Средняя годовая температура составляет 2,8?С, средняя температура января -15?С, абсолютный минимум -46?С. Зима отличается устойчивой морозной погодой со снегопадами и редкими оттепелями. Средняя глубина промерзания почвы к концу зимы достигает 40-100 см.
Средняя продолжительность безморозного периода 140 дней с 8 мая по 26 сентября, а вегетационного 171 день - с 20 апреля по 9 октября. Средняя температура июля 19?С. Абсолютный максимум 38?С. Лето теплое и ясное с редкими ливнями.
Вероятность ранних осенних заморозков интенсивностью до 3?С в конце августа не превышает 4%, а в начале сентября -13%. Большие колебания в сроках наступления первых и последних заморозков определяют продолжительность безморозного периода. Его средняя продолжительность составляет 137 дней, но в отдельные годы она может колебаться от 98 до 176 дней. В течение суток наиболее низкие температуры бывают в утренние часы. Далее она интенсивно поднимается до 12 ч, позже рост температуры продолжается, но более медленно. Своего максимального значения она достигает к 15 ч. Позже указанного времени температура может постепенно опускаться. Среднесуточные температуры колеблются в широком диапазоне, летом - от +4?С до+30?,зимой - от -45?С до +2?С[49].
1.5.2 Ветер
Во все сезоны преобладают южные и юго-западные ветры. Повторяемость южных и юго-западных ветров в течение года составляет 14-44%.
По скорости преобладают слабые ветры. Среднегодовая скорость ветра составляет 3,3 м/сек. В летние месяцы она уменьшается и в августе достигает 2,5 м/сек. В холодный период скорости ветра возрастают и колеблется в пределах 3,4-3,7 м/сек.
При прохождении холодных атмосферных фронтов происходит резкое кратковременное усиление ветра. Такое влияние называют порывом. В момент порыва скорость ветра может достигать 40м/сек. Сильные порывистые ветры обладают большой разрушительной силой.
Сильные ветры переносят огромное количество пыли на большие расстояния. Мелкие частицы песка, глины, почвы, растительных остатков, поднятые сильным ветром над земной поверхностью на больших площадях резко ухудшают видимость и затрудняют дыхание людей и животных. Такие явления называются пыльными бурями. Они возникают во время засух на распаханных степных и лесостепных просторах, где леса уничтожены на больших площадях. Пыльные бури вызываются шквальными ветрами. В конце весны или начале лета во время жаркой погоды происходит усыхание растительности и обезвоживание почвы. Нарушается связь между частицами грунта. При прохождении холодного фронта образуется сильный ветер, и его вихревыми порывами пыль поднимается на большую высоту и переносится на тысячи километров. Для района исследования пыльные бури - редкое явление, но не исключительное. Они возникают чаще в июле в интервале между 18 и 20 часами местного времени и длятся не более 15 минут. Пыльные бури наблюдались при ветрах северо-западного и юго- западного направлений. Направление ветров совпадает с направлением речных долин.
Засухи, как правило, заканчиваются сильным ливнем с грозой и градом. Грозы образуются при прохождении холодных фронтов и возникновении в атмосфере мощных восходящих потоков. Во время грозы между кучево-дождевыми облаками и землей возникают сильные электрические разряды. Грозы сопровождаются шквальными ветрами. В среднем на исследуемой территории 26 дней в году бывают грозы. Их суммарная продолжительность составляет 52 часа, но эта величина может изменяться в широких пределах. Обычно средняя непрерывная продолжительность одной грозы не превышает 2 часов. Наиболее часто гроза длится от 1 до 2 часов. При встрече холодного фронта с нагретыми воздушными массами, капельки воды превращаются в льдинки-град. Грозовые ливневые дожди сопровождаются выпадением града. Частицы плотного льда могут быть различны по размерам, форме и весу. Град на исследуемой территории явление довольно редкое, и в течение года в среднем с градом бывает 1-4 дня[49].
1.5.3 Осадки
Среднее годовое количество осадков достигает около 447 мм, из них более половины выпадает в теплую часть года. Весной случаются засухи, вторая половина лета и осень влажные, но бывают засухи и в эти периоды.
В теплое время года осадки выпадают очень неравномерно, наблюдается чередование сухих и дождливых дней. Их объединяют в периоды. Сухим считается такой период, когда 10 дней и более не выпадает осадков. Длительность и характер бездождливых периодов определяется процессами атмосферной циркуляции и в первую очередь проникновением горячих воздушных масс. В среднем в год бывает 3-5 периодов без дождей продолжительностью 18 дней. Наиболее часто наблюдаются бездождливые периоды продолжительностью 10-20 дней, их повторяемость составляет 74%. В отдельные годы сухие периоды могут длиться более 50 дней, тогда наступает засуха. В это время территория испытывает сильный недостаток влаги, повышенную температуру воздуха, дуют сухие горячие ветры- суховеи. В среднем в году бывают 28 дней с засухой и суховеем. В период засухи господствует устойчивый антициклон. Засухи часто сопровождаются пыльными бурями.
Количество осадков, их распределение определяется процессами атмосферной циркуляции. Увлажнение изучаемой территории полностью зависит от влаги, принесенной с Атлантического океана. Осадки бывают в виде снега, дождя, града, инея и росы. Осадки, идущие из облаков, делят условно на моросящие, обложные и ливневые. Моросящие состоят из мельчайших капелек или снежинок. Они выпадают на небольших площадях и идут непродолжительное время. Обложные осадки представляют собой средние по величине дождевые капли или снежинки. Они захватывают большие территории и могут идти в течение длительного времени. Ливневые осадки выпадают в виде крупных капель, с грозами и шквальными ветрами, на ограниченных площадях и в течение короткого промежутка времени. Аналогом ливневых осадков зимой являются крупные хлопья снега. В зависимости от фазового состояния атмосферные осадки могут быть твердые, жидкие, смешанные в пределах района исследования твердые, жидкие, смешанные. В пределах района исследования твердые осадки в виде снега выпадают с октября по апрель. К жидкой фазе осадков относят все виды дождей, идущих в июле и августе. В осадках, выпадающих с апреля по октябрь, преобладает жидкая фаза. К смешанной фазе относят мокрый снег, снег с дождем, дождь с градом и другие. Осадки смешанного типа бывают весной и осенью, но иногда выпадают летом при вторжении холодных воздушных масс или зимой при оттепелях.
Первый снег появляется по многолетним наблюдениям 22-24 октября, а сходит снег к 20 апреля. В среднем в году бывает 164 дня со снежным покровам. Устойчивый снежный покров устанавливается с 15 ноября. Сроки появления первого снега и устойчивого снежного покрова могут отклоняться от указанных дат. По многолетним наблюдениям установлено, что наиболее раннее появление снега было 14 сентября, а наиболее позднее время схода приурочено к 11 маю. Обычно устойчивый снежный покров устанавливается через 15-20 дней после появления первого снега. Накопление снега происходит постепенно, и наибольшей высоты снежный покров достигает в конце февраля - начале марта.
В общей сумме жидкие осадки составляют 52%, твердые - 35%, смешанные - 13%. Год принято условно делить на холодный и теплый периоды. Во время теплого периода количество выпадающих осадков составляет 300мм, а во время холодного - 119мм. Среднегодовое количество осадков равно 419 мм.
Немалую роль в увлажнении территории играет и толщина слоя выпадающих осадков, и их продолжительность. Наибольшее количество влаги район получает за счет продолжительных дождей. 164 дня в год идут осадки с высотой слоя не менее 0,1 мм. (рис.6.) [49].
1.6 Почвы
1.6.1 Черноземы выщелоченные
В почвенном покрове Южной лесостепи черноземы выщелоченные доминируют, представляя весь видовой спектр от маломощных и малогумусных до тучных. В левобережном Прибельском агропочвенном округе,черноземы выщелоченные соседствуют с черноземами типичными и реже- оподзоленными и темно-серыми лесными почвами. К югу вдоль р. Белой черноземы выщелоченные занимают склоновые и водораздельные позиции, также сочетаясь преимущественно с черноземами типичными и в меньшей степени - темно-серыми лесными почвами [42].
Почвообразующими породами для них служат умеренно-карбонатные желто-бурые элювиальные и элювиально-делювиальные тяжелые суглинки и глины.
В морфологическом профиле черноземов выщелоченных обычного рода выделяются равномерно прогумусированные горизонты. Верхний горизонт характеризуется серо-черной окраской разной интенсивности и хорошо выраженной зернистой структурой, в нижнем горизонте заметно появление буроватого оттенка и укрупнение структуры до комковато-зернистой. Ниже располагается свободный от карбонатов заметно уплотненный горизонт. От черноземов оподзоленных черноземы выщелоченные отличаются отсутствием белесой присыпки в нижней части гумусового горизонта и менее выраженной призмовидно-ореховатой структурой.
В структуре черноземов выщелоченных в обрабатываемом слое преобладает глыбистая фракция, достигая 25-38%. В них отмечается сравнительно равномерное распределение отдельных структурных фракций более 0,25 мм. Состав фракций от 10 до 0,25 мм увеличивается в подпахотных слоях. Большую долю (иногда до 95%) занимают зернистые структурные отдельности и почти отсутствует глыбистость. Содержание водопрочных агрегатов в пахотном слое составляет 62,6 - 68,3 %. Подпахотные горизонты характеризуются высокой водопрочностью.
Подпахотные горизонты черноземов имеют большую плотность и меньшую пористость, чем пахотные.
По физико-химическим свойствам эти почвы относятся к наиболее благоприятным для возделывания основных сельскохозяйственных культур. Кислотность (рН) колеблется от 5,25 до 6,65, сумма поглощенных оснований составляет 46-57 и более мг.экв на 100 г почвы, степень насыщенности основаниями более 90%. Они хорошо обеспечены подвижными соединениями азота и калия, обеспеченность фосфором недостаточна. В этих почвах содержание аммиачной и нитратной форм азота почти одинаково, в то же время наблюдается перемещение нитратов в нижележащие горизонты.
По содержанию и запасам гумуса черноземы выщелоченные несколько уступают оподзоленным. В среднем в пахотных почвах они содержат 8,0% общего гумуса, а в целинных - 10%; подвижного гумуса соответственно 1,0 и 0,4%. Коэффициент вариации для общего гумуса в пахотных почвах составляет 21%, в целинных - 11%. Варьирование подвижного гумуса более высокое: для пашни - 51% и для целины - 26%. 8-9% общего гумуса представлено подвижным гумусом, что составляет в абсолютных единицах 0,70-0,72%. Запасы гумуса в слое 0-50 см достигают до 385 т/га, в слое 0-100 см - 570 т/га. По содержанию и запасам гумуса черноземы выщелоченные близки к аналогичным почвам Предуральской степи.
Черноземы выщелоченные характеризуются высоким содержанием общего азота - 0,40-0,47%.
Содержание валового фосфора колеблется от 0,12 до 0,25% и зависит не только от механического состава почвы, но и от способов и интенсивности использования почв в сельскохозяйственном производстве. Содержание подвижного фосфора обычно среднее. В составе минеральных фосфатов ведущая роль принадлежит фосфатом кальция, количество которых возрастает с глубиной. Содержание фосфатов полуторных окислов алюминия и железа почти одинаково. Сумма "активных" составляет 40-60% от общего количества фосфатов и является основным резервом фосфорного питания растений.
В черноземах выщелоченных Южной лесостепной зоны, в отличие от Северной лесостепи, в составе фосфатов содержится больше органических форм, что составляет около 70% от общего фосфора. Насыщенность гумуса фосфором 1,24-1,53% и существенно не изменилась за последние 20 лет, что свидетельствует об относительной стабильности гумусного и фосфатного состояния этих почв[30].
Черноземы выщелоченные Южной лесостепи характеризуются самым высоким биологическим потенциалом среди почв данной зоны. В них наибольшая заселенность микроорганизмами, широко представлены азотфиксирующие бактерии и нитрификаторы. Показатели ферментативной активности также значительно выше. Ферментативный потенциал отличается относительно высокой стабильностью. Почвы пахотных угодий обладают 70-80% активности, свойственной естественным аналогам. В профиле последних ферментативные реакции наблюдаются на большой глубине. Активный биологический потенциал черноземных почв данной зоны обусловлен в целом благоприятными физическими и агрохимическими условиями для функционирования биологических систем в этих почвах, формирующих ферментативную активность почвы.
Черноземы выщелоченные Южной лесостепи обладают высоким потенциальным плодородием, однако и в этих почвах наблюдается отрицательный баланс гумуса и питательных веществ. В связи с этим они нуждаются в улучшении их реального плодородия[25].
1.6.2 Черноземы типичные
В почвенном покрове Южной лесостепи черноземы типичные распространены меньше, чем выщелоченные. Основные массивы их расположены в междуречье База - Чермасан и вдоль р. Кармасан. Преобладающими почвообразующими породами для них являются элювиально-делювиальные, а на террасах - аллювиально-делювиальные глины.
Морфологическое строение черноземов типичных характеризуется наличием относительно мощного гумусового горизонта, почти черной окраски, с ясно выраженной зернистой структурой, которая ниже, изменяется до крупнозернистой. Сложение профиля рыхлое, переходы между горизонтами постепенные. Уплотненный бескарбонатный горизонт отсутствует. Карбонаты обнаруживаются в пределах гумусового слоя или же сразу под ним и выделяются в виде мицелия или прожилок.
Черноземы типичные развивались в основном на карбонатных лессовидных суглинках, реже на элювии карбонатных песчаников, в границах Прибельской левобережной лесостепи - на делювиальных отложениях, характеризуются большим разнообразием механического состава, в нем преобладают фракции песка(73-91%). Количество ила незначительно - 4,4% в пахотных и 3,4-8,6% в подпахотных горизонтах. Содержание ила возрастает к средне- и тяжелосуглинистым разновидностям, но заметного передвижения илистой фракции по профилю почвы не наблюдается. Микроструктура выражена сравнительно хорошо. Содержание фракций >0,01 мм в пахотном слое возрастает от супесчаных к средне- и тяжелосуглинистым разновидностям. Коэффициент дисперсности колеблется в пределах 4,4-11,9%, фактор структурности - 40-199%.
Водопрочность почвенных структур высокая -50-62% в пахотных и 75-80% в подпахотных. В иллювиальных горизонтах она снижается в зависимости от механического состава.
С особенностями сложения почв тесно связана их водопроницаемость, которая у черноземов типичных в целом удовлетворительная.
Водоудерживающая способность сравнительно низкая: полная влагоемкость в пределах гумусового горизонта колеблется от 38 до 59%, капиллярная - от 33 до 52%. Величина максимальной гигроскопичности в пахотном слое составляет 7,5-9,2%, влажность завядания растений - 10,0-12,3%. Вниз по профилю почвы эти показатели постепенно снижаются. Диапазон активной влаги в пределах гумусового горизонта оптимальный -20-30%. Общие запасы влаги в метровом слое черноземов типичных составляют 290-336 мм, запасы продуктивной влаги в среднем 186 мм , или 1800-2000 т/га.
Основные компоненты химических элементов черноземов типичных распределяются по профилю равномерно; наблюдается лишь некоторое уменьшение железа, калия, фосфора и существенное возрастание окиси кальция с глубиной. В верхних горизонтах отмечается биологическая аккумуляция фосфора, марганца, серы.
Реакция среды черноземов типичных близки к нейтральной. Сумма поглощенных оснований 38-41 мг. экв на 100г почвы.
Содержание гумуса в этих почвах 7-8% (в среднем - 7,23%), что на 1% ниже, чем в черноземах выщелоченных, соответственно запасы гумуса меньше на 20-30т/га. Они характеризуются также несколько меньшей степенью гумификации. В черноземах типичных преобладают гуминовые кислоты, связанные с Са, и негидролизуемые соединения (гумины), что отрицательно сказывается на запасах подвижного гумуса: их почти в 2 раза меньше, чем в выщелоченных черноземах.
Черноземы типичные по содержанию азота несколько уступают выщелоченным. Содержание общего азота в них колеблется от 0,34 до 0,46%.
В составе минеральных фосфатов около 50% составляют активные формы, ведущая роль в которых принадлежит фосфатам кальция. По сравнению с выщелоченными, в черноземах типичных содержится меньше фосфатов полуторных окислов, которые сосредоточены преимущественно в пахотном слое. Содержание органического фосфора также ниже, чем в черноземах выщелоченных.
По содержанию бора и йода черноземы типичные относятся к высокообеспеченным, кобальта и меди - среднеобеспеченным, молибдена, цинка и марганца - низкообеспеченным почвам.
В целом черноземы типичные, как и выщелоченные, обладают высоким потенциальным плодородием, но для повышения их эффективного плодородия важным является комплекс агрономических мероприятий, направленных на улучшение пищевого режима и агрофизических свойств[25].
1.6.3 Серые и темно-серые лесные почвы
Основные массивы серых лесных почв Южной лесостепной зоны расположены в Приикском увалистом агропромышленном округе. На территории Кушнаренковского района серые лесные почвы расположены на северо-западной части, а темно - серые лесные почвы располагаются в центральной части района. По рельефу они занимают сравнительно повышенные плато или платообразные пространства, с которых сток выпадающих атмосферных осадков происходит слабо. Большая часть влаги проникает в почву, усиливая элювиальный процесс, который хорошо выражен в профиле этих почв с отчетливо сформированным иллювиальным горизонтом. Они в основном образовались на элювиально-делювиальных и делювиальных отложениях.
Серые лесные почвы Южной лесостепи по механическому составу в основном суглинистые. Глинистые и супесчаные разновидности встречаются реже. В пахотных слоях как легкосуглинистых, так и средне- и тяжелосуглинистых почв преобладает фракция мелкого песка. Его содержание снижается от легкосуглинистых к средне- и тяжелосуглинистым разновидностям(53-45-31%) . В этой же последовательности возрастает содержание ила.
Характерным является четко выраженный вынос ила из верхней части профиля, а в легко- и среднесуглинистых - и физической глины. Коэффициент дифференциации почвенного профиля серой лесной почвы по илу равен 2,2-3,1; средне- и тяжелосуглинистых разновидностей -1,8 и 1,6. Дифференциация по содержанию физической глины менее резкая и определяется величиной 1,6-1,9 только в профиле легкосуглинистых разновидностей. От легкосуглинистых к средне- и тяжелосуглинистым уменьшается в пахотном слое и количество микроагрегатов размером более 0,01 мм, что подтверждается данными коэффициента дисперсности (26-14-16%) . Лесопокрытые и пахотные серые лесные почвы по распределению гранулометрических элементов в верхнем горизонте существенных различий не имеют. Однако лесопокрытые почвы обладают большей коагулирующей способностью, чем почвы пашни. Коэффициент дисперсности снижается на 9%. Фактор структурности в пределах пахотного слоя колеблется в пределах 122-156%.
