Как правило, наибольшая пористость присуща богатым гумусом структурированным почвам. Общая пористость верхнего слоя данных почв может составлять 60–70%. Большая пористость почвы, в первую очередь, зависит от пустот, оставленных различными насекомыми и животными, а также корнями, во вторую – от пористого расположения различных крупных и мелких частиц почвы [16].

Общая пористость (ОП) почвы зависит от ее механического состава и плотности. Если она составляет 44–46% в почвах плотностью 1,4–1,5 г/см3, почва считается неудовлетворительной. Пористость почвы изменяется в зависимости от ее структурного состояния, механических элементов и порядка их расположения в почвенных слоях. Чем больше агрегатов в почве, тем она более пористая. И, напротив, бесструктурные почвы независимо от расположения механических элементов являются плотными, и в результате их общая пористость резко снижается. Установлено, что показатели общей пористости в пахотном горизонте негипсированных орошаемых лугово-сероземных почв (разрезы 108, 166) объекта исследований составляют 49–50%, в слабогипсированных почвах (разрезы 4, 336) – 46–48%, в среднегипсированных почвах (разрезы 16, 33) пористость составляет 46–47%. Отмечено уменьшение показателей общей пористости в среднегипсированных почвах до 35% от верхних горизонтов к нижним. Высокая общая пористость пахотного слоя почвы облегчает обработку почвы и способствует оптимальному росту растений.

Выводы

1. По механическому составу почв исследуемой территории преобладают среднесуглинистые почвы, которые составляют 43,1% общей площади орошаемых земель. Установлено преобладание частиц крупной пыли (0,05–0,01 мм).

2. Установлено, что объемная масса этих почв изменяется в зависимости от степени гипсированности. Определено, что в пахотном слое негипсированных почв она составляет 1,33–1,34 г/см3, а в гипсовом слое среднегипсированных почв отмечены наибольшие ее показатели, которые достигают 1,71 г/см3.

3. Наблюдаются изменения общей пористости и удельной массы в зависимости от объемной массы почв из-за их тесной взаимосвязи. В пахотном горизонте негипсированных почв исследуемой территории отмечены наибольшие показатели пористости почв, которая составляет 50%, и удельной массы – 2,68 г/см3, что свидетельствует о высоком показателе аэрации данных почв.

4. Своевременное и качественное проведение агротехнических и агромелиоративных мероприятий на почвах данной территории, обеспечение рабочего состояния открытых и закрытых дренажей, поддерживание уровня грунтовых вод (на критической глубине) на оптимальном уровне, правильное внедрение научно обоснованной системы севооборота способствуют повышению плодородия почв территории и обеспечению высокой урожайности сельскохозяйственных культур.