М.В. Придорогин
Всероссийский научно-исследовательский институт садоводства им. И.В. Мичурина,

г. Мичуринск, Россия

Продуктивная влага - это одна из известных категорий почвенной влаги, та ее часть, которая доступна для потребления корнями и используется растениями для нужд своей жизнедеятельности. Запасы продуктивной влаги в почве могут рассматривать в качестве критерия влагообеспеченности возделываемой в сельском хозяйстве растительности. С помощью данного критерия обосновываются глубина и направленность трансформаций других свойств почв в многолетней перспективе сельскохозяйственного оборота земель, плотность размещения возделываемых растений на земельных участках, вероятность получения наивысших урожаев на разных почвах, оцениваются разработки рациональной агротехники.

Известен всеми признанный метод расчета запасов продуктивной влаги в почвах, основанный на определении ДАВ (диапазона активной влаги) в интервале увлажнения от ВУЗ (влажности устойчивого завядания) до НВ (наименьшей полевой влагоемкости)[1, 11]. При этом в качестве диагностического признака потенциальных возможностей максимального вмещения почвами продуктивной влаги признаются ее запасы при НВ в метровых слоях, в которых располагается основная масса корней растений [1].

Метод оригинален и практичен, но обладает тем недостатком, что изначально рассчитан на почвы с корнеобитаемыми субстратами до метровой глубины. Для условий неодинакового уплотнения генетических горизонтов почв, разной водопроницаемости, механического состава и неравномерного промачивания, о чем упоминается в литературе [5], в трактовании метода не дается прямых пояснений о характере соответствующих влияний на учеты запасов продуктивной влаги.

Нами, автором статьи и руководителем разработки В.К. Придорогиным, были проведены исследования на предмет изучения вариаций доступных запасов продуктивной влаги в метровых слоях черноземов на садовых участках, отличающихся проявлением выраженности ложбинного рельефа. Результаты проделанной работы предлагаются в данной статье.

Поисковые исследования были проведены на 3 ключевых участках (общей площадью 58 га) в производственных яблоневых садах 3-го отделения ОПХ ВНИИС им. Мичурина Мичуринского района Тамбовской области, в период с 1995 по 2004 годы. Обследованные сады закладки 1983-1985 годов сильнорослыми яблоневыми деревьями, высаженными по схеме 7Х4м. Почва содержалась в садах по паровой системе, искусственного орошения не применялось. Таксация яблонь сорта Антоновка Обыкновенная, рассматриваемых в составе плодоносящих насаждений, осуществлялась по методу А.С. Девятова [4]. Распределение корней учетных яблоневых деревьев исследовалось методом среза [10]. Агрофизические свойства почв и расчеты запасов продуктивной влаги в них (на уровне увлажнения при НВ - наименьшей (полевой) влагоемкости) изучались по методикам А.Ф. Вадюниной и З.А. Корчагиной [1].

Место проведения исследований отличалось выраженностью рельефа. Садовые участки, выбранные для исследований, были расположены на юго-западных склонах с крутизной поверхностей от 1,2-1,3О до 1,5-1,7О, относящихся к водосборам балок (лощин) на правом склоне водосбора суходола «Фатенка», впадающего в реку Лесной Воронеж. Склоны балок изобиловали элементами микрорельефа - ложбинами стока. Среди ложбин различались микро- и макрообразования. Расчлененность садовой территории первыми составляла 12,2 км/км2 (или 122 погонных метра на 1 га), вторыми 2,6 км/км2 (или 26 п.м./га). Всего было обследовано 38 микроложбин с прилегающими к ним склонами и 5 макроложбин. В связи с неоднородностью рельефа пестрота почвенного покрова была обусловлена наличием многочисленных ЭПА (элементарных почвенных ареалов), относящихся к разностям тяжелосуглинистых черноземов. Они были распределены на главных элементах рельефа водосборов ложбин: на склонах - черноземами выщелоченными (в разной степени), в ложбинах - лугово-черноземными и черноземно-луговыми почвами.
Расчеты запасов продуктивной влаги (при НВ) в метровых слоях данных разностей почв помогли нам выявить предрасположенность накопления в них немалых потенциальных запасов воды. Как видно на графике (рис. 1), в сравнении с известной шкалой Н.А. Качинско-го оценок запасов продуктивной влаги в почве [1], на микросклонах они составляли в среднем 216 мм (или 2160 м3/га) - «очень хорошие запасы», в руслах микроложбин - 228 мм (2280 м3/га) -«очень хорошие запасы», в руслах макроложбин - 99 мм (990 м3/га) - «удовлетворительные запасы»).
Рис.1(см. печатную версию ВЕСТНИК МичГАУ, № 1) - Запасы продуктивной влаги при НВ в метровых слоях почв в зависимости
от расположения садовых участков на разных элементах рельефа водосборов ложбин.

На графике отображены погрешности средних Sx.

Представленные на графике рисунка 1 потенциальные запасы продуктивной влаги в почвах указывали на то, что за исключением удовлетворительных водозапасов в почвах макроложбин почвы, расположенные на микросклонах и в руслах микроложбин, отличаются особенностью вмещать высокие запасы доступной для растений воды. Эти запасы производят впечатление достаточных как для оперативного потребления корнями, так и для резерва, необходимого для продолжительного периода жизни яблоневых деревьев.

На самом деле, как выяснилось позже, это не везде и не совсем так. Связь между высоким потенциальным содержанием влаги при НВ в почвах на микросклонах и в микроложбинах и состоянием яблоневых деревьев, на примере периодически проводимой нами таксации (начиная с 10-12-ти летнего возраста яблонь от момента высадки саженцами в сад), указывала на следующие тенденции. Как видно на графике (рис. 2), сохранность деревьев была относительно высокая на микросклонах: свыше 82% нормально развитых в 1995 году и около 68% в 2004 году. Остальные деревья были или с признаками сильного угнетения, или засохшие. В руслах микро- и макроложбин соответственно 57,3 и 43,4% в 1995 году; 39,4 и 15,3% в 2004 году. Среди оставшихся в живых деревьев в руслах микро- и макроложбин было много погибших (сухих) в раннем возрасте.

Рис. 2 (см. печатную версию ВЕСТНИК МичГАУ, № 1) - Соотношение нормально развитых и жизнеспособных и полусухих и погибших яблоневых
деревьев на разных элементах рельефа, в период с 1995 по 2005 годы.

На графике отображены погрешности средних Sx.

Подсчетом количества годичных колец на спилах штамбов преждевременно погибших (сухих) деревьев нами было установлено, что гибель яблонь в руслах микроложбин происходила на 5-6 год после высадки саженцев в сад. А в макроложбинах еще раньше - на 2-4 год.
В одной из наших статьей [3] мы рассматривали случай массовой гибели яблонь в молодом саду ОПО ВНИИС им. Мичурина, расположенном на ложбинном рельефе. Летальный исход был связан не только с проявлением асфиксии корней в переувлажненных руслах микроложбин. Причина и обстоятельства, приведшие к гибели деревьев, виделись еще и в вибрациях, создаваемых МТА (машинотракторными агрегатами), используемыми для междурядных рыхлений почвы. Несвоевременными междурядными обработками почвы МТА без учета тиксо-тропных свойств субстратов черноземов, пребывающих в переувлажненном состоянии, была вызвана усадка, уплотнение и микроперемещения их пахотного слоя из-за резонанса с вибрациями МТА, приведшего к обрывам корней яблонь ниже корневых шеек деревьев.
Совершенно иная ситуация складывалась плодоносящем в саду на обследованных участках ОПХ ВНИИС им. Мичурина. Изучив почвенные разрвы до метровой глубины и на расстоянии до 100 см от оси рядов яблонь в сторону междурядий, сопровождающие обнажением и препарированием срезов корней живых деревьев на 1 м2 вертикальной поверхности профилей почв, нами было выявлено неравномерное проникновение корней в глубь почвенного пространства

Рис.3 (см. печатную версию ВЕСТНИК МичГАУ, № 1) - Распределение скелетных (а) и обрастающих (б) корней яблонь в почвах, расположенных на разных элементах ложбинного рельефа. На графиках отображены погрешности средних Sx.

Как видно на графиках (рис. 3), количество выходов корней в отдельных горизонтах почв было неодинаковым. Например, на микросклонах водосборов ложбин большая часть скелетных корней (диаметром больше 2 мм) располагалась в почвах до глубины горизонтов ВС и С (88-94 см), в руслах микроложбин до горизонтов В2 (67-73 см), в руслах макроложбин до горизонта В1 (35-40 см). Обрастающими корнями (тоньше 2 мм) осваивалось пространство по аналогии со скелетными корнями, но частично обрастающие корни прорастали глубже.

Неодинаковая глубина проникновения корней в почву на разных элементах обсуждаемого рельефа была обусловлена разной плотностью и водопроницаемостью отдельных горизонтов почв. На графике (б) рисунка 4 видно, что с глубиной залегания отдельных горизонтов черноземных почв, отличавшихся недостаточной водопроницаемостью, совпадает максимальная глубина проникновения и залегания основной массы скелетных корней.

В сравнении с известными по литературным источникам параметрами. Показатели плотности почв, определенные нами в недостаточно водопроницаемых горизонтах, как видно на графике (а), превышали по величине известные по литературным источникам параметры, т.е. не были оптимальными.

Рис. 4 (см. печатную версию ВЕСТНИК МичГАУ, № 1) - Объемная масса (а) и водопроницаемость (б) почв в зависимости от расположения садовых на разных элементах ложбинного рельефа. На графиках отображены погрешности средних Sx.

Таким образом, показатели плотности и водопроницаемости субстратов в некоторых горизонтах анализируемых почв были экстремальными. Условия, создаваемые ими, способствовали угнетению и приостановке жизнедеятельности корней яблонь, по аналогии с теми, что были прослеживаемы нами раньше на других садовых участках. Например, в том же 3-м отделении ОПХ ВНИИС им. Мичурина при анализе гидрологических характеристик черноземов и состояния насаждений вишни [6, 7].

Влияние могло происходить и по-другому: принуждением к смене направления передвижения корней. В качестве иллюстрации этого представляют интерес наши исследования агрофизических свойств темно-серых лесных глееватых почв и роста корней плодоносящих деревьев груши в саду ВНИИГ и СПР [8].

После первых контактов скелетных корней с уплотненными горизонтами на глубине до 70 см корни меняли свое направление и прорастали в рыхлых субстратах горизонтов, залегающих выше уплотненных, или резко перемещались из нижних горизонтов к поверхностным.
Возвращаясь к анализу ситуации, складывающейся на обсуждаемых садовых участках с плодоносящими насаждениями яблонь в ОПХ ВНИИС им. Мичурина, хотим обратить внимание на причину чрезвычайно ранней гибели большей части яблоневых деревьев в руслах ложбин. Причина в том, что корнеобитаемое пространство черноземных почв на данных элементах рельефа ограничивается почвенными горизонтами из числа перекрывающих внутри-почвенный сток. В лучшем случае, частично препятствующих его передвижению вглубь. В результате проведенной нами закладки почвенных разрезов и описания морфологических признаков черноземов было выяснено: неблагоприятные для корней факты недостаточной водопроницаемости были обусловлены наслоениями, состоящими преимущественно из песчаных механических частиц, перемешанных с илистыми.

Данное явление закономерно для плодоносящих садов с паровой системой содержания почв [9]. Наличие прослоек в почвах русел ложбин обусловлено повторяющимися из года в год проявлениями русловых процессов и эрозией пахотных почв на прилегающих к ложбинам склонах. В стоковые периоды в водопроводящих ложбинах, отличающихся небольшими уклонами дна, может происходить осаждение механических частиц из водных потоков (со взмученной в них смытой почвой) перед приподнятыми приствольными полосами. Таким образом, характер распределения продуктивной влаги в почвах ложбин может быть таким, что, несмотря на потенциально высокие показатели запасов продуктивной влаги при НВ в метровых слоях, часть запасов воды может блокироваться и быть недоступной водоупорами для использования корнями яблоневых деревьев.

В почвах на микросклонах, прилегающих к ложбинам, формирования подобных прослоек не происходит. Но водоупор в них существует. Он залегает глубже и представлен плотной материнской породой (горизонт С). Это означает, что формирование запасов продуктивной влаги в почвах без прослоек тоже может быть ограничено.

В этой связи в метровых слоях субстратов характеризуемых черноземов, расположенных на микросклонах и в ложбинах, целесообразным считаем различать три разновидности запасов продуктивной влаги в почвах, которые можно использовать в качестве критериев дифференцированной оценки влагообеспеченности плодовых деревьев (в том числе и яблонь):

1. Оперативный запас, который накапливается поверх горизонта, перекрывающего внутрипочвенный сток, и в нем самом.

2. Потенциальный запас, формирующийся под горизонтом, перекрывающим внутри-почвенный нисходящий сток. Поглощение корнями воды из данного запаса возможно лишь после периода саморазуплотнения субстратов перекрывающего горизонта (вследствие смен циклов набухания и усадки) и возобновления благоприятного в нем для жизнедеятельности корней водно-воздушного режима.

3. Неэффективный запас, из которого невозможно поглощение воды корнями плодовых деревьев. Данный запас продуктивной влаги,  накапливаемый в отдельных горизонтах почв под горизонтами-водоупорами, может оказаться бесполезным из-за чрезмерно повышенной
плотности водоупоров и их неудовлетворительной водопроницаемости, исключающих возможность беспрепятственного прорастания корней.

Такая дифференцированная оценка наличия запасов продуктивной влаги при НВ в метровых слоях черноземных почв позволяет оценивать земельные участки как пригодные или непригодные для размещения плодовых деревьев. Данная классификация видится целесообразной не только на момент определения запасов продуктивной влаги на садовых участках с ложбинным рельефом, но еще и перед закладкой сада на других участках с аналогичной растительностью, а также на участках с другой агротехникой, но со сходным рельефом и условиями природной среды, идентифицируя их местоположения методом экстраполяции. Базовый метод [1], не учитывающий данные вариации (разновидности) запасов продуктивной влаги в режимах оводненности субстратов, благоприятных для жизнедеятельного обитания корней в метровых слоях почв, может вводить в заблуждение всякого анализирующего водный режим почв в саду неправильными выводами и оценками обеспеченности плодовых деревьев почвенной влагой.

Подтверждением изложенной концепции могут служить проведенные нами расчеты оперативных запасов продуктивной влаги на обсуждаемых в статье участках яблоневого сада с ложбинным рельефом, учитывающие наличие горизонтов-водоупоров и распределение корней в метровых слоях черноземов.

Рис. 5 (см. печатную версию ВЕСТНИК МичГАУ, № 1) - Оперативные запасы продуктивной влаги при НВ в метровых слоях почв с учетом глубины
залегания корней яблонь и горизонтов-водоупоров на разных элементах рельефа.

На графике отображены погрешности средних Sx.

Как видно на графике рисунка 5, в черноземах на микросклонах оперативные запасы в метровых слоях могут быть в среднем на уровне 175,4 мм. По шкале Н.А. Качинского [1] их оценка - «очень хорошие». Но эти запасы меньше на 18,7% первоначальных расчетов, что даны на графике рисунка 1, ввиду учета неэффективного запаса в горизонтах С - материнской породе. В руслах микроложбин под влиянием водоупоров горизонтов В1 и С оперативные запасы по шкале Н.А. Качинского «удовлетворительные» - 123,3 мм. Уменьшение запасов на 45,9% связано с вероятностью проявления потенциальных и неэффективных запасов влаги в почвах. В руслах макроложбин оперативные запасы в среднем 45,7 мм - «очень плохие». Они меньше на 53,8% первоначальных расчетов. Повторно проведенная оценка вероятных максимальных влагозапасов легкодоступных для поглощения корнями яблонь, при условии насыщения почв водой при НВ, предполагает выводы о намерениях радикальных мер в отношении дальнейшего использования под сад обсуждаемых земель с ложбинным рельефом.

Из литературных источников [2, 11] известно о том, что на участках сельскохозяйственных угодий, на которых не осуществляется искусственное орошение водой, насыщение почв продуктивной влагой продолжительный период времени меньше, чем при НВ. Чаще увлажнение почв ниже ВРК (влажности разрыва капилляров), на уровне формирования труднодоступных запасов. Редко немного выше ВРК и уровня формирования легкодоступных запасов. В этой связи желательно пополнее оперативных влагозапасов при НВ.

Известен критерий оценки оптимального увлажнения суглинистых почв на уровне 75-80% от НВ [5], активно используемый плодоводами для оценки влагообеспеченности почв. Он соответствует уровню увлажнения при ВРК. С учетом этого оперативные запасы продуктивной влаги при ВРК (80% от НВ) на обсуждаемых садовых участках, расположенных на микросклонах, будут на уровне 140,3 мм. По шкале Н.А. Качинского это «хорошие» запасы. В микроложбинах - 98,6 мм («удовлетворительные»), в макроложбинах 36,6 мм («очень плохие»). Если же увлажнение почв ниже ВРК, например, до 60% от НВ, то оперативные запасы продуктивной влаги в почвах микросклонов будут составлять 105,2 мм («удовлетворительные»), в почвах микроложбин 74,0 мм («плохие»), макроложбин - 27,5 мм («очень плохие»). При условии содержания почвы в обсуждаемых плодоносящих садах яблони в ОПХ ВНИИС им. И.В. Мичурина по паровой системе и без искусственного орошения дефицит влаги в черноземных почвах очевиден. Оттого и чрезвычайно низка жизнеспособность яблонь, которая зафиксирована нами в руслах ложбин, на примере ранее рассмотренных данных на графиках рисунка 2.

Таким образом, с учетом вышеизложенного конкретные запасы продуктивной влаги на садовых участках в метровых слоях почв обусловлены ограничивающими факторами. Во-первых, происхождением и геоморфологией участков. Во-вторых, физическими факторами природной среды, оказывавшими (оказывающими) влияние на формирование почв с горизонтами водоупорами. В-третьих, в связи с особенностями гидрологии участков. И, наконец, почвенной агротехникой в составе регламентов иных работ технологии возделываемых плодовых культур. Запасы продуктивной влаги при НВ в почвах в этой связи могут различаться не только количественно, но еще и качественно, с подразделением их на несколько разновидностей (оперативные, потенциальные и неэффективные). Градация запасов продуктивной влаги на разновидности с учетом степени доступности воды для поглощения ее корнями плодовых деревьев являетсмя дополнительным критерием диагностики почв и земельных участков на культуро- и садопригодность.

Литература
1.    Вадюнина, А.Ф., Корчагина, З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агро-промиздат, 1986.- 416 с.
2.    Вериго, С.А., Разумова, Л.А. Почвенная влага. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 328 с.
3.    Гудковский, В.А., Придорогин, М.В., Придорогин, В.К. Влияние микроложбин на жизнеспособность яблоневых деревьев в интенсивном саду /Научные основы эффективного садоводства / Труды ВНИИС им. И.В. Мичурина. Воронеж: Кварта, 2006. С. 83-94.
4.    Девятов, А.С. Повышение качества плодовых деревьев и урожайности садов. Минск: Урад-жай, 1985. 216 с.
5.    Неговелов, С.Ф., Вальков, В.Ф. Почвы и сады. Ростов-на Дону: Изд-во Ростовского университета, 1985. -192 с.
6.    Придорогин, М.В. Особенности гидрологических характеристик черноземов и их значение в оценке местопроизрастания плодовых насаждений / Сборник научных трудов ВНИИС им. И.В. Мичурина. Мичуринск, 2001. - С. 115-124.
7.    Придорогин, М.В. Значение учета запасов продуктивной влаги в почвах при оценке мест произрастания деревьев вишни / Сборник научных трудов. Перспективы развития садоводства ЦЧЗ, опыт развития отрасли других стран и регионов. Материалы международной научно-практической конференции посвященной 100 летию со дня рождения А.Н. Веньяминова. Воронеж: Изд-во ВГАУ, 2004. С. 134-136.
8.    Придорогин, М.В., Придорогин, В.В., Попов, А.С. Особенности распределения корней деревьев груши в серых лесных глееватых почвах на разных элементах рельефа / Научные основы садоводства. Юбилейный сборник трудов ВННИС им. Мичурина, посвященный 150-летию со дня рождения И.В. Мичурина. Мичуринск, 2005. - С. 247 – 260.

Источник - ВЕСТНИК МичГАУ, № 1, Печатная версия