Природные условия почвообразования Смоленской области
Климат
Климат Смоленской области умеренно-континентальный, характеризуется относительно теплым, влажным летом, умеренно-холодной зимой с устойчивым снежным покровом и четко выраженными переходными периодами. Среднегодовые температуры колеблются от +3,5 °С до +5 °С. Годовая амплитуда среднемесячных температур 25-27°. Первая половина зимы теплее второй. Для большей части области различия в температуре невелики, лишь южные районы имеют более высокую температуру (примерно на 1°).
Период с положительной температурой воздуха (среднесуточной) продолжается 213-224 дня. Многолетняя средняя продолжительность безморозного периода 125 -145 дней. Среднемесячная температура самого теплого месяца (июль) 17 – 18 °С, самого холодного (январь) – от – 8 °С до -10°С. Максимальная температура самого теплого месяца - июля - +34 °С, минимальная температура самого холодного месяца - января - -43 °С.
Смоленская область расположена в зоне достаточного увлажнения. Годовое количество осадков составляет 645-691 мм. Распределение осадков в течение года неравномерно — наибольшее количество их выпадает летом (порядка 225—250 мм). Минимум осадков приходится на январь или февраль, реже март (33-43 мм). Наибольшее количество осадков выпадает в июне (83-101 мм). Среднегодовое количество дней с осадками от 170 до 190. Две трети годовой суммы осадков выпадает в виде дождя, одна треть - в виде снега. Относительная влажность воздуха в зимние месяцы достигает максимума - 75-90%. Весной она снижается до 65-70%. В среднем за год она равна 79-82%. Погода почти всегда облачная. В среднем за год покрытие неба облаками составляет 7 баллов. Максимум облачности - в декабре, минимум - в мае.
Для области характерна значительная изменчивость циркуляции атмосферы в течение года, что приводит к весьма заметным отклонениям температуры и осадков от средних многолетних.
Во второй декаде марта обычно устанавливается теплая погода с туманами и дождями, которые способствуют интенсивному таянию снега. Окончательное разрушение снежного покрова происходит в конце марта - начале апреля. Переход средних суточных температур через 0 °С обычно наблюдается 4 апреля и 7 ноября; через 5 °С – 18 апреля и 11 октября; через 10 °С – 5 мая и 17 сентября, через 15 °С – 12 июня и 20 августа. Первые заморозки осенью — после 25 октября. Вероятность весенних заморозков обычно прекращаются 5 – 15 мая.
Устойчивый снежный покров устанавливается в среднем в начале декабря. До конца февраля идет постепенное нарастание высоты снега до 25 - 35 см на полях и 50 - 65 см в лесах. Период с устойчивым снежным покровом длится 130 -140 дней. Температурные условия вегетационного периода благоприятны для произрастания озимых и яровых зерновых культур, льна, картофеля, большинства овощных культур, кукурузы на силос и др. Температурные условия перезимовки озимых удовлетворительные, вымерзания растений почти не бывает, на пониженных местах нередко наблюдается выпревание или вымокание посевов.
Физическая спелость почв наступает в конце апреля.
Вегетационный период продолжается 170-180 дней - с 15-20 апреля по 10-15 октября. Активная вегетация растений включает период с температурой воздуха выше 10° С. Продолжительность составляет 129-143 дня - с 1-9 мая по 15-20 сентября. За год в целом преобладают ветры западного, юго-западного и южного направлений.
В целом климат области подходит для выращивания яблони. Но могут возникнуть проблемы с летними сортами, из-за совпадения периода цветения с возможными весенними заморозками.
Рельеф и почвообразующие породы
Смоленская область расположена в средней части Русской равнины, и ее рельеф является типичным для средней полосы Европейской части страны. Район, располагаясь в бассейне таких сравнительно крупных рек области, как Остер, Десна, Сож и Ипуть, характеризуется сложной геологической историей и строением территории, что нашло отражение в рельефе.
По характеру поверхности рельеф представляет собой холмисто-волнистую равнину ледникового происхождения, повышающуюся с запада на восток со сравнительно глубоко врезанными речными долинами и оврагами.
Поверхность преимущественно пологоволнистая, местами увалистая, с отдельными всхолмлениями.
Равнинный рельеф местности нарушается краевыми образованиями днепровского ледника: Рославльской и Асельской, Петровичской мореными грядами, Екимовичской (Придеснинской) и Починковской возвышенностью, отдельными всхолмлениями. Абсолютные высоты составляют 220-250 м.
В юго-западной части остатки днепровского ледника - озовые гряды и камовые холмы (Шумячская и Криволесская гряды)
В бассейне рек Ипуть и Десна встречаются небольших размеров карстовые воронки.
Большая часть территории находится в пределах Смоленско-Московской, Духовщинской и Вяземской (до 319 м) возвышенностей. Максимальная отметка региона — 321 м у деревни Марьино Вяземского района. На северо-западе — моренные гряды (например, Слободская до 241 м), образованные краями покровного ледника в послеледниковый период из-за постепенного потепления климата. Там же находятся участки Витебской и Валдайской возвышенностей.
Низины — Вазузская, Верхнеднепровская, Березинская; Приднепровская низменность на крайнем юге области с абсолютными отметками от 175 до 180 м и Прибалтийская в северо-западной части, где находится самая низкая отметка — 141 м по берегу реки Западная Двина на границе с Белоруссией (Велижский район).
Почвообразующие породы на территории Смоленской области представлены четвертичными отложениями различного генезиса и состава, преимущественно ледникового и водно-ледникового происхождения (покровные суглинки; карбонатные лессовидные суглинки; моренные отложения).
Покровные суглинки встречаются очень редко и представляют собой пылеватые безвалунные сортированные поверхностные отложения желто-бурого и бурого цвета, призмовидной структуры, преимущественно тяжелосуглинистые, хотя встречаются и средне-, и легкосуглинистые разновидности. Характерная особенность покровных суглинков - преобладание крупнопылеватой (0,01 - 0,05 мм) фракции (иногда более 50%). Значительная доля (до 30 %) в мелкоземе этих суглинков приходится на илистую фракцию. Содержание песчаной фракции не превышает обычно 10%. Для этих пород характерна кислая реакция среды, степень насыщенности основаниями – около 80 %. Суглинки довольно богаты подвижными минеральными соединениями.
Карбонатные лессовидные суглинки занимают основное положение в составе почвообразующих пород территории. Эти отложения, в отличие от бескарбонатных покровных суглинков, содержат (с глубины 100-120 см, иногда выше) карбонаты. Новообразования карбонатов в этих породах, а также в пределах почвенного профиля, представлены в виде карбонатных стяжений (журавчиков), в виде сплошной карбонатной пропитки или псевдомицелия.
Карбонатные покровные суглинки характеризуются нейтральной или слабощелочной реакцией, очень высокой насыщенностью основаниями и достаточно высокой емкостью поглощения.
Карбонатные лессовидные суглинки приурочены к плоским слабодренированным поверхностям с малым развитием эрозионной сети и незначительным врезом речных долин, что отражается в современной структуре почвенного покрова. Чем менее дренирована территория, тем выше в профиле почв расположен карбонатный горизонт.
В Смоленской области встречаются также почвообразующие породы, представленные моренными суглинками. Моренные отложения представляет собой скопление несортированных обломков горных пород, переносимых ледником и затем оставленных на месте при таянии. В составе моренных отложений преобладают несортированные валунные суглинки, часто с прослоями и линзами песка. Моренные суглинки красновато- или коричневато-бурого цвета. Химический состав валунных суглинков весьма разнообразен, поскольку разнообразен состав крупных фракций.
Преобладают средние, однако встречаются нередко легкие и тяжелые суглинки. Моренные суглинки сильно опесчанены (содержание песчаных фракций (1-0,05 мм) более 40%, а крупнопылеватых (0,05-0,01 мм), как правило, не превышает 25%. Моренные суглинки данной территории характеризуются кислой реакцией, средними величинами емкости поглощения (18 мг-экв на 100 г почвы) и суммы обменных оснований, средней насыщенностью основаниями.
Для морен суглинистого состава характерны высокая плотность сложения (1,9 г/см3) и низкая пористость (24-43%). Водопроницаемость суглинистых морен невелика, от 0,13 до 0,90 м/сут. Отсюда вытекают неблагоприятные свойства моренных отложений как почвообразующей породы. Плотные моренные суглинки, подстилая водно-ледниковые отложения, создают водоупор, способствуя заболачиванию плоских территорий.
Для использования почв под исследуемую культуру следует увеличить содержание гумуса в них и улучшить их физико-механические свойства.
Поверхностные и грунтовые воды
Смоленская область располагается в бассейнах рек Днепр, Волга и Западная Двина.
Бассейн Днепра включает собственно Днепр и два его притока: Сот и Десну. Бассейн Волги представлен бассейнами Вазузы (приток Волги) и Угры (приток Оки). Сама Волга на территории области и протекает. Бассейн Западной Двины включает собственно Западную Двину с притоками Ельша и Каспля.
Бассейн собственно Днепра. К Днепру примыкает ряд притоков, главнейшие из которых: Вязьма и Осьма. Бассейн Днепра имеет вытянутую форму: длина его в пределах области 240 км. Такая вытянутая форма оказывает существенное влияние на характер водного режима, обуславливая сравнительно быстрый сток осадков в реку из бассейна. Прорезая почти всю толщу четвертичный отложений, Днепр питается в значительной мере за счёт подчинённых им водоносных горизонтов.
Бассейн Сота занимает юго-западную часть области. Длина Сота в пределах области составляет 224 км. Главные притоки, имеющие в пределах области длину более 100 км – Остез и Вехза. Реки системы Сота питаются главным образом ключами из четвертичных водоносных горизонтов и только у границы области – частично из меловых.
Бассейн Десны. Река Десна протекает в области своим верховьем (182 км). Долина широкая с ясно выраженными надпойменными террасами. Десна прорезает отложения меловой системы, однако, главное питание имеет на четвертичных водоносных горизонтах.
Бассейн Вазузы занимает крайний северо-восток области. Долина реки в пределах области составляет 130км. Реки этого бассейна отличаются большой извилистостью. Вазузя и её притоки прорезают в своих верховьях серпуховские отложения каменноугольной системы, а в низовьях – московские отложения той же системы. Ввиду этого, речная сеть Вазузы питается, кроме четвертичных водоносных горизонтов, каменноугольными, а в нижних течениях сама питает московский горизонт.
Бассейн Угры. Угра – одна из крупных рек области. Она берёт своё начало в центральной части Ельнипского района на высоком водоразделе. Главными притоками являются реки: Житала, Волоста и др. Долины реки Угры и её притоков имеют 2-4 террасы и прорезают во многих местах коренные породы – главным образом каменноугольные известняки. Здесь мы имеем главную область питания каменноугольных водоносных горизонтов. Сами же реки питаются преимущественно за счёт четвертичных водоносных горизонтов.
Бассейн Западной Двины. Река Западная Двина протекает в северо-западной части области около 60 км. Главные притоки, протекающие в пределах области – Ельша и Каспля с притоком Гобзой. Западная Двина прорезает своей долиной только четвертичные отложения, питаясь подземными водами подчинённых этим отложениям водоносных горизонтов. Отличительной особенностью бассейна Западной Двины служит наличие большого количества озёр. Озёра связаны с системой Западной Двины и нередко служат источниками рек. Питаются озёра ключами четвертичных водоносных горизонтов.
На территории Смоленской области имеется довольно густо разветвленная речная сеть, на северо-западе – значительное количество озёр. Реки области имеют ясно выраженные, довольно широкие долины, нередко с 1-2, реже с 3 надпойменными террасами, иногда значительной ширины. Долины рек глубоко врезаются в слагающие территорию области породы, достигая, нередко, коренных отложений. Долины рек, а также овраги, оказываются главными местами, где происходит, с одной стороны инфильтрация атмосферных вод и питание ими подземных водоносных горизонтов, с другой – отдача последними своих вод рекам.
Паводки бывают ежегодно и наблюдаются в различное время на протяжении всего лета. В наиболее дождливые годы почти на всех реках проходит от 4-х до 9-ти паводков.
Высота паводков в среднем 0,4–0,7 м над меженью. Наиболее высокие (1–1,7 м) наблюдаются на реках с расчлененным рельефом и преобладанием слабопроницаемых суглинистых почв, благодаря чему происходит быстрое стекание воды при малых потерях на инфильтрацию.
В отдельные годы высота паводочной волны может составлять до 4–7 м над меженью (1917, 1933). Средняя продолжительность летних паводков 15 дней.
По характеру и интенсивности процессов водообмена, особенностям химического состава и минерализации подземных вод в вертикальном разрезе выделяются три гидродинамические и связанные с ними гидрохимические зоны. Зона интенсивного водообмена охватывает водоносные горизонты и комплексы, находящиеся под активным дренирующим воздействием гидрографической сети, испытывающие влияние современных климатических условий и рельефа и содержащие преимущественно пресные воды. Мощность зоны 200-400 м.
Зона замедленного водообмена выделяется в наиболее погруженных частях артезианских бассейнов. Она характеризуется слабым дренирующим воздействием речных долин, очень малыми скоростями движения подземных вод вследствие затухания трещиноватости пород с глубиной и устойчивым режимом подземных вод. Переход к зоне весьма замедленного обмена постепенный. По разломам осуществляется сложная взаимосвязь между различными зонами и смешение вод различного химического состава.
Питание большей части выделенных водоносных комплексов, залегающих на глубинах до 200-400 м и расположенных в зоне свободного водообмена, происходит в основном за счет инфильтрации атмосферных осадков и перетекания из выше- и нижележащих водоносных комплексов. Воды этой зоны часто дренируются современными и древними речными долинами. Из всех выделенных водоносных комплексов лишь воды четвертичных, неогеновых, палеогеновых отложений находятся только в зоне свободного водообмена.
Водоносные комплексы четвертичных порово-пластовых вод (Q) на рассматриваемой территории распространены почти повсеместно. Они содержат грунтовые и напорные воды. Четвертичную толщу слагают в основном ледниковые образования, для которых характерно чередование моренных и межморенных толщ. Моренные толщи представлены валунными супесями, суглинками, песками. В наиболее полных разрезах насчитывается до трех-четырех моренных горизонтов. Они служат относительными водоупорами. Водовмещающие породы обычно межморенные, надморенные или подморенные флювиогляциальные или аллювиальные пески различной зернистости с большим или меньшим содержанием пылевато-глинистых примесей, гравийно-галечный материал с прослоями и линзами супесей, суглинков и глин. Они образуют водоносные горизонты, гидравлически связанные между собой, составляющие единый комплекс мощностью от 5-15 до 80-100 м и более. Коэффициенты фильтрации пород колеблются от тысячных долей до 36 - 37 м/сут. Глубина залегания грунтовых вод до 10-12, реже 25-30 м. В пониженных участках они выходят на поверхность. Пьезометрические уровни устанавливаются на глубинах до 30-33 м от поверхности земли, в поймах рек скважины часто фонтанируют на 0,8-4 м при напорной высоте от 1,5 до 135 м, иногда до 200 м. Удельные дебиты скважин от тысячных долей до 7-10 л/с. Воды пресные с минерализацией 0,2-0,7 г/кг, гидрокарбонатные кальциевые. На небольших участках в долинах рек Днепр, Остер, Десна наблюдается увеличение минерализации грунтовых вод до 1,3-4,5 г/кг и изменение их химического состава (повышенное содержание сульфатов и хлоридов), связанное с восходящей фильтрацией минерализованных вод по тектонически ослабленным зонам. Воды четвертичных отложений повсеместно используются для водоснабжения сельских населенных пунктов.
Растительность и ведущие сельскохозяйственные культуры
Общая площадь лесного фонда Смоленской области составляет 896,59 тыс. га, в том числе покрытые лесной растительностью – 827,4 тыс.га. Распределение лесов по районам области крайне неравномерное. В среднем по области лесистость составляет 36%, в северной части – более 50%.
Леса I группы занимают площадь 262,4 тыс. га, II группы – 634,2 тыс. га. Мягколиственные насаждения составляют 60%, хвойные – 40 %. Возрастная структура лесов характеризуется преобладанием средневозрастных насаждений – 38%. На долю молодняков приходится 19%, приспевающих – 21%, спелых и перестойных насаждений – 22%. Средний возраст насаждений 46 лет.
Под лугами занято около 18–20% всей территории области. Климатические условия благоприятно влияют на развитие луговой растительности. Луга используются под выгоны и пастбища. Большая часть их отведена под сенокосы.
В области немало болот, иногда они занимают обширные территории. В большинстве своем это верховые болота, которые возникают в результате заболачивания лугов или зарастания пойменных озер. Они дают торф высокой теплотворной способности. Встречаются лесные низинные болота.
Сложные ельники характеризуются наличием в составе широколиственных пород (могут иметь два древесных яруса), присутствием яруса кустарников (преимущественно лещины) и преобладанием в травяном покрове неморальных видов (сныть, медуница, звездчатка ланцетовидная, зеленчук и др.). Моховой ярус большей частью не образует сплошного мохового ковра. Видом эдификатором является ель европейская. Данные леса развиваются на хорошо дренированных, богатых почвах, нередко в местах выхода на поверхность известняков, доломитов и других пород, содержащих кальций.
Сложные сосняки отличаются от других типов сосняков присутствием в их составе широколиственных пород (липы, дуба, лещины) и значительном участии в травяном покрове неморальных видов. Моховой покров развит фрагментарно. Видом эдификатором является сосна обыкновенная. Леса такого рода приурочены чаще всего к обширным равнинам с супесчаными и песчаными почвами, обычно подстилаемыми водоупорными породами, а также к боровым террасам крупных рек.
Мелколиственные леса образованы березой, осиной и ольхой серой. По своей природе сообщества, образованные этими породами, являются производными (вторичными) различных коренных зональных типов леса.
Под пологом мелколиственного леса развивается ярус кустарников, слагаемый крушиной, жимолостью, лещиной, можжевельником. Флористический состав травяного покрова мелколиственного леса не имеет определенной специфики, поэтому преобладающими здесь являются виды, оставшиеся от коренного типа леса, а вместе с ними некоторые луговые и опушечные (буквица, марьянник дубравный, манжетка, черноголовка, душистый колосок и др.). Часто встречается примесь рудеральных элементов флоры.
Степень развития мохового покрова в мелколиственных лесах различна и зависит от длительности существования сообщества и исходных экологических условий. В целом же он для них малохарактерен.
В лесном фонде основными лесообразующими породами являются: хвойные - ель, сосна; твердолиственные (в малых количествах) – дуб, клен, ясень; мягколиственные - береза, осина, ольха.
Состав леса в значительной степени нарушен человеком. На значительных площадях образовались редколесья, мелколесья. Ель и сосна слагают хвойные леса, в подлеске встречается можжевельник.
Злаковые луга образованы длиннокорневищными, рыхлокустовыми и дерновинными злаками. У первых хорошо выражены подземные корневища, а надземные побеги развиваются из узлов кущения, расположенных в почве на заметном удалении друг от друга. К этой группе относятся такие характерные злаки лугов, как костер безостый, лисохвост луговой, пырей ползучий, мятлик луговой, овсяница красная, вейник наземный, полевица белая и др. Для рыхлокустовых злаков характерно расположение узлов кущения непосредственно у поверхности почвы, а новые побеги растут из них наклонно вверх и образуют рыхлый куст. Сюда относятся овсяница луговая, тимофеевка луговая, ежа сборная, душистый колосок, полевица тонкая. У дерновинных злаков узлы кущения расположены на поверхности почвы, а появляющиеся из них побеги, плотно прилегают друг к другу, образуя дерновину.
Большинство злаков являются хорошими кормовыми травами. Осоковые луга сходны со злаковыми по ряду биологических, экологических и ценотических черт. Среди осоковых лугов выделяют длиннокорневищные (осоки острая, водная, пузырчатая), рыхлокустовыми (осоки бедная и желтая) и дерновинными (осоки дернистая, сероватая) жизненные формы. В отличие от злаков большинство осок довольствуется более бедными и кислыми почвами. Их кормовые качества невысоки.
Наибольшее распространение осоковые луга имеют на переувлажненных низинных и пойменных почвах, где они часто выступают в роли эдификаторов фитоценозов.
Разнотравно-злаковые луга характеризуются наиболее разнообразной в экологическом и систематическом отношении группой растений. Разнотравность луга возрастает в условиях, препятствующих вегетативному размножению злаков, при уменьшении связанности дернины. В этой ситуации проявляются основные преимущества перед злаками – способность образовывать большое количество семян, долго удерживать за собой территорию и сохранять разнообразие жизненных форм.
Большинство видов разнотравья не представляют собой кормовой ценности, играют важную роль в улучшении поедаемости и усвояемости злакового сена. К ним относятся одуванчик лекарственный, тмин обыкновенный, бедренец камнеломковый, подорожник ланцетолистный, герань луговая и многие другие.
В поймах рек встречаются разнотравно-злаковые, злаковые луга с преобладанием лисохвоста лугового, с примесью щучки, полевицы белой, мятлика, тимофеевки, осоки, клевера розового, мышиного горошка, а также осоковые луга, водно-болотное высокотравье, черноольшатники и фрагменты дубрав. На некоторых участках в верхнем ярусе растет бекмания, а чуть выше сплошной покров мышиного горошка. Встречаются щучковые луга с примесью полевицы белой. В тех местах, где полевица преобладает, урожай трав повышается.
Среди трав наибольшую ценность имеет ежа сборная, тимофеевка, лисохвост луговой, бекмания, овсяница луговая. Также растет полевица побегообразующая, которая при затоплении образует плавающие в воде побеги, клевер розовый гибридный, люцерна серповидная, язвенник многолистый, донник белый - как кормовые бобовые растения.
Встречаются на лугах и ядовитые травянистые растения, такие как вех ядовитый, поручейник широколистный, лютик едкий.
В области выращиваются такие культуры как овес, пшеница, ячмень, а также картофель, горох, кукуруза, люпин и т.д.
Яблоня не участвует в севообороте. Культура имеет большой ареал распространения: от умеренно теплых условий бореального пояса до субтропиков. Велико разнообразие почв, использующихся под яблоневые сады. Это подзолистые и дерново-подзолистые почвы, серые лесные и бурые лесные, все подтипы черноземов, каштановые почвы, коричневые, серо-коричневые, желтоземы, желто-бурые лесные почвы, красноземы, почвы речных долин и дельт и т. д. При нормальном уходе за садом яблони прекрасно растут и плодоносят практически на всех типах почв (от подзолов до сероземов), исключая явно заболоченные, засоленные и солонцеватые почвы. Однако уровень естественного плодородия неодинаков. При прочих равных условиях яблоня лучше растет и плодоносит на высокогумусных почвах. Имеет значение и мощность гумусированной толщи (горизонтов А+В). И хотя яблоневые сады неплохо себя чувствуют даже на относительно маломощных лесных почвах, но на более мощных почвах плодоношение гораздо более активное. И долговечность яблоневого сада во многом определяется мощностью гумусовой толщи. Имеет значение и наличие рыхлой подпочвы. Очень важны и другие характеристики этого слоя: излишняя плотность, содержание легкорастворимых солей и высокая щелочность, солонцеватость и высокий уровень грунтовых вод, каменистость – все это показатели, резко снижающие плодородие почвы. Необходимая мощность корнеобитаемой толщи зависит от типа почвы, сортовых особенностей и от подвоя.
Общая закономерность такова: чем суше климат, тем глубже уходят корни яблони в поисках влаги и поэтому в таких условиях необходима большая мощность гумусированной толщи. На дерново-подзолистых, серых и бурых лесных почвах, желтоземах и красноземах яблоня благополучно развивается и плодоносит при мощности гумусного слоя равной примерно 60-80 см, при отсутствии каких-либо негативных свойств. На черноземах и коричневых почвах для летних сортов необходимая толщина корнеобитаемой толщи – 200-250 см, а для зимних – 250-300 см при условии их культуры на сильнорослых подвоях. Яблоня на низкорослых подвоях может ограничиваться 150-200 см. На каштановых почвах активный корнеобитаемый слой 150–200 см. В засушливых условиях лучшими для яблоневого сада почвами являются средне- и тяжелосуглинистые, а на черноземах даже легкоглинистые почвы. В лесных почвах влажного климата предпочтительнее легкие и средние суглинки. Яблоня растет на почвах с широким диапазоном рН: от 5,5 до 8,5. Но оптимальными значениями реакции среды для этого рода растений являются 6,9–7,5. Совершенно неприемлема для яблони высокая щелочность. Неприемлем и близкий уровень грунтовых вод. Яблоня неустойчива к солонцеватости и чувствительна к засолению почвы.