Печать
Категория: Материалы VIII Симпозиума (2018 год)
Просмотров: 93

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ ВОДНОГО РЕЖИМА И ПРОДУКТИВНОСТИ ТИПИЧНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ПРАВОБЕРЕЖНОЙ УКРАИНЫ 

SPECIAL HETEROGENEITY IN WATER REGIME AND PRODUCTIVITY OF TYPICAL CHERNOZEMS ON LEFT-BANK UKRAINE 

В.М. Стародубцев, И.С. Власенко, Р.М. Басараб, Д.С. Комарчук

V.M. Starodubtsev, I.S. Vlasenko, R.M. Basarab, D.S. Komarchuk 

Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины

(Украина, 03041 г. Киев, Героев Обороны, 15) 

National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine

(Ukraine, 03041 Kiev, Heroev Oborony Str., 15)

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Рассмотрены особенности водного режима почв равнинных территорий лесостепи Украины в связи с весенним затоплением микропонижений талыми водами. Выявлено уменьшение урожайности почв днищ и склонов микропонижений и общие потери урожая с полей около 22-23%. Обосновано использование дронов, GPS-приемника и космических снимков Ландсат-8 и Сентинел-2а для исследования динамики водного режима микропонижений и состояния растительности. Предложено использование этих средств для составления детальных почвенных карт равнин с микропонижениями.

Features of the water regime of soils in the flat areas of the forest-steppe of Ukraine are considered in connection with the spring flooding of microdepressions by melt water. A decrease in the yield of soils in bottom and slopes of micro-depressions and a general yield loss from the fields of about 22-23% have been revealed. The use of drones, GPS-receiver and space images Landsat-8 and Sentinel-2a for the study of the dynamics of the water regime of micro-depressions and the state of vegetation is substantiated. The use of these tools for the compilation of detailed soil maps of plains with micro-depressions is suggested. 

Введение. Внедрение «точного земледелия» в практику сельскохозяйственного производства предъявляет повышенные требования к информации о неоднородности почвенного покрова, о различиях в свойствах и плодородии почв. Фундаментальные исследования неоднородности почвенного покрова начались еще в прошлом столетии и активно продолжаются в разных природных зонах. В классических работах Фридланда В.М. [5], Годельмана Я.М. [2], а в Украине – Медведева В.В. [3] и других известных почвоведов были раскрыты основные закономерности неоднородности и комплексности покрова почв в зависимости от их свойств, морфологических признаков, литологического строения, водного режима и других показателей. Для левобережной Украины особенное значение имели исследования Гедройца К.К. [1], связавшего образование комплексного почвенного покрова в условиях равнинного рельефа, включающего микро- и мезопонижения, с процессами засоления, солонцеватости и образования осолоделых почв.

Однако сложный почвенный покров с обилием микропонижений распространен и на равнинах правобережной части Украины. Здесь почвы понижений формируются под влиянием переувлажнения атмосферными осадками, периодического затопления и подтопления при участии выщелачивания и оглеения. В то же время геологические, геоморфологические и наши почвенные [4, 7-11] исследования показывают, что роль микропонижений в формировании ландшафтов больше, чем только образование сложного почвенного покрова. В них при фильтрации поверхностных вод в глубокие горизонты проникают на значительную глубину химикаты, загрязняющие вещества, радионуклиды. Проникает вглубь и часть твердой фазы почвы, поэтому микропонижения не заиливаются веками. В связи с этим все больше внимания привлекает теория массо-энерго-переноса в таких понижениях [6]. В зарубежных странах преобладает «производственно-экономический» подход к проблеме [12].

Объект и методы исследования. Наши исследования проводятся с 2008 года в Правобережной лесостепной почвенной провинции на типичных черноземах в учебном хозяйстве Национального университета биоресурсов и природопользования Украины вблизи г. Фастов. Детальные исследования ведутся на поле площадью 32,5 га, а рекогносцировочные – на производственных полях площадью 400 га. На равнине, а также на дне и склонах микропонижений разной глубины заложены почвенные разрезы до 200 см. Для определения глубины залегания карбонатного горизонта поле было покрыто сетью скважин ориентировочно 50х50 м глубиной до 500 см. Для точного позиционирования места заложения скважин использовали GPS-приемник. Пространственную неоднородность и сезонную динамику затопления микропонижений талыми водами наблюдали с помощью квадрокоптера, а водный режим почв – отбором образцов буром. Развитие растений на исследуемом поле (в 2017 году – озимая пшеница) наблюдали по космическим снимкам Ландсат-8 и Сентинел-2а.

Результаты и обсуждение. Перераспределение талой воды по поверхности равнины с микропонижениями исследовали с 1 марта 2017 г., то есть со второго дня после массового таяния снега. Наполнение водой понижений при еще мерзлой почве показано на рис. 1, полученном при помощи квадрокоптера. Слой воды в понижениях составлял преимущественно 30-50 см. 

Рисунок 1. Наполнение талой водой микропонижений опытного поля [11] 

Последующие наблюдения за состоянием озимой пшеницы проводились на ключевом микропонижении С-5 (рис. 1). Вода постепенно впитывалась в почву при прохладной погоде в течение трех недель. По состоянию на 20 марта, то есть через 21 день затопления талой водой, вода сохранялась лишь на дне самых глубоких понижений (рис. 2). Состояние же пшеницы четко отражало длительность такого затопления – на плоском дне понижений растений вымокли, а на склонах понижений их состояние отражало длительность затопления. При затоплении в течение одной недели угнетение растений было умеренное, а после двухнедельного затопления угнетение растений пшеницы было сильное. Сделанный 20 марта 2017 г. квадрокоптером снимок четко отражает зональность состояния растений в зависимости от длительности затопления (рис. 2).

Рисунок 2. Состояние растений озимой пшеницы в зависимости от длительности затопления: 1 – затопление одну неделю, 2 – две недели, 3 – три недели, 4 – вода на дне понижения 

В течение вегетационного периода состояние растений пшеницы несколько восстановилось на дне понижений и на нижней трети их склонов, но посевы здесь довольно сильно заросли сорняками и урожайность таких участков была заметно ниже, чем на равнинных территориях поля. Определение урожайности озимой пшеницы сорта «Марлена» проводилось методом выкашивания «метровок» в 4 повторностях на дне понижений, нижней трети склонов, верхней трети склонов и на контроле. Для примера показана урожайность пшеницы в понижении С-5 длиной 90 м, шириной 40 м и глубиной 0,5 м (рис. 3). Эти данные показывают, что урожайность на лугово-черноземных почвах днища понижений была в три раза ниже, чем на равнине (контроль). На склонах понижений, занятых черноземами выщелоченными и черноземами типичными глубоковскипающими, потери урожая были заметными. Существенно отличалось зерно с микропонижений и по качеству. Растения пшеницы в понижениях отставали в развитии и к моменту уборки были еще зелеными, а зерно – недозрелое. После высушивания такое зерно было меньше по размеру и весу, что хорошо видно на рис. 4.

Рисунок 3. Изменение урожайности озимой пшеницы в микропонижении С-5: вверху – по длине понижения, внизу – по ширине

Рисунок 4. Вес 1000 зерен пшеницы с разных частей микропонижений 

Для оценки потерь урожая с полей, имеющих большое количество микропонижений, мы сопоставили урожайность с площадями почв, определенными на детальной (1:2000) почвенной карте поля. Соотношение почвенных выделов на данном поле показано на диаграмме (рис. 5), а названия почв даны в таблице.

Рисунок 5. Соотношение площадей почвенных выделов на опытном поле (название почв приведено в таблице)

Таблица Урожай озимой пшеницы «Марлена» на опытном поле

Выводы. Исследование пространственной неоднородности почвенного покрова и режима увлажнения почв талыми водами показало, что продуктивность почв таких полей заметно уменьшается. Наибольшая урожайность озимой пшеницы отмечена на черноземах типичных легкосуглинистых (51,2 ц/га), распространенных на ровных участках поля. На склонах микропонижений урожайность уменьшается и на дне понижений составляет лишь 16,5 ц/га. Уменьшение урожайности отмечено и на черноземах карбонатных, занимающих самые повышенные участки полей. Общее снижение урожайности на исследованном поле с неоднородным почвенным покровом составило около 12 ц/га по сравнению с урожайностью типичных (модальных) черноземов. Валовой сбор озимой пшеницы сорта «Марлена» с этого поля был на 38 т меньше, чем он мог быть при однородном почвенном покрове.  

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Гедройц К.К. Избранные сочинения. Т. 1-3. Москва: Сельхозгиз, 1955. 600 с.
  2. Годельман Я.М. Неоднородность почвенного покрова и использование земель. М.: Наука, 1981. 200 с.
  3. Медведев В.В. Неоднородность почв и точное земледелие. Ч. 1. Введение в проблему. Харьков: УААН, 2007. 262 с.
  4. Стародубцев В.М., Анискевич Л.В., Урбан Б.В. К оценке пространственной неоднородности почвенного покрова равнинной лесостепи // Научные труды SWorld, Т. 11, вып. 3(40). Сельское хозяйство. 2015. C. 4-11.
  5. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М.: Мысль, 1972. 424 с.
  6. Азімов О.Т., Бублясь В.М., Бублясь М.В. Геодинамічні процеси та їх відображення у ландшафтах // Сучасні напрямки української геологічної науки. Збірник праць УГН НАН України. Київ. 2006. С. 13-20.
  7. Стародубцев В.М., Яценко С.В., Павлюк С.Д., Іллєнко В.В. Вплив водного режиму мікрозападин Лісостепу на неоднорідність ґрунтового покриву та його використання // 2-й Всеукраїнський з’їзд екологів з міжнародною участю. Збірник наукових статей. Вінниця. 2009. С. 176-179.
  8. Стародубцев В.М., Розстальний В.Є., Яценко С.В., Бордусь О.О. Водний режим мікрозападин як фактор неоднорідності ґрунтового покриву правобережного Лісостепу // Науковий вісник НУБіП України. 2010. № Серія «Агрономія». C. 108-112.
  9. Стародубцев В.М., Комарчук Д.С., Богданець В.А., Власенко І.С. Нові технічні засоби для дослідження просторової неоднорідності ґрунтового покриву // XVII международная конференция «Развитие науки в XXI веке» (16.09.2016 г.). 1 ч. Харьков: Научно-информационный центр «Знание», 2016. C. 82-86.
  10. Starodubtsev V.M., Bogdanets V.A. New vision for mapping and estimation of soil cover heterogeneity in plain Forest-Steppe zone // SWorld Journal. Agriculture. Volume J11509. 2015. 30-36.
  11. Starodubtsev V.M., Basarab R.M., Komarchuk D.S., Vlasenko I.S. Spatial heterogeneity of soil cover and water regime of soils in flat forest-steppe // SWorld - Scientific papers, issue 49, v.2. Иваново: Научный мир, 2017. С. 51-57.
  12. The Practical Blog. Single Post. Field Day Recap: Profitability of Farming Prairie Potholes. (2017). http://www.practicalfarmers.org/blog/2017/10/18/field-day-recap-profitability-farming-prairie-potholes-aug-31/. Visited on 01.04.2018.