Агрохимия, 2019, № 2, стр. 60-73

ВВЕДЕНИЕ

В степных регионах России со сложной структурой почвенного покрова, в том числе и в Воронежской обл., в отдельные годы при определенно складывающихся гидротермических условиях отмечается появление локально переувлажненных черноземных почв. Значительное увеличение переувлажнения почвенной толщи, особенно в ранневесенний период, происходит, когда в течение ряда лет количество осадков превышает среднемноголетние показатели. За последние десятилетия отмечен существенный рост площади почв, подверженных сезонному переувлажнению, что подтвердило повторное почвенное картирование земель Окско-Донской низменности.

Явление гидроморфизма широко распространено во всех природно-климатических зонах. Возникает оно в особых гидрологических условиях при переувлажнении почвенно-грунтовой толщи [1–10]. Наиболее отчетливо динамика поднятия уровня грунтовых вод проявляется в Окско-Донском плоскоместье, где складываются благоприятные условия для формирования гидроморфных почв. Площади отдельных массивов (с включенными западинами) достигают 250–300 га и более.

Зеркало почвенно-грунтовых вод на большей части Окско-Донской низменности лежит в пределах 3–6 м и выше. Именно эти воды, а не воды горизонтов коренных пород непосредственно влияют на процесс почвообразования и свойства почв.

Довольно широко переувлажненные земли распространены в ЦЧП, они представлены лугово-черноземными, черноземно-луговыми, солонцовыми и солончаковатыми почвами. В связи с ожидаемым потеплением климата и увеличением количества выпадающих осадков площадь локально-затапливаемых земель в ближайшем будущем, очевидно, будет все более возрастать [11].

На территории Каменной Степи (НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева) в 2006 г. отмечено 95 ареалов сезонно переувлажненных и затопленных почв в период с марта–начала апреля (после снеготаяния) до мая–июня.

Одна треть ареалов временно переувлажненных почв приурочена к западинам на плоских водоразделах, две трети ареалов расположены в вогнутых частях склонов, ложбинах и лощинах. Для всех отмеченных ареалов характерно близкое залегание от поверхности слабоводопроницаемых глин [12, 13]. Трансформация нормальных по увлажнению почв в лугово-черноземные и черноземно-луговые может произойти со стремительной скоростью – нередко достаточно бывает от одного года до 3-х лет. Причем этот процесс необратим [12, 14–16]. Гидроморфизм почв Каменной Степи является результатом воздействия антропогенного и природного факторов. Природный фактор связан в основном с увеличением количества атмосферных осадков, а также с такими региональными особенностями, как рельеф, литология почвогрунтов. Антропогенный фактор включает как непосредственные мероприятия по накоплению и перераспределению влаги (различные влагообеспечивающие, противоэрозионные приемы, посадки лесополос, орошение, строительство прудов и водохранилищ), так и опосредованные (улучшение фильтрационных свойств мелиорированных солонцовых почв, нарушение почвогрунтовых потоков строительством дорог, ухудшение дренированности территории за счет уменьшения количества колодцев и др.) [17].

Переувлажнение носит циклический характер. По систематическим наблюдениям в Каменной Степи установлены циклы спада и подъема уровня грунтовых вод за последние 100 лет, связанные с циклическими изменениями климатических условий [18–20]. Поэтому очень важна организация мониторинга, оперативное выявление и учет гидроморфных ландшафтов и почв. Исследования гидроморфных почв по всей территории Воронежской обл. необходимо продолжать, и это даст возможность более детального их изучения и выдачи общей характеристики процесса.

Интенсивное антропогенное использование почвенного покрова ЦЧЗ с осложненной гидроморфизмом сезонно переувлажненных почв (СПП) приводит во многих случаях к активизации деградационных процессов, затрагивающих и глубокие горизонты почв. В работе [21] были представлеты конкретные предложения всех аспектов оздоровления почв: разработка экологических, санитарно-гигиенических и фитосанитарных регламентов чистой почвы. Деградация почв не только ведет к снижению продуктивности, но и, что еще более важно, угрожает здоровью человека. В этой связи отмечено, что глобальный процесс деградации и разрушения почв уже получил название “тихого кризиса планеты” [21–24].

В настоящее время существует проблема ограниченности почвенных ресурсов, прежде всего плодородных почв, необратимого уменьшения площадей сельскохозяйственных угодий. Интенсивное антропогенное воздействие на почву возрастает, что приводит к резкому снижению качества пахотных почв. Особую значимость эта проблема приобретает сейчас в связи с изменившимися экологическими условиями [25].

На территории Каменной Степи происходит расширение площадей, занятых сезонно переувлажненными почвами, связанное с повышением уровня грунтовых вод. Наличие таких почв затрудняет их использование в качестве пашни. Появление в последние десятилетия большого числа ареалов сезонно переувлажненных почв является индикатором серьезного изменения состояния агролесоландшафта Каменной Степи по сравнению с его состоянием в конце ХIX–начале XX веков [26].

В этой связи изучение гидрологического режима сезонно переувлажненных почв приобретает большое значение, а результаты исследований могут быть использованы при разработке систем земледелия, направленных на повышение почвенного плодородия и получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Цель работы – изучение особенностей формирования гидрологического режима почв Каменной Степи различной степени гидроморфизма в условиях сезонного переувлажнения.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева (Каменная Степь). Объектами исследования были почвы Каменной Степи различной степени гидроморфизма, включающие комплекс переувлажненных почв: лугово-черноземные почвы (агрочерноземы гидрометаморфизованные) и черноземно-луговые слабозасоленные почвы (гумусово-гидрометаморфические засоленные почвы) сезонно переувлажненного комплекса западнее лесополосы № 131, расположенные на приводораздельной верхней части склона в сторону балки Таловая [27]. Это были полугидроморфная лугово-черноземная почва на выпуклой части склона, не затапливаемая поверхностными водами весной, и гидроморфные почвы – черноземно-луговая солончаковатая слабозасоленная почва на равнинном понижении на переходе от выпуклой к вогнутой части склона с коротким периодом поверхностного затопления и черноземно-луговая солончаковатая слабозасоленная почва в ложбинообразном понижении на вогнутой части склона, подвергающаяся длительному сезонному затоплению.

Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом. Экспериментальные данные подвергли статистической обработке с помощью прикладных программ Microsoft Excel и Statistica. Графики выполнены с помощью программ Microsoft Excel, Surfer 9.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Морфологические свойства дают важную информацию о строении почвы, которая дополняется исследованиями в отобранных образцах почвы в лабораторных условиях. В переувлажненных почвах отмечены сизоватые пятна оглеения в водоносных карбонатных горизонтах почв, которые при высыхании образца исчезали; поверхности скольжения в выщелоченных от карбонатов горизонтах средней части профиля почв в западинах; закрытые вертикальные трещины усадки в средней части профиля, заполненные темным материалом гумусового горизонта, глинистые кутаны на боковых гранях призматических отдельностей в карбонатных и выщелоченных от карбонатов горизонтах средней части профиля [28]. Ниже приведено частичное морфологическое описание разрезов. Полное описание разрезов представлено в работе [28].

Объект исследования (Р1) (Т-0072). Координаты: 51°01′45.2″ с.ш., 40°44′31.4″ в.д. Заложен на том же участке западнее лесополосы № 131 в 40 м на юг от разр. Т-0073 (рис. 1). Край сезонно затопляемой (весной после снеготаяния) части склона восточной экспозиции. Уровень воды (по скважине) – 160 см (август 2006 г.). Глубина вскипания – 92(95) см. Уровень грунтовых вод в июне 2006 г. – 20 см, в августе 2006 г. – 180 см. Выделены следующие горизонты:

Рис. 1.

Схема расположения опытных участков [28]. Местоположение разрезов Т-0072 (Р1), Т-0073 (Р2) и Т-0074 (Р3). 1 – ареалы, затопленные весной 2006 г., 2 – ареалы, переувлажненные весной 2006 г., 3 – лесополосы (указан номер). По классификации 1977 г. названия почв следующие: Р1 – черноземно-луговая среднемощная среднегумусная солончаковатая слабозасоленная легкоглинистая пахотная почва на лессовидных глинах, подстилаемых коричневато-бурыми плотными покровными глинами; Р2 – лугово-черноземная среднемощная среднегумусная легкоглинистая почва на лессовидных глинах, подстилаемых коричневато-бурыми плотными покровными глинами; Р3 – черноземно-луговая среднемощная среднегумусная солончаковатая слабозасоленная легкоглинистая пахотная почва на лессовидных глинах, подстилаемых коричневато-бурыми плотными покровными глинами.

Апах1 {PU1} 0–10(15) см; Апах2 {PU2} 10(15)–30(32) см; АВ {AUb} 30(32)–42 см; АВcs {AUb, cs} 42–50(58) см; Bcs {ВIcs} 50(58)–92(95) см; Вса, g {BIca, q} 92(95)–115 см; Bca² {ВCAmc, q} 115–136 см; BDca² {ВDса, mc, nc} 136–170 см; D1ca² {D1} 170–300 см; D2ca² {D2} 300–400 см. (А) по классификации 1977 г.: черноземно-луговая среднемощная солончаковатая слабозасоленная легкоглинистая пахотная почва на лессовидных глинах, подстилаемых коричневато-бурыми плотными покровными глинами (по бывшему чернозему типичному); (Б) по классификации 2004 г.: агрочернозем глинисто-иллювиальный ламинарно-гидрометаморфический глубоко карбонатный солончаковатый среднемощный глинистый.

Объект исследования (Р2) (Т-0073). Координаты: 51°01′46.5″ с.ш., 40°44′31.5″ в.д. Разрез заложен на выпуклой части склона, которая не затапливается поверхностными водами весной. Глубина вскипания – 30(32) см. Уровень грунтовых вод в июне 2006 г. – 50 см, в августе 2006 г. – 220 см.

Апах1 {PU1} 0–8(10) см; Апах2 {PU2} 8(10)–30(32) см; АВса, zoo {Zca} 30(32)–70(80) см; Bca, zoo {Zса} 70(80)–103(115) см; Вса {ВСАmc} 103(115)–140 см; Bca² {BCAmc, q} 140–155 см; BDca² {ВDca, mc} 155–200 см; D1ca², g {D1} 200–300 см; D2ca², g {D2} 300–330+ см. (А) по классификации 1977 г.: если учесть уровень грунтовых вод, расположенный на глубине от 50 см в июне до 210 см в августе, то лугово-черноземная почва; (Б) по классификации 2004 г.: агрозоотурбозем (тип) черноземный гидрометаморфизованный (подтип) карбонатный среднемощный глинистый.

Объект исследования (Р3) (Т-0074). Координаты: 51°01′47.4″ с.ш., 40°44′30″ в.д. Заложен на том же участке западнее лесополосы № 131 в 50 м на северо-запад от разр. Т-0073 (рис. 1). Вогнутая в плане, длительно сезонно затопляемая (весной после снеготаяния до середины июня) часть склона восточной экспозиции. Уровень воды в открытой части разреза – 133 см (август 2006 г.). После откачки воды из разреза до глубины 180 см уровень воды в открытом разрезе восстанавливался до глубины 160 см за 40 мин и до исходного положения – за 10–12 ч. Весной (в мае) на поверхности стоял слой воды толщиной до 5 см над кочками и до 25 см над западинками между кочек. Глубина вскипания – 101 см. Уровень грунтовых вод в июне 2006 г. – 0 см, в августе 2006 г. – 133 см.

Апах1 {PU1} 0–10 см; Апах2 {PU2} 10–22 см; Апах3 {PU3} 22–26 см; А1 {AU} 26–42 см; АВcs {AUb, cs} 42–60(70) см; Bcs {ВIcs} 60(70)–90 см; Bcs, g {ВIcs, q} 90–101 см; Bса, cs, g {BIca, q, cs} 101–130(134) см; BDca², g {BDca, mc, nc} 130(134)–160 см; Dca², g {Dca} 160–180 + см. (А) по классификации 1977 г.: черноземно-луговая среднемощная солончаковатая слабозасоленная легкоглинистая пахотная почва на лессовидных глинах, подстилаемых коричневато-бурыми плотными покровными глинами; (Б) по классификации 2004 г.: агрочернозем глинисто-иллювиальный ламинарно-гидрометаморфический глубоко карбонатный солончаковатый среднемощный глинистый.

Для лучшего понимания особенностей гидрологического режима сезонно переувлажненных почв необходимо проанализировать климатические условия в годы проведения исследования.

Исследования режима влажности черноземов были начаты в 2007 г. Этот период (2007–2012 гг.) по отношению к предыдущему климатическому циклу характеризовался как более сухая фаза среднемноголетних наблюдений. Рассматривая представленные данные по количеству атмосферных осадков и среднемесячной температуре воздуха, необходимо отметить их значительное варьирование и отклонения от среднемноголетних показателей в ту или иную сторону. Из представленных данных следует, что по количеству атмосферных осадков, выпавших в сумме за год, близкие величины отмечены в 2007 и 2008 гг. – 446.5–441.1 мм при среднемноголетней норме 438.4 мм (табл. 1). Предшествовавший началу периода наблюдений 2006 г. по характеру увлажнения был наиболее влажным (611.6 мм). Минимальное количество осадков отмечено в 2009 г. – 405.9 мм, что на 32.5 мм меньше среднемноголетних показателей. Наиболее увлажненными с максимальным количеством осадков 482.0 и 546.3 мм были 2011 и 2012 гг.; еще более влажными – 2013 (601.2 мм) и 2016 гг. (622.2 мм), когда были продолжены мониторинговые исследования. Аномальным по количеству выпавших в сентябре осадков был 2013 г., когда выпало 151.2 мм осадков (дожди шли практически ежедневно). За сутки выпадало ≈30 мм, количество осадков за 1 сут варьировало: 24 и 3, 6, 12 мм. Почва даже не успевала просохнуть, а избыток влаги не успевал просачиваться в нижние слои, переувлажнение почвы создавало трудности и с обработкой почвы, и с уборкой.

Экстремальный и в своем роде уникальный по климатическим параметрам 2010 г. по количеству атмосферных осадков был близок к среднемноголетним показателям – 454.1 мм, но характер их распределения был совсем иной. Если в зимние месяцы и начале весны (январь–март) выпало 122 мм осадков при среднемноголетней величине 54.7 мм, то уже в апреле – всего 9.5 мм при норме 29.2 мм, в мае – 30.2 мм (норма 44.7 мм). Наиболее экстремальные по увлажнению условия с большим дефицитом влаги сложились в летние месяцы. Количество выпавших атмосферных осадков в июне составило ничтожно малую величину – всего 2.5 мм, в июле – 19.8 мм и в августе – 26.1 мм при среднемноголетних показателях соответственно 58.0, 62.4 и 54.4 мм. Таким образом, отличительной особенностью летнего периода 2010 г. был существенный недобор атмосферных осадков.

Предшествующий этому период 1990–2006 гг. был более увлажненным. В течение этих лет отмечены годы с увлажненностью, намного превышающей среднемноголетние показатели. В 1992, 2000, 2001, 2004–2006 гг. количество атмосферных осадков было наиболее высоким (>600 мм) за весь период многолетних наблюдений водно-балансовой станции “Каменная Степь”, за исключением 1925 г. с суммой осадков 826 мм.

Температурный режим в целом за время исследования отличался повышенным фоном. Среднегодовая температура воздуха превышала среднемноголетние показатели на 1.26–3.54°С (табл. 2). Экстремально высокими показателями характеризовался 2010 г., когда средняя температура воздуха составила 8.73°С при норме 5.19°С. Высоким температурным фоном отличались также 2007–2008 гг., температура была меньше, чем в 2010 г., но превышала 8°С и была равна соответственно 8.29 и 8.08°С. В ряду исследованных лет минимальная годовая температура воздуха отмечена в 2006 и 2011 гг.

В годовом ходе температур отмечена такая же закономерность: повышенный температурный фон практически во все временные периоды. Исключением стала температура воздуха в 2006, 2011 и 2012 гг., когда она опускалась ниже климатической нормы.

Рассматривая особенности климатических условий за теплый (май–август) и холодный (сентябрь–апрель) периоды года, необходимо отметить следующее. Количество выпавших атмосферных осадков за холодный период было выше среднемноголетних показателей. Их величина варьировала от 245.4 мм (2010 г.) до 387.8 мм (2007 г.) и 420 мм (2016 г.) при среднемноголетней норие 218.6 мм (табл. 3). В теплый период года характер распределения атмосферного увлажнения складывался несколько иначе. Количество осадков за все годы исследования в основном было ниже климатической нормы. Исключением был 2006 г. – 263.6 мм, что превысило среднемноголетнюю норму на 43.4 мм, и 2013 г. – 278.4 мм (превышение на 58.2 мм). Температура воздуха как за холодный, так и за теплый периоды была существенно выше среднемноголетних показателей. При климатической норме –1.0°С фактическая температура воздуха за холодный период гидрологического года варьировала от +0.53 до +3.14°С.

Наиболее высокий температурный фон отмечен в 2007–2009 гг., а также в 2013, 2015 и 2017 гг. Теплый период также характеризовался повышенным температурным режимом. Превышение составило от 0.9 до 5.7°С при климатической норме 17.8°С.

В связи с этим во все годы исследования теплые периоды года характеризовались повышенным температурным фоном и меньшим количеством осадков по сравнению со среднемноголетними. В подтверждение этому приведены расчетные коэффициенты увлажнения по Иванову. Они оказались значительно больше 1 (табл. 4), что, по-видимому, связанно с большей испаряемостью в летние месяцы. Минимум отмечен в 2010 г. – 0.02–0.22; максимум, достигавший 0.66, – в летний вегетационный период 2006 г.

За холодный период величина коэффициента увлажнения, как правило, была >1 и достигала максимума в зимние месяцы. В целом годовые коэффициенты увлажнения по Иванову были выше среднемноголетних показателей и варьировали в пределах от 1.11 до 2.45 при климатической норме 1.32.

Сочетание вышеуказанных климатических особенностей способствовало созданию большого разнообразия условий увлажнения почвенной толщи. Особенности накопления, поступления и расхода влаги в почвах различной степени гидроморфизма в комплексе сезонно переувлажненных почв западнее лесополосы № 131 формировали характерный для каждого объекта исследования режим влажности. Многолетний период наблюдений был достаточно репрезентативным и дал полное представление о водном режиме и элементах водного баланса исследованных почв во взаимосвязанном ряду. Водный режим является важным фактором почвообразования. Он непосредственно определяется формой рельефа, произрастающей растительностью и в последнее столетие – интенсивной хозяйственной деятельностью человека. При этом существенная роль в формировании гидрологического режима конкретного типа почв принадлежит климатическому фактору и почвообразующим породам [29–31].

Важным критерием интерпретации водного режима почв является оценка критических показателей влажности, определяющих изменения агроэкологических условий. Под агроэкологическими условиям в данном аспекте понимаются категории почвенной влаги и их соотношения, определяющие в конечном итоге условия роста, развития и формирования урожая произрастающих культур.

Условия 2008 г. характеризовались более низким уровнем грунтовых вод по сравнению с 2006–2007 гг. В 2008 г. в середине вегетации выпало в 2.5 раза меньше осадков по сравнению со среднемноголетними показателями, август был также засушливым (осадков выпало в 4.6 раза меньше среднемноголетний нормы). Температура воздуха была высокой, что обеспечивало наибольшее испарение влаги с поверхности почвы. Сумма осадков в 2008 г. составила 391 мм, а среднегодовая температура была выше среднемноголетней на 2.3°С. В условиях 2008 г. количество влаги в почвах сезонно переувлажненного комплекса западнее лесополосы № 131 уменьшилось: на понижении – на 13, в ложбине – на 9.5 и на повышении – на 6.4%.

В условиях засухи 2010 г. отмечено существенное ее снижение на глубину >2 м. В черноземно-луговых почвах понижения и ложбины капиллярная кайма находилась ближе к дневной поверхности почвы на глубине 50–60 см. Экстремальные гидротермические условия 2010 г. привели к формированию крупных пор, повышенной трещиноватости почвенного профиля и снижению границы капиллярной каймы до 180–200 см и ниже. При наступлении сухой фазы многолетнего климатического цикла (2008–2010 гг.) исследованные почвы не изменили своей таксономической принадлежности, и уровень грунтовых вод в них не опускался ниже 1.5–2.0 м.

Верхняя часть профиля полугидроморфных почв находится в режиме атмосферного увлажнения и в большинстве лет мало отличалась закономерностями поступления и расхода влаги от черноземов. И те, и другие почвы характеризовались весенним увлажнением примерно в пределах верхнего метра до состояния наименьшей влагоемкости (НВ), реже НВ–ПВ, и расходом влаги к середине–концу июня до категории влажности завядания (ВЗ) или границы влажности разрыва капилляров (ВРК)–ВЗ [32–35].

Свои особенности имело формирование гидрологического профиля почв лугового ряда, формирующихся в условиях большего увлажнения. Эти почвы классифицированы как лугово-черноземные (класс. 1977 г.) [36, 37] и территориально приурочены к сезонно переувлажненному комплексу западнее лесополосы № 131, расположенному на приводораздельной верхней части склона в сторону балки Таловая.

Гидроморфные аналоги подвержены большему иссушению. Их почвенный профиль в течение всего исследованного периода имел влажность выше влажности завядания (ВЗ–НВ). В ранневесенний период в отдельные годы (2007, 2009, 2011 гг.) увлажненность почвы поднималась до интервала выше наименьшей влагоемкости (НВ–ПВ).

Наибольшая увлажненность почвенного профиля была отмечена в ранневесенний период. При этом характер вегетационного изменения гидрологического профиля зависел от условий использования и складывающихся гидротермических особенностей года. Более полное пополнение запасов почвенной влаги в профиле почв происходило в годы с количеством осадков выше среднемноголетних показателей и пониженным температурным фоном: в этот период оно достигало величин предельной полевой или наименьшей влагоемкости. Но длительность этого периода в условиях юго-востока Воронежской обл. непродолжительна, и эти почвы уже ранней весной быстро теряют накопленную влагу. В годы с сухой осенью, которые довольно часто наблюдают в условиях юго-востока ЦЧЗ, и особенно с небольшой интенсивностью дождей в почвенной толще может быть значительный дефицит влаги. Это положение может усугубляться ранним наступлением сильных морозов при практически полном отсутствии снежного покрова. В результате почва с осени промерзает на значительную глубину, и этот период может продолжаться до весеннего снеготаяния. В этом случае пополнение запасов почвенной влаги может начаться не ранее марта. Примером могут служить гидрологические периоды 2011 и 2012 гг.

Характер формирования гидрологического профиля различался и зависел от степени проявления гидроморфизма. Гидроморфные аналоги имеют разные физические характеристики и по сравнению с полугидроморфными обладают меньшей пористостью. По данным работы [38], различия полугидроморфных и гидроморфных аналогов по общей пористости составляют 7.1–7.7%, по пористости аэрации – 15.7–22.2%. В связи с этим данные почвы достигают величин НВ при меньшей влажности. Практически ежегодно за время проведения исследования в гидроморфных аналогах в ранневесенний период наблюдали сквозное промачивание почв, влажность соответствовала наименьшей влагоемкости или полной (табл. 5).

Результаты изучения водного режима почв различной степени гидроморфизма позволили установить характерные особенности формирования гидрологического профиля и режима влажности, которые имели некоторые различия. Непосредственно после снеготаяния, которое, как правило, в годы исследования происходило в последней декаде марта, гидроморфные аналоги почв практически ежегодно достигали величин влагоемкости в интервале (НВ–ПВ), т.е. превышали наименьшую влагоемкость. Непосредственно после снеготаяния, с завершением весеннего стока и резким нарастанием температуры начинался процесс испарения капиллярно-подвешенной влаги. И как правило, в конце апреля–начале мая, влажность этих почв уменьшалась до НВ. В годы с большим количеством осадков в предшествующий период влажность почвы в интервале (НВ–ПВ) могла сохраняться более длительный период времени – до начала–середины июня, как это было отмечено в 2007 г. Влажность в карбонатных горизонтах в средние по увлажненности годы в течение всего вегетационного периода была равна или несколько меньше НВ.

Характерным в этом отношении был вегетационный период 2010 г. Наиболее длительный период отсутствия влаги был характерен для этого года в пахотном горизонте почвы. Период с влажностью ниже влажности устойчивого завядания был очень длительным – с конца мая до начала сентября. Это можно наглядно увидеть на графиках хроноизоплет объемной влажности почв комплекса западнее лесополосы № 131 (рис. 2а, I–III), а также на рисунках, отражающих различные категории влаги этих почв (рис. 2б, I–III). В ранневесенний период в гидроморфных аналогах практически ежегодно на глубине от 40 до 70–80 см наблюдали локальное насыщение почвенной толщи до влажности в интервале (НВ–ПВ). В нижележащих почвенных горизонтах влажность была отмечена на уровне наименьшей влагоемкости.

Рис. 2.

Хроноизоплеты профильного изменения в 2010 г. объемной влажности (а) и категории влаги (б): I – черноземно-луговой солончаковатой слабозасоленной почвы на равнинном понижении (Р1), II – лугово-черноземной почвы на равнинном повышении (Р2), III – черноземно-луговой солончаковатой слабозасоленной почвы в ложбинообразном понижении (Р3).

На современном этапе мониторинговых исследований (2017 г.) получены данные, касающиеся уровня грунтовых вод, категорий влаги и влажности по слоям почв сезонно переувлажненного комплекса западнее лесополосы № 131. Показано, что распределение осадков и температуры воздуха, которая влияла на испаряемость, оказало существенное воздействие на увлажненность изученных почв. Необходимо отметить, что в почвах сезонно переувлажненного комплекса западнее лесополосы № 131 в начале проведения современных исследований (10.03.2017) грунтовая вода стояла на поверхности. В начале вегетации (21.04.2017) в почве ложбинообразного понижения (Р3) грунтовая вода также стояла на поверхности, а в почвах понижения (Р1) и повышения (Р2) поднялась до отметки 0.5–0.6 м, при бурении вода поднималась по скважинам. К началу июня (06.06.2017) уровень грунтовых вод в вышеперечисленных объектах понизился и достиг в почвах повышения (Р2 – объект № 1), понижения (Р1 – объект № 2) и ложбины (Р3 – объект № 3) соответственно уровня 1.6 м, 2 м и >2 м. Следует отметить, что уровень грунтовых вод в почвах ложбинообразного понижения (Р3 – объект № 3) значительно опустился, ведь 21.04.2017 вода стояла на поверхности (за 1.5 мес. грунтовая вода ушла на глубину >2 м). В середине июля (18.07.2017) уровень грунтовых вод несколько опустился и составил соответственно для вышеназванных объектов >2 м, 1.7 м и >2 м. К концу августа (23.08.2017) температура воздуха достигала 30°С, а уровень грунтовых вод в почвах сезонно переувлажненного комплекса западнее лесополосы 131 опустился на глубину >2 м. Данные категорий влаги и влажности по слоям в почвах сезонно переувлажненного комплекса представлены в табл. 5.

Таким образом, анализ полученных материалов показал, что в годы с сухой осенью, которые довольно часто наблюдаются на юго-востоке ЦЧЗ, в почвенной толще образуется значительный дефицит влаги.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование показало, что характер формирования гидрологического профиля различался и зависел от степени проявления гидроморфизма, а также от складывающихся гидротермических условий года. Гидроморфные аналоги почв имели разные физические характеристики и, по сравнению с полугидроморфными, обладали меньшей пористостью (по данным [38], различия полугидроморфных и гидроморфных аналогов по общей пористости составляют 7.1–7.7%; по пористости аэрации – 15.7–22.2%). В связи с этим такие почвы достигали наименьшей влагоемкости (НВ) при меньшей величине влажности. В гидроморфных аналогах в ранневесенний период отмечено сквозное промачивание почв, влажность соответствовала наименьшей или полной влагоемкости (ПВ). Гидроморфные аналоги почв практически ежегодно достигали величин влагоемкости в интервале (НВ–ПВ), т.е. превышающих наименьшую влагоемкость. Вместе с тем эти почвы и в ранневесенний период быстро теряли накопленную влагу, а в профиле почв устанавливалась влажность ниже наименьшей влагоемкости.

Мониторинговые исследования показали, что в годы с сухой осенью, которые довольно часто наблюдаются в условиях юго-востока ЦЧЗ, особенно с небольшой интенсивностью дождей, в почвенной толще образовывался значительный дефицит влаги. Это положение могло усугубиться ранним наступлением сильных морозов при практически полном отсутствии снежного покрова. Почва в этом случае промерзает на значительную глубину, а пополнение запасов влаги может начаться не ранее марта. В осенний период, после выпадения интенсивных осадков и снижения испарения, влажность верхних гумусовых горизонтов повышалась до наименьшей влагоемкости. В октябре–ноябре–декабре отмечено сквозное промачивание гидроморфных аналогов в 2008 и 2011 гг. Во все годы исследования наблюдали горизонт иссушения с влажностью в интервале (ВЗ–НВ), залегавший в карбонатном слое ниже 80–100 см по профилю. Мощность этого горизонта значительно варьировала. Максимальная величина отмечена в 2010 г., минимальная – в 2011 г.

В полугидроморфных аналогах в пахотном горизонте устанавливалась влажность, близкая к влажности завядания, и почти полное отсутствие доступной для растений почвенной влаги. Глубина иссушения в условиях 2007 г. в этих почвах достигала 50–70 см практически при полном отсутствии доступной для растений влаги.