Аннотация: В статье произведена оценка почвенно-мелиоративного потенциала ландшафтных местностей Республики Мордовия для обоснования водных мелиораций. Изучены водно-физические и агрохимические свойства почв Мордовии, географические закономерности почвенного покрова региона, особенности использования почв в хозяйственной деятельности. Разработаны предложения по оптимальному использованию земель и ландшафтов для целей водных мелиораций.
Выпуск: №3 / 2018 (июль — сентябрь)
УДК: 911(470.345)
Автор(ы): Масляев Валерий Николаевич
кандидат географических наук, доцент, кафедра землеустройства и ландшафтного планирования, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва», г. Саранск
Любимов Алексей Александрович
кандидат географических наук, доцент, кафедра землеустройства и ландшафтного планирования, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва», г. Саранск
Гурин Виктор Александрович
магистрант, географический факультет, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва», г. Саранск
Страна: Россия
Библиографическое описание статьи для цитирования: Масляев В. Н. Почвенно-мелиоративный потенциал ландшафтов как основа для обоснования водных мелиораций [Электронный ресурс] / В. Н. Масляев, А. А. Любимов, В. А. Гурин // Современные проблемы территориального развития : электрон. журн. – 2018. – № 3. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 х.
Введение
Каждому ландшафту присущи свои почвенно-мелиоративные особенности, обуславливающие естественное плодородие почв и перераспределение продуктивной влаги. Водные мелиорации направлены в первую очередь на оптимальное перераспределение почвенной влаги в ландшафте [1]. В связи с этим для каждого ландшафта актуальным является исследование почвенно-мелиоративного потенциала, особенности которого определяют направления, способы и приемы водных мелиораций, особенности землеустройства.
Материалы и методы исследования
Для оценки почвенно-мелиоративного потенциала ландшафтов использовались агрохимические (гумус, рН, гидролитическая кислотность, сумма поглощенных оснований, степень насыщенности основаниями) и водно-физические (плотность, общая пористость, полная влагоемкость (ПВ), капиллярная влагоемкость (КВ), влажность устойчивого завядания (ВУЗ), диапазон активной влаги (ДАВ), максимальная гигроскопичность (МГ) свойства почв. Информационной базой исследования послужили опубликованные данные И. А. Додонова [2], Г. И. Кондобаровой [3], А. С. Щетининой [4, 5], фондовые материалы проектного института «Волговятгипрозем». На основе обобщения приведенных выше материалов были составлены таблицы 1 и 2, позволяющие оценить почвенно-мелиоративный потенциал ландшафтных местностей, выделенных на ландшафтной карте Мордовии [6].
Полученные результаты и их обсуждение
Дерново-подзолистые почвы обладают хорошей водопроницаемостью и благоприятным воздушным режимом, быстро прогреваются. Отрицательными свойствами являются: низкая влагоёмкость и водоподьемная способность, незначительное количество водопрочных агрегатов, бесструктурность гумусового горизонта. Даже во влажные годы почвы испытывают дефицит влаги. Во влажном состоянии почва заплывает, а при подсыхании образуется корка на поверхности почвы. В бесструктурной почве при избытке влаги создаются анаэробные условия и неблагоприятный для растений питательный режим. Такие почвы бедны гумусом и питательными веществами, имеют низкую поглотительную способность. Для улучшения водных свойств дерново-подзолистых почв необходимо увеличить в них содержание и запасы гумуса, применять комплекс мероприятий по накоплению, сохранению и рациональному расходу влаги. Почвообразующими породами дерново-подзолистых почв являются флювиогляциальные пески.
Свойства светло-серых лесных почв во многом определяются их механическим составом и степенью окультуренности. Эти почвы отличаются неблагоприятными агрофизическими свойствами. Обеднение илом, обогащение пылеватыми фракциями способствуют при распашке быстрому обесструктурированию верхнего горизонта. Суглинистые и глинистые разновидности при увлажнении сильно заплывают, а при подсыхании образуют на поверхности почвы корку. Почвы легкого механического состава и щебнистые разновидности имеют хорошую водопроницаемость.
Серые лесные почвы характеризуются распыленностью пахотного слоя и недостаточно благоприятными агрофизическими свойствами. Водные свойства серых лесных почв находятся в прямой зависимости от механического состава и почвообразующих пород. В ландшафтах водно-ледниковых равнин и вторичных моренных равнин почвообразующим породами являются бесструктурные моренные и покровные суглинки. В ландшафтах эрозионно-денудационных равнин почвообразующими породами являются элювиально-делювиальные суглинки, отложения элювия опок, песчаников, мела и мергеля. На моренных и покровных суглинках сформировались супесчаные и легкосуглинистые почвы. На элювиально-делювиальных отложениях в ландшафтах эрозионно-денудационных равнин образовались почвы тяжелосуглинистого и глинистого механического состава.
Лучшими физическим свойствами обычно обладают почвы легко- и среднесуглинистого состава. Урожайность на глинистых почвах меньше, чем на средне- и даже легкосуглинистых, хотя доказано, что содержание гумуса и питательных веществ выше в тяжелосуглинистых по механическому составу почвах [2]. Несоответствие между урожайностью на почвах тяжелого механического состава и их потенциальными возможностями объясняется тем, что они сильно распылены обработкой, в результате чего заплывают и образуется корка. При землеустроительном проектировании объектов орошения следует дифференцированно подходить к светло-серым и серым лесным почвам различного механического состава. Посевы сельскохозяйственных культур на почвах тяжелого механического состава требуют редких поливов, но большого количества воды, а на легких почвах поливать следует чаще, но меньшим количеством. Борьба с водной эрозией и повышение плодородия – основные мероприятия для этих почв.
Темно-серые лесные почвы по своим морфологическим признакам и свойствам близки к черноземам оподзоленным.
Оподзоленные черноземы обладают высокой гумусированностью и низкой водопрочностью почвенных структур. Последнее свойство объясняется длительным использованием почв в земледелии. Благоприятные плотность и общая пористость в пахотном горизонте обуславливают хорошие водные свойства. Почвы имеют высокую водоудерживающую способность. Оподзоленные черноземы по сравнению с выщелоченными характеризуются пониженным содержанием водопрочных агрегатов в пахотном горизонте. На ландшафтах эрозионно-денудационных равнин, они, сформировавшись на делювиальных суглинках, подстилаемых кремнисто-карбонатными породами, отличаются от их аналогов в ландшафтах вторичных моренных равнин, развитых на бескарбонатных продуктах выветривания ледниковых отложений более значительными показателями гумусированности и полевой влагоемкости, количеством недоступной для растений влаги. В засушливые годы создается критическое положение из-за острого недостатка влаги. Черноземы в следующих типах местности обладают меньшей водопроницаемостью из-за плотного сложения: волнистые поверхности средних участков склонов, сложенные элювиально-делювиальными отложениями терригенных пород с темно-серыми лесными почвами и оподзоленными черноземами под широколиственными лесами и сельскохозяйственными угодьями; волнистые поверхности средних участков склонов, сложенные элювиально-делювиальными отложениями писчего мела с темно-серыми лесными почвами и карбонатными черноземами под широколиственными лесами и сельскохозяйственными угодьями.
Таблица 1. Водно-физические свойства основных подтипов почв Мордовии
| № п/п | Наименование подтипов почв | МГ, % | ПВ,% | КВ,% | ВУЗ,% | ДАВ в пах. гор. | |
| Пах. гор. | подпах гор. | ||||||
| 1 | Дерново-подзолистая | 1,40–3,20 | 1,45–3,00 | 30,0–45,0 | 20,0–45,0 | 3,0–6,0 | 26,0–39,0 |
| 2 | Светло-серая лесная | 1,50–3,70 | 1,67–4,10 | 35,0–45,0 | 26,0–36,0 | 4,0–10,0 | 22,0–27,0 |
| 3 | Серая лесная | 2,10–4,70 | 1,80–6,48 | 36,0–47,0 | 30,0–38,0 | 6,0–10,0 | 24,0–31,0 |
| 4 | Темно-серая лесная | 5,60–6,00 | 5,90–10,20 | 45,0–55,0 | 35,0–45,0 | 11,0–14,0 | 27,0–32,0 |
| 5 | Чернозем оподзоленный | 3,10–10,10 | 4,35–12,25 | 50,0–55,0 | 38,0–45,0 | 12,0–14,0 | 25,0–35,0 |
| 6 | Чернозем выщелоченный | 3,17–14,00 | 3,34–14,10 | 55,0–60,0 | 40,0–50,0 | 14,0–18,0 | 30,0–35,0 |
| 7 | Чернозем луговой | 3,50–7,50 | 3,10–13,00 | 32,0–35,0 | н. д. | 12,0–16,0 | н. д. |
* Примечание: таблица составлена по данным И. А. Додонова [2], Г. И. Кондобаровой [3], А. С. Щетининой [4, 5], материалам Мордовского филиала проектного института «Волговятгипрозем».
Таблица 2. Содержание гумуса и физико-химические свойства основных подтипов почв Мордовии*
| № п/п | Наименование подтипов почв | Гумус, % | Плотность, г/см3 | Общая пористо-сть, % | рН сол. вытяжки | Гидролитическая кислотность | Сумма поглощенных оснований | Степень насыщенности основаниями | |
| пах. гор. | подпах. гор. | мг-экв на 100 г почвы | |||||||
| 1 | Дерново-подзолистая | 1,50–3,00 | 1,22–1,40 | 1,65–1,68 | 43,0–50,0 | 3,5–4,6 | 3,10–5,10 | 10,00–16,00 | 45,00–50,00 |
| 2 | Светло-серая лесная | 1,49–4,10 | 1,23–1,40 | н. д. | 45,0–53,0 | 4,4–5,5 | 2,80–5,25 | 15,73–30,15 | 60,0–70,0 |
| 3 | Серая лесная | 2,20–5,17 | 1,16–1,30 | 1,23–1,36 | 45,0–55,0 | 4,6–6,2 | 2,80–6,50 | 8,00–30,00 | 70,0–80,0 |
| 4 | Темно-серая лесная | 3,80–7,50 | 1,11–1,24 | 1,32–1,41 | 55,0–60,0 | 5,1–6,3 | 3,52–7,00 | 20,50–45,70 | 72,0–93,0 |
| 5 | Чернозем оподзоленный | 4,60–9,30 | 1,00–1,25 | 1,36-1,70 | 50,0–62,0 | 6,3–6,5 | 4,00–7,70 | 27,00–54,80 | 80,0–94,0 |
| 6 | Чернозем выщелоченный | 4,60–10,50 | 0,97–1,18 | 1,45–1,50 | 52,0–62,0 | 5,6–7,8 | 5,60–7,87 | 36,16–55,62 | 90,0–95,0 |
| 7 | Чернозем луговой | 8,00–11,00 | 0,95–1,15 | 1,50–1,55 | 53,0–59,0 | 6,0–7,8 | 5,60–7,60 | 38,00–62,62 | 90,0–93,0 |
* Примечание: таблица составлена по данным И. А. Додонова [2], Г. И. Кондобаровой [3], А. С. Щетининой [4, 5], материалам Мордовского филиала проектного института «Волговятгипрозем».
Лучшей водопроницаемостью отличаются черноземы в следующих типах местностей: волнистые поверхности средних участков склонов, сложенные моренными отложениями, залегающими на терригенных породах с темно-серыми лесными почвами и оподзоленными черноземами под широколиственными лесами и сельскохозяйственными угодьями; волнистые поверхности средних участков склонов, сложенные элювиально-делювиальными отложениями морен, залегающими на писчем мелу с темно-серыми лесными почвами и оподзоленными черноземами под широколиственными лесами и сельскохозяйственными угодьями. Иллювиальный горизонт в черноземах отличается слабой водопроницаемостью. Поэтому почвы могут впитывать воду атмосферных осадков только небольшой интенсивности и незначительной продолжительностью, а последующее поступление воды в природный территориальный комплекс создает перенасыщение пахотного горизонта и образует внутрипочвенный сток.
Длительное использование выщелоченных черноземов в пашне привело к распылению ее структуры и снижению водопрочности, что обуславливает ряд неблагоприятных свойств черноземов (снижение общей пористости, заиливание поверхности при сильном увлажнении, а при подсыхании – образование плотной корки, ухудшение воздушного режима, уменьшение водопроницаемости, развитие плоскостного стока). Особенностью почв является высокая водоудерживающая способность. Однако хороший диапазон активной влаги в них создается лишь при капиллярном насыщении их водой при обильной влагозарядке в осенне-весенний и весенне-летний периоды. Почвообразующими породами черноземов являются делювиальные суглинки и глины. В ландшафтах эрозионно-денудационных равнин они сформировались на меловых и юрских глинах и отличаются значительным содержанием карбонатов. В ландшафтах вторичных моренных равнин делювиальные отложения сформировались на бескарбонатных продуктах выветривания ледниковых отложений. Поэтому выщелоченные черноземы ландшафтов эрозионно-денудационных равнин отличаются от аналогов в ландшафтах вторичных моренных равнин более тяжелым механическим составом, худшими условиями водопроницаемости, большими показателями гумусированности и полевой влагоемкости.
В ландшафтах эрозионно-денудационных равнин (волнистые поверхности придолинных склонов, сложенные делювием писчего мела с выщелоченными и карбонатными черноземами под сельскохозяйственными угодьями и луговыми степями; волнистые поверхности придолинных склонов, сложенные делювием терригенных пород с выщелоченными и луговыми черноземами под сельскохозяйственными угодьями и луговыми степями) общий запас влаги в выщелоченных черноземах значительно больше, чем в аналогичных почвах ландшафтов вторичных моренных равнин (волнистые поверхности придолинных склонов, сложенные делювием морен, залегающим на терригенных породах с выщелоченными и луговыми черноземами под сельскохозяйственными угодьями и луговыми степями), а высокопродуктивной влаги в них меньше. Это объясняется тем, что в сильно гумусированных черноземах придолинных типов местностей (волнистые поверхности придолинных склонов, сложенные делювием писчего мела с выщелоченными и карбонатными черноземами под сельскохозяйственными угодьями и луговыми степями; волнистые поверхности придолинных склонов, сложенные делювием терригенных пород с выщелоченными и луговыми черноземами под сельскохозяйственными угодьями и луговыми степями) значительно больше содержится недоступной для растений влаги. Для водных мелиораций большое значение имеет хорошая водопроницаемость пахотных горизонтов (2 мм/мин).
Низкой водопроницаемостью отличаются черноземы надпойменно-террасового типа местности – надпойменно-террасовые слабоволнистые поверхности, сложенные древнеаллювиальными отложениями на залегающими на терригенных породах с черноземно-луговыми почвами и выщелоченными черноземами под сельскохозяйственными угодьями, лугами и луговыми степями. Это ведет к застою атмосферных осадков и талых вод, к переувлажнению земной поверхности.
Луговые черноземы сформировались на делювиальных и аллювиально-делювиальных суглинках и глинах. Эти почвы отличаются повышенной гумусированностью и относятся к полугидроморфным. Пахотный горизонт отличается высокими значениями пористости, вниз по почвенному профилю она уменьшается в связи с возрастанием плотности. Почвы обладают хорошей водо- и воздухопроводимостью. Наибольшая величина полевой влагоемкости отмечается в пахотном горизонте. Влажность устойчивого завядания в почвах достигая 15,0–20,0 %, значительно снижает количество продуктивной влаги. Луговые черноземы обладают высокой водоподьемной способностью.
Система земледелия на черноземных почвах должна быть направлена на всемерное накопление и сохранение влаги, повышение водопроницаемости путем улучшения структуры, увеличение мощности пахотного слоя, внесения научно обоснованных доз органических и минеральных удобрений. Таким образом, выщелоченные и оподзоленные черноземы наиболее плодородные почвы ландшафтов Республики Мордовия, испытывающие летний дефицит влаги, более всего пригодны для орошения [1, 7].
Среди пойменных почв особо следует выделить пойменные луговые зернистые и зернисто-слоистые почвы легкосуглинистого, среднесуглинистого, тяжелосуглинистого механического состава. Почвообразующими породами являются аллювиальные пески, супеси и суглинки. Содержание гумуса в пахотном горизонте достаточно высокое – от 3,0 до 9,0 %, гидролитическая кислотность не выражена. Почвы насыщены основаниями. Реакция почвенного раствора близка к естественной – рН 6,0–6,8. Интенсивное земледелие на таких почвах может быть успешным лишь при условии защиты почв от водной эрозии, сохранении и повышении плодородия. Другие подтипы аллювиальных почв малоплодородны и в составе пашни в республике не встречаются [5].
Большинство пойменных почв Мордовии обладают благоприятными водно-физическими свойствами и вполне пригодны для орошения. Оптимальные нормы полива их должны рассчитываться в зависимости от весеннего паводка, динамики уровня грунтовых вод и количества выпавших атмосферных осадков. Неоднородность водно-физических свойств почв надпойменно-луговых типов местностей требует дифференцированного подхода к проведению мелиоративных мероприятий. Непригодными для орошения являются малопригодные почвы прирусловой поймы легкого механического состава, обладающие слабой водоудерживающей способностью. В притеррасовой пойме почвы обычно переувлажнены и закустарены, богаты биогенными элементами питания. Здесь требуется осушение. Наиболее продуктивными природными территориальными комплексами являются природные территориальные комплексы центральной поймы. Почвы здесь обладают высоким плодородием, благоприятным для орошения водно-воздушным режимом. Учитывая неглубокое залегание уровня грунтовых вод (не более 3,0 м), искусственный полив здесь требуется лишь в годы неустойчивого увлажнения. При возделывании овощных культур орошение следует применять с большей периодичностью.
Выводы
При ландшафтном планировании и проведении комплекса агротехнических мероприятий по накоплению и сохранению влаги в почве (и ландшафте в целом), для расчета норм полива при искусственном орошении, для правильного установления норм осушения почв необходимо в первую очередь учитывать важнейшие водно-физические агрохимические свойства почв мелиорируемых природных территориальных комплексов. Почвы ландшафтов Мордовии обладают разными водно-физическими и агрохимическими свойствами. Последние свойства зависят, в основном, от гранулометрического состава, почвообразующих пород и гумусированности почв. Анализ водно-физических и агрохимических свойств позволил оценить почвенно-мелиоративный потенциал ландшафтов Мордовии. Наибольший интерес для гидромелиоративного освоения представляют природные территориальные комплексы с выщелоченными и оподзоленными черноземами, характеризующимися получением высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур и природные территориальные комплексы с гидроморфными низкопродуктивными аллювиальными почвами, требующими улучшения водно-воздушного режима и проведения культуро-технических мелиораций.
К первой группе ландшафтов относится несколько типов местностей.
В ландшафтах эрозионно-денудационных равнин:
– волнистые поверхности средних участков склонов, сложенные элювиально-делювиальными отложениями терригенных пород с темно-серыми лесными почвами и оподзоленными черноземами под широколиственными лесами и сельскохозяйственными угодьями;
– волнистые поверхности средних участков склонов, сложенные элювиально-делювиальными отложениями писчего мела с темно-серыми лесными почвами и карбонатными черноземами под широколиственными лесами и сельскохозяйственными угодьями;
– волнистые поверхности придолинных склонов, сложенные делювием писчего мела с выщелоченными и карбонатными черноземами под сельскохозяйственными угодьями и луговыми степями;
– волнистые поверхности придолинных склонов, сложенные делювием терригенных пород с выщелоченными и луговыми черноземами под сельскохозяйственными угодьями и луговыми степями.
В ландшафтах вторичных моренных равнин:
– волнистые поверхности придолинных склонов, сложенные делювием морен, залегающим на терригенных породах с выщелоченными и луговыми черноземами под сельскохозяйственными угодьями и луговыми степями.
В долинных ландшафтах:
– надпойменно-террасовые слабоволнистые поверхности, сложенные древнеаллювиальными отложениями на залегающими на терригенных породах с темно-серыми лесными почвами и оподзоленными черноземами под широколиственными лесами и сельскохозяйственными угодьями;
– надпойменно-террасовые слабоволнистые поверхности, сложенные древнеаллювиальными отложениями на залегающими на терригенных породах с черноземно-луговыми почвами и выщелоченными черноземами под сельскохозяйственными угодьями, лугами и луговыми степями.
Осушение рекомендуется проводить во второй группе ландшафтов. К ним относятся, в основном, плоские поймы, сложенные современным аллювием, сформировавшимся на терригенных породах с пойменными почвами под лугами и сельскохозяйственными угодьями.
Список использованных источников
- Масляев В. Н. Водные мелиорации в Республике Мордовия: история развития и современное состояние // XXXVI Огаревские чтения: материалы науч. конф. В 3-х ч. Ч. 2. Естественные и технические науки. Саранск, 2008. С. 14–16.
- Додонов И. А. Агрохимическая характеристика серых лесных пахотных почв Мордовии // Труды по почвоведению, земледелию и агрохимии. – Т. 41. Горький: [б. и.], 1971. С. 10–18.
- Кондобарова Г. И. Физические свойства почв Мордовии: автореф. дис. … канд. биол. наук. Саранск, 1976. 19 с.
- Щетинина А. С. Почвенный покров и почвы Мордовии / Под. ред. Б. П. Ахтырцева. Саранск: Изд-во Саратов. ун-та. Саран. фил., 1988. 200 с.
- Щетинина А. С. Почвы Мордовии: справочник агронома. Саранск: Мордов. кн. изд-во, 1990. 256 с.
- Ямашкин А. А. Физико-географические условия и ландшафты Мордовии. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1998. 156 с.
- Масляев В. Н. Исследование вертикальной структуры литогенной основы ПТК для оценки гидромелиоративного потенциала ландшафтов моренных равнин Мордовии // Географические исследования регионального природно-ресурсного потенциала: [Сб. ст. / Редкол.: М. М. Голубчик (отв. ред.) и др.]. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1991. С. 88–94.
Maslyaev Valeriy
Doctor of Geography, associate Professor, Department of land management and landscape planning, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk
Lyubimov Alexey
Doctor of Geography, associate Professor, Department of land management and landscape planning, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk
Gurin Victor
master’s degree, faculty of Geography, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk
SOIL- MELIORATIVE POTENTIAL OF THE LANDSCAPE AS A BASIS TO SUBSTANTIATE THE WATER MELIORATION
The article evaluates the soil-melioration potential of the landscape areas of the Republic of Mordovia to substantiate the water melioration. Water-physical and agrochemical properties of Mordovia soils, geographical regularities of the region’s soil cover, peculiarities of soil use in economic activity are studied. The authors propose measures for the optimal use of land and landscapes for the purposes of water melioration.
Key words: water melioration, landscape, soil-meliorative potential, Mordovia.
© АНО СНОЛД «Партнёр», 2018
© Масляев В. Н., 2018
© Любимов А. А., 2018
© Гурин В. А., 2018