Орошение предполагает ряд свойств, которые благоприятствуют ихвовлечению в ирригацию и в то же время обеспечивает стабильностьпочвенной экосистемы в условиях, когда искусственно поддерживаетсяне свойственный естественным условиям водный режим почв. При этомнадо участь, что орошение оказывает значительное влияние на эколо-гию степного ландшафта, изменяя его климатические параметры, гидрологию,растительность, биоту и почву.
Разнообразие проявлений влияния орошения на свойства почвзависит от сочетания ряда факторов: степени дренированноститерритории, исходных параметров состояния почв (грануломе-трического и минералогического состава, карбонатности, сте-пени гумусированности, наличия солонцеватости и глубиннойзасоленности), качества оросительной воды (минерализации,ионного состава, щелочности), режима орошения, агротехно-логии. Благоприятное сочетание всех этих факторов, обеспечи-вающих сохранность черноземов, эффективность их орошения,наблюдается в природной обстановке крайне редко.
К основнымприродным факторам, лимитирующим пригодность полей дляорошения, относятся: наличие выходов на поверхность неоге-новых засоленных глин или же их неглубокое залегание, слабаяестественная дренированность, неоднородный гранулометри-ческий состав почв, присутствие консолидированных слитыхпочв (вертисолей) в структуре почвенного покрова, близкое кповерхности залегание грунтовых вод.К тому же черноземы обладают генетическими особенностями,определяющими их слабую устойчивость к изменению гидрологи-ческого режима. Повышенное содержание глинистых минераловсмектито-монтмориллонитовых минералов, свойственное черно-земам (до 30-40% в гумусовом горизонте и до 40-60% в горизонтахАВ и В), обусловливает сильную набухаемость, усадку, склонностьк уплотнению, изменению гидрофизического состояния (водо-проницаемость, водопроводность, водоудерживающая способ-ность и другие водно-физические свойства), что влечет за собойнарушение сбалансированности водного и воздушного режима.
Черноземы характеризуются и рядом свойств, в которые благо-приятствуют орошению. К таковым следует отнести, в первуюочередь, относительно уравновешенный гранулометрический состав и соотношение между гранулометрическими фракциями элементарных почвенных частиц, высокое содержание каль-циевых минералов в составе первичных минералов, наличиекарбонатов в активном почвообразующем слое, глубокая вы-щелоченность почв от легкорастворимых солей, насыщенностьпочвенного поглощающего комплекса кальцием и очень низкоесодержание поглощенного натрия.Особый отпечаток накладывают на черноземы, как объект оро-шения, агрогенные изменения. Нашими многолетними иссле-дованиями установлено, что вовлечение черноземов региона вактивный сельскохозяйственный оборот сопровождается изме-нениями на всех уровнях структурной организации почвенного вещества.
В этом смысле отмечаем, что распашка черноземови длительное их сельскохозяйственное использование приво-дит к существенным изменениям как морфологических, так иморфогенетических свойств. Наиболее сильному и прямому ан-тропогенному воздействию подвергается верхняя часть почвы -агрогенный слой. В нем более полно отражаются все процессыагрогенного почвообразования.В целом процессы агрогенной эволюции черноземов регионасводятся к следующим морфологическим и морфогенетическимизменениям.1. Преобразование гумусового профиля, проявляющееся в изме-нении окраски, мощности, содержания и качества гумуса.2. Трансформация карбонатного профиля, фиксируемая в изме-нении глубины залегания, форм новообразованных карбонатов,характера и миграции.3. Формирование неогоризонтов антропогенной природы: па-хотный, подпахотный горизонты.
Пахотный горизонт включает слой с наибольшей частотой ме-ханического перемешивания и с наибольшим техногеннымпрессингом веществ непочвенного происхождения. Обычно онразделяется на несколько субстратов с различной плотностью иструктурой; частично обеднен в тонкой глине за счет дефляцион-ного и водно-эрозионного обезиливания. В зависимости от ос-новных процессов, протекающих в пахотном горизонте, и от егосостояния он может быть: агрочерноземный, агросветлогуму-совый, агроуплотненный, агроплотный, агро обеструктуренный,агробеструктурный, агрообезаленный, агрометаморфизирован-ный, агротурбационный, агроабразионный, агросинлитогенный.__
Пахотный горизонт отличается повышенной плотностью сложе-ния, призмовидной и ореховатой структурой, резким сокраще-нием общей порозности и объема межагрегатных пор, умень-шением объема влагопроводящих пор и увеличением объемавлагосохраняющих пор. Он в меньшей степени определяетсяпроцессами почвообразовательной природы и в большей сте-пени процессами механической природы, воздействующими напочвы в ходе сельскохозяйственных работ.По физическому состоянию предлагаем различать деформиро-ванные, консолидированные, харднанизированные горизонты,а по структуре следует различать глыбистые, призматические,призмовидные, полигональные, ореховатые и столбовидныеподпахотные горизонты.4. Изменение структурной организации гумусового профиля,проявляющееся в деструкции форм, размеров, огранки педов,их упаковки, организации и др.5. Трансформация сложения почвенной массы, выявляющаяся визменении плотности сложения, порозности, твердости и др.Большинство обрабатываемых почв теряют свою ценную зер-нистую структуру.
Пахотный горизонт характеризуется сильнойраспыленностью структуры, что в условиях высыхания почвен-ной массы приводит к образованию плотной корки, котораяраспадается с образованием моноблочных крупных глыбистыхагрегатов.Исследованиями в различных районах республики установлено,что длительное сельскохозяйственное использование привело кпоявлению в пахотном горизонте не свойственных черноземамостроребренных, угловатых агрегатов с очень плотной упаков-кой почвенной массы. Такие агрегаты при увлажнении почти неразрушаются, а при высыхании становятся непроницаемымидля корней.Также установлено, что деградационные морфологические из-менения черноземов во всех подпашных по характеру весьмаблизки и однонаправлены, очевидно, потому, что испытываютвоздействие одного и того же фактора антропогенного, факто-ра. На первых этапах освоения черноземов эти преобразованиялокализуются в верхней части гумусовой толщи, в последующемони распространяются вглубь, охватывая в зависимости от про-должительности использования, весь профиль.Агрогенное почвообразование сопровождается дезагрегациейестественной структуры в агрогоризонте и переорганизациеймодели интеграции и организации почвенной массы, что приво-дит к изменению структурно-агрегатного состава черноземов. Вэтом смысле отмечаем, что зернистая структура гумусового го-ризонта является один из главных качественных признаков чер-ноземного почвообразования и определяющим фактором егоконсервирования и расширенного воспроизводства. Это объ-ясняется тем, что именно зернистая структура определяет вы-сокую (50-60%) общую порозность и порозность аэрации, опти-мальное соотношение внутриагрегатных и межагрегатных пор, атакже пор, занятых воздухом, и пор обводнения, ответственныхза стабильность почвообразовательных процессов и режимов, втом числе окислительно-восстановительного и биологического.В то же время, зернистая структура обеспечивает хорошую во-допроницаемость (70-90 мм/ч) и высокую влагоемкость (>30%г/г) что обусловливает практически полное поглощение почвойатмосферных осадков, удержание влаги во внутриагрегатных по-рах. Тем самым зернистая структура служит своеобразной защи-той растений от длительных атмосферных засух и способствуетустойчивому функционированию природных экосистем.
Структурное состояние черноземов обеспечивается ежегоднымвозобновлением агрегатного состава, за которое ответственныкоагуляционный, копрогенный и корневой механизмы, наибо-лее действенные в первую половину лета, а также объемные из-менения ,обусловленные процессами увлажнения-высыхания,нагревания-охлаждения и замерзания-таяния. В этом контексте,установлено, что эффекты этих механизмов в пахотных почвахсущественно отличаются от таковых в целинных почвах.В то же время биологические и биохимические особенностикультурной растительности, фенофазы развития, прижизненные,особенно корневые выделения, структура биологического кру-говорота, количество и характер новообразованных гумусовыхвеществ отличны от тех, которые складываются в естественныхбиоценозах. Соответственно, нарушается и воспроизводствохарактерной зернистой структуры.
Таким образом, агрогеннаяэволюция агрегатного состава черноземов, определяется целе-направленным изменением структурообразующих факторов:накопление гумуса, выщелачивание карбонатов кальция, изме-нение минералогического состава почвы и др. Они приобретаютвременную определенность через периодически повторяющие-ся циклы фрагментации (набухание и усадка глинистых минера-лов под влиянием сезонных и внутрисезонных смен процессовувлажнения-высыхания, промораживания-оттаивания, измене-ние биопористости в результате сезонной смены фитоценозовна пашне, обработки почв). Контролирующим параметром этихизменений выступает коэффициент структурности. При этомесли его значения составляют 1.5-2.0 выше структура оценивает-ся как хорошая. При значениях, от 1.5 до 0.6-0.7 – удовлетвори-тельная, а значения <0.6 свидетельствуют о неудовлетворитель-ной структуре.Другим важным показателям является отношение между агрега-тами с различными функциями. Естественный процесс дезинте-грации почвенной структуры, многократно усиленный различ-ными агрогенными факторами приводит к образованию особойагрогенной формы агрегатного состава, в котором черноземнаяагрегированность сохраняется лишь на микроагрегатном уров-не.
На макроагрегатном уровне в агрегатном составе уменьшаетсядоля истинных агрегатов и увеличивается доля агрогенных агре-гатов, обладающих низкой механической связностью и оченьнизкой водопрочностью. Нашими исследованиями установлено,что в агрегатном слое все агрегаты > 5мм лишены водопрочно-сти. Более 50% всей массы водопрочных агрегатов представле-ны пылеватыми агрегатами < 0.25 мм. На долю водопрочныхагрегатов 3-0.25 мм приходятся чуть более 40%.Следствием низкой водопрочности макроагрегатов являетсяконсолидация, переуплотнение почвенной массы и структурныхагрегатов. При высыхании агрогоризонта на поверхности почвы образуется бесструктурная плотная корка мощностью до 12-20см. Подпахотный горизонт при этом разделяется крупными вер-тикальными трещинами на блоки полигональной формы диаме-тром 40-50 см, которые сложены призматическим и столбовид-ными агрегатами. Сложение почвенной массы внутри блоковочень плотное и достигает до 1.50-1.60 г\см3.Дезинтеграция структурных агрегатов и консолидация почвен-ной массы приводят к переорганизации порового пространства.При этом резко сокращается доля влагопроводящих пор и уве-личивается доля влагосохраняющих пор, в котором содержится≪мертвый запас почвенной влаги≫.
По существу исчезает межа-грегатная порозность, объем которой занимают трещины междуполигональными блоками. В этих условиях происходит интен-сивное подтягивание влаги к поверхностям испарения, способ-ствуя непродуктивному ее расходу на физическое испарение.Существенно (в 3-4 раза) сокращается водопроницаемость. Мно-гочисленные исследования чернозема в 11 массивах общей пло-щадью 15,6 тыс. га, на которых начаты работы по восстановлениюоросительных систем, показали, что большинство почв характе-ризуются крайне низкой водопроницаемостью и низкой влаго-емкостью. Наряду с этими установлено, что в этих условиях по-чвы неспособны освоить даже атмосферные осадки. Кроме того,значительная часть влаги ≪проваливается≫ через межблоковыетрещины в нижележащие горизонты. Это приводит к снижениювозможности использования влаги культурными растениями.Все сказанное позволяет говорить о неустойчивости агроэкоси-стемы в отношении меняющихся погодных условий, что выража-ется в ежегодном варьировании величин биопродукции.Важным физическим параметром, определяющим качество чер-ноземов как объекта орошения, является плотность сложения.Плотность почвы является и ее основной, наиболее существен-ной физической характеристикой.
Нет ни одного вида механиче-ской обработки почвы, который не оказывал бы существенноговоздействия на ее плотность. В свою очередь, плотность накла-дывает отпечаток на весь комплекс физических условий в почве,на водный, воздушный, тепловой режимы, а следовательно — и наусловия биологической деятельности. В то же время плотностьпочвы непосредственно влияет на процессы жизнедеятельностирастений. Поэтому плотность следует рассматривать как первич-ный элемент не только всей физики почв, но и жизни растений.Плотность почвы рассматривается также как почвенно-географи-ческую характеристику, связанную со свойствами того или иноготипа почв, неодинаково влияющую на рост и развитие культур-ных растений в различных почвенно-климатических условиях.Многократное из года в год воздействие техники на почву ведетк ≪накоплению≫ уплотнения. Величина интегрального показа-теля физического состояния плотности почвы повышается подвоздействием техники от 0.05 до 0.4 г/см3, величина приростаплотности при этом повышается от 3-4% до 35-40%, составляя всреднем 15-20%.
Плотность почвы по следам движения сельско-хозяйственной техники в пахотном слое составляет от 1.2-1.32 г/см3, до 1.4-1.5 и 1.5-1.6 г/см3.Уплотнение черноземов идет не только в вертикальном, но и вгоризонтальном от центра следа направлении на 35-70 см. В этихусловиях на полях образуются технологические колеи назван-ные нами технокатанами. Установлено, что заметное уплот-нение почвы начинается при вдавливании на нее нагрузкойравной 0.2 кг\см2, при этом повышенное содержание глинистыхчастиц в почве увеличивает степень уплотнения. Для тяжело-суглинистых и легкоглинистых черноземов влажность почвы18-25% считается предельно допустимой при работе сельско-хозяйственных агрегатов. Очень сильно уплотняется почва припроходе уборочных агрегатов. Уплотнение сказывается негатив-но на поровое пространство почв (табл.1) и приводит к ухудше-нию степени доступности и подвижности почвенной влаги Порозность:<0.5м — заняты прочносвязанной влагой0.5-50 м — заняты рыхлосвязанный влагой50-100 м — заняты капиллярной влагойВЗ — влажность увяданияНВ — наименьшая влагоемкостьДАВ — диапазон активной влагоемкостиК тому же уплотнение почвы очень неравномерно в простран-стве, что приводит к созданию неоднородного физического со-стояния полей (табл.2, 3). В этих условиях почвы неоднородноусваивают атмосферные осадки\поливную воду, что обязатель-но может привести к застою воды на отдельных участках полей,сопровождающемуся процессами поверхностного оглинения идеградацией агрогенного горизонта.
Следующим этапом можетбыть переувлажнение с последующей заболачиванием почвы Особенно обращаем внимание на неоднородное распределе-ние по профилю порозности аэрации, которая ответственназа окислительно-восстановительный потенциал почв, соот-ветственно и интенсивность и направленность элементарныхпочвообразовательных процессов.
Очень существенно ска-зывается плотность и выше описанные процессы деградации структуры на водопроницаемость почв Данные таблицы 3 показывают, что за малым исключениемчерноземы нашего региона характеризуются неудовлетвори-тельной водопроницаемостью. Это является главным фактором,который лимитирует их пригодность для орошения.К сожалению, на практике все вышеописанное не принимает-ся во внимание, и орошение проводится без учета этих обсто-ятельств. В этом плане хотим отметить, что во многих случаяхрезультаты этого недоучета дают о себе уже знать. К сожалению,аграрники обращаются за помощью, когда уже поздно. Поэтомунапоминаем всем, что прежде чем начать орошение, нужны рядмер по оптимизации физического состояния почв.