ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Эрозия почв, как фактор деградации почвенного покрова и экологической опасности оценивается, прежде всего, интенсивностью смыва и объёмом перемещаемого почвенного субстрата. Проектирование противоэрозионных и почвозащитных мероприятий требует количественных оценок этих показателей, которые получают в настоящее время с помощью опытно – статистических моделей эрозий. Наиболее точно интенсивность эрозии оценивается многолетними наблюдениями на стоковых площадках, служащих основной базой при разработке количественных моделей. Однако на территории России до 80-х годов не проводилось регулярных наблюдений за смывом почв при выпадении осадков. Все модели опираются на региональные данные и требуют проверки альтернативными методами.

Настоящий раздел посвящён разработке модели зависимости водопроницаемости гумусового аккумулятивного горизонта от структурности почвы.

3.1 Водопроницаемость опытного участка и его связь со степенью эродированности

Водопроницаемость эродированных почв значительно убывает по сравнению с почвами не эродированными. Сокращение водопроницаемости эродированных почв объясняется ухудшением их водно – физических свойств. Они обладают меньшим количеством водопрочных агрегатов, поэтому в процессе выпадения осадков в поверхностном слое агрегаты быстро разрушаются и почва оплывает. Пылеватые частицы забивают поры, вследствие чего на поверхности образуется уплотнённый слой (почвенная корка), который препятствует впитыванию воды в почву. Суммарное количество воды поглощённой выщелоченным чернозёмом на слабо эродированной почве на 28 %, на средне эродированной – 34 % и на сильно эродированной – 53 % меньше, чем на не эродированной почве.

М.Н. Заславский (1970) в своей работе приводит данные по водопроницаемости неэродированных и сильноэродированных чернозёмов (таблица 6).

Таблица 6-Водопроницаемость неэродированного и сильноэродированного чернозёма выщелоченного на разных экспозициях склона

Экспозиция Склона	Степень смытости Почвы	Мощность горизонтов А+В, см	Содержание гумуса в слое 0 – 50 см		Скорость впитывания, мм/мин
			%	% от несмытой почвы	5	10	20	30	60
Юго-западная Восточная	Несмытые сильно- смытые несмытые сильно- смытые	80 28 84 20	3,0 0,5 2,8 0,8	100 17 100 28	6,0 5,0 3,5 2,0	3,0 2,5 2,5 1,5	2,5 1,0 2,0 0,8	2,0 1,0 1,5 0,5	1,5 0,5 1,0 0,3

У сильно смытых почв мощность гумусового горизонта в 3 – 4 раза меньше, чем у не смытых; значительно сокращается содержание гумуса в верхнем горизонте почвы; увеличивается объёмный вес почвы. Всё это взаимосвязано и приводит к значительному сокращению водопроницаемости сильноэродированных почв. Установившаяся к концу первого часа опыта скорость впитывания на сильно смытых почвах в 3 – 4 раза меньше, чем на несмытых.

Увеличение смытости гумусового горизонта у чернозёма на 1 % приводит к увеличению коэффициента стока тоже на 1%, а при смытости всего гумусового горизонта коэффициент стока увеличивается приблизительно в 2 раза.

Г.И. Швебсом (1974) были поставлены опыты по изучению влияния смытости почв на впитывание методом искусственного дождевания, когда все прочие условия, включая влажность почвы, были примерно одинаковые (таблица 7).

Таблица 7-Водопроницаемость почв различной степени смытости при интенсивности дождевания 1,50 мм/мин

Часть склона	Мощность гумусового горизонта А+В, см	Установившаяся интенсивность впитывания, мм/мин
Верхняя Средняя Нижняя Подножье	74 60 50 намытая почва	0,81 0,70 0,62 0,75

Затем опыты были продолжены на стерне пшеницы и на вскопанном участке. Здесь также наблюдалось сокращение интенсивности впитывания по мере увеличения смытости почвы. Влажность несмытых почв при этом на 7 – 10 % выше, что в какой то мере уменьшило различие в величинах впитывания. Причём при интенсивности дождевания 1,5 мм/мин влияние смытости почв на вскопанном участке проявлялась больше, чем на стерне, при интенсивности же дождевания 2,5 мм/мин влияние сытости было больше на стерне (таблица-8).

Таблица 8-Влияние смытости чернозёма выщелоченного на его водопроницаемость и сток при различной интенсивности (i) и слое дождя (Р)

Степень смытости почвы	Мощность гумусового горизонта, см	i = 2,5мм/мин; Р = 50 мм		i = 1,5мм/мин; Р = 30 мм
		Средняя интенсивность впитывания, мм/мин	Слой стока, мм	Средняя интенсивность впитывания, мм/мин	слой стока, мм
Вскопанный участок
Несмытая Слабосмытая Среднесмытая	80 65 35	2,02 1,97 1,60	9,6 10,6 18,0	1,19 1,17 1,02	6,2 6,6 9,6
Стерня
Несмытая Среднесмытая	80 35	1,63 1,16	17,4 26,8	0,99 0,92	10,2 11,6

При увеличении интенсивности дождя в 1,67 раза интенсивность впитывания истока на несмытых почвах возросли примерно одинаково, на средне смытых же почвах увеличение стока происходило интенсивнее, чем впитывание, особенно на стерне (в 2,3 раза – сток и в 1, 25 раза – впитывание).

Г.И. Швебс отмечает также что уменьшение впитывания наблюдается не только при установившимся режиме, а проявляется с самого начала опыта. Правда, по мере развития стока, влияние эродированности увеличивается на (рисунке 6) показана динамика величины относительного изменения впитывания ( f = K'₀/K₀, где K'₀ и K₀ – интенсивности впитывания на смытой и не смытой почвах) во времени для почв с различной степенью смытости гумусового горизонта.

Рисунок 6 – Изменение относительной величины впитывания (f) во времени:

1 – слабосмытые почвы, 2 – среднесмытые, 3 – сильносмытые.

Из графика видно, что величина f по мере развития стока постепенно уменьшается. Так как это уменьшение не столь значительно, то для практических целей Г.И. Швебс предлагает принимать следующие средние значения f: для несмытых – 1,0, для слабосмытых – 0,80, для среднесмытых - 0,65 и для сильносмытых – 0,55.

Обобщение наблюдений позволяет построить график относительного изменения впитывания (f) при относительном изменении величины гумусового горизонта (Н'/Н, где Н' и Н – мощности гумусового горизонта смытой и несмытой почв). На основании этого графика можно прийти к выводу о существовании вполне определённой зависимости установившейся интенсивности впитывания от смытости почв: с увеличением степени смытости почвы водопроницаемость чернозёма выщелоченного уменьшается в криволинейной зависимости.

3.2 Зависимость водопроницаемости гумусового аккумулятивного горизонта от структурности

Почвы разной структурности отличаются химическим составом и физико-химическими свойствами, физическим состоянием, водно – воздушным и тепловыми режимами, всё это обуславливает различный уровень их плодородия. Поэтому степень структурности почв непременно связана с учётом решения многих вопросов нерационального использования земель, повышения урожая культур, восстановления плодородия. Структурность необходимо учитывать при размещении сельскохозяйственных угодий, подборе культур, планировании видов, норм и способов внесения удобрений, обоснование способов вспашки и других приёмов обработки.

В лабораторных условиях нами была смоделирована различная степень оструктуренности почв: отличная, хорошая, удовлетворительная, плохо оструктуренная и очень плохо оструктуренная почва. Затем в лабораторных условиях была определена их водопроницаемость по выше описанной методике. Обработав данные, мы получили криволинейную зависимость водопроницаемости от структурности почвы, приведенную на рисунке 7.

Эта зависимость описывается уравнением, по которому, подставляя данные структурности можно установить водопроницаемость чернозема выщелоченного, не проводя трудоемких инструментальных измерений в поле. Согласно рисунку 7 водопроницаемость зависит в значительной мере от структурности почвы. При очень плохо оструктуренной почве (содержание агрономически ценной структуры 20%) водопроницаемость неудовлетворительная (< 30 мм), а при отличной структурности (содержание агрономически ценных агрегатов 80 %) водопроницаемость наилучшая (около 100 мм).