Применение геофизических методов для оценки строения и свойств почв черноземного ряда

Аннотация

Цель исследования: Оценка возможности применения геофизических методов при исследовании строения и свойств почв черноземного ряда.

Место и время проведения. Полевые исследования выполнены в период июнь – октябрь 2018 г. на пахотных почвах (агрочернозем и агростратозем) Буготакского мелкосопочника, который является частью Предсалаирской денудационно-аккумулятивной равнины, расположенной в юго-восточной части Западной Сибири в правобережной части бассейна реки Оби.

Методология.  Изучение почв проводили общепринятыми в почвенно-агрохимических исследованиях методами, а также геофизическими методами, включающими магнитометрию, электротомографию и георадиолокацию. Почвенные исследования включали морфологическое описание строения почв, отбор образцов по генетическим горизонтам, анализ физических, физико-химических и химических свойств почв (до 28 показателей), характеризующих потенциальное и эффективное плодородие. Поиск зависимостей между почвенными параметрами и результатами геофизических исследований, а также между отдельными свойствами почв выполняли с помощью стандартных методов математической статистики (корреляция, регрессия).   

Основные результаты. В условиях близкозалегающих коренных пород применение магниторазведки для решения актуальных для почвоведения задач не представляется возможным. При высоких значениях содержания общего углерода в гумусово-аккумулятивном слое изученных почв закономерность снижения удельного электрического сопротивления (УЭС) с увеличением содержания почвенного органического вещества перестает работать. Было установлено, что УЭС зависит от текстуры почвы. Получена закономерность: утяжеление гранулометрического состава  вызывает снижение УЭС. Это позволяет обнаружить глубину залегания иллювиальных горизонтов в аккумулятивно-гумусовых и, тем более, в текстурно-дифференцированных почвах. УЭС гумусово-аккумулятивного слоя (ниже 10 см) агрочернозема составляет около 70 Ом·м, а приповерхностный слой почвы 0-10 см (подвергнутый плоскорезной обработке на эту глубину) диагностируется пониженным до 40-45 Ом·м УЭС. Наиболее перспективным является комплексное применение электротомографии и георадиолокации, которое позволяет оценить мощность и нижнюю границу гумусово-аккумулятивного слоя, включая его разделение на агротемногумусовый (пахотный) и темногумусовый горизонты, а также выделить глубину залегания иллювиального горизонта и верхнюю границу аккумулятивно-карбонатного горизонта.

Заключение. Полагаем, что геофизические методы будут полезны в почвенно-генетических исследованиях и крупномасштабном почвенном картировании за счет более корректного учета естественной неоднородности распределения в пространстве свойств почв, характеризующих ее потенциальное плодородие. Крупномасштабные почвенные карты являются необходимой основой для решения многих практических задач: мониторинга изменения свойств почв при их деградации в результате эрозии, оценки загрязнения почв поллютантами, проведения почвенной диагностики для определения запаса питательных элементов в почвах и расчета доз удобрений. Поиск эмпирических взаимосвязей между геофизическими параметрами и урожайностью культур в настоящее время представляется довольно амбициозной задачей, поскольку урожайность в большей степени зависит не от «базовых» свойств почв (с которыми геофизические параметры могут коррелировать), а от содержания в почве доступных растениям пулов элементов минерального питания и внешних (не связанных с почвой) факторов: влаго- и теплообеспеченности вегетационного сезона, внесения удобрений и пестицидов.