Вплив метеорологічних та кліматичних факторів на протидефляційні властивості ґрунту
Сучасні зміни клімату в Південному Степу України. Нашими дослідженнями підтверджено факт загального потепління клімату в Південному регіоні Україні. У результаті аналізу даних за змінами середньорічної температури в часі по метеостанціях Одеси, Миколаєва, Херсона, Запоріжжя, Генічеська встановлено, що в Південному Степу вона зростає за останні п’ятдесят років, і особливо в останні десять-двадцять років.
Зростання середньорічної температури повітря як в Україні, так і в зоні Південного Степу України відбувається за рахунок підвищення температури в зимові місяці (рис. 2).
|
| Рис. 2. Динаміка середньої температури повітря зимових місяців (t Cº) у Південному Степу України |
Так, при від’ємних загальних середніх багаторічних температурах зими (“грудень – лютий”) аналіз даних рисунка 2 показує, що за останні 20-25 років поступово температури зростають, досягнувши, зокрема в останній період спостережень, уже додатних значень у приморських районах.
Вплив потепління клімату в регіоні на кількість циклів “промерзання-танення” та ґрунтові фактори дефляції. Збільшення зимових температур призводить до нестійких зим, що характеризуються великою кількістю відлиг та переходів температури ґрунту через 0°С. Узагальнення метеорологічних даних по регіону з цього приводу дали можливість встановити приблизний зв'язок між середньою температурою зими та кількістю переходів температури повітря (а отже і температури поверхневого 0-3 см шару ґрунту) через 0ºС. Максимальне значення циклів “промерзання-танення” спостерігається при температурах, близьких до 0ºС, та їх зменшення і збільшення - при більш високих та більш низьких температурах. Такі температури зими призводять до 50-70-кратного переходу температури повітря через 0ºС, а значить до повної руйнації вітротривкої структури ґрунту.
|
|
|
Залежність величини грудкуватості та зв’язності ґрунту від кількості циклів “заморожування-танення” (лабораторний експеримент). У результаті проходження циклів “заморожування-танення” в ґрунтових моделях спостерігається інтенсивне руйнування ґрунтових агрегатів розміром понад 1 мм. Найбільш інтенсивного руйнування під впливом метеорологічних факторів зазнавали агрегати розміром > 10, 2-3 та 1-2 мм, у той же час відносно стійкими до руйнування виявились агрегати розміром 3-5, 5-7 та 7-10 мм.
Під впливом проходження циклів заморожування-танення ґрунту відбувається руйнування макроагрегатів, що відображається в зниженні значень їх механічної зв’язності. Так, при проходженні 25 циклів заморожування-танення ґрунту механічна зв’язність дефляційно-стійких агрегатів знижується від 86 до 74%.
|
|
|
Дослідження показали, що для чорноземів південних важкосуглинкових досягнення рівня дефляційно допустимого вмісту ґрунтових агрегатів < 1 мм в 50 – 52% спостерігалося під дією лише 25-30 циклів “заморожування-танення” при початковому вмісту дефляційно-небезпечних частинок в 38,62±9,34%. Безперервне заморожування та танення поверхні ґрунту призводить до збільшення вмісту дефляційно-небезпечних фракцій в агрегатному складі південного чорнозему. Допустимі межі безпечного агрегатного складу ґрунту переходять через 25-30 циклів “заморожування-танення”.
Очевидно, що сучасні зміни клімату в регіоні, пов’язані із зростанням зимових температур повітря і ґрунту та із загальною нестабільністю зимових погод, імовірно призводить до збільшення небезпеки виникнення пилових бур.
Висновки
У дисертації наведені результати польових та лабораторних досліджень щодо протидефляційної стійкості ґрунтового покриву Південного Степу України. Встановлено вплив різних видів агрофонів та погодних умов зимового періоду на протидефляційну стійкість поверхневого шару чорнозему південного у весняний період. Проведено оцінку протидефляційної стійкості ґрунтового покриву залежно від агрофонів та еколого-енергетичну оцінку технологій вирощування сільськогосподарських культур. Результати досліджень мають значення для проектування протидефляційних заходів.
|
|
|
1. Протидефляційна стійкість поверхні агроландшафту складається з вітростійкості ґрунту та шорсткості поверхні. Вітростійкість ґрунту є функцією його грудкуватості та зв’язності. У свою чергу шорсткість поверхні агроландшафту залежить від стану рослинності, кількості рослинних решток та шорсткості власне поверхні ґрунту, яка визначається середньозваженим діаметром агрегатів.
2. Встановлено, що у найбільш дефляційно небезпечний весняний період грудкуватість по агрофонах істотно не змінювалася і складала менше 50%, що свідчить про загальний низький протидефляційний стан ґрунту. Поверхневий шар ґрунту навесні 2005 та 2007 років на відміну від 2006 року знаходився у більш розпиленому стані по всіх агрофонах. Уміст агрегатів розміром понад 1 мм у ці роки складав 28-39%, а 2006 – 54-65%.
3. Доведено пряму статистичну залежність між грудкуватістю та зв’язністю, а тому зв’язність ґрунту найбільшою була весною 2006 року, а найменшою в 2005 та 2007 роках. На зв’язність ще впливають рух та дія робочих знарядь сільськогосподарських машин під час проведення польових робіт. Зокрема, на посівах озимих культур протягом весни механічна зв’язність агрегатів ґрунту знижувалась (з 77% до 69%), а на посівах ранніх та пізніх ярих культур, навпаки, зростала (з 71 до 77% по ранніх ярих та з 70% до 76% по пізніх ярих).
|
|
|
4. У дефляційно небезпечний період на зяблевих агрофонах найбільша кількість рослинних решток утворювалася після вирощування сорізу (58 г/м2), на відміну від озимого та ярого ячменю (7-9 г/м2), озимої пшениці (19 г/м2), кукурудзи (25 г/м2) та соняшника (18 г/м2). На озимих агрофонах значну кількість рослинних решток утворював соняшник (55 г/м2).
5. Визначення мікроагрегатного стану ґрунту вказує на наявність певного взаємозв’язку між умістом елементарних ґрунтових часток (ЕГЧ) та вмістом дефляційностійких агрегатів розміром понад 1 мм. Уміст ЕГЧ у поверхневому шарі ґрунту навесні в значній мірі зумовлюється впливом зимових метеорологічних факторів, зокрема кількістю циклів “заморожування-танення” ґрунту.
6. Виявлені зміни в агрегатному складі поверхневого шару чорнозему південного після пилової бурі 23-24 березня 2007 року залежно від типу сільськогосподарської культури та попередників. Але загальною для всіх агрофонів закономірністю є те, що в ґрунті після процесу дефляції знижувався вміст агрегатів розміром менше 1 мм, особливо менше 0,5 мм, та зростав уміст грудок розміром понад 10 мм. Проте, зв’язність агрегатів під дією пилової бурі практично не змінювалася.
7. Грудкуватість чорнозему південного має певну динаміку в часі. Однак, по всіх групах культур, які досліджувалися, поверхневий шар ґрунту за показником грудкуватості можна оцінити як невітростійкий – показник грудкуватості в середньому за 3 роки коливався в межах до 50%. Лише по ранніх ярих культурах середня грудкуватість тільки восени досягала 55%. Найвищі значення грудкуватості по всіх групах культур відмічені восени, а істотно грудкуватість змінювалася лише впродовж зими за рахунок метеорологічних чинників, зокрема кількості циклів „заморожування-танення” поверхні ґрунту. Якщо порівняти розпорошеність ґрунту за роками досліджень, то видно, що за зиму 2004-2005 та 2006-2007 років пройшла інтенсивна руйнація вітростійкої структури ґрунту приблизно на 20-50%, але зимою 2005-2006 років така руйнація не спостерігалася.
8. Істотні зміни шорсткості поверхні спостерігалися лише в осінньо-зимовий та весняний періоди. Середньозважений діаметр агрегатів ґрунту з осені до весни дещо зріс (з 3,5 мм до 4,1 мм), причому таке зростання сталося за рахунок лише 2006 року, коли винятково холодна зима 2005-2006 років не призвела до руйнації вітростійких агрегатів.
9. Інший показник шорсткості поверхні – кількість рослинних решток культур-попередників має спадну динаміку в часі. Основними факторами зменшення загальної кількості рослинних решток навесні є проведення обробітків ґрунту та посіву озимих культур восени, а також процес мінералізації рослинних решток. Як наслідок, кількість рослинних решток весною по всіх групах культур недостатня для надійного захисту поверхні ґрунту від дефляції.
10. Розрахунки за математичною моделлю дефляції показали, що найкращими протидефляційними характеристиками серед груп досліджуваних агрофонів мають поверхні посівів озимих культур – потенційні втрати ґрунту складають 6,45 т/га. Незадовільні протидефляційні характеристики притаманні поверхням з агрофонами пізніх ярих культур (соняшника, кукурудзи та сорізу) після стерньових попередників, а також чорному пару. Потенційні втрати ґрунту тут складають 21-23 т/га. Найгірші протидефляційні властивості мають поверхні агрофонів ранніх ярих культур після просапних попередників, особливо соняшника. Потенційні втрати ґрунту по ярих ранніх культурах складають більше 33 т/га. Залежно від перевищення потенційних утрат ґрунту над допустимими нормами ерозії, стан агроландшафтів, представлених лише озимими культурами, характеризується як нормативний сприятливий. Інші агрофони навесні мають кризовий та катастрофічний стан.
11. За результатами обліку втрат ґрунту після пилової бурі 23-24 березня 2007 року, найменшу протидефляційну ефективність мають поверхні агрофонів ранніх ярих культур після соняшника та пізніх ярих культур після стерньових попередників. Утрати ґрунту тут склали від 3,5 до 10,4 т/га. Лише на посівах озимої пшениці втрати ґрунту були в межах норми ерозії ґрунту (0,3 т/га), а на посівах озимої пшениці після чорного пару видування ґрунту не було зареєстровано.
12. Енергопотенціал ґрунту по всіх досліджуваних агрофонах та групах сільськогосподарських культур і чорному пару, головним чином у результаті дефляційних утрат, безперервно знижується. Але по озимих культурах такі втрати мінімальні, а найбільші втрати енергії ґрунту зафіксовані на агрофонах ранніх ярих культур та чорному пару (-49786 та -62038,91 МДж/га). У результаті цього показник еколого-енергетичної ефективності максимальне значення має на озимих культурах (-2,05), а мінімальне – на ранніх ярих та чорному пару (-5,25 та -12,25).
13. Загальна зміна клімату призводить до потепління за рахунок головним чином зимових температур. Поступове збільшення середньої температури зими за останні 20-25 років у регіоні призводить до збільшення мінливості погод. Температури зими призводять до 50-70-кратного переходу температури повітря через 0ºС та збільшення кількості циклів “заморожування-танення” поверхневого шару ґрунту.
14. Лабораторні дослідження показали, що безперервне заморожування та танення ґрунту призводить до суттєвого зменшення грудкуватості й збільшення вмісту дефляційно небезпечних фракцій в агрегатному складі південного чорнозему. Допустимі межі небезпечного агрегатного складу ґрунту (вмісту ґрунтових агрегатів < 1 мм в 50-52%) спостерігаються через 25-30 циклів “заморожування-танення” при початковому вмісту дефляційно небезпечних частинок в 38,6%.
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 150; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!