Серые лесные почвы Западной Сибири

Темно-серые лесные почвы, наряду с большей гумусированностью по сравнению с серыми, несколько богаче поглощенными основаниями и обладают более высокой степенью насыщенности ими. В горизонте А₁ содержание поглощенных оснований колеблется от 15 до 26, в гор. А₂В снижается до 12-18 и в гор. В увеличивается до 16-25 мг·экв/100 г почвы. Среди темно-серых лесных почв выделяются две разновидности: для первой из них характерно постепенное нарастание степени насыщенности от 61-66% в гор. А₁ до 88-91% на границе с материнской породой; для второй отмечается минимальная степень насыщенности в гор. В. Величина pH в гумусовом горизонте составляет 5,2-6,4, в гор. В снижается до 4,0-4,6. По сравнению с серыми лесными почвами темно-серые имеют меньшую обменную кислотность. Максимальная величина ее (1-3, реже 7-10 мг·экв/100 г почвы) отмечается в горизонте В. Здесь же присутствует обменный алюминий (1-6 мг·экв/100 г почвы). Для гумусового горизонта обычны низкие величины обменной кислотности (0,1-0,5 мг·экв/100 г почвы), которая обусловлена только обменным водородом (Ахтырцев Б.П.).

В составе ППК серых лесных почв явно преобладает катионы кальция, а содержание водорода даже в наиболее кислых горизонтах светло-серых почв не достигает и 10%. К.А. Уфимцева и К.П. Горшенин отмечают присутствие в ППК серых почв ионов Na⁺ и на этом основании относят их к осолоделым почвам. В серых почвах Na⁺ находится в пределах 1-2% от ППК. Сумма поглощенных оснований варьирует в зависимости от состава почвообразующих пород в значительных пределах от 8 - 10 мг-экв/100г в элювиальных горизонтах светло-серых почв до 68 мг-экв/100г в карбонатных почвообразующих породах (Дюкарев А.Г., 2005).

Серые лесные почвы под лесами и на сельскохозяйственных угодьях характеризуются недостаточно благоприятными агропроизводственными свойствами. Они имеют небольшие запасы гумуса и азота, недостаточно обеспечены подвижными формами азота и фосфора и лучше - калием. Количество валового калия не сильно различается по подтипам (Табл.8).

Таблица 8 - Запасы валового калия в серых лесных почвах Западной Сибири, т/га (Важенина Е.А.).

В серых лесных почвах Западной Сибири относительно небольшое содержание валового марганца и молибдена и более высокое содержание бора. Порядок варьирования валовых количеств микроэлементов выражается рядом: Mo?Co?Cu?Zn?Mn?B; подвижных форм-Mn?B?Mo?Co?Zn?Cu.

Наибольшее накопление нитратов в серой лесной почве происходит под пашней, меньшее - под лугом и еще меньшее - под лесом. В развитии процессов аммонификации наблюдается обратная зависимость (Татарина Л.Ф., Татарин С.В.).

Содержание подвижных фосфатов в серых лесных почвах Западной Сибири в слое 0-20 см в среднем колеблется от 5 до 18 мг P₂O₅ на 100 г почвы.

Величина легкогидролизуемого азота составляет 3-5% от валового содержания азота. Гидролизуемого азота значительно больше в темно-серых лесных почвах, меньше в светло-серых, содержании гидролизуемого азота колеблется от 3 до 12 мг на 100 г почвы. Вниз по профилю содержание его уменьшается. Доля минеральных форм азота (NO₃ и NH₄) в составе легкогидролизуемого в пахотном слое составляет от 16 до 39%. В составе минеральных форм азота абсолютно доминирует аммонийный азот. С глубиной содержание нитратного азота резко снижается, но почти не изменяется величина аммонийного азота (Важенина Е.А.) (табл.9).

Содержание обменного калия в серых лесных почвах в основном определяется механическим и минералогическим составом почв. Поскольку большинство серых лесных почв средне- и тяжелосуглинистые, содержание обменного калия среднее и высокое. Различие в содержании обменного калия по подтипам серых лесных почв очень не большие: его несколько больше в темно-серых лесных почвах и меньше в светло-серых, серые лесные почвы занимают промежуточное положение (Табл.9).

Таблица 9 - Содержание легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия в серых лесных почвах Западной Сибири, мг на 100 г почвы (Важенина Е.А.)

3.4 Физические и водно-физические свойства

Физические и водно-физические свойства текстурно-дифференцированных (глубокооподзоленных) почв, широко распространенных в пределах предгорий и низкогорий юго-восточной части Западной Сибири, остаются менее всего изученными. В то же время хорошо известно, что почвенно-физические свойства в значительной степени обусловливают генезис почв и, следовательно, их классификационное различие, нередко на самом высоком таксономическом уровне (Хмелев В.А., Панфилов В.П., Дюкарев А.Г.).

Среди серых лесных почв преобладают разновидности средне- и тяжелосуглинистого механического состава, преимущественно иловато-пылеватые и пылевато-иловатые.

Удельный вес серых лесных почв увеличивается вниз по профилю, что связано с уменьшением содержания гумуса. Объемный вес наименьший у темно-серых лесных почв благодаря их лучшей оструктуренности и большей гумусированности. В верхних гумусовых горизонтах удельный вес составляет 2,31-2,65 г/см³, в нижеследующих - 2,60-2,74. Дерново-аккумулятивный горизонт имеет небольшой объемный вес, причем под лесом он более рыхлый (объемный вес равен 0,7-0,9 г/см³), чем в пахотных почвах (пахотного слоя 0,8-1,1 г/см³). Все серые лесные почвы характеризуются высоким объемным весом уплотненных иллювиальных горизонтов.

В гумусовых горизонтах серых и светло-серых почв формируется комковатая или порошисто-комковатая структура. В элювиальных горизонтах проявляются признаки вторичной переупаковки и формирование слабо выраженной плитчатости. Агрегированность иллювиальных горизонтов варьирует от неясно комковатой, в темно-серых и серых лесных почвах, до хорошо выраженной ореховатой с глинистыми кутанами в светло-серых, серых и даже темно-серых почвах.

В составе макроагрегатов гумусовых горизонтов преобладают агрономически ценные фракции размером 1-5 мм. Содержание пылеватых и глыбистых фракций не превышает 5%. В окультуренных почвах структурная организация становится менее благоприятной. В пахотном горизонте серых лесных почв фактор структурности и коэффициент водопрочности снижается более чем в 10 раз. Практически не обладают водопрочностью агрегаты иллювиальных горизонтов, где крупные агрегаты при размокании разрушаются полностью.

Процесс подзолообразования оказывает заметное влияние на перераспределение механических фракций в верхней части профиля почв. В слое 0-20 (30) см илистых частиц содержится обычно меньше, чем в нижележащих. В горизонте В всех серых почв отмечается высокая илистость (фракции <0,001 мм 25-45%).

Плотность сложения в гумусовом горизонте целинных почв варьирует от 0,96 до 1,20 г/см³, что обеспечивает оптимальные условия воздухообеспеченности для большинства растений и отток избытка влаги. В пахотных же горизонтах при размокании агрегатов и переупаковке минерального скелета плотность сложения увеличивается до 1,25-1,27 г/см³ и даже может достигать крайне неблагоприятных значений - 1,41 г/см³, что более типично для подплужной подошвы. Однако следует отметить, что плотность сложения пахотного слоя в течение вегетационного периода сильно изменяется: от 0,96 г/см² после вспашки до 1,25-1,27 г/см³ после весеннего размокания и усадки. По наблюдениям Т.Т. Вилесова, увеличение плотности сложения серых лесных почв до 1,30 г/см³ снижает запасы капиллярной влаги на 15-20%, общие запасы азота на 18,5%. Запасы нитратного азота снижаются практически вдвое - на 48% (Дюкарев А.Г., 2005).

Трубецкая А.П. отмечает, что по водно-физическим свойствам профиль серых лесных почв резко дифференцирован. Водно-физические свойства серых лесных почв в большой степени зависят от содержания гумуса и механического состава материнских пород. Верхние горизонты почвы имеют хорошую пористость (50-60%), однако иллювиальные горизонты значительно уплотнены (пористость 40-45%), что ухудшает их водопроницаемость и аэрацию. Вследствие слабой водопрочности структуры почв, при обработке они могут сильно распыляться, а нередко заплывать и образовывать почвенную корку. Наиболее благоприятными свойствами обладают залежные почвы и почвы под лесом. Для них характерна лучшая оструктуренность, меньшая плотность, более высокая водопроницаемость (0,81-0,25 мм/мин за 3-ий час наблюдений).

Верхний метровый слой темно-серых почв способен удержать до 251 мм продуктивной влаги, что вполне гарантирует получение удовлетворительного урожая (Табл.10). Серые светло-серые почвы в слое 0-50 см имеют меньшие запасы продуктивной влаги, а в слое 50-100 см они мало уступают таковым в темно-серых (Хмелев В.А., Панфилов В.П., Дюкарев А.Г.).

Таблица 10 - Запасы влаги в серых лесных почвах (при насыщении их до полевой влагоемкости), мм (Трубецкая А.П.).

Вследствие глубокого промерзания и низкой водопроницаемости для почв характерно неглубокое промачивание почвенного профиля (40-60 см) и сильная недонасыщенность его влагой. Дефицит влаги весной, как правило, составляет 80-100 мм.

Полевая влагоемкость темно-серых лесных почв выше, чем серых и особенно светло-серых. Запасы влаги в этих почвах почти полностью удовлетворяют потребность сельскохозяйственных культур в течение всей вегетации. Дефицит влаги бывают лишь в засушливые годы.

Восстановление запасов влаги происходит в основном за счет зимних осадков. По типу водного режима серые лесные почвы относятся к периодически промывным.

Серые лесные почвы Западной Сибири имеют менее благоприятный тепловой режим, чем их аналоги в европейской чисти зоны. Средняя из максимальных величин глубины промерзания почв равна 50-60 и более 100 см. При освоении лесных почв под пашню резко изменяется их тепловые режим. Пахотные почвы прогреваются гораздо лучше; все их горизонты в теплое время имеют температуру на несколько градусов выше, чем целинные. Температура в профиле пахотных почв под сельскохозяйственными культурами обычно ниже, чем под чистым паром (Ковалев Р.В., Гаджиев И.М.).

Средняя годовая температура почвы колеблется незначительно - в пределах десятых долей градуса. Однако ее годовой ход выражен ярко и особенно в верхних слоях почвы. Амплитуда колебаний максимальных температур серой лесной почвы в Томске снижается почти в 2,5 раза с увеличением глубины до 1,5 м и в 7 раз с увеличением глубины до 3 м. Средняя глубина промерзания серой лесной почвы составляет 108 см и колеблется от 74 до 138 см. В январе и феврале на глубине 20 см и в январе-марте на глубине 40 см в почве чаще всего преобладают температуры до -4,50С, на глубине 60 см они выше на 1,50С, а на глубине 80 см выше еще на 1,50С. В целом почвы Томска относятся к типу длительно сезоннопромерзающих (Климат Томска).

Физические свойства серых, особенно светло-серых, почв в отличие от темно-серых оценивается как агрономически неблагоприятное. В связи с этим оптимизация сложения (плотности, порозности и др.) почвы не только в пахотном (гумусовом) горизонте, но и в глубжележащем иллювиальном является необходимым условием интенсификации водного, воздушного и теплового режимов этих и повышения продуктивности возделываемых культур (Панфилов В.П., Кудряшова С.Я., Харламов И.С.).

По условиям питательного режима в лучшую сторону выделяются темно-серые почвы, отличающиеся более высоким плодородием - большими запасами гумуса, азота и фосфора. Содержание подвижных форм питательных элементов сильно зависит от степени окультуренности почв и систематического применения удобрений.

4. Сельскохозяйственное использование и охрана серых лесных почв

По современному сельскохозяйственному использованию, лесостепная зона занимает второе место после черноземной зоны. Она является важным земледельческим районом страны. На этих почвах в структуре сельскохозяйственных угодий находится: пашни - 11,8 %; сенокосов - 5,2 %; пастбищ и выгонов - 0,6 %.

В процессе окультуривания серых лесных почв снижается их кислотность, повышается емкость поглощения и насыщенность основаниями, возрастает содержание элементов питания растений, улучшаются состав гумуса, водно-воздушный режим и физико-механические свойства. Поскольку в серых лесных почвах наблюдается периодический недостаток атмосферного увлажнения, важное значение имеют мероприятия по борьбе за накопление влаги. Необходимо создание полезащитных лесных полос, применение различных приемов снегозадержания (снегопахота, полосное уплотнение снега), проведение дополнительных водозадерживающих мероприятий, таких как щелевание, лункование, кротование и т.д.

Эффективность удобрений в значительной степени зависит от тщательности обработки почвы. Поэтому правильной и своевременной обработке почв, а также борьбе с сорнополевой растительностью следует уделять не меньшее внимание, чем внесению удобрений.

В целом серые лесные почвы в естественном состоянии относительно плодородны, но при вовлечении их в пашню быстро «выпахиваются» (особенно светло-серые) и сравнительно легко подвергаются эрозионным процессам. Поэтому эти почвы, вовлеченные в пашню, нуждаются в защите от эрозии и в постоянном поддерживании их плодородия путем внесения удобрений, особенно органических. Кроме того, серые лесные почвы, имеющие явные признаки гидроморфизма (глеевые и глееватые), более пригодны для выращивания зернофуражных или силосных культур (Щербинин В.И., Хмелев В.А., Гаджиев И.М.).

Серые лесные почвы отличаются от светло-серых несколько лучшими агрономическими показателями, но их объединяет общность свойств: кислая реакция в верхних горизонтах, ненасыщенность основаниями, невысокое содержание питательных веществ. Эта группа почв обладает неблагоприятными физическими свойствами - слабой оструктуренностью и заметной распыленностью пахотного слоя. Поэтому главными мероприятиями, направленными на повышение их сельскохозяйственной ценности, являются известкование, систематическое внесение органических и минеральных удобрений, углубление пахотного горизонта, травосеяние. После устранения дефицита азота в этих почвах хороший эффект дают фосфорные удобрения.

При известковании нейтрализуется избыточная кислотность серых лесных почв и улучшается поступление питательных веществ в корни растений. Известь мобилизует фосфаты почвы, что приводит к увеличению доступного для растений фосфора; при внесении извести возрастает подвижность молибдена, усиливается микробиологическая деятельность, увеличивается уровень развития окислительных процессов, больше образуется гуматов кальция, улучшается структура почв, качество растениеводческой продукции. Но надо учитывать, что на известкованных почвах уменьшается подвижность бора, цинка, кобальта, марганца, меди, а иногда и калия (Ковриго В.П., Кауричев И.С., Бурлакова Л.М., 2000).

Темно-серые лесные почвы могут быть использованы под посевы всех культурных растений, возделываемых в северной половине лесостепной зоны Западной Сибири. Здесь они являются лучшими почвами для выращивания наиболее ценных культур (пшеницы, кукурузы, крупяных, бобовых и других).

Для повышения плодородия темно-серых лесных почв также важно систематическое внесение органических и минеральных удобрений (в меньших количествах), увеличение мощности пахотного горизонта. Применение органических удобрений благоприятно сказывается на водно-физических свойствах почв, поскольку почва разрыхляется, улучшается аэрация, уменьшается склонность к заплыванию и образованию корки.

Одним из важнейших агроприемов по повышению плодородия темно-серых лесных почв и получению на них еще более высоких урожаев культурных растений является глубокая вспашка. Глубокая вспашка будет способствовать улучшению структуры почв, увеличению запасов влаги и накоплению питательных веществ, что создает условия для более мощного развития корневой системы сельскохозяйственных культур.

Непряхин отмечал, что наиболее ценным и важнейшим органическим удобрением является навоз, который содержит все необходимые питательные элементы для растений, обогащает почву перегноем и полезными микроорганизмами, улучшает физические и физико-химические свойства почв и углеводное питание растений за счет углекислоты, выделяющейся при его постепенной минерализации. Навозное удобрение дает наибольший эффект при совместном внесении его с минеральными фосфорно-калийными удобрениями. Совместное внесение навоза и минеральных удобрений способствует более усиленному развитию почвенной микрофлоры и одновременно наилучшему удовлетворению потребности растений в питательных веществах.

Для серых лесных почв примерные нормы навозного удобрения в паровом поле составляют 18-20 т/га..

Немало было проведено опытов и по применению торфа, а также торфяных компостов для удобрения почв. Применять торф для удобрения целесообразно после специальной переработки его в торфонавозные смеси и компосты. В этом случае торфяные удобрения действуют в первые годы с такой же эффективностью, как и навоз. Прибавки урожая от торфяного навоза составили 4-12,5, а от чистого торфа 0,4-4,7 ц/га. Даже в чистом виде торф иногда повышает урожаи (Агрохимическая характеристика почв).

При правильном и рациональном использовании на серых лесных почвах выращивают многие сельскохозяйственные культуры: озимую и яровую пшеницу (Рис.1), сахарную свеклу, кукурузу, картофель (Рис.2), лён и др.

Наивысшей эффективности мероприятия по повышению плодородия серых лесных почв достигают только при их комплексном применении.

Рисунок 1 - посевы пшеницы (фото Поповой Г.А.)

Рисунок 2 - посевы ячменя (фото Поповой Г.А.)

Рисунок 3 - посевы картофеля (фото Поповой Г.А.)

Рисунок 4 - Посевы кормовых трав (фото Поповой Г.А.)

Заключение

В ходе написания курсовой работы был изучен и обобщен обширный, фактический материал по серым лесным почвам Западной Сибири. Изучены условия почвообразования серых лесных почв, их генезис и классификация, основные свойства, а также освещены возможности их сельскохозяйственного использования и пути повышения плодородия.

Серые лесные почвы Западной Сибири формируются в условиях континентального климата, под березово-осиновыми травянистыми лесами, на лессовидных суглинках и глинах. Основными почвообразующими процессами являются оподзоливание, дерновый процесс и лессиваж.

Классификация серых лесных почв построена на основе интенсивности гумусообразования и развития признаков оподзоливания. В Западной Сибири преимущественно распространены фациальные подтипы: светло-серые лесные умеренные длительно промерзающие и серые лесные умеренные длительно промерзающие почвы.

Серые лесные почвы по совокупности морфологических признаков и свойств занимают переходное положение от дерново-подзолистых почв южно-таежной подзоны к черноземным почвам лесостепи. Они характеризуются большей гумусированностью по сравнению с дерново-подзолистыми почвами.

В Западно-Сибирской лесостепи широко распространены серые лесные почвы со вторым гумусовым горизонтом, серые лесные глеевые и серые лесные глеевые осолоделые почвы. Серые лесные почвы Западной Сибири отличаются от своих европейских аналогов более интенсивным гумусонакоплением, но меньшей мощностью гумусового горизонта, наличием признаков осолодения и реже - оглеением нижних горизонтов.

Зона распространения серых лесных почв является важным земледельческим районом страны. Эти почвы являются наиболее сельскохозяйственно-ценными для выращивания важнейших сельскохозяйственных культур: озимой и яровой пшеницы, кукурузы, льна, картофеля.

Для повышения плодородия необходимо освоение полевых севооборотов с посевом злаково-бобовых трав, которые при высоком их урожае (40-50 ц/га сена) будут способствовать накоплению в почве питательных веществ (кальция, калия и азота) за счет корневых и пожнивных остатков, улучшению физических и биологических свойств почв.

Наряду с освоением севооборотов, правильной и своевременной обработкой почвы (вспашка паров и зяби на позволяемую глубину пахотного слоя), уходом за растениями (подкормка и боронование посевов, уничтожение сорняков) необходимо применять систему удобрений и другие агротехнические мероприятия.

Список использованной литературы

1. Ахтырцев Б.П. Серые лесные почвы Центральной России: изд. Воронеж. Ун-та, 2009. - 231 с.

2. Важенина Е.А. Агрохимическая характеристика основных типов почв. - М., 2010.

3. Гаджиев И.М., Курачев В.М., Шоба В.М. и др. Генезис, эволюция и география почв Западной Сибири.-Новосибирск.: Наука. Сиб. Отд-ние, 2008. - 224 с.

4. Гвоздецкий Н.А., Михайлов Н.И. Физическая география. Азиатская часть: Учеб. - 4-е изд., исправ. и доп. - М.: Высш. шк., 2012. - 448 с.

5. Хмелев В.А., Панфилов В.П., Дюкарев А.Г. Генезис и физические свойства текстурно-дифференцированных почв. - Новосибирск: Наука, 2008. - 128 с.

6. Шумилова Л.В. Ботаническая география Сибири. - Томск: изд. Томск. Ун-та, 2007. - 439 с.

7. Щербинин В.И., Хмелев В.А., Гаджиев И.М. Охрана использования и охрана почв Западной Сибири. - Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 2009. - 223 с.

Размещено на Allbest.ru