Главная » 2014 » Июль » 29 » Скачать Влияние длительного осушения и сельскохозяйственного использования на свойства и продуктивность дерново-подзолистых почв бесплатно
8:43 PM
Скачать Влияние длительного осушения и сельскохозяйственного использования на свойства и продуктивность дерново-подзолистых почв бесплатно
Влияние длительного осушения и сельскохозяйственного использования на свойства и продуктивность дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях
Диссертация
Автор: Тюлькин, Алексей Владимирович
Название: Влияние длительного осушения и сельскохозяйственного использования на свойства и продуктивность дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях
Справка: Тюлькин, Алексей Владимирович. Влияние длительного осушения и сельскохозяйственного использования на свойства и продуктивность дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях : диссертация кандидата сельскохозяйственных наук : 03.00.27 Киров, 2003 164 c. : 61 03-6/583-6
Объем: 164 стр.
Информация: Киров, 2003
Содержание:
1 Обзор литературы
2 Объекты и методы исследования
3 Условия почвообразования
31 Географическое положение
32 Геологическое строение и почвообразующие породы
33 Рельеф
34 Климат
35 Гидрологические условия
36 Растительность
37 Почвенный покров
38 Метеорологические условия в годы исследований
4 Изменение свойств и плодородия дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях в результате длительного сельскохозяйственного использования
5 Влияние осушительной мелиорации на свойства и продуктивность дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях
51 Морфология дерново-подзолистых супесчаных почв и ее изменение в результате осушения
52 Изменение гранулометрического состава дерново-подзолистых супесчаных почв в результате осушения
53 Водно-физические свойства и их изменения в результате осушения
531 Динамика влажности почв стационара «Бессолята»
532 Плотность и общая порозность осушаемых и неосушаемых почв 533 Изменение водопроницаемости дерново-подзолистых супесчаных почв под влиянием осушения
54 Изменения агрохимических свойств исследуемых почв в результате осушения
541 Влияние осушения на групповой и фракционный состав гумуса
542 Влияние осушения на биологическую активность исследуемых почв
55 Влияние осушения на накопление тяжелых металлов в пахотном слое исследуемых почв
56 Влияние осушения на продуктивность исследуемых почв Итоговая оценка информативности, изменчивости некоторых свойств почв в результате осушения Выводы Рекомендации производству
Введение:
Деградация почвенного покрова является характерной чертой современного земледелия.
В настоящее время в литературе накоплено большое количество публикаций российских и зарубежных авторов, посвященных изучению негативных последствий воздействия человека на окружающую среду и агроландшафты в целом (Бондарев, АГ., 1990; Крупенников, НА., 1992; Ефимов, В.Н., Иванов, А.И., 2001а, 20016; Прокашев, А.М., Копысов, И.Я., 1995; Щербаков, А.П., Кислых, ЕЕ., 1990; Васенев, И.И., Щербаков, А.П., 2002; Колосов, Г.Ф. и др., 2001,2002; 1.-1. Нагуе, 1984; I. Накагсоп, 1987 и др.). Такая озабоченность осознается и на государственном уровне, следствием чего явилось постановление правительства Российской Федерации от 28 ноября 2002 года № 846 «Об утверждении Положения об осуществлении государственного мониторинга земель». Его цель - дальнейшая разработка и осуществление крупномасштабной комплексной программы мониторинга почв. Основная задача мониторинга -качественный и количественный пространственно-временной анализ деграда-ционных процессов, разработка мероприятий по их устранению.
Важнейшее место в программе почвенного мониторинга занимает выбор контролируемых параметров. Показатели должны быть информативными, устойчивыми, характеризующимися минимальным варьированием в пределах почвенного типа.
К настоящему времени практически повсеместно проведены два цикла крупномасштабного почвенного обследования.
Многие исследователи (Добровольский, Г.В. и др., 1983; Булгаков, ДС., Славный, Ю. А, 1996; Копысов, И.А, 1997,2000,2002 и др.) считают, что материалы почвенного и агрохимического обследования, охватывающие почвенный покров в целом и характеризующие их достаточно многосторонне, могут служить основанием мониторинга почв.
Одним из ведущих факторов в почвообразовании мелиорируемых почв является антропогенный.
Осушительная мелиорация ведет к значительным изменениям гидрологического режима осушаемой территории, что, в свою очередь, влечет за собой изменение целого ряда свойств.
В результате осушения почв изменяются факторы почвообразования. Возрастает дренированность осушаемых ландшафтов и почв. Усиливается нисходящий и боковой вынос из верхней толщи почв химических элементов и веществ, отмечается подкисление среды, миграция тонкодисперсных частиц, повышение подвижности органического вещества Резко возрастает проявление зональных почвообразовательных процессов: выщелачивания, оподзоливания и др. (Зайко, С.М. и др., 2002; Овчинникова, М.Ф., 19%; Зайдельман, Ф.Р., 1993; Зайдельман, Ф.Р., Ковалев, Н.В., 1994; Концептуальные вопросы 1993; Экологическая концепция., 1993; Ефимов, В.Н., 1986; Ефимов, В.Н. и др., 1987; Ефимов, В.К, Царенко, B.U, 1988 и др.).
Заболоченные почвы, выведенные ю равновесного состояния осушением и приобретя новые свойства, постоянно пребывают в этом «новом» - неустойчивом состоянии. Теоретически они могут возвратиться из этого состояния в первоначальное (заболоченное) состояние или, что более трудно, приблизиться по своим свойствам и вещественному составу к автоморфным аналогам данного типа почв. Многие осушенные почвы даже после двадцатилетнего использования очень слабо изменяют свои свойства в лучшую сторону (Муромцев, H.A., 2002).
Не менее важна, а в последнее время и наиболее актуальна, проблема экологии земель, подвергшихся осушительной мелиорации. Особенно это касается автоморфных почв, которые вследствие пестроты почвенного покрова, а в ряде случаев и из-за ошибки разработчиков попадают в массивы сплошного осушения.
Несомненно, что вопрос об экологической защите мелиорируемых земель является одним из наиболее приоритетных вопросов охраны природной среды и мест обитания человека. Этот вопрос может быть решен только тогда, когда с достаточной полнотой будут изучены эколого-гидрологические особенностипочв в естественном состоянии, их разнообразные свойства и режимы и их изменения после мелиорации, а также влияние конкретных способов мелиорации на почвенный покров (Зайдельман, Ф.Р., 1993)Сведения об изменении свойств почв и режимов дерново-подзолисгых супесчаных почв на двучленных отложениях под влиянием дренажа для обширного региона восточной окраины Русской равнины в научной литературе практически отсутствуют, а те данные, которые имеются, относятся к дерновогкарбонатным и дерново-глееватым, и глеевым почвам (Шихова, Л.Н., 1995; Зайдельман, Ф.Р., 1991).
Исходя из выше изложенного, основная цель наших исследований состояла в том, чтобы изучить и теоретически обосновать изменения свойств и режимов дерново-подзолисгых почв на двучленных отложениях под влиянием длительного осушения и сельскохозяйственного использования; на основе этого выделить диагностические признаки, которые в дальнейшем можно было бы использовать в качестве критериев для мониторинга мелиорируемых почв. В задачи исследований входило:1. Изучить изменение качества дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях в результате длительного сельскохозяйственного использования по материалам крупномасштабного почвенного обследования.
2. Оценить влияние длительного воздействия дренажа (более 10 лет) на свойства и продуктивность дерново-подзолисгых почв на двучленных отложениях.
3. Установить, какие морфологические свойства почв, которые можно обнаружить и зафиксировать в поле, наиболее «оперативно» реагируют на произошедшие изменения, а какие имеют замедленный отклик.
4. Выявить информативность, изменчивость свойств и горизонтов почвенного профиля в результате осушения.
1 Обзор литературыНа Северо-Востоке нечерноземной части России Кировская область является одной из наиболее крупных сельскохозяйственных областей. Сельскохозяйственным угодьям в области принадлежит около 32% общей площади, лесам - около 63%. Пахотные угодья занимают 70%, сенокосы и пастбища соответственно 30% общей площади сельскохозяйственных угодий.
Более 1,6 млн. га сельскохозяйственных угодий (45,5%) переувлажнено и заболочено, из них 1,1 млн. га требует первоочередного мелиоративного улучшения, в том числе: 610,9 тыс. га (23%) - пашни; 240,8 тыс. га (44%) - сенокосов; 261,1 тыс. га(50%)- пастбищ (Региональная программа., 1996).
Наиболее распространены переувлажненные почвы в северной и центральной частях области, где они составляют до 25%, а в отдельных районах -до 50% от площади сельскохозяйственных угодий.
Значительные площади переувлажненных дерново-подзолисгых почв в Кировской области приурочены к двучленным отложениям: водно-ледниковым пескам и супесям, подстилаемым значительно более тяжелой по гранулометрическому составу материнской породой.
Двучленное строение профиля, резкая дифференциация его по гранулометрическому составу, плотности и водопроницаемости обусловливают своеобразие водного режима рассматриваемых почв. Так вертикальная водопроницаемость верхних супесчаных горизонтов дерново-подоолистых почв на двучленных отложениях в 20-100 раз выше водопроницаемости моренных горизонтов (Зайдельман, Ф.Р., 1985). А.Д. Кашанский (1972) для почв на двучленных отложениях Архангельской области также отмечал резкое падение водопроницаемости (300-500 раз) в подстилающей суглинистой толще по сравнению с верхним легким наносом.
Таким образом в рассматриваемых почвах формируются благоприятные условия для образования верховодки. Последняя может длительно застаиваться в этой части почвенного профиля или активно передвигаться вниз по уклону верхней кровли моренных суглинков, локальных внутрипочвенных водоупоров7(Апарин, Б.Ф., Рубилин, Е.В., 1975; Варфоломеев, ДА., 1966; Васильева, ПН., 1964; Кондратьева, Е.В., 1972). Ф.Р. Зайдельман (1985) утверждает, что именно верховодка, застаивающаяся на кровле водоупора, вызывает заболачивание почв на двучленных наносах. Э. Эвальд и др. (Итоги стационарных., 1959) предполагают, что нижняя суглинистая толща отсасывает часть влаги из перекрывающей ее супесчаной. Несмотря на наличие тяжелого водоупорного слоя, почвы на двучленных отложениях систематически испытывают сквозное про-мачивание. Это движение гравитационной влаги в толще моренного суглинка происходит главным образом по трещинам (Ругковская, В.А., 1953; Зайдельман, O.P., 1975; Зайдельман, Ф.Р. и др., 1980).
Почвы на двучленных породах всегда привлекали внимание почвоведов (Апарин, Б.Ф., Рубилин, Е.В., 1975; Буроземообразование., 1974; Зонн, C.B., 1983; Wang, С., Arnold, R.W., 1973; Wang, С. и др., 1989; Тюлин, В.В., 1976; Гущин, А.И., 1975 и др.).
При этом более комплексно и по-разному трактовались случаи с двуIчленностью почвенно-геологического происхождения (Апарин, Б.Ф., Рубилин, Е.В., 1975; Буроземообразование., 1974) по сравнению с литологической. Тем не менее весьма часто высказывались предположения о сплошном подзолообразовании в почвах двучленного строения. Генезис своеобразных «двухъярусных» почв изучал А. А. Роде (1937) и даже назвал его феноменом двуподзоли-стости. Концепция двуподзолистости песчано-супесчаных материалов, подстилаемых суглинками, была развита А.Д Кашанским (1974). В то же время подзолообразование связывается лишь с песками разного состава и происхождения (Рейнтам, ЛЮ., 1996; Мокша, D.L., Buurman, Р., 1982), причем диагностическим для почв, сформированных fia них, является не столько элювиальный, сколько иллювиальный горизонт.
Отграничение процессов буроземообразования, лессивирования, псевдо-оподзоливания и поверхностного оглеения от истинного подзолообразования позволило C.B. Зонну (Буроземообразование., 1974; Зонн, C.B., 1983, 1994, 1996) и его школе выйти на новый причинно-следственный уровень трактовкии сущности почвообразования не только на гомогенных, но и на двучленных породах. В результате удалось доказать, что на контакте песчано-пылеватых и подстилающих суглинистых слоев ведущим процессом является псевдооподзо-ливание в сочетании с лессивированием и поверхностным оглеением, а сформировавшийся контактный осветленный горизонт входит в состав единого бу-ро-псевдооподзоленного профиля (Буроземообразование., 1974; Рейнтам, Л.Ю. и др. 1991; Рейнтам, Л.Ю., 1999; 11еш1ал1, Ь., 1997).
Большой вклад в исследования почв на двучленных отложениях также внесли О.Н. Жирова (1976), И.Н. Васильева (1964), В.А. Санеев (1989), А.С. Никифорова (1979), Е.В. Орлова (1980), Б.Ф. Апарин (1973, 1984), Г.В. Русанова (1989), М.Д. Рубцов (1989), Е.В. Сидорова, В.Д Васильевская (1993) и др. Их работами исследованы вопросы географического распространения, морфологии, химических и физических свойств, а также генезиса и классификации почв на двучленных отложениях. Во многих работах выявлены региональные особенности этих почв отдельных территорий. Установлено, что в силу геологических, геоморфологических и других условий почвообразований на обширной территории распространения двучленных отложений возможно выделение зональных и провинциальных особенностей этих почв.
Исследованиями генезиса и свойств почв на двучленных отложениях Кировской области (Тюлин, В.В. 1976; Гущин, А.И., 1975) установлены следующие основные особенности.
1) Двучленность почвенно-грунтовой толщи обусловлена геологическими, а не почвенными процессами, что и предопределило резко различный гранулометрический и химический состав верхнего и нижнего наносов. Процессы почвообразования оказывают влияние на состав, главным образом, верхнего наноса. Верхний нанос, как правило, имеет хорошо выраженный профиль дерново-подзолистого типа Степень выраженности иллювиального горизонта усиливается по мере увеличения мощности верхнего наноса до 50-60 см и более.
2) Как правило, отсутствие или весьма слабая выраженность осветленного горизонта на контакте двух наносов, что является провинциальной специфичностью почв.
В нашей работе одной из задач была попытка по возможности сравнить устойчивость и изменчивость свойств почв на двучленных отложениях под влиянием длительного сельскохозяйственного использования и осушения.
В настоящее время в литературе накоплено большое количество публикаций российских и зарубежных авторов, посвященных изучению негативных последствий антропогенного воздействия на почвенный покров и агроланд-шафты в целом (Бондарев, А.Г., 1990; Крупенников, И.А., 1992; Щербаков, А.П., Кислых, ЕЕ., 1990; Васенев, И.И., Щербаков, АЛ., 2002; Копосов, Г.Ф. и др., 2001, 2002).
Степень влияния антропогенного воздействия на свойства почвы рассматривается, как правило, за определенный промежуток времени путем сравнения данных в начале и при завершении исследований. При такой оценке возможно искажение действительных результатов и выводов, обусловленное изменениями свойств почв под влиянием гидротермических условий. Сочетание сезонных и многолетних наблюдений позволяет более точно определить характер и направленность почвенных процессов и темпы изменения свойств почв в процессе длительного сельскохозяйственного использования (Середа, H.A., 2002; Малько, А.К., 1981).
Вовлечение почв в длительное сельскохозяйственное использование вызывает изменение их свойств. Оно обуславливается: а) заменой естественных ценозов аграрными, появление которых неизбежно вызывает изменение параметров биологического круговорота вещества; б) систематическим комплексным механическим воздействием на верхнюю часть профиля; в) внесением химических веществ как стимулирующих, так и ингибирующих функционирование всего комплекса организмов, участвующих в круговороте вещества (Копосов, Г.Ф. и др., 2002).
Так вовлечение в длительное сельскохозяйственное использование дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях без соблюдения систематического применения удобрений приводит к снижению содержания 1умуса. Также существенно уменьшается и кислотность почв (Малько, А.К., 1981).
Для дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях Эстонии наиболее существенные в отрицательном плане изменения под влиянием длительного сельскохозяйственного использования также обнаружены в их гумусном состоянии. В них также отмечается многократное уменьшение потенциальной кислотности, увеличение насыщенности основаниями от 40-60% до 70-80% и практически исчезновение обменного алюминия (Рейнтам, Л.Ю., 1988).
Такие же выводы сделал и А.И. Попов (1983) в отношении дерново-подзолистых легкосуглинистых почв Ленинградской области. В процессе длительного сельскохозяйственного использования данных почв существенному изменению подвергается органическое вещество, а именно его качественный состав. Им отмечено снижение общего содержания органического вещества и увеличение доли гуминовых кислот.
Потери части гумуса при длительном сельскохозяйственном использовании почв - неизбежный процесс. Важно не допустить слишком больших потерь и особенно лабильной части органического вещества - непосредственного источника образования устойчивых гумусовых веществ, обеспечив его воспроизводство (Барановский, И.Н., 1994; Жуков, А.И. и др., 1988; Когут, Б.М., Матю-сенко, Н.П., 1992; Лукьянчикова, З.И., 1980; Юркин, С.Н. и др., 1981 и др.).
Уменьшение содержания гумуса, по мнению В.К Пестрякова (1977), усиливается в результате повышения аэрации под влиянием периодических обработок, приводящих к росту биологической активности почв и ускорению процессов минерализации органического вещества (Пестряков, В.К. и др., 1980).
Одним из основных внешних антропогенных воздействий на почву, является воздействие энергонасыщенной сельскохозяйственной техники. Устойчивость и чувствительность почв к уплотняющему воздействию сельскохозяйственной техники определяется их прочностными характеристиками.
В почвах легкого гранулометрического состава (супесчаных и песчаных) прочность определяется внутренним трением частиц и поэтому зависит от содержания, размера и минералогического состава частиц (Бондарев, А.Г., 2002).
Н.М. Кувшинов (2002) утверждает, что уплотнение серых лесных почв ходовыми системами движителей тракторов привело к резкому ухудшению физических, биологических свойств и режимов на глубину до 50-60 см. При исключении механических обработок почвы ее естественное разуплотнение не наступало даже через 24 месяца.
Уплотнение верхней части профиля почв неизбежно ухудшает водопроницаемость и, как следствие, активизирует поверхностный сток. Увеличение модулей стока и разрушение водостойких агрегатов активизируют смыв с поверхности почв высокодисперсного обогащенного гумусом материала. Постепенное снижение за счет водной эрозии мощности пахотного горизонта неизбежно приводит к припахиванию нижележащей, обычно менее обогащенной гумусом его части или вообще другого генетического горизонта (Копосов, Г.Ф., 2001).
При анализе состояния плодородия почв Ставропольского края за 35 лет сельскохозяйственного использования (1964-2000 г.г.) А.И. Подколзин (2001) выявил устойчивую тенденцию к снижению содержания органического вещества для всех типов почв, хотя темпы изменения этого показателя по различным типам почв не одинаковы.
При систематическом ежегодном применении удобрений (с 1964 по 1990 г.г.) отмечалось улучшение фосфатного режима всех типов почв региона. В условиях резкого снижения использования удобрений (с 1991 года) наблюдается заметное снижение содержания подвижного фосфора в почве.
Недооценка роли калийных удобрений в регионе привела к существенному снижению обменного калия в почве, ухудшению соотношения питательных элементов (азота, фосфора и калия), что негативно сказывается на эффективности азотных и фосфорных удобрений.
Содержание тяжелых металлов в большинстве почв края не превышает предельно допустимых концентраций, но вблизи некоторых промышленных предприятий отмечено повышенное локальное их накопление.
Снижение культуры земледелия вызвало существенные негативные изменения параметров почвенного плодородия и в республике Калмыкия. Так в течение длительного сельскохозяйственного использования (1975-2001 г.г.)и иплощади сельскохозяйственных угодии региона с низким содержанием гумуса увеличились на 18,9%, площади сельскохозяйственных угодий с оптимальным содержанием фосфора уменьшились на 7,0%. Снижение плодородия земель привело к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и ухудшению их качества (Унканжинов, Г.Д., 2001).
Деградационные процессы под влиянием нерационального сельскохозяйственного использования характерны для всех типов почв.
Так, сельскохозяйственное использование чернозема обыкновенного в течение длительного времени привело к усилению процессов минерализации гумуса по сравнению с участком залежи, его содержание в слое 0-10 см уменьшилось на40,5% (К вопросу о.,2001).
Для агроланшафтов Нечерноземья с преобладанием малогумусных дерново-подзолистых почв устойчивость к антропогенным воздействиям характеризуется двумя показателями. Первый - стабилизация или постепенный рост гумусированности, достигаемый без форсированного внесения органических удобрений. Второй - стабилизация или постепенный рост урожайности возделываемых культур, происходящий в течение нескольких ротаций севооборота и не приводящий к снижению экономической эффективности производства продукции (Причины низкой., 2002).
Различают естественное и вторичное (антропогенное) переувлажнение и заболачивание пахотных почв и связанные с этими процессами глееобразова-ние или оглеение (Зайдельман, Ф.Р., 1992).
Изучение глееобразования связано с именем Г.Н Высоцкого (1905), он ввел в почвоведение новое понятие и новый термин глей, подразумевая под ним однородно окрашенный в холодный цвет горизонт почвенного профиля.
По Г.Н. Высоцкому (1905) глей в морфологическом отношении отличается характерной окраской, а в химическом - прежде всего выносом железа. Преобразование возможно в бескислородной среде. Дальнейшие исследования подтвердили справедливость основных положений Г.Н. Высоцкого и расширили представления о сущности глееобразования (Веригина, КВ., 1953; Ярков, С.П., 1961; Роде, A.A., 1964; Кауричев, И.С., 1967 и др.).
По Ф.Р. Зайдельману для глееобразования достаточно три простых условия, действующих одновременно - наличие органического вещества, наличие неспецифической анаэробной гетеротрофной микрофлоры и застой влаги, которые определяют сбраживание органики в анаэробной обстановке и, как результат, несбалансированный вынос железа из минеральной массы почвы. Это в свою очередь вызывает появление характерной окраски холодного цвета - неизменного признака глееобразования (ЗаЙдельман, Ф.Р., 1974,1985, 1992).
Оглеенные почвы отличаются от неоглеенных зональных почв свойственным им водным режимом. Характерная черта водного режима заболоченных почв - формирование двухъярусной верховодки. При этом верхний слой сплошного обводнения приурочен к аккумулятивному и подзолистому горизонтам, а нижний - охватывает глубокие слои профиля (ЗаЙдельман, Ф.Р., 1969).
Преобразование оказывает большое влияние на минералогические свойства почв (ЗаЙдельман, Ф.Р., 1969; ЗаЙдельман, Ф.Р. и др., 1981). В глеевых горизонтах создаются благоприятные условия для изменения и разрушения алюмосиликатов и накопления исходного материала для синтеза новых минералов in situ или в иных горизонтах почвенного профиля. Из коллоидных и ионных растворов, содержащих закисные формы железа, гидроокиси алюминия, кремниевую кислоту и другие соединения, в результате ресинтеза могут возникатьновые вторичные глинные и гидроокисные минералы (Ангипов-Каратаев, И. Н., Кадер, Г.М., 1956; Соколова, Т.А., 1989; Парфенова, ЕЛ, Ярилова, Е.А., 1960).
Оглеение вызывает определенное изменение гранулометрического состава почв. В глееватых почвах максимум ила отмечается в горизонте В. Но здесь этот максимум выражен не так ярко, как в неоглеенных дерново-подзолистых почвах. Это объясняется тем, что в условиях контрастного водно-воздушного режима, свойственного глеевазъш почвам, значительная часть полуторных окислов фиксируется на месте распада алюмосиликатов (в горизонтах А] и А2) в виде ортштейнов (Зайдельман, Ф.Р. и др., 1978, 1981; Зайдельман, Ф.Р., 1998 (б)).
С нарастанием степени заболачивания можно проследить постепенное увеличение объемного веса и уменьшение порозности дерново-подзолистых почв, приуроченных к легко- и среднесуглинистым породам (Зайдельман, Ф.Р., 1998).
По данным А.А. Бенвдовского, А.Д. Кашанского (1981) оглеение профиля дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях приводит к ухудшению их водно-физических свойств.
Влияние вторичного заболачивания на пахотные почвы остается практически не изученным, а диагностика этого явления - не разработанной.
Агроэкологическая оценка вторичного (антропогенного) заболачивания почв должна рассматриваться в двух противоположных аспектах. Во-первых, это несомненно отрицательное воздействие на плодородие почвы, которое обычно сопровождается деградационными изменениями основных свойств. Во-вторых, вторичное заболачивание в последние годы используют нередко для восстановления болотных ландшафтов, нарушенных при антропогенном воздействии, для создания влажных мест обитания, в других целях, для реализации которых необходимы условия искусственного переувлажнения почв (Е^е1еБ-шапп, ^ 1982; ЗсЬтаЫег, Е. 1982; гапскй^, 1982). Второе направление оценки вторичного заболачивания почв будет иметь важное значение в ближайшем будущем. На данный момент первый аспект проблемы - деградацияпочв в результате вторичного заболачивания - приобрел особую значимость и разнообразное проявление в земледельческой зоне России.
Опасность деградационных изменений в результате вторичного переувлажнения и заболачивания в агроэкологическом отношении связано, прежде всего, со снижением или полной потерей возможности использования почв в сельскохозяйственном производстве, ухудшением или утратой их плодородия, т.е. это опасное явление оказывается причиной глубоких деградационных изменений почвенного покрова (Зайдельман, Ф.Р., 1998 (а)).
Преобразование оказывает глубокое влияние на химические свойства почв. В суглинистых и глинистых подзолистых почвах с усилением степени ог-леения происходит закономерное уменьшение актуальной, обменной, гидролитической кислотности всего профиля (Зайдельман, Ф.Р., Оглезнев, А.К., 1965, 1974; Зайдельман, Ф.Р., Болатбекова, К.С., 1983; Зайдельман, Ф.Р., 1974, 1998 (б)).
Однако такое закономерное изменение кислотности, свойственное тяжелым гидроморфным почвам, не имеет повсеместного распространения. Как показали исследования ряда авторов (Романова, Т.А., 1958; Бутенко, В.А., 1963; Зайдельман, Ф.Р., Нарокова, Р.П., 1978; Зайдельман, Ф.Р., 1974) в легких подзолистых почвах в горизонтах активного водообмена заболачивание может сопровождаться увеличением актуальной и потенциальной кислотности. Так в поверхностных горизонтах данных почв в результате их интенсивного выщелачивания и накопления грубого гумуса нередко можно обнаружить определенное увеличение кислотности почв. При этом большое значение имеет химический состав грунтовых вод, верховодки и почвообразующих пород (Зайдельман, Ф.Р., 1975).
В соответствии с изменением актуальной, обменной и гидролитической кислотности меняется и содержание обменного алюминия. Если в тяжелых дерново-подзолистых почвах усиление оглеения сопровождается уменьшением кислотности и содержания подвижного алюминия, то в легких почвах того же генезиса заболачивание может вызывать известное увеличение кислотности исодержания подвижного алюминия в аккумулятивно-элювиальных горизонтах (Ноздрунова, Е.М., 1965; Ярков, С.П., 1961; Кауричев, И.С., Орлов, Д.С., 1982; Зайдельман, Ф.Р., 1998 (б)).
Независимо от генезиса для всех минеральных гидроморфных почв характерно увеличение содержания органического вещества в верхних горизонтах с усилением заболоченности. С этим связано уменьшение удельного веса поверхностных горизонтов, наиболее отчетливо выраженное в сильно заболоченных почвах. В более глубоких слою: профиля какая либо закономерность изменения под влиянием глееобразования не прослеживается (Зайдельман, Ф.Р., 1975).
В современных условиях антропогенная деградация почв приобретает значительное распространение в результате неадекватного применения гидротехнических, мелиоративных, агромелиоративных, агрономических и других мероприятий не учитывающих особенности генезиса, режимов и свойств почв. В результате их использования происходят непрогнозируемые изменения гидрологического режима почв (Зайдельман, Ф.Р., 1998 (а)).
Преобразование застойного водного режима почв в застойно-промывной провоцирует весьма опасные условия для проявления деградации, так как в этом случае наблюдается сильное подкисление почв, уменьшение содержание железа, марганца, поглощенных кальция и магния. Снижается степень насыщенности основаниями, происходит потеря ила, увеличение содержания подвижных форм алюминия и т.д. Это вызывает интенсивное оподзоливание почв и их глубокую деградацию (Петров, В.Б., 1989; Зайдельман, Ф.Р., Никифорова, A.C., 1996; Зайдельман, Ф.Р., 1992,1997,1998 (а); Копысов, И.Я., 1997,2002).
Работы по оценке изменения свойств мелиорированных почв на двучленных отложениях не многочисленны. И почти все они посвящены почвам центральных и западных областей России и ближнего зарубежья.
Осушение дерново-подзолистых заболоченных почв приводит к существенным изменениям их морфологии, вызванным усилением влияния нисходящего движения почвенной влаги (Изменение дерновых 1988; Бганцов, В.Н., Шоба, С.А., 1986; Novak, Р., 1984 и др.).
Регулирование водно-воздушного режима при осушении способствует ослаблению процессов оглеения. Признаки оглеения ослабляются и отмечаются на большой глубине (Мееровский, А.С., Король, Г.С., 1982; Шихова, ЯН., 1995; Миляускас, В.В., 1963; Копысов, И.Я, 1997,2002 и др.).
По данным М.С. Симаковой и В.Ю. Гельцер (1992) в первые пять лет после строительства дренажа глубина оподзоливания слабоглееватых и глее в а-тых, именно глубокооподзоленных, а также глеевых почв возросла на 4-10 см.
При длительном осушении (более 10 лет) глубина оподзоливания оглее-ных почв сокращается и становится равной таковой на варианте без дренажа. В этом проявляется совместное действие мелиорации и активизированной ею эрозии.
В результате регулярных наблюдений за изменением ряда свойств дерново-подзолистой глееватой и глеевой почвы (Витебская область) в течение 18 лет Ж. А. Капилевич и др. (1991) удалось установить, что уже через 5-6 лет после осушения в гумусовом горизонте слабоглееватых почв заметно уменьшается количество железо-марганцевых конкреций и появляется отчетливый бурый оттенок в окраске горизонта. Комковато-зернистая структура меняется мало, и только в микростроении горизонта после длительного осушения (примерно через 10 лет) фиксируется отчетливо выраженная микрооструктуренность с развитой сетью межагрегатных трещин.
В глееватых почвах заметные изменения морфологии пахотного горизонта наступают несколько позже - через 7-8 лет после осушения, когда появляется мелкая комковато-угловатая структура.
В глеевых почвах исходная морфология гумусового горизонта сохраняется наиболее длительное время. Лишь через 10 лет после осушения ослабевает интенсивность темной гумусовой окраски, горизонт приобретает бурый оттенок. Одновременно увеличивается его плотность, и несколько ухудшается структурное состояние.
Изменение элювиальных горизонтов выше указанных почв имело одинаковую направленность, состоящую в большей уплотненности горизонта, появлении белесоватой окраски и пластинчато-листоватого сложения, в образовании большого количества конкреций и стяжений, благодаря которым окраска становилась пятнистой. Эти черты строения становятся устойчивыми через 7-9 лет после осушения и практически не меняются до конца периода наблюдений.
Основные изменения иллювиальных горизонтов происходили через 10 лет после осушения и заключались в основном в изменении структурного состояния иллювиальной толщи.
Таким образом, анализируя материалы исследований, полученные Ж.А. Капилевич и др. (1991) можно отметить следующее: генетические горизонты почв разной степени заболоченности трансформируются после осушения в течение различных промежутков времени. Наиболее быстро во всех изучаемых почвах меняется морфология гумусового горизонта. Исключение в выбранном ряду почв составляет гумусовый горизонт глеевой почвы. Длительное сохранение естественного состояния объясняется тем, что эти почвы чаще других остаются под залежью или сенокосом. При регулярной вспашке изменения наступают значительно быстрее. Более медленно по сравнению с гумусовыми горизонтами меняются элювиально-глеевые горизонты. Скорости изменения морфологических признаков этих двух горизонтов уменьшаются с усилением гид-роморфизма. Преобразование иллювиальных горизонтов - оструктуривание, появление трещин и т.д., занимает приблизительно одинаковый период времени (около 10 лет).
Общий характер приведенных выше изменений совпадает с изменениями, вызванными осушительной мелиорацией, которые наблюдались в тяжелых дерново-карбонатных почвах, сформированных на глинистом элювии пермских краеноцветов в Кировской области (Целищева, Л.К. и др., 1988). В них через 8 лет после осушения отмечается увеличение глубины залегания карбонатного горизонта, подкисление и уменьшение содержания гумуса. Изменения в физико-химических свойствах на фоне установившегося промывного режима активизировали элювиально-иллювиальное перераспределение органического и минерального вещества, усилили мобилизацию и сегрегацию щцроксидов железа и марганца, преобразование грубого гумуса, то есть в этих почвах проявляются аналогичные тенденции преобразования почвенных профилей, что и отмечалось ранее Ж. А. Капилевич и др. (1991).
В то же время в литературе встречаются публикации, согласно которым признаки гидроморфизма разных по гранулометрическому составу почв существенно ослабевают уже в первые 5-6 лет осушения.
Так, по данным МГ. Лыкова (1976) в почвах среднего гранулометрического состава признаки гидроморфизма в виде сизовато-серых тонов существенно ослабевают уже в результате четырехлетнего осушения закрытым дренажем.
Согласно исследованиям А.Ф. Черныша, Н.И. Смеяна (1979) голубовато сизые и мраморовидные тона оглеения, как основные диагностические признаки гидроморфности в зоне действия дренажа практически полностью исчезают на дерново-подзолистых легкосуглинистых заболоченных почвах уже в течение первых шести лет осушения, а почвенный профиль приобретает яркую ржаво-охристую окраску. В почвенном профиле песчаных почв цветовые признаки оглеения в верхнем метровом слое подвергаются существенным изменениям несколько раньше - в течение первых пяти лет работы дренажа (Черныш, А.Ф., 1981).
Таким образом, основным диагностическим признаком, позволяющим отличить осушаемые почвы от неосушаемых является наличие ржаво-охристой и желтовато-охристой окраски генетических горизонтов, тогда как профиль неосушаемых заболоченных почв имеет белесо-сизую, сизую или голубую окраску.
Кроме признаков изменения строения почвенного профиля, в том числе увеличения мощности или появления подзолистого горизонта, осушение дерново-подзолистых почв влияет на гранулометрический состав. При этом происходят существенные изменения в распределении частиц разного размера попрофилю, изменяется их соотношение по фракциям механических элементов (Петров, В.Б., 1992; Копысов, ИЛ. и др., 1994). Воздействия осушительной мелиорации на гранулометрический состав неоднозначно и в большей степени определяется генезисом пород, почв, характером водного режима (Прокофьева, Л.А., 1971; Пестряков, В.К., Кобрин, Н.Ю., 1980; Зайдельман, Ф.Р., 1991).
Так, в опытах А.И. Комаровой (1976) девятилетнее использование в культуре осушенной супесчаной почвы привело к обеднению илистыми частицами слоя 0-60 см. По мнению автора, усиление водной миграции при прокладке дренажа способствует более интенсивному элювиированию тонких частиц, что приводит к обеднению ими верхних горизонтов.
Проведенные исследования М.С. Симаковой, В.Ю. Гельцер (1992) на осушенных дерново-подзолистых глеевагых почвах на покровных отложениях (10-12 лет работы дренажа) также показали увеличение в иллювиальных горизонтах содержание ила и уменьшение количества крупной пыли, что, по-видимому, связано с дроблением более крупных фракций до образования ила Далее авторы отмечают, что достоверно значимое накопление ила в пахотном горизонте глеевагых осушенных почв можно рассматривать как совместный результат двух причин. Во-первых, за счет припахивания минеральных слоев. Во-вторых, как результат окультуривания почвы после мелиорации. Физиологически кислые минеральные удобрения активизируют пептизацию тонкодисперсной массы, разрушение пылеватых фракций (Чижшсова, Н.П., 1990). Дополнительное внесение органического вещества способствует стабилизации илистого материала и закреплению его в пахотном слое (Иванов, Д.Ю., 1990). Увеличение содержания ила и уменьшение количества крупной пыли под влиянием дренажа было отмечено также и другими исследователями (Розов, Л.П., 1931; Кривоносов, И.М., 1952; Андрияускайте, Е., 1961; Миляускас, В.В., 1963; Гасанов, АМ., Розанов, Б.Г., 1986 и др.).
Усиление выноса ила по профилю и его накопление в нижней части иллювиальной толщи осушенных дерново-подзолистых почв, по-видимому, может быть следствием нескольких причин - лессиважа, усиления процессовоподзоливания, литологической неоднородности исходной подстилающей породы и частичного оглинивания иллювиальных горизонтов (Симакова, М.С., Гельцер, В.Ю., 1992).
Накопление ила в минеральных горизонтах может происходить как в результате его выноса из элювиальной толщи, так и за счет образования непосредственно в горизонтах В и ВС. Относительно глубины миграции тонкодисперсного материала в профиле почв существует разное мнение. Исследования одних авторов (Кулинская, ЕВ., 1989) свидетельствуют о преобладании локального внутри- и межгоризонтного транспорта частиц. Другие (Целищева, J1.K. и др., 1989) указывают на то, что переносимый материал формирует натечные образования на стенках пор и трещин в горизонте В и частично может выноситься до глубины 1 метр - глубины заложения дрен. Третьи (Алексканд-ровский, A.JI и др., 1990) определяют зону современной вертикальной миграции суспензионного материала от 40-50 до 80-180 см. Источником вымывания веществ в горизонты Вь В2 и ВС служит горизонт А2В - зона наиболее активного элювиирования почвенной массы (Гоголев, А.И., Таргульян, В.О., 1989).
Глубина миграции тонко дисперсного материала зависит от гранулометрического состава почв; развития трещин и глубины их проникновения в почвенный профиль; режима влажности, продолжительности застойного и промывного периодов, их чередования. В осушенных почвах дополнительное влияние оказывают характер поступления воды в дрены и срок последействия дренажа (Эколого-географические., 1999).
Плотность почвы является достаточно показательной характеристикой физического состояния почв и отражает ее гранулометрический состав, структурность, строение, сложение. Поэтому плотность почвы может быть принята за некоторый обобщенный показатель физического состояния почв, тем более, что методы ее определения хорошо отработаны в практике (Копысов, И.Я., 1997,2002; Рамазанов, Р.Я. и др., 2001).
В литературе имеются данные, которые показывают, что осушение не оказывает существенное влияние на водно-физичесхие свойства дерновоподзолистых почв на двучленных отложениях. По данным JIM. Ермолиной, О.Н. Шемякиной (1984) длительное (в течение 10 лет) осушение закрытым гончарным дренажом дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях в условиях Ленинградской области не оказало существенное влияние на изменение водно-физических свойств почвы. Такие же результаты в отношении почв на двучленных отложениях Московской области были получены Т.И. Павловой (1981). По данным этого автора, за 10 лет работы мелиоративной системы явных изменений в свойствах почв не прослеживается. Почвы характеризуются несколько более развитым процессом биогенной аккумуляции.
Проведенные исследования И.В. Резниковым, И.Н. Соловьевым (1992) на дерново-подзолистых переувлажненных тяжелосуглинистых почвах показали, что по плотности сложения и плотности твердой фазы почвы, дренированные почвы как через 5, так и через 15 лет осушения практически не отличаются от недренированных.
Аналогичные результаты об отсутствии влияния дренажа на водно-физические свойства дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава приводят также В. В. Миляускас (1963), Х.А. Смилага и др. (1981), Г. А Козлов (1982), И.Л. Калюжный и др. (1988), Л.П. Розов (1931), Е.М. Андрияу-скайте (1958), Ф.Р. Зайдельман, И.В. Резников (1985) и др.
Так, по данным В. В. Миляускаса (1963), длительное (в течение 26 лет) осушение закрытым гончарным дренажем тяжелосуглинистых дерново-глееватых оподзоленных почв на озерных глинах практически не повлияло на их основные водно-физические свойства Такие же результаты в отношении тяжелых луговых глеевых оподзоленных почв Приморской опытной станции были получены и Г. А. Козловым (1982). По данным этого автора, двадцатилетнее дренирование также не повлияло на гранулометрический и микроагрегатный составы почв, а также на их водопрочность, водопроницаемость и плотность сложения.
В то же время в литературе имеются данные, которые показывают, что после осушения происходят определенные изменения некоторых воднофизических свойств почв легкого гранулометрического состава (Паас, А.Ю., 1981 и др.). По данным И.Л. Калюжного, К.К. Павловой (1981), при осушении легких минеральных почв происходит повышение их плотности, в результате чего изменяются водные и тепловые свойства почв. По данным исследований Л.Н. Шиховой (1995) на дерновых оглеенных почвах в результате осушительной мелиорации (15 лет работы дренажа) заметно уплотнение почвы в подпахотных горизонтах. Результаты, полученные М.Ф. Овчинниковой (1996) на почвах учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ «Чашниково» также свидетельствуют о негативных изменениях физико-химических показателей и гумусного состояния как оглеенных, так и неоглеенных разностей дерново-подзолистых почв в результате строительства осушительной системы. Проведенные исследования КС. Болатбековой, Г.Ю. Рабиновича (1995) на дерново-подзолистых глееватых и глеевых почвах Тверской области показали, что к концу третьего года осушения происходят заметные изменения в фильтрационных свойствах дерново-подзолистых глееватых почв. С поверхности этих почв скорость впитывания на первый час увеличилась в четыре раза, соответственно изменился и коэффициент фильтрации. В подпахотном горизонте глееватых почв коэффициент фильтрации до осушения был равен 0,05.0,07 м/сут, а к концу третьего года осушения увеличился до 0,37.0,45 м/сут. Заметное влияние дренажа на некоторые водно-физические свойства дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава отмечали также А.М. Гасанов, Б.Г. Розанов (1986); А.М. Гасанов (1989); А. В. Гыминова и др. (1989); Н.И. Горбунов (1967); А.И. Ромашкевич, М.И. Герасимова (1982); П.Х. Хай, ПБ. Тинкер (1980); Н.А. Клименко (1990) и др.
Основными причинами изменения физических свойств почвы при осушении являются, во-первых, резкая смена водного режима, связанная со сбросом избытка влаги и, во-вторых, изменение физических свойств в соответствии с изменившимися факторами почвообразования. Первая группа явлений в профиле наблюдается в первые три года после осушения, вторая приобретает законченный вид или оформляется в закономерную тенденцию на староосушае-мых почвах (Сапожников, П.М. и др., 1991).
Уменьшение содержания органического вещества и гумуса после осушения характерно для большинства осушаемых минеральных почв. По данным Т.И. Хохловой (1992) в осушенных вариантах почв на двучленных отложениях в пределах Калининской моренной гряды (7 лет работы дренажа) количество органического вещества в пахотном слое снизилось с 3,0-3,5 до 2,2-2,5%. Наблюдения М.С. Симаковой и В.Ю. Гельцер (1992) также не исключают уменьшения содержания гумуса в первые годы после строительства дренажа.
Уменьшение содержания гумуса происходит за счет механического разбавления гумусированного мелкозема минеральным материалом подпахотной толщи при строительстве дренажной системы и усиления минерализации гумуса при изменения гидрологического режима (Паас, А.Ю., 1985; Емельянова, И.М., Башарина, Н.Е., 1989; Конасов, Ю.А., Калмыков, Г.С., 1986; Клименко, H.A., 1990; Романова, Т.А. и др., 1988 ).
Как правило, содержание органического вещества быстро убывает в первые годы осушения, после чего скорость его минерализации снижается (Шн-шов, Л.Л., 1961). Систематическое известкование, внесение минеральных и органических удобрений, по мнению ряда авторов, MOiyr компенсировать потери гумуса, стабилизировать его содержание уменьшая количество подвижных фракций (Бенидовский, А.А, Бенидовская, С.Г., 1987; Костюкевич, Л.И., Алек-сейчик, Н.И., 1990). В ряде случаев уменьшение органического вещества не компенсируется внесением органических удобрений (Суханов, П.А., 1987).
Под влиянием осушения глубокие изменения характерны для фракционного состава органического вещества. Так по данным АС. Мееровского (1991) через 5 лет осушения дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях общая сумма гуминовых кислот сохраняется неизменной, но при этом возрастает содержание фракций, более прочно связанных с почвой. В результате уменьшения количества фульвокислот соотношение гуминовых и фульвокислот становится более благоприятным. Общее отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот несколько повышается.
Г.С. Король (1980) также установил, что осушение легких минеральных почв сопровождается быстрой минерализацией органического вещества и глубокими преобразованиями во фракционном составе гумуса.
Осушение дерново-подзолистых почв сопровождается резкими изменениями водно-воздушного режима, что в свою очередь должно также вызывать значительные изменения их агрохимических свойств (Копысов, И.Я, 1997, 2002; Зайко, С.М и др., 1990; Клименко, Н.А, 1990).
Изменение химических свойств переувлажненных почв после осушения имеет разную направленность. Даже почвы близкого генезиса могут неодинаково менять свои свойства После осушения тяжелых почв Прибалтики в них отмечено как увеличение кислотности и количества подвижного алюминия, уменьшение содержания поглощенных оснований и степени насыщенности основаниями (Опыт осушения земель., 1975), так и, наоборот, уменьшение запасов подвижного алюминия, величин обменной и гидрологической кислотности (Паас, А.Ю., 1985).
Увеличение кислотности, снижение содержания обменных форм кальция и магния и соответственно уменьшение насыщенности почв основаниями отмечено и другими авторами (Болотбекова, К.С. и др., 1992; Петров, В.Б., 1992; Бальчунас, А., 1975; Иванов, ДЮ., 1990; Емельянов, АГ., Дорофеев, А.А., 1984; Дьяков, И.П., Синельникова, Э.П., 1987; Дьяков, И.П., 1988; Штиканс, Ю.А., Кажоциньш, В.Э., 1993).
Ф.Р. Зайдельман (1975) отмечает, что кислотность почв и недостаток кальция увеличиваются по мере эксплуатации дренажа, имея своим пределом уровень кислотности и степень насыщенности основаниями автоморфных почв.
По данным М.С. Симаковой и В.Ю. Гельцер (1992), В.Ю. Гельцер и М.С. Симаковой (1992) в пахотных горизонтах длительно осушаемых почв (10-12 лет работы дренажа) наблюдается снижение актуальной, обменной и гидролитической кислотности, увеличение степени насыщенности почв основаниями. Наизменение свойств пахотного слоя осушаемых почв большое влияние оказали проводимые агротехнические мероприятия.
В горизонтах А2 и A2Bi глееватых почв разных сроков осушения (5 и 10 лет работы осушительной системы) происходит некоторое уменьшение содержание поглощенных оснований и накопление их в горизонтах Вь В2 и ВС, что хорошо коррелирует с содержанием илаАвторы обращают внимание на значительное увеличение в подпахотной толще длительно осушаемых глееватых почв содержания обменного алюминия и уменьшения количества обменного водорода Одновременно в иллювиальных горизонтах возрастает гидролитическая кислотность.
Исследования, проведенные H.H. Матинян и др. (Эколого-географические., 1999) на почвах Новгородской области также свидетельствуют о снижении актуальной и обменной кислотности, но уже под влиянием трехлетнего дренажа, что обусловлено известкованием при проведении осушения. В пахотном горизонте почв длительного осушения (более 10 лет) кислотность снова повышается, но остается ниже, чем в неосушенных пахотных и целинных почвах.
Верхние горизонты осушаемых и неосушаемых почв обеднены поглощенными основаниями. В нижних горизонтах поглощенный магний преобладает над кальцием.
Распределение поглощенных оснований в неосушаемых почвах носит элювиальный характер; в осушаемых - элювиально-иллювиальный, так как появляется тенденция их накопления в иллювиальных горизонтах.
Почвы, осушенные более 10 лет, обеднены подвижным фосфором и обменным калием, что по мнению авторов связано с действием дренажа, малыми дозами и нерегулярностью внесения органических и минеральных удобрений.
В первый год после мелиорации М.Ф. Овчинниковой (1996) зафиксировано ухудшение ряда физико-химических показателей почв, что проявилось в возрастании показателей почвенной кислотности практически по всей глубине профиля, уменьшении суммы поглощенных оснований в пахотном и подпахотном слоях, уменьшение содержания гумуса до глубины 40-60 см. Автор полагает, что негативные последствия мелиорации свячаны прежде всего с нарушением почвенного покрова при прокладывании дренажных траншей и извлечения на поверхность малоплодородных слоев из нижней части профиля. Внесение органических удобрений и известкование позволило восстановить, а в ряде случаев улучшить показатели почвенной кислотности и содержания обменных оснований уже на второй год после проведения мелиоративных работ. Для восстановления содержания гумуса потребовался более длительный период. В первый год после мелиорации потери гумуса в пахотном и подпахотном слоях составляли от ] 1 до 20% по отношению к исходным величинам. Внесение органических удобрений компенсировало лишь 42-58% потерь гумуса в пахотном слое и 32-36% в подпахотном. Восстановление исходного уровня содержания гумуса в пахотном слое наблюдалось в среднем через 4-5 лет после мелиорации.
В осушаемых почвах усиливается передвижение по профилю (нисходящее и боковое) и вынос за его пределы большинства водных мигрантов и в первую очередь передвижение щелочных металлов. В следствие этого для большинства почв отмечается уменьшение степени насыщенности основаниями, обеднение почв элементами питания растений (Зайдельман, Ф.Р., 1974, 1977; Киндерис, З.Б., 1983; Дьяков, И.П., 1988; Абашев, В.Д, 1997, 2001; Штиканс, Ю.А., Кажоциньш, В.А, 1985; Аношко, B.C., Брезгунов, B.C., 1981; Сотникова, Н.С., 1984; Шкинкис, Ц.Н., Кареле, Л.П., 1977). Вынос указанных элементов из тяжелых почв, как правило, превосходит таковой из легких (Пестряков, В. К. и др., 1985; Пестряков, В.К., Литвинович, АВ., 1987).
Вынос двух- и трехвалентных металлов, способствующих коагуляции коллоидов, одна из причин поступления в дренажный сток илистой фракции мелкозема, в значительной мере определяющей уровень плодородия почв (Зайдельман, Ф.Р., 1975).
Возникающие в результате осушения изменения в водно-воздушном режиме дерново-подзолистых почв несомненно должны повлиять на направленность протекающих в этих почвах микробиологических процессов (Эколого-географические., J999).
Ряд авторов (Тарвидас, И.И., 1953; Рыбалкина, A.B., Кононенко, Е.В., 1961; Евдокимова, В.И., Герш, Н.В., 1963 и др.) показали, что мелиоративные мероприятия отражаются на биологической активности почвы. Так, осушение сопровождается ускоренной минерализацией свежего органического вещества и значительным снижением коэффициента его гумификации (Бересгецкий, O.A., 1986; Туев, RA, 1989). Однако внесение минеральных веществ вместе с органическим удобрением несколько снижает минерализацию гумуса, улучшает условия корневого питания растений и позволяет получать более высокие урожаи по сравнению с немелиорированными почвами (Герш, Н.Б., 1971).
Для оценки экологических особенностей и свойств заболоченных почв как среды обитания сельскохозяйственных растений, определения целесообразности регулирования их водного режима необходимо прежде всего установить влияние избыточного увлажнения на урожай различных культур. Такая попытка предпринималась учеными неоднократно. Однако единого мнения по вопросу влияния избыточного увлажнения пахотных почв на их производительную способность в научной литературе нет. Одни авторы (Касаткин, В.Г., 1947; Сандович, Е.С., 1967; Мееровский, A.C. и др., 1974 и др.) отмечали, что наличие в почве морфологических признаков кратковременного избыточного увлажнения (временно избыточно увлажненные почвы) отрицательно влияет на урожай сельскохозяйственных культур. Вместе с тем Е.С. Сандович (1967) указывает, что на отдельных полях слабоглееватые и глеевые суглинистые почвы давали урожай озимой ржи и пшеницы близкие урожаям на автоморфных почвах. Объяснялось это более высокой степенью окультуренности слабоглееватых и глеевых почв. В совместной работе Т.Н. Кулаковской, A.C. Мееровского и Т. А. Романовой (1982) приводятся данные о существенном снижении урожая полевых культур лишь на глеевых и глееватых почвах. Что же касается почв временно избыточно увлажненных, то на супесчаных и песчаных породах урожаи яровых и озимых зерновых, а также картофеля бкпи на 5-20% выше посравнению с почвами нормального увлажнения. На этих же почвах глинистого и суглинистого гранулометрического состава получены урожаи на 5-10% ниже, чем на автоморфных почвах.
Другие авторы (Кураев, ВН., 1967; Зайдельман, Ф.Р., 1975, 1984; Зайдельман, Ф.Р., Лыков, М.Г., 1973; Лыков, МГ., 1975; Медведев, А.Г. и др., 1967; Смеян, Н.И., Черныш, А.Ф., 1983 и др.) показали, что почвы начальной стадии заболачивания (слабоглееватые), хотя и обладают четкими признаками гидроморфизма, вместе с тем могут сохранять благоприятные или оптимальные условия для роста и развития всех или большинства сельскохозяйственных культур. Ф.Р. Зайдельман (1984) отмечает, что те почвы, которые обладают эколого-гидрологическими условиями, благоприятными для возделывания сельскохозяйственных культур, не могут относиться к заболоченным. В этой же работе он показывает, что понятия «глееватые» и «глеевые» при оценке агрономических и мелиоративных особенностей почв различного гранулометрического состава не являются достаточно информативными. При оценке возможностей их сельскохозяйственного использования и целесообразности их осушения автор предлагает использовать индекс степени заболоченности почв. Этот показатель получают на основе анализа эколого-гидрологических особенностей основных групп почв и он отражает возможность их использования в естественном состоянии и необходимость осушения.
Известно, что каждая сельскохозяйственная культура, имея свои биологические особенности, по-разному реагирует на условия увлажнения почв. Так, например, озимые зерновые и картофель весьма чувствительны к избытку влаги, в тоже время яровые зерновые и многолетние травы благоприятно реагируют на кратковременный анаэробиоз и на почвах начальной стадии гидроморфизма могут давать высокие урожаи.
В последнее время возрастает техногенное загрязнение мелиорированных земель, расположенных в непосредственной близости от крупных промышленных предприятий. В Приморском и Котласском районах Архангельской области, по данным Т.Б. Лагутиной и др. (2001) наблюдается повышенное, по сравнению с фоном, содержание тяжелых металлов в почвах, а по некоторым элементам превышение ПДК. Особенно неблагоприятная ситуация складывается на пойменных землях, испытывающих двойную техногенную нагрузку вследствие загрязнения их не только путем аэропереноса, но и паводковыми водами.
По мнению этих авторов, главными факторами устойчивости почв к загрязнению тяжелыми металлами являются промывной водный режим и их высокая окультуренносгь. Так наименьшее количество тяжелых металлов было обнаружено ими в хорошо дренированных почвах легкого гранулометрического состава и осушенных торфяных почвах.
По направлениям изменений М.С. Симакова и В.Ю. Гельцер (1992) делят все свойства осушенных почв натри группы.
Первая группа включает свойства, которые за 10-12 лет осушения приобрели ясно выраженную и устойчивую направленность к неоглееным почвам. К ним относятся содержание обменного алюминия, аморфных и окристаллизо-ванных форм несиликатного железа.
Вторая группа - свойства, которые и после осушения сохраняют величины, близкие таковым в глееватых неосушенных почвах, и отличаются от свойств неоглееных почв. Это - содержание гумуса в пахотном горизонте, кислотность, количество поглощенных оснований. Однако устойчивость данных свойств не свидетельствует об их консервативности. Их динамику определяют текущие агротехнические мероприятия.
Третью группу составляют свойства, которые имеют свои индивидуальные тренды и им нет аналогов в глееватых или в неоглеенных почвах естественного увлажнения. Это гранулометрический состав, содержание гумуса в подпахотных горизонтах, количество обменного водорода Однако за 10-12 лет осушения абсолютные значения изменения этих свойств невелики и, по-видимому, носят ограниченный во времени характер.
Таким образом, вышеизложенные литературные данные свидетельствуют о сложности и неоднозначности процессов, происходящих в почвах под влиянием длительного осушения и сельскохозяйственного использования. По многим вопросам у исследователей нет единого мнения, а некоторые проблемы практически не изучены и требуют своего рассмотрения.
Незнание тенденций изменения состава и свойств почв под влиянием длительного сельскохозяйственного использования и осушения может привести к нерациональному их использованию, снижению плодородия и деградации.
