Агрогенная деградация почв Южно-Уральского региона в условиях изменения климата: тенденции, диагностика и оптимизация агроэкологических функций

Объект исследований – чернозем выщелоченный, аллювиальный мелкозернистый песок и делювиальная глина. Цель работы – изучение эффективности полимерных структурообразователей для повышения противоэрозионной устойчивости почв разного гранулометрического состава, сформированных на склонах различной крутизны в условиях дождевых осадков разной интенсивности. Методы исследования и аппаратура. Полевые, модельные, камеральные и аналитические методы исследования почв. Использованы лабораторная дождевальная установка, лазерный дифракционный анализатор размера частиц, спектрофотометры, фотоэлектроколориметры, потенциометры, аналитические весы, компьютеры. Полученные результаты и их новизна. Впервые в Южно-Уральском регионе на черноземе выщелоченном среднесуглинистом, аллювиальном мелкозернистом песке и делювиальной бесструктурной глине в модельных условиях проведены исследования и выявлена эффективность использования в качестве структурообразователей полимерных реагентов: ВПРГ на основе анионного гидролизованного полиакрилонитрила; ВПК-402 – 28 % раствор полидиаллилдиметиламмоний хлорида; интерполиэлектролитные комплексы (ИПЭК), состоящие из смеси ВПРГ в качестве анионного полимера и ВПК-402 – катионного полимера в разных соотношениях. При отсутствии противоэрозионной обработки масса твердого стока чернозема составила 39, 298 и 628 г при возрастании уклона с 3° до 7° и 15°, соответственно. Масса смыва песка при уклоне 3° была наименьшей – 3 г, но резко возрастала до 3450 г при 15°. Масса смыва глины составила 158 г, 620 г и 2219 г пропорционально повышению уклона. Время начала стока у чернозема при увеличении уклона уменьшалось с 11 минут при 3°до 6 минут при 15°; у глины – с 3 до 1 минуты, соответственно. У песка время начала стока практически не зависело от уклона и составило приблизительно 8 минут. Интенсивность смыва при уклоне 3° и 7° нарастала к 8–15 минутам, а при уклоне 15° максимальное количество смытого вещества наблюдалось уже через 5 минут после начала стока. Обработка чернозема выщелоченного структурообразователем ВПРГ в концентрации 10,71 г/л способствовала уменьшению твердого стока на 77 %, 71 % и 59 % при увеличении уклона поверхности от 3° до 7° и 15° соответственно. С увеличением концентрации ВПРГ в 2 и 4 раза при уклоне 15° масса смыва снижалась на 93–96 %, а сток начинался на 5 минут позже. При этом в его гранулометрическом составе содержание мелкодисперсных фракций (<0,01 мм) снижалось более чем в 2 раза, тогда как содержание частиц размером 0,1–0,5 мм существенно не изменялось. Применение ВПРГ на песке и глине было значительно менее эффективно, особенно при повышенных уклонах. Использование полимера ВПК-402 в концентрации 28 мл/л оказалось более эффективным: снижение твердого стока составило 95–98 % относительно контроля при всех углах наклона. Увеличение концентрации ВПК-402 до 57 и 114 мл/л даже при уклоне 15º привело к 99 % снижению смыва. В тоже время снижение концентрации ВПК-402 до 14 мл/л по эффективности практически не уступало рекомендованной производителем концентрации препарата (28 мл/л). Применение интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК), образованных смесью полимеров ВПРГ и ВПК-402 в разных соотношениях, привело к почти полному отсутствию твердого стока (до 99,97 % относительно контроля). Определение фитотоксичности при применении полимерных структурообразователей с использованием в качестве тест-культуры клевера красного, показало, что использование ВПРГ оказало ростстимулирующий эффект (прирост биомассы составил 20–25 %). При обработке чернозема препаратом ВПК-402 его воздействие изменялось от ростстимуляции при малых дозах до фитотоксичности с повышением концентрации, а их совместное применение в составе ИПЭК привело к снижению биомассы на 33–50 %, что соответствует средней степени фитотоксичности. Степень внедрения и область применения. Полученные результаты обосновывают возможность использования в качестве полимерных структурообразователей реагентов ВПРГ, ВПК-402 и их смесей в составе ИПЭК для предотвращения эрозии почв и грунтов на склонах до 15º, а также при рекультивации отвалов, обустройстве дорожных откосов и т.д.