Ладика М.М. Еколого-меліоративний стан та родючість перезволожених грунтів Лівобережного Лісостепу (на прикладі басейну р. Трубіж)

Короткий зміст

ЕКОЛОГО-МЕЛІОРАТИВНИЙ СТАН ГІДРОМОРФНИХ І НАПІВГІДРОМОРФНИХ ҐРУНТІВ ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ

(огляд літератури)

В цьому розділі проаналізовано шляхи використання перезволожених ґрунтів басейну р. Трубіж, подано загальні відомості про Трубізьку осушувально-зволожувальну систему, в межах якої проводилися дослідження й узагальнено зміни їх екологічного стану за період тривалого функціонування меліоративної системи. Розглянуто властивості й родючість гідроморфних і напівгідроморфних солонцюватих ґрунтів Лівобережного Лісостепу та досвід їх гідротехнічної і хімічної меліорації.

ОБ'ЄКТ, МЕТОДИКА ТА УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проводились з 1999 по 2004 роки на гідроморфних і напівгідроморфних ґрунтах у межах басейну р. Трубіж. Ці ґрунти представлені торфовищем низинним, дерновими і чорноземно-лучними ґрунтами і є типовими для лівобережного низинного Лісостепу. Дослідження поділені на три рівні: басейновий, регіональний (або локальний) та стаціонарний. На басейновому рівні передбачено вивчення еколого-меліоративного стану та родючості гідроморфних органогенних ґрунтів басейну р. Трубіж. Дослідні ділянки розташовані в межах Трубізької меліоративної системи, побудованої в заплаві.

Дослідження регіонального характеру проводили з метою вивчення особливостей ґрунтових процесів та режимів залежно від форм рельєфу та впливу тривалої гідротехнічної меліорації. Було вибрано дослідну ділянку, на якій у комплексі поширені дернові осолоділі і солонцюваті ґрунти різного ступеня оглеєння та засолення.

Стаціонарні дослідження по вивченню впливу хімічних меліорантів та дренажу на сольовий режим й властивості солонцюватих ґрунтів, що поширені на Лівобережжі України, проводили в опорному пункті Інституту землеробства УААН в селі Любарці Бориспільського району Київської області.

Вибір дослідних ділянок проведено у відповідності до вимог щодо меліоративного моніторингу на осушуваних землях. Ключові ділянки розміщені відносно рівномірно у верхній, центральній та нижній частинах басейну р. Трубіж, яка є магістральним каналом меліоративної системи (рис. 1).

Для оцінки стану ґрунтового покриву закладено ґрунтові розрізи та здійснено їх морфолого-генетичний опис й відбір зразків із генетичних горизонтів. Подальший відбір змішаних зразків ґрунту із зони аерації проводили за допомогою бура із глибин 0-10, 10-30, 30-50, 50-70, 70-100, 100-125, 125-150, 150-175, 175-200, 200-250 см. Надалі вивчали сезонну та багаторічну динаміку показників основних режимів перезволожених ґрунтів басейну р. Трубіж. Зразки ґрунту для лабораторних аналізів відбирали в три строки: навесні (квітень-травень), влітку (червень-липень) та восени (вересень-жовтень). Також для оцінки еколого-меліоративного стану осушуваної території було відібрано проби підґрунтової, дренажної та річкової води з р. Трубіж та її приток.

Для характеристики властивостей та дослідження сезонної динаміки основних режимів ґрунту визначали наступні показники: вологість ґрунту – термо-гравіметричним методом, аналіз водної витяжки за Аринушкиною Е.В. (1970), реакцію ґрунтового розчину – потенціометрично (ДСТУ ISO 10390-2001), щільність – методом ріжучих циліндрів, щільність твердої фази – за Долговим (Воронин А.Д., 1986), найменшу вологоємність – методом заливних ділянок, максимальну гігроскопічність – за Ніколаєвим, капілярну вологоємність – методом насичення непорушеного зразка у ріжучих циліндрах (Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А., 1986), вміст гумусу за методом Тюріна в модифікації Сімакова, суму обмінних основ – за Капеном-Гільковіцем, гідролітичну кислотність – за Капеном, ємність катіонного обміну – за методом Захарчука, вміст обмінних катіонів (Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) – за методом Гедройца, вміст нітратів – за методом Гряндваль-Ляжу, азоту амонійного – з реактивом Несслера, рухомі форми фосфору та обмінний калій – за Мачигіним (у карбонатних ґрунтах) та за Чиріковим (у нейтральних) (ДСТУ 4114-2002, ДСТУ 4115-2002).

У пробах води проводили аналіз аніонно-катіонного складу (HCO₃^-, CO₃^2-, Cl^-, SO₄^2-, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺) та рН за методиками, викладеними Лурье Ю.Ю., Рыбниковою А.И. (1974).

Вплив хімічних меліорантів (у комплексі з гончарним дренажем) на зміну властивостей та режимів, зокрема водно-сольового режиму, солонцюватих ґрунтів вивчали у 1999-2004 рр. в тривалому досліді Інституту землеробства УААН згідно угоди про наукове співробітництво. Дослід закладено в 1977 р. в с. Любарці Бориспільського району Київської області на чорноземно-лучному слабкосолонцюватому содово-солончаковому ґрунті. У 1987-1989 рр. його реконструйовано за наступною схемою: 1) без добрив і меліорантів (контроль); 2) фосфогіпс, 6 т/га; 3) гній, 50 т/га; 4) гній, 50 т/га + N₁₇₀P₁₀₀ (фон); 5) фон + фосфогіпс, 3 т/га; 6) фон + фосфогіпс, 6 т/га; 7) фон + фосфогіпс, 9 т/га; 8) фон + фосфогіпс, подрібнено 4,5 т/га; 9) гній, 50 т/га + фосфогіпс, 6 т/га + N₂₅₅P₁₅₀. Повторність досліду – 3-кратна, площа посівної ділянки – 160 м², облікової – 108 м². Вивчали пряму дію і післядію меліорантів й добрив та способів основного обробітку ґрунту на фоні горизонтального дренажу, який функціонує з 1983 р.

В досліді прийнято 5-пільну кормову сівозміну з наступним чергуванням культур: 1 – буряки кормові, 2 – овес на зелений корм з підсівом люцерни, 3,4 – люцерна, 5 – пшениця озима. Меліорант та органічні добрива вносили один раз у сівозміні під кормові буряки. Решта культур використовували післядію меліоранта  (3-9 т/га фосфогіпсу) і добрив (підстилковий гній ВРХ – 50 т/га, аміачна селітра – 170-255 кг/га N та суперфосфат гранульований – 100-150 кг/га Р₂О₅).

При обліку врожаю використовували загальноприйняті методики Б.О. Доспєхова (1985). Дані обробляли статистично дисперсійним методом за допомогою програми Agro Stat.

ЕКОЛОГО-МЕЛІОРАТИВНИЙ СТАН ТА РОДЮЧІСТЬ ОРГАНОГЕННИХ ГРУНТІВ У БАСЕЙНІ Р. ТРУБІЖ

У заплавній частині басейну ріки Трубіж поширені гідроморфні органогенні ґрунти, площа яких налічує близько 56,6 тис. га. Останнє десятиріччя меліоровані угіддя використовуються як перелоги. Дослідні ділянки у заплаві розміщені біля ст. Заворичі Броварського району Київської області, с. Коржі Баришівського району, с. Пристроми Переяслав-Хмельницького району та м. Переяслав-Хмельницький. Ґрунти – торфовища низинні глибокі карбонатні (розріз № 1 (Р.1), який закладено поблизу ст. Заворичі Броварського району Київської області).

Загальна характеристика органогенних ґрунтів. Торфовища басейну р. Трубіж сильнорозкладені і високозольні. Їх щільність у верхньому шарі коливається від 0,31 до 0,48 г/см³, вниз за профілем – до 0,34-0,44 г/см³. Загальна шпаруватість – 83-93%. Особливістю органогенних ґрунтів цієї території є їх засоленість. Вміст легкорозчинних солей в торфовій товщі досягає 0,6%. За типом засолення ці ґрунти сульфатнo-гідрокарбонатні, рідше хлоридно-гідрокарбонатні із слабким і середнім ступенем засолення.

Для торфовищ басейну р. Трубіж характерна нейтральна, а інколи слабколужна реакція ґрунтового розчину (рН 7,4-7,7). Вони містять до 20% карбонату кальцію, велику кількість загального азоту, який в процесі мінералізації стає доступним у вигляді нітратів для рослин (N-NO₃^- – 70-300 мг/100 г ґрунту), з середньою забезпеченістю рослин рухомими формами фосфору (5-12 мг/100 г ґрунту) і слабкою – обмінним калієм (4-8 мг/100 г ґрунту).

Водно-сольовий режим гідроморфних ґрунтів. Меліоративні роботи сприяли відведенню надлишкової кількості вологи, що обумовило зміну режимів, властивостей та процесів грунтотворення гідроморфних ґрунтів. Враховуючи регіональні особливості території, що досліджувалась, а саме – поширення відрогів сольових куполів, ми звернули особливу увагу на дослідження водного і сольового режимів органогенних ґрунтів басейну
р. Трубіж.

Водний режим досліджували за такими показниками: сезонна й багаторічна динаміка вологи у ґрунтовому профілі, динаміка запасів вологи у зоні аерації, оцінка доступності вологи для рослин, а також режим рівня підгрунтових вод.

Комплексний аналіз отриманих результатів та співставлення із метеорологічними умовами свідчать про ослаблення дії дренажної системи та, відповідно, погіршення водного режиму цих ґрунтів. В останні роки відмічено значні коливання рівня підгрунтових вод за сезонами (від 50-60 до 100-110 см весною і восени та до 150-210 см влітку) і їх кореляцію з метеорологічними умовами. Значні відхилення від оптимальних рівнів, які в останні роки наростали, пояснюються нестабільним функціонуванням меліоративної системи, а також маловодністю в останні роки (рис. 2).

Рис. 2. Динаміка водного режиму торфовища низинного

Встановлено, що в цілому за період наших досліджень волога містилася в доступній для рослин формі за винятком деяких сезонів, де спостерігали переосушення верхніх горизонтів. Вниз за профілем її діапазон змінюється від 39-160% (у шарі 0-16 см) до 27-390% (у шарі 72-95 см), що зумовлено ботанічним складом торфу та ступенем його розкладу. На глибині 50-60 см зустрічаються прошарки торфу, вміст вологи в яких досягає значень повної вологоємності, обумовлюючи розвиток відновного процесу.

Загальні запаси вологи у шарі 0-30-см в торфовищі низинному коливались в межах 105-190 мм, в 0-50 см – 200-320 мм, а в 0-100 см – 450-640 мм і змінювались за сезонами року. Найбільша кількість вологи у вище зазначених шарах накопичувалась навесні і становила 120-190, 220-320 та 495-640 мм. Влітку і восени, порівняно з весною, загальні запаси зменшувалися відповідно до 105-175 і 110-160 мм у шарі 0-30 см, до 200-320 і 200-270 мм – у шарі 0-50 см та до 450-620 і 460-565 мм – у шарі 0-100 см. Між запасами вологи й рівнем підгрунтових вод в зоні аерації простежується прямопропорційна залежність.

Сольовий режим ґрунтів залежить від розчинення та переносу солей ґрунтовою вологою. Дослідження показали, що при заляганні підгрунтових вод в торфовищі поблизу с. Заворичі переважно на глибині 50-100 см (лише в окремі осінні строки вони опускаються до 140-210 см) тривалий період існує можливість випаровування та транспірації вологи. При використанні осушених торфовищ як пасовищ в їх профілі стали помітно накопичуватись легкорозчинні солі, токсичні для рослинності. А в природних умовах формування боліт їх водний режим сприяв періодичному видаленню солей із ґрунтів річкової долини під час весняно-літнього затоплення території.

У ґрунтах, що досліджувалися, переважає гідрокарбонатний тип засолення, вміст солей у меліорованому торфі досягає 0,3-0,6%. Це слабко- і середньозасолені ґрунти, але за тривалого переосушення торфовищ вміст солей може досягати 0,74%, а ґрунти стати сильнозасоленими. Тип засолення при цьому трансформується у гідрокарбонатно-сульфатний. Встановлено, що у торфовищах цього регіону за профілем відбувається сезонно-зворотня зміна іонних компонентів як за сезонами, так і у багаторічному циклі.

Запаси солей у торфовищі низинному глибокому у шарі 0-30 см становили 2,46-5,24 т/га, у шарі 0-50 см – 3,80-8,22, а у 0-100 см – 8,01-13,5 т/га. Найбільші запаси в зоні аерації накопичувалися за низьких рівнів підгрунтових вод і сягали 29,8-32,6 т/га.

Одним із важливих показників сольового режиму є реакція ґрунтового розчину (рН), тісно пов’язана із його хімічним складом. Показник рН торфовища низинного коливається в межах 7,1-7,8. За стабільно високих рівнів підгрунтових вод (рН 7,2-8,1) рН ґрунту зростає до величин 8,2-8,4, тобто створюється лужна реакція, шкідлива для рослин.

Вплив гідротехнічної меліорації на властивості органогенних ґрунтів. Зниження рівня підгрунтових вод посилює аерацію торфовищ, спричиняючи зростання мінералізації органічної речовини і збільшення щільності ґрунту. Щільність верхнього шару (0-16 см) торфовища зросла на 48%, а нижче (16-41 см) – на 15-20%. Вглиб за профілем зміни незначні. Також погіршилися і водно-гідрологічні показники: значно знизилися повна, найменша і капілярна вологоємності, особливо у шарі 0-50 см, у порівнянні із даними попередніх досліджень на цьому масиві (С.Т. Вознюк, 1959, 1969), знизилась і загальна шпаруватість (табл. 1).