СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЩЕЛЕВАНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ И СОЛОНЦОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

COMPARATIVE ANALYSIS OF SLITTING OF CHERNOZEMS AND SALINE COMPLEXES

Bortsov Stanislav Dmitrievich,

Student, Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilina,

Russia, Krasnodar

Nikolenko Alexander Yurievich,

Scientific supervisor, Senior lecturer, Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilina,

Russia, Krasnodar

АННОТАЦИЯ

В представленной статье рассматриваются теоретические и практические аспекты применения щелевания в качестве агромелиоративного приема на двух генетически различных типах почв – черноземах и солонцовых комплексах. Анализируются механизмы воздействия глубокого щелевания на агрофизические, водно-физические и химические свойства почв, а также сравнивается эффективность данного приема в контексте решения специфических проблем, присущих каждому из рассматриваемых почвенных типов. Особое внимание уделяется анализу изменений водного режима, плотности сложения и структурного состояния черноземов в сравнении с трансформацией солонцовых горизонтов под влиянием щелевания.

ABSTRACT

The presented article discusses the theoretical and practical aspects of the use of slitting as an agromeliorative technique on two genetically different types of soils – chernozems and saline complexes. The mechanisms of the effect of deep crevice on the agrophysical, water-physical and chemical properties of soils are analyzed, and the effectiveness of this technique is compared in the context of solving specific problems inherent in each of the soil types under consideration. Special attention is paid to the analysis of changes in the water regime, the density of composition and the structural state of chernozems in comparison with the transformation of salt horizons under the influence of crevice.

Ключевые слова: щелевание, черноземы, солонцовые комплексы, глубокая обработка почвы, агрофизические свойства, водопроницаемость, мелиорация, солонцеватость, объемная масса почвы, структурно-агрегатный состав.

Keywords: crevice, chernozems, saline complexes, deep tillage, agrophysical properties, water permeability, land reclamation, salinity, soil bulk, structural and aggregate composition.

Современное состояние пахотных угодий Российской Федерации характеризуется устойчивой тенденцией к деградации почвенного покрова, что выражается в утрате структурности, переуплотнении, развитии эрозионных процессов и дегумификации. В структуре сельскохозяйственных угодий черноземы и солонцовые комплексы занимают значительные площади, при этом каждый из этих типов почв обладает специфическими лимитирующими факторами плодородия, требующими дифференцированного подхода к их мелиорации [2, 6].

Актуальность настоящего исследования обусловлена необходимостью оптимизации приемов обработки почв, направленных на улучшение их водно-физических свойств при одновременном снижении энергетических затрат. В этой связи щелевание, представляющее собой безотвальное глубокое рыхление почвы с сохранением пожнивных остатков на поверхности, рассматривается как перспективный агромелиоративный прием, способствующий регулированию водного режима без существенного нарушения сложившегося экологического равновесия [1, 7].

Следует отметить, что, несмотря на значительное количество исследований, посвященных эффективности щелевания на отдельных типах почв, сравнительный анализ результатов применения данного приема на черноземах и солонцах в научной литературе представлен фрагментарно. Между тем, генетические особенности этих почв предопределяют принципиально различные механизмы воздействия щелевания на их плодородие: если на черноземах основным эффектом является усиление водопроницаемости и аккумуляция влаги, то на солонцах первостепенное значение приобретает разрушение иллювиальных горизонтов и улучшение условий для выщелачивания солей [4, 8].

Целью данной работы является проведение сравнительного анализа эффективности щелевания черноземов и солонцовых комплексов на основе обобщения результатов полевых и лабораторных исследований, а также выявление оптимальных параметров применения данного приема в зависимости от почвенно-мелиоративных условий.

Объектами сравнительного анализа послужили черноземы выщелоченные и обыкновенные, а также солонцы различных подтипов (хлоридно-содовые, сульфатные, лугово-черноземные солонцеватые почвы), распространенные в различных почвенно-климатических зонах. При проведении анализа использовались результаты многолетних полевых опытов, опубликованные в научной литературе, а также обобщенные данные по агрофизическим и мелиоративным характеристикам почв [1, 2, 4, 5, 7].

Методологической основой работы послужил сравнительно-аналитический подход, позволивший сопоставить реакции различных почвенных типов на проведение щелевания по следующим параметрам: изменение объемной массы почвы, динамика влажности, водопроницаемость, структурно-агрегатный состав, урожайность возделываемых культур, а также экономическая и энергетическая эффективность приема.

Черноземы, сформировавшиеся под воздействием дернового процесса в условиях периодически промывного или непромывного водного режима, характеризуются мощным гумусовым горизонтом, зернистой или комковато-зернистой структурой и высокой поглотительной способностью. Основными лимитирующими факторами их плодородия в условиях современного сельскохозяйственного использования являются переуплотнение, деградация структуры вследствие интенсивной механической обработки и развитие водной эрозии на склоновых землях [6, 7].

В отличие от черноземов, солонцы формируются в условиях солонцового процесса почвообразования, для которого характерно наличие обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе (ППК) в количествах, превышающих 5-15% от емкости катионного обмена. Это обусловливает формирование специфического солонцового горизонта, обладающего крайне неблагоприятными водно-физическими свойствами: высокой вязкостью во влажном состоянии, чрезмерной плотностью и твердостью при высыхании, способностью к сильному набуханию при увлажнении и последующей усадке с образованием трещин [2, 4]. Как отмечает С.В. Макарычев, иллювиальные горизонты содового солонца имеют меньшие значения коэффициентов теплопередачи при естественной степени увлажнения по сравнению с сульфатными аналогами, что создает повышенную теплоизоляционную способность, препятствующую интенсивному прогреванию почвенного профиля весной [2].

Особую сложность для сельскохозяйственного использования представляют солонцовые комплексы, в которых солонцы залегают пятнами в сочетании с зональными почвами (черноземами, каштановыми почвами), что требует дифференцированного подхода к их мелиорации [4].

Влияние щелевания на водно-физические свойства черноземов

На черноземах тяжелого механического состава щелевание выступает эффективным средством улучшения водопроницаемости и регулирования поверхностного стока. Исследования, проведенные на выщелоченных черноземах Алтайского края, показали, что отказ от глубокой обработки приводит к резкому снижению использования зимних осадков и формированию стока талых вод [7]. В метровый слой почвы в чистом пару без щелевания впитывается лишь 14,3-19,1% выпадающих осадков, тогда как проведение щелевания существенно увеличивает этот показатель.

А.П. Дробышев и В.А. Вишняков установили, что оптимальными параметрами щелевания чернозема, выщелоченного в условиях Бие-Чумышской возвышенности, являются глубина 45-50 см при расстоянии между щелями около 1 м [7]. Такая технология позволяет оптимизировать основные показатели плодородия, практически не нарушая корневую систему фитоценоза, и создает предпосылки для минимизации обработки почвы.

Исследования О.А. Благополучной и Н.И. Девтеровой на слитых выщелоченных черноземах Адыгеи показали, что применение однократного глубокого щелевания обеспечивает улучшение агрофизических показателей: объемная масса почвы снижается по сравнению с поверхностной обработкой, что создает благоприятные условия для развития корневых систем культурных растений [1]. При этом содержание агрономически ценных фракций (0,25-3,0 мм) в слое 0-40 см при безотвальных обработках несколько уступало вариантам с постоянной вспашкой, что, однако, компенсировалось улучшением водного режима.

Экономическая оценка эффективности щелевания черноземов свидетельствует о высокой рентабельности приема. По данным В.А. Вишнякова и А.П. Дробышева, применение щелевания почвы осенью в паровом поле под яровую пшеницу обеспечило достоверную прибавку урожайности: при глубине щелевания 0,45 м – 0,33 т/га (14,0%), а при глубине 0,80 м – 0,57 т/га (19,8%) [5]. Рост материально-денежных затрат составил 916-1266 руб/га, однако величина чистого дохода увеличилась на 2054-2964 руб/га, что обусловило снижение себестоимости зерна и повышение уровня рентабельности со 164% на контроле до 170-174% на вариантах со щелеванием.

Энергетическая оценка также подтверждает целесообразность применения щелевания: энергетическое содержание в урожае возрастало с 38654,7 МДж/га на контроле до 44037-46320,4 МДж/га при щелевании, а энергетический коэффициент достигал максимальных значений (3,11) при глубине обработки 0,45 м [5].

На солонцовых почвах механизм мелиоративного действия щелевания имеет принципиально иной характер. Здесь первостепенное значение приобретает разрушение плотного иллювиального солонцового горизонта, которое способствует улучшению водопроницаемости и созданию условий для выщелачивания солей, а также для более глубокого проникновения корневых систем растений.

Исследования, проведенные на солонцах Омской области, выявили специфические особенности объемных деформаций этих почв. В отличие от почв черноземного ряда, солонцовые горизонты характеризуются повышенным набуханием при увлажнении и объемной усадкой при высыхании, что существенно затрудняет их обработку [4]. В солонце среднеореховатом объемная усадка почвы при высыхании от 35% до 5% возрастает от надсолонцового горизонта (11,0-12,6%) к иллювиальному (18,5-21,2%), а набухание при повторном увлажнении увеличивается с 15,1-17,5% до 28,2-31,2%, то есть в 1,8 раза.

Глубокое рыхление солонцеватых почв, как отмечается в исследованиях омских ученых, сдерживает процессы уплотнения и засоления почвенного профиля, которые могут активизироваться под влиянием восходящих токов грунтовых вод [4]. Периодическое проведение щелевания нарушает капиллярную кайму и уменьшает интенсивность соленакопления в корнеобитаемом слое.

Существенное значение для мелиорации солонцов имеет сочетание щелевания с биологическими и химическими мелиорациями. Установлено, что возделывание донника в занятом пару повышает скважность верхнего слоя и аэрацию лугового солонца, что проявляется в стабилизации более рыхлого сложения при невысокой плотности – до 1,0 г/см³, что на 16% меньше, чем в чистом пару [4]. Повышение скважности в верхнем слое почвы после донникового пара облегчает перемещение и отток солей в нижележащие горизонты.

В отношении химической мелиорации солонцов следует отметить, что эффективность щелевания может быть существенно повышена при его сочетании с внесением мелиорантов. Особенно это актуально для содовых солонцов, для которых характерна высокая щелочность (pH 9-11) и наличие токсичных для растений количеств обменного натрия. В патентных разработках предлагаются способы комплексной мелиорации, включающие глубокое рыхление (до 0,8 м) с последующим внесением специальных удобрительно-мелиорирующих составов на основе карбамидоформальдегидного удобрения, насыщенного раствором сульфата железа и инкрустированного фосфогипсом [8]. Такой подход обеспечивает постепенное выделение мелиоранта в почвенный раствор и вытеснение натрия из ППК при одновременном улучшении структурного состояния почвы.

Список литературы:

1. Благополучная О.А., Девтерова Н.И. Нетрадиционные энергосберегающие способы обработки почв тяжелого механического состава в звене севооборота // Новые технологии (Майкоп). 2020. № 1(51). С. 116-122.
2. Макарычев С.В. Солонцы засушливой степи, их свойства и возможность мелиорации // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 6(74). С. 189-192.
3. Технологии комплексной мелиорации, рекультивации и охраны земель / Н.А. Иванова, Е.В. Полуэктов, А.А. Новиков и др. Новочеркасск: Донской ГАУ, 2020. 45 с.
4. Особенности агрофизических свойств солонцеватых почв северной лесостепи Омской области // Сборник трудов конференции. Омск: Омский аграрный научный центр, 2024. С. 111-114.
5. Вишняков В.А., Дробышев А.П. Агроэкономическая и энергетическая оценка эффективности щелевания почвы как мелиоративного приема в паровом поле на Алтае // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2022. № 5. С. 16-20.
6. Слюсарев В.Н., Подколзин О.А., Борулько Ю.Д. Особенности состояния почвенного поглощающего комплекса чернозема выщелоченного при выращивании подсолнечника в зернотравянопропашном севообороте // Масличные культуры. 2025. Вып. 3(203). С. 47-57.
7. Дробышев А.П., Вишняков В.А. Агромелиоративное обоснование параметров технологии щелевания чернозёма, выщелоченного в условиях Бие-Чумышской возвышенности на Алтае // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2021. № 2(196). С. 5-11.
8. Способ комплексной мелиорации орошаемых солонцовых земель: пат. RU2557715C1 / В.Н. Щедрин, Г.Т. Балакай, Л.М. Докучаева и др. 2015.