Water permeability of arable leached Chernozem in the forest-steppe zone of the Trans-Urals region | Водопроницаемость пахотного чернозема выщелоченного лесостепной зоны Зауралья

English. The aim of the research was to study the dynamics of water permeability of arable leached chernozem in the forest-steppe zone of the Trans-Urals region. The observations cover the 48 years. The studies were carried out at the premises of a station, located in Tyumen region. The initial starting point was the virgin leached chernozem, fertile, middle thick, medium loamy, formed on loess carbonate loam. After a detailed study of the properties, a part of the station was plowed up and is still arable land. In 1990, 2006 and 2016, samples of soil were taken and water permeability was measured through the layers simultaneously from the virgin and arable land. When the virgin leached chernozem is involved into the arable land, the elementary soil particles with dimensions of less than 0.01 mm move into the depth of the profile and accumulate in the layer of 30–90 cm. The content of physical clay for the period of 38 years increased by more than 6% compared to the virgin land. The humus horizon of virgin chernozems is characterized by very high water resistance of the structural aggregates – 78% of the total amount. Prolonged use of chernozems as arable land leads to a decrease in water stability of the arable layer – for 48 years the content of water stable aggregates decreased to 61%. The average rate of absorption of virgin chernozems of the forest-steppe zone of the Trans-Ural region is 3.7–4.5 mm/min; of filtration – 2.1–3.3 mm/min, which corresponds to the best water permeability. Annual mechanical treatments maintain the water permeability of arable layer at the level of the virgin soil. From a depth of 40 cm, the coefficient of infiltration for 22 years reduced to 3.3–3.5 mm/min. The process of deterioration of permeability of the arable leached chernozem prolonged for 48 years and by 2016 the coefficients of infiltration and filtration reached 2.1 and 1.3 mm/min, respectively.

Russian. Цель исследования - изучение динамики водопроницаемости пахотного чернозема выщелоченного лесостепной зоны Зауралья. Наблюдения охватывают 48-летний временной промежуток. Работу проводили на стационаре, расположенном в Тюменской обл. Первоначальной точкой отсчета был целинный чернозем выщелоченный, тучный, среднемощный, среднесуглинистый, сформировавшийся на карбонатном лёссовидном суглинке. После детального изучения свойств почвы, часть стационара в 1968 г. была распахана и до сих пор находится в пашне. В 1990, 2006 и 2016 гг. одновременно на целине и пашне отбирали образцы почвы и проводили измерение водопроницаемости по слоям. При вовлечении целинного чернозема выщелоченного в пашню происходит перемещение элементарных почвенных частиц размерами менее 0,01 мм вглубь профиля и аккумуляция их в слое 30-90 см. В результате содержание физической глины в этом слое за 38 лет возросло, по сравнению с целиной, более чем на 6%. Гумусовый горизонт целинных черноземов характеризуется очень высокой водоустойчивостью структурных агрегатов – 78% от общего количества. Длительное их использование в пашне приводит к снижению водоустойчивости пахотного слоя – за 48 лет содержание водопрочных агрегатов уменьшилось до 61%. Средняя скорость впитывания целинных черноземов лесостепной зоны Зауралья составляет 3,7-4,5 мм/мин; фильтрации – 2,1-3,3 мм/мин, что соответствует наилучшей водопроницаемости. Ежегодные механические обработки поддерживают водопроницаемость пахотного горизонта на уровне целины. С глубины 40 см коэффициент инфильтрации за 22 г. уменьшился до 3,3-3,5 мм/мин. Процесс ухудшения водопроницаемости пахотного чернозема выщелоченного продолжался на протяжении 48 лет и к 2016 г. коэффициенты инфильтрации и фильтрации достигли 2,1 и 1,3 мм/мин соответственно.