Физические и водно-физические свойства почв лесостепной зоны Западной Сибири

Физические свойства текстурно-дифференцированных (глубокооподзолен-ных) 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. [6]

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. 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%.[6]

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.1). 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.

Таблица 1 – Запасы влаги в серых лесных почвах (при насыщении их до полевой влагоемкости), мм.

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.

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 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. 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.[7]

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.