Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Рациональное использование земель сельскохозяйственного назначения Челябинской области. Монография
.pdf
бых приемах их обработки, претерпевая количественные и качественные изменения структурно-агрегатного состава. Так, например, глыбистость почвы возрастает на 4–11 % от веса, на 10–18 %
снижается содержание агрегатов агрономически ценного размера
(10–0,25 мм), на 15–19 % уменьшается водоустойчивость почвенной структуры, на 18–26 % снижается механическая прочность
и на 2–4 %пористость агрегатов размером от 5 до 0,25 мм. Средние
показатели на целине соответственно равны 8, 15, 77, 55, -90
и 42 % [75].
Плотность сложения пашни сразу же после обработки снижает-
ся на 0,2 г/см
3
, после самоуплотнения возрастает на 0,08–0,21 г/см3 по
сравнению с залежью. Водопроницаемость в максимально взрыхленном состоянии составляет 120–142 мм/г, при равновесной плотности –
53–62 мм/г [107]. При распашке целинных черноземов происходит
снижение гумуса и азота в пахотном слое и ухудшение других свойств
почвы как под влиянием меха-нических обработок и усиления минерализации гумуса, так и при воздействии
эрозии.
Особенно сильное влияние на состояние черноземов оказывает тяжелая техника Так, в результате воздействия колес и гусениц тракторов в слое 0–10 см плотность сложения почвы может
превысить 1,3 г/см
тического (15 %), твердость достигает 20 кг/см
3
, содержание воздуха опуститься ниже кри-
2
, а водопроница-
емость уменьшается до 10–15 мм/ч. Эти изменения прослеживаются до глубины 50–60 см [126]. Обработка уплотненной почвы
снижает ее плотность до 0,9–1,0 г/см
3
, но иногда сопровождается
образованием глыб даже в состоянии физической спелости.
Способность такой почвы уменьшать плотность под действием переменного увлажнения и высушивания прослеживается
до плотности 1,25 г/см
3
. Уплотненная весной почва наиболее раз-
уплотняется к весне будущего года (но только в слое 0–10 см), менее всего – в течение лета. При более высокой исходной плотности
способность почвы к разуплотнению заметно ослабевает [128].
2.4.2. Влияние распашки на физические и водные свойства
черноземов
Одним из важнейших свойств почв, влияющих на их плодородие, является плотность, которая зависит от распахотности
почв. Так, например, средняя распаханность земель в Челябин-
51
ской области составляет 61,5%, в Южной лесостепной зоне –
66,5%, в отдельных районах и хозяйствах она достигает 75–80%
[63, 64, 95, 140]. Верхние горизонты почвенного профиля, содер-
жащие больше органического вещества, лучше оструктуренны и
при рыхлении, имеют меньшую плотность, которая вниз по профилю возрастает.
Воздействие сельскохозяйственной техники на влажную почву
приводит к значительному ее переуплотнению, которое сопрово
-
ждается иссушением, цементацией, образованием корки и ее растрескиванием. Все это существенно снижает продуктивность сельскохозяйственных культур (на 10–40 %) [150]. Однако при измерении
плотности почвы сразу после вспашки она ниже, затем постепенно
повышается и приходит в равновесное состояние. Характеристика
и изменение состава и свойств черноземов выщелоченных, обыкновенных и южных на целине
и пашне приведены в табл. 2.6.
Таблица 2.6. Физические и водные свойства черноземов
(целина, пашня)
Выщелоченные
12
А0 0-3 - 2,60 26,0 1,22 2,61 25,2 1,24 2,65 24,5
А 3-23 1,20 2,60 26,4 1,28 2,65 25,5 1,37 2,69 24,0
В1 23-42 1,29 2,65 24,7 1,37 2,70 27,4 1,40 2,72 20,1
В2 42-73 1,39 2,70 25,3 1,40 2,72 28,7 1,37 2,75 15,0
ВС 73-85 1,42 2,72 21,8 1,44 2,75 24,1 1,39 2,75 20,5
С 95-120 1,45 2,67 4,2 1,45 2,66 23,1 1,40 2,69 23,5
Ап 10-20 1,10 - - 1,38 2,68 23,7 1,10 2,70 24,1
А 20-26 1,20 2,67 23,1 1,39 2,75 27,5 1,11 2,75 20,0
В1 26-36 1,31 2,69 23,9 1,40 2,77 28,0 1,32 2,75 17,0
В2 33-62 1,40 2,75 24,8 1,42 2,75 25,0 1,40 2,75 53
ВС 72-95 1,43 2,76 25,0 1,43 2,75 23,0 - 22,4 -
С 95-120 1,45 2,76 21,0 -
Примечание: обозначение: 1 – Горизонт, 2 – глубина, см; 3 – плот-
ность сложения, г/см
черноземы
345345345
3
; 4 – плотность твердой фазы, г/см3; 5 – запас влаги
Обыкновенные
черноземы
Южные
черноземы
НВ, % от массы.
Анализ данных табл. 2.6 показывает, что пахотный слой всех
черноземов на пашне в слое до 20 см имеет плотность сложения
52
1,1 и 1,25 г/см3, которая характеризуется как оптимальная. В под-
пахотных горизонтах плотность возрастает до 1,38–1,40 г/см
3
[42].
Плотность почвы также увеличивается в иллювиальных горизонтах выщелоченных черноземов, карбонатных (В3) и солонцеватых иллювиальных горизонтах (В1 и В2) обыкновенных и южных черноземов.
Постепенно вниз по профилю в соответствии с распределением гумуса увеличивается плотность сложения черноземов выщелоченных на целине. Использование этого чернозема в пашне
способствует возрастанию
горизонте до 1,40 г/см
3
и отчетливому проявлению плужной по-
плотности сложения в подпахотном
дошвы.
В черноземах обыкновенных и южных на пашне также выявляется плужная подошва, но повышение плотности сложения в
этих почвах меньше по сравнению с выщелоченными черноземами. Это прежде всего связано с водным режимом исследованных
почв. Черноземы выщелоченные являются более увлажненными,
поэтому при воздействии тяжелой
техники происходит большая
деформация подпахотного горизонта, по сравнению с обыкновенными и южными черноземами (непромывной тип водного
режима).
Следует отметить резкое повышение плотности сложения
в горизонте В2 южных черноземов на целине (1,37 г/см
3
), что
свидетельствует о проявлении солонцового процесса почвообразования на фоне основного гумусово-аккумулятивного. На это
указывает и содержание физической глины (частиц<0,01 мм); их
количество увеличивается в горизонте В2 как на целинных, так и
на пахотных почвах (что выявляется и морфологически). В условиях степной зоны гумусово-аккумулятивный процесс в разной
степени проявляется в зональных почвах – черноземах обыкновенных и южных.
Плотность твердой фазы, в исследуемых черноземах, определяется содержанием в почве компонентов органической и
минеральной частей. Этот показатель увеличивается вниз по
профилю в соответствии с уменьшением содержания гумуса.
Черноземы южные как на целине, так и на пашне имеют более
высокую плотность
твердой фазы, чем выщелоченные и обыкно-
венные. Следует отметить повышение плотности твердой фазы
53
при распашке всех подтипов черноземов в результате потери почвой органического вещества.
Наименьшая влагоемкость (НВ), по классификации А.А. Роде,
характеризует наибольшее количество капиллярно-подвешенной
влаги, которое может удерживать почва после стекания избытка
влаги при отсутствии подпора грунтовых вод (глубоком залегании) [98, 107]. Величина НВ зависит от гранулометрического состава почвы, ее
плотности, структурного состояния и содержания
гумуса. Так как черноземы для исследований взяты одинакового
гранулометрического состава – среднесуглинистые, то можно сказать, что НВ будет определяться в основном содержанием гумуса.
С уменьшением содержания гумуса и физической глины
(частиц <0,01 мм) значение величины НВ изменяется. Показатель НВ на целине в горизонте А наибольший
(26,0 %) – у выщелоченных и наименьший (24,1 %) – у южных черноземов, что
объясняется различным содержание гумуса при одинаковом
гранулометрическом составе. На пашне величина показателя НВ
уменьшается в связи со снижением гумуса при деградации. Но в
целом водоудерживающая способность черноземов среднесуглинистых в лесостепи и степи достаточно высокая.
Запасы влаги в слое 0–100 см при
НВ различаются в зависимости от вида угодья и почвенной подзоны: на пашне в черноземе выщелоченном они составляют 328 мм; обыкновенном –
349 мм; южном – 290 мм; на целине они выше: 336 мм, 353 мм,
299 мм соответственно.
Таким образом, запасы влаги при НВ снижаются в южной
части степной зоны, что объясняется развитием ветровой эрозии
, которое приводит к снижению содержания частиц меньше
0,01 мм в горизонте А чернозема южного, особенно на пашне.
2.4.3 Факторы, влияющие на агрегатный состав черноземов
Структура почв (совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава) является важнейшей агрономической характеристикой почв. От нее зависят общие физические, физико-механические, водные, воздушные и
тепловые
свойства почв, окислительно-восстановительные условия и связанные с ними условия микробиологической активности и другие
свойства и режимы почв.
54
Распределение структурных агрегатов в массе почвы в соответствии с их размерами определяет агрегатный состав почвы.
Структурные агрегаты по размеру делят на 3 группы: глыбистая
структура – размер агрегатов более 10 мм; макроструктура – размер 10,0–0,25 мм; микроструктура – размер менее 0,25 мм [58,
150]. Агрономически ценной является комковатая и зернистая
макроструктура верхних горизонтов почвы размером от 0,25 до
10 мм, обладающая водопрочностью и связностью.
Количественный и качественный состав макроструктурных
отдельностей почвы в значительной степени определяет также
ее противоэрозионную устойчивость. Агрегаты диаметром более 2 мм являются эффективным защитным противоэрозионным
слоем. Менее эффективна роль агрегатов размером 1–2 мм, а
агрегаты менее 0,5 мм совсем неэффективны и легко переносятся ветром. Комковатость слоя 0–5 см
является диагностическим
признаком устойчивости почв к ветровой эрозии, если на поверхности нет борозд или стерни, которые изменяют этот признак в
ту или иную сторону.
Созданию благоприятных физических свойств почвы и условий плодородия способствуют агрегаты от 10 до 0,25 мм; с
точки зрения ветроустойчивости лишь агрегаты крупнее 1 мм
обладают большей устойчивостью в
течение летнего сезона.
Исследованиями установлено, что на глубине 0–5 см у черноземов выщелоченных целины ветроустойчивые агрегаты (более
1 мм) составляют 67,1 %, очень близок этот показатель на пашне
(64,6 %), на эррозионно неустойчивых участках этих частиц рав-
но 32,9 % и 35,4 % соответственно. В связи с тем, что в выщелоченных черноземах эрозионно-опасной фракции содержится
менее 2,5%,
то такие почвы являются эррозионноустойчивыми.
При мокром просеивании чернозема выщелоченного среднесуглинистого количество водопрочных агрегатов размером
1–10 мм на пашне 45,4 %. Данные почвы хотя и слабо, но подвержены водной эрозии, причиной этого является распашка, способствующая дезагрегации почвы. На целине в черноземах выщелоченных количество агрегатов более 1 мм – 52,5. До крайнего
допустимого
предела устойчивости интервал составляет всего
2,5 %. Следовательно, эти почвы генетически подвержены водной и слабо подвержены ветровой эрозии. Противоэрозионная
55
устойчивость черноземов обыкновенных среднесуглинистого состава иная.
При сухом просеивании количество эрозионно-устойчивых
агрегатов более 1 мм на пашне составляет 48,8 %, на целине –
63,9 %. Сравнивая показатели ветроустойчивости на черноземе
обыкновенном (агрегаты более 1 мм) на целине и пашне, можно увидеть, что пашня подвержена больше ветровой эрозии. Это
связано с применением различных агротехнических приемов,
отклонениями от принятых технологий. В то же время пашня на
неровных участках рельефа может подвергаться и водной эрозии.
Количество водопрочных агрегатов здесь составляет 48,8 %,
на целине же количество агрегатов больше 1 мм – 52,7 %. До
крайнего допустимого предела или порога устойчивости интервал составляет всего 2,7 %. Таким образом, черноземы обыкновенные в пашне подвержены как
водной, так и ветровой эрозии.
При исследовании агрегатного состава чернозема установлено,
что они на пашне почвы сильно подвержены ветровой эрозии.
Количество ветроустойчивых агрегатов в них около 28,9 %, а водопрочных – 30,8 %.
Процесс агрогенной деградации может распространяться
на глубину более 0,5 м и обычно усиливается в условиях орошения [162]. Наиболее сильно он проявляется в
снижении запаса и
содержания гумуса и азота. При распашке черноземы потеряли
76,8–27,4 % гумуса от его исходного содержания. Анализ показал, что чем южнее расположены почвы, тем сильнее выражены
деградационные процессы.
Таким образом, в результате проведенных исследований и
анализа статических данных было установлено:
1 В почвах Челябинской области взаимно глубоко прони-
кают почвенные
подзоны, что объясняется влиянием климата и
почвенного покрова Уральских гор. Почвообразующие породы
черноземов лесостепи имеют особенность накопления карбонатов в виде белоглазки, стяжений. Гумусовый горизонт изучаемых
почв укороченный в связи с выходами горных пород и молодостью почв.
2. Распашка земель на фоне разных природных факторов
привела к деградации черноземов. Произошло
снижение гумуса
на 16,8% у чернозема выщелоченного, на 17,5% – у обыкновен-
56
ного и на 27,1% – у южного чернозема. Черноземы выщелоченные генетически подвержены водной и слабо – ветровой эрозии.
Черноземы обыкновенные и, особенно, южные наиболее сильно
подвержены эрозионным процессам.
3. Существенные различия в урожайности яровой пшеницы
наблюдаются только на черноземе южном. При движении с севера на юг Челябинской области от черноземов выщелоченных
к
обыкновенным и южным понижается почвенно-экологический
индекс как на пашне (63,6 – 54,8 – 47,5 балла), так и на целине
(67,1 – 57,2 – 49,3 балла). Стоимость черноземов различается не
только в пашне в зависимости от степени деградации (127 200 –
95 000 руб./ га), но и на целине (134 200 – 98 600 руб./ га), что
определяется биоклиматическими факторами.
4. Для снижения деградационных изменений черноземов
необходимо применять почвосберегающие технологии.
2.5. Повышение продуктивности почв за счет использования
севооборотов
Высокая насыщенность севооборотов почвоистощающими зерновыми культурами Челябинской области (яровая пшеница, ячмень, овес) оказывает отрицательное действие на почву и ее плодородие. Так, в 2010 г. зерновые занимали 80%
в структуре посевных площадей южной лесостепной зоны, в
т.ч.57,5% пашни использовалось для выращивание
яровой
пшеницы [64, 103] .
В то же время доля пашни под зернобобовые культуры как
важнейших элементов биологического и экологического земледелия составляла всего 4,2%. Несмотря на то, что за последние
годы увеличились площади посевов многолетних бобовых трав
(донник, эспарцет), площади под их посев составляют не более
3% от общего посева многолетних трав области.
За годы реформ многие севообороты нарушены или отсутствуют в результате появления различных землепользователей
(фермеры, кооперативы, холдинги и т.д) [21]. Происходит нарушение агротехнологий в связи с отсутствием или несоответствием многих сельскохозяйственных машин и орудий свойствам
почв (Зыбалов, 2010). За 20 последних лет снизилось поголовье
скота более чем на 45%, а значит,
произошло уменьшение произ-
57
водства и внесения навоза, который является основным звеном в
рециклинге элементов минерального питания.
Агроресурсный потенциал определяет состав возможного
возделывания тех или иных сельскохозяйственных культур, в
том числе сидеральных, оказывающих существенное влияние на
плодородие почв и на величину урожайности. Степень использования биоклиматических ресурсов зависит от продолжительности вегетационного периода возделывания культур
. Характерной
особенностью природных условий Челябинской области являются большие колебания погодно-климатических условий в отдельные годы, что связано с континентальностью его климата.
При разработке и освоении оптимизированных севооборотов (агроценозов) большой интерес представляло максимальное
использование биоклиматических ресурсов и применение их для
повышения уровня усвоения ФАР и увеличения органического
вещества
для повышения плодородия почв и роста урожайности
злаковых культур.
Влияние состава сельскохозяйственных культур на плодородие
почв зависит также от биологических особенностей растений, агротехники использования урожая (степени отчуждаемости органического вещества с поля), их способности к аккумуляции ФАР. Кроме
того, на выбор той или иной культуры влияет конъюнктура рынка.
Как итог
, на большей части территории Челябинской области в структуре посевных площадей преобладают культуры, которые лишь частично используют биоклиматические ресурсы.
Так, по данным Росстата, зерновые и зернобобовые культуры в
структуре посевных площадей в 2009 г. занимали 71,2%.
В структуре посевных площадей удельный вес зерновых
культур с 59,3% в 1999 г. увеличился до 72,0% в 2009 г.,
а площадь под кормовыми культурами уменьшилась на 10,7%. Снизился удельный вес крупяных культур (гречиха, просо) и озимых.
Структура посевных площадей сельскохозяйственных культур в муниципальных образованиях области зависит от районного природно-климатического зонирования. Традиционно около
80% площадей занято посевами зерновых и зернобобовых культур в южных лесостепных районах.
В
настоящее время в сложных производственных и клима-
тических условиях постоянно сохранять плодородие почвы и при
58
этом получать устойчивые урожаи можно только путем применения современных передовых агротехнических приемов, а также
применения в качестве предшественников не только чистый, но
и сидеральный пар.
Занимая значительную площадь, зерновые лишь частично используют биоклиматический потенциал в лесостепной
зоне, что объясняется тем, что из пяти-шести месяцев теплого
времени года для
выращивания зерновых культур достаточно
3–3,5 месяца. Чуть больше необходим период вызревания для
поздних яровых – в пределах 4–5 месяцев. Начало и ход весеннеполевых работ в таких условиях предопределяет состояние почв,
на плодородие которых основное влияние оказывает температура воздуха и количество выпавших осадков.
2.6. Влияние приемов обработки почвы на урожайность
сидеральных культур
Большое влияние на запасы продуктивной влаги оказывают также приемы обработки почвы. Различие между
отвальной обработкой и дискатором по накоплению влаги
объясняется тем, что при дисковании нижние горизонты иссушаются меньше, чем при отвальной обработке на варианте,
где донник запахивался после отрастания в течение трех недель. Запасы влаги в сравнении
с вариантом, обработанным
дискатором, были ниже на 10,8 мм. Это можно объяснить поступлением в почву органической массы и лучшей водоудерживающей ее способностью.
Одним из важных агрофизических показателей уровня
плодородия почв является их структура. Научное обоснование
структуры как важнейшего фактора плодородия почв изложено
в трудах русских классиков агрономии В.В.
Докучаева, П.А. Костычева, В.Г. Вильямса, В.А. Ковды [15, 41, 77, 186]. Структурной
считается почва, содержащая более 50% водопрочных агрегатов
размером 0,25–10 мм. На образование и разрушение структуры
оказывает огромное влияние обработка, предшественник, загрязнение почвы и другие условия. Готовность почвы к посеву при
условии, когда при сухом ее просеивании содержится в ней не
менее 80% агрегатов размером от 0,25 до 10 мм, при мокром –
70% (В.А. Ковда, В.Ф. Трушин [77, 151].
59
На структурообразование почвы оказывают наибольшее
влияния растения, особенно многолетние травы. На их ведущую
роль указывали В.Г. Вильямс, В.В. Докучаев, П.А. Костычев;
Т.С. Мальцев и др. [15, 40, 86, 105]. Включение в севооборот бобовых сидеральных культур, оставление растительных остатков
положительно влияют на ассоциативную биологическую азотфиксацию и биологическую активность почв. После
их применения в почвах проявляется наилучший структурообразующий
эффект.
Структурообразующая роль многолетних трав зависит от
вида растений, урожайности зеленой массы, развития корневой
системы и других показателей. Некоторые ученые считают, что
наиболее ценными в формировании зернистой структуры являются многолетние злаковые травы [145]. Другие отмечают ведущую роль в образовании водопрочной мелкокомковатой
и зерни-
стой структуры многолетних бобовых трав.
Значительная структурообразующая роль отводится однолетним бобово-злаковым смесям и особенно промежуточным
посевам в севооборотах [65, 99]. Исследования с однолетними
злаковыми и злаково-бобовыми культурами и многолетними травами, а также залежные земли с разным сроком вывода из оборота показали, что они в разной степени
оказывают свое влияние на
образование структуры почвы черноземов обыкновенных в Южной лесостепной зоне Челябинской области, что подтверждается
приведенными в табл. 2.7 данными исследований в 2008–2010 гг.
Таблица 2.7. Влияние различных видов пара на структуру почвы
в 2008–2010 гг.
Варианты
Пар чистый 74,5 70,3 72,4
Эспарцет 77,6 76,3 76,9
Донник 80,6 82,0 81,3
Мн. озимая рожь 83,4 86,6 85,0
Горохоовсяная смесь 77,8 78,1 77,9
Рапс 78,2 81,1 79,6
Содержание агрегатов по слоям, %
0-10 10-20 0-20
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]