CC BY
23
УДК 631.41:631.43
УЛУЧШЕНИЕ СТРУКТУРЫ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПОД ВЛИЯНИЕМ ИЗВЕСТКОВАНИЯ
Л.М.-Х. Биккинина, к.с.-х.н., Ш.А. Алиев, д.с.-х.н., В.В. Сидоров
Татарский НИИ агрохимии и почвоведения, e-mail: niiaxp2@mail.ru
Известкование чернозема выщелоченного способствовало увеличению доли его комковато-зернистой макроструктуры размером 0,25-10 мм. Внесение доломитовой муки во всех дозах повысило содержание агрономически ценных частиц в почве до 62,7-69,2%. Количество водопрочных частиц (> 0,25 мм) под влиянием мелиоранта возросло на 7,4-24,1% по сравнению с контролем.
Величина коэффициента структурности (Кс) агрегатного состояния характеризует потенциальную способность чернозема выщелоченного к оструктуриванию. При этом наибольшие его величины (Кс = 2,0 и 2,2) отмечали под влиянием доломитовой муки, заделанной в дозах 8,8 и 13,2 т/га. В условиях безотвальной обработки почвы внесение доломитовой муки обеспечило снижение обменной и гидролитической кислотности, способствовало повышению суммы поглощенных оснований до 48,9-51,8 мг-экв/100 г почвы. Достоверные прибавки урожая сельскохозяйственных культур в среднем в зависимости от возрастающих доз составили 17,3-38,4 ц/га зерн.ед. Установлено, что способность выщелоченного чернозема к агрегированию тесно связана не только с ежегодным рыхлением при безотвальной системе обработки почвы и биологическими особенностями возделываемых культур, но и с известкованием. Улучшение структурного состояния выщелоченного чернозема возрастало по мере увеличения доз доломитовой муки.
Ключевые слова: известкование, доломитовая мука, чернозем выщелоченный, структурно-агрегатный состав, водопрочность, обработка почвы.
IMPROVING OF LEACHED CHERNOZEM STRUCTURE UNDER INFLUENCE OF LIMING
PhD. L.M.-Kh. Bikkinina, Dr. Sci. Sh.A. Aliev, V.V. Sidorov
Tatar Scientific-Research Institute for Agrochemistry and Soil Science, e-mail: niiaxp2@mail.ru
Liming contributed to the increase in the proportion of favorable lumpy-granular macrostructure of the soil 0.25-10 mm. Introduction of dolomite powder in all doses increased the content of agronomically valuable particles in the soil to 62,7-69.2%. The number of particles (> 0.25 mm) under the influence of ameliorant increased by 7.4-24.1 percent in comparison with the control.
Coefficient of structure (Cs) characterizes the potential capacity of a leached black soil to aggregation. While the greatest its magnitude (KS = 2.0 and 2.2) was noted under the influence of dolomite powder, capped at doses of 8.8 and 13.2 t/ha. In the control of the arable layer of water-resistant structural units larger than 0.25 mm made 32,8-33,7%, less than 0.25 mm - 66,3-67,2%. The studied doses of dolomite in varying degrees affect the reproduction of the lost water-stable structure of leached chernozem. The proportion of structural units of 0.25 mm under the influence of dolomite powder embedded in a dose of 0.5 Ng increased by 7,4-14,4%, 1.0 Ng - 11,718,6% to 1 and 5 H - by 16,6-24,1% as compared with the control.
Keywords: liming, dolomitic lime, leached chernozem, structural-aggregate composition, water resistance, soil treatment.
Структура почвы служит показателем ее агрофизического состояния. Агрофизические факторы -важнейшие условия плодородия почвы. Они обеспечивают растения элементами питания, могут изменять их развитие [1]. Сохранению и восстановлению агрономически ценной структуры способствуют такие агротехнические приемы, как посев многолетних трав, уменьшение оборота пласта, внесение органических и минеральных удобрений, известкование кислых почв [2].
Основным критерием известкования служит повышение плодородия почв и продуктивности зем-
леделия за счет создания кислотности почвы в пределах оптимального интервала. Улучшение кати-онного состава почвенно-поглощающего комплекса вследствие вытеснения катионами кальция и магния ионов водорода и алюминия создает благоприятные условия для активизации деятельности почвенных микроорганизмов, способствует повышению доступных форм растениям питательных элементов [3].
Однако известкование не ограничивается только устранением кислотности почвы и повышением питания растений азотом и другими зольными эле-
ментами, но и способствует улучшению физических свойств почвы. По мнению А.Н. Небольсина [1], процесс вытеснения водорода кальцием сопровождается коагуляцией почвенных коллоидов, что, обусловлено вхождением кальция и магния в состав почвенных агроминералов и влиянием на агре-гатированность почвенных частиц. И.В. Тюрин [4] считает важность химического воздействия кальция извести на структурообразование почвы, которое заключается в связывании гуминовых кислот в прочные соединения, устойчивые к разложению микроорганизмами и вымыванию из почвы. По данным В.Г. Минеева [5] кальций способствует коагуляции почвенных коллоидов. Хорошая обеспеченность кальцием улучшает водопоглощающую способность почвы, способствует образованию почвенных агрегатов и комковатости.
Известкование как прямо, так и косвенно оказывает положительное действие на структуру почвы: усиливается ее биологическая активность и улучшаются условия развития культурных растений, корневая система которых в значительной степени способствует оструктуривающему воздействию. Структуроулучшающий эффект не только улучшает условия развития растений, но и облегчает обработку почвы. Тяговое усилие почвообрабатывающих орудий при вспашке на известкованных почвах на 10-15% меньше, чем на не известкованных [6]. Эти исследования согласуются с выводами Ф.И. Левина [7] и В.А. Чернышова [8], которые отмечают о взаимном влиянии физических свойств почвы и их агрохимических показателей. Ими установлено, что наибольший эффект от известкования получается в условиях рыхлой аэрируемой почвы. Внесение известковых материалов не только создает условия для развития растений, но и облегчает механическую обработку почвы. Однако, из-за различной степени нарушений оптимальных параметров показателей почвенного плодородия при традиционной системе основной обработки почвы в земледелии возникла необходимость разработки и внедрения новой ресурсосберегающей системы обработки почвы. Особенно остро вопросы научно обоснованных норм внесения известковых удобрений встали при минимизации обработки почвы, характерной особенностью которой стало сокращение количества глубоких обработок или полное устранение их на несколько лет подряд.
Цель работы - научное обоснование рационального использования природного карбонатного сырья (доломитовой муки) при безотвальной обработке почвы для улучшения структурно-агрегатного состояния слабокислого выщелоченного чернозема.
Условия, материалы и методы. Исследования по влиянию различных доз доломитовой муки проводили в 2001-2010 гг. на базе опытного поля Та-
тарского НИИ агрохимии и почвоведения. Изучаемая почва - чернозем выщелоченный среднемощ-ный тяжелосуглинистый Предволжского агропоч-венного района Республики Татарстан. Исходные агрохимические показатели почвы: гумус 6,3%; pHKCl - 5,1 ед.; Нг - 5,0 мг-экв/100 г; S - 36,7 мг-экв/100 г, подвижный фосфор - 49,0 мг/кг, обменный калий - 77,0 мг/кг почвы. Возделываемые культуры в севообороте: чистый пар - озимая рожь - кукуруза - яровая пшеница.
В качестве известкового удобрения использовали доломитовую муку Мокро-Савалеевского карьера Республики Татарстан (ГОСТ 14050-93 и ТУ-10-11-428-87). Доломитовая мука имела следующие показатели: влажность -12,1%; CaCOз + MgCOз ^ТО3 - 59-52%, MgCOз -44-46%) - 91,6%; по гранулометрическому составу доля частиц до 0,25 мм - 18,8%; 0,25-1,0 мм -32,9%; 1,0-3,0 мм - 26,3%; 3,0-5,0 мм - 10,1% и более 5,0 мм - 11,9%.
Дозы доломитовой муки, рассчитанные по гидролитической кислотности (Нг), составили 0,5; 1,0 и 1,5 нормы. Полная доза известкового удобрения (1,0 Нг) соответствовала 8,8 т/га д.в. (в физической массе - 10,9 т/га). Минеральные удобрения по ^^^^ вносили ежегодно под предпосевную обработку почву.
Способ заделки доломитовой муки предусматривал поверхностное внесение мелиоранта по вспаханной почве с последующей заделкой культиватором. В последующие годы применяли только безотвальное рыхление [8].
Опыт заложен согласно общепринятой методике полевых опытов с удобрениями и отраслевому стандарту (Доспехов, 1985). Площадь опытных делянок составила 50 м2 (12,5 х 4), повторность опыта трехкратная.
На 4-й год последействия доломитовой муки в первой декаде мая отбирали почвенные образцы с ненарушенной структурой в слое 0-20 см для изучения структурно-агрегатного состояния. Масса образца составляла 1 кг.
Агрохимический анализ почвенных образцов проводили по общепринятым методикам (ГОСТ 26213-91, ГОСТ 26483-85, ГОСТ 26212-91, ГОСТ 26204-91, ГОСТ 27821-88). Гранулометрический состав доломитовой муки определяли с помощью набора сит. Общее количество агрегатов в исследуемых слоях почвы определяли способами сухого и мокрого просеивания по методу Н.И. Савинова [9].
Для оценки значимости агрегатного состава чернозема выщелоченного по результатам сухого и мокрого просеивания рассчитывали коэффициент структурности почвы (Кс) и критерий водопрочно-сти агрегатов (критерий АФИ).
Результаты и обсуждение. Результатами исследований структурно-агрегатного состояния па-
хотного слоя чернозема выщелоченного (0-20 см) установлено, что известкование доломитовой мукой способствовало повышению содержания в почве агрономически ценных структурных агрегатов и снижению малоценных, пропорционально внесенным дозам. Сухое просеивание показало, что количество крупных комков и мелких глыбок размером > 10мм (макроагрегаты) в контроле составило 32,435,0% (табл. 1). Доля наиболее благоприятной в агрономическом отношении комковато-зернистой макроструктуры размером 0,25-10 мм (мезоагрега-ты) варьировала в пределах 61,0-63,0%, а количество пыли < 0,25 мм (микроагрегаты) - 4,0-4,6%.
Под действием доломитовой муки в дозе 4,4 т/га (0,5 Нг) содержание в пахотном слое макроагрегатов увеличилось до 34,3-35,1%, мезоагрегатов - до 62,7-64,4% и микроагрегатов - до 1,3-2,2%. Внесение дозы 8,8 т/га (1,0 Нг) привело к повышению содержания мезоагрегатов до 64,7-67,2% и снижению малоценных макроагрегатов до 31,4-33,3% и микроагрегатов - до 1,4-2,0%. Применение доломитовой муки в дозе 13,2 т/га (1,5 Нг) способствовало снижению доли макроагрегатов до 30,8-32,7%, микроагрегатов - до 1,1% и повышению мезоагре-гатов до 67,3-69,2%.
Оценка структурного состояния почвы по содержанию воздушно-сухих агрегатов агрономиче-
ски ценного диапазона 0,25-10 мм в пределах 61,069,2% к массе сухой почвы на всех вариантах опыта характеризовалась как хорошая [8].
Важным показателем структурного состояния почвы является коэффициент структурности, который по результатам сухого просеивания характеризует ее потенциальную способность к оструктури-ванию. Оценка состояния почвы по коэффициенту структурности показала, что наибольшие его величины (Кс = 2,0 и 2,2) получены в вариантах при заделке доломитовой муки в дозах, рассчитанных по 1,0 и 1,5 Нг, и характеризует агрегатное состояние чернозема выщелоченного как отличное.
Наиболее важной и экологически значимой характеристикой почвенных агрегатов является их водопрочность, т.е. способность сопротивляться разрушающему действию воды. Почвы с прочной структурой хорошо впитывают влагу и аэрируются, хорошо обрабатываются, не подвергаются водной и ветровой эрозии. Критерием оценки устойчивости пахотного слоя к деградации физических свойств во времени на фоне природных и антропогенных факторов является наличие водопрочных агрегатов более 0,25 мм (табл. 2).
В контроле пахотного слоя водопрочные структурные отдельности размером более 0,25 мм составили 32,8-33,7%, менее 0,25 мм - 66,3-67,2%. Изучаемые
1. Влияние доломитовой муки на структурно-агрегатный состав выщелоченного чернозема при сухом рассеивании, % на воздушно-сухую навеску
Вариант Слой почвы, Размер структурных отдельностей, мм Кс
см >10 10-7 7-5 5-3 3-2 2-1 1-0,5 0,5-0,25 <0,25 10-0,25
Контроль 0-10 35,0 10,2 8,3 15,4 8,0 7,9 6,1 5,1 4,0 61,0 1,6
10-20 32,4 7,4 8,6 13,8 9,4 8,7 8,6 6,5 4,6 63,0 1,7
Доломитовая 0-10 34,3 8,3 7,4 15,2 7,8 9,3 8,6 7,8 1,3 64,4 1,8
мука 4,4 т/га 10-20 35,1 7,5 8,1 15,6 6,8 10,2 7,4 7,1 2,2 62,7 1,7
Доломитовая 0-10 31,4 7,4 8,6 16,1 8,1 12,1 7,7 7,2 1,4 67,2 2,0
мука 8,8 т/га 10-20 33,3 8,5 8,3 15,8 7,1 11,3 7,2 7,5 2,0 64,7 1,8
Доломитовая 0-10 30,8 8,6 10,2 17,3 7,5 10,5 7,9 7,2 1,2 69,2 2,2
мука 13,2 т/га 10-20 32,7 9,1 8,4 16,2 7,8 12,1 8,0 4,6 1,1 67,3 2,0
НСР0,5 1,6 1,4 0,8 0,8 0,77 1,3 1,1 1,6 1,02
2. Влияние доломитовой муки на структурно-агрегатный состав выщелоченного чернозема при мокром рассеивании, % на воздушно-сухую навеску
Вариант Слой почвы, Размер агрегатов, мм Критерий
см > 1 1-0,5 0,5-0,25 1-0,25 > 0,25 < 0,25 АФИ, %
Контроль 0-10 5,6 12,3 15,4 11,2 33,7 66,3 247
10-20 4,9 12,0 15,9 15,1 32,8 67,2 185
Доломитовая 0-10 12,7 12,8 22,6 16,4 48,1 62,3 216
мука, 4,4 т/га 10-20 10,6 8,3 21,3 14,5 40,2 59,8 204
Доломитовая 0-10 13,1 13,4 25,8 14,9 52,3 51,9 263
мука, 8,8 т/га 10-20 12,5 9,6 22,4 14,7 44,5 44,5 218
Доломитовая 0-10 15,4 15,1 13,8 28,6 57,8 42,2 281
мука, 13,2 т/га 10-20 14,1 12,6 11,0 24,3 49,4 50,6 280
НСРс,5 1,3 1,23 1,1 6,5 3,3 2,9
дозы доломитовой муки в неодинаковой степени влияли на воспроизводство утраченной водопрочной структуры выщелоченного чернозема. Доля структурных отдельностей более 0,25 мм под влиянием доломитовой муки, заделанной в дозе, равной 0,5 Нг, возросла на 7,4-14,4%, 1,0 Нг - на 11,7-18,6% и 1,5 Нг - на 16,6-24,1% по сравнению с контролем.
Количество пылеватой фракции (< 0,25 мм) под влиянием изучаемых доз доломитовой муки (4,4, 8,8 и 13,2 т/га) снизилось на 4,0-7,4%; 14,4-22,7 и 16,6-24,1% соответственно к контролю.
Структурное состояние почвы в контроле (38,943,0%) по содержанию водопрочных агрегатов размером 0,25-10 мм характеризуется как неудовлетворительное. Под влиянием доломитовой муки количество водопрочных агрегатов 0,25-10 мм к массе сухой почвы варьировало от 44,1 до 57,5%. Оценка структурного состояния чернозема выщелоченного в этих вариантах в отношении ее водоустойчивости характеризуется как хорошая [9].
По классификации, предложенной И.В. Кузнецовой [10], водоустойчивость структуры почвы по суммарному количеству агрегатов более 0,25 мм в контроле (32,8-33,7%) характеризуется как удовлетворительная. На известкованных вариантах суммарное количество агрегатов > 0,25 мм находилось в диапазоне от 40,2 до 57,8%, что по классификации водопрочности структуры почвы характеризуется как хорошая.
По данным А.А. Околеловой [11, 12], наиболее
объективным показателем структурно-агрегатного состояния чернозема выщелоченного служит оценка агрегатного состава по критерию АФИ, которая учитывает долю воздушно-сухих и водопрочных агрегатов. Критерий водопрочности агрегатов по АФИ рассчитывали по формуле:
Критерий АФИ = (А!/А2>100%, где А! и А2 -отношение суммы фракций размером 1 -0,25 мм при мокром и сухом просеиваниях соответственно. Во-допрочность структуры чернозема выщелоченного (185,0-281,0%) по критерию АФИ на всех вариантах опыта соответствовала хорошей оценке.
Таким образом, внесение доломитовой муки (0,5; 1,0 и 1,5 дозы по Н) в условиях безотвальной обработки почвы обеспечило снижение на 0,6-1,0 ед. обменной и гидролитической (на 1,5-3,0 мг-экв/100 г) кислотности. В то же время способствовало повышению суммы поглощенных оснований до 48,9-51,8 мг-экв/100 г почвы. Достоверные прибавки урожая сельскохозяйственных культур в среднем в зависимости от возрастающих доз составили 17,3-38,4 ц/га зерновых единиц. Установлено, что способность выщелоченного чернозема к агрегированию тесно связана не только с ежегодным рыхлением при безотвальной системе обработки почвы и биологическими особенностями возделываемых культур, но и с известкованием. Улучшение структурного состояния выщелоченного чернозема возрастало по мере увеличения доз доломитовой муки.
Литература
1. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Известкование почв (результаты 50-летних полевых опытов). - СПб.: ГНУ ЛНИИСХ Россельхозакадемии, 2010. - 253 с.
2. Биккинина Л.М.-Х., Алиев Ш.А. Влияние применения местной доломитовой муки на структурно-агрегатное состояние выщелоченного чернозема // Достижения науки и техники АПК, 2014, № 6. - С. 15-16.
3. Ломако Е.И., Алиев Ш.А. Известкование почв Республики Татарстан / Монография. - Казань, 2004. - 271 с.
4. Тюрин И.В. Органическое вещество почвы и его плодородие. - М.: Наука, 1965. - 320 с.
5. Минеев В.Г. Агрохимия: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - Изд-во: МГУ, Изд-во «КолосС», 2004. - с. 445447.
6. Известкование кислых почв / Под ред. Н.С. Авдонина и др. - М.: Изд-во: Колос, 1976. - С. 61-66.
7. Левин Ф.И. Влияние удобрений и извести на свойства слабоокультуренных подзолистых почв / Повышение плодородия почв Нечерноземной полосы. - М.: Изд-во МГУ, 1967. - С. 29-46.
8. Чернышов В.А. Обработка почвы в Нечерноземной полосе. - М.: Россельхозиздат, 1971. - 96 с.
9. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. - М.: Агропромиздат, 1986. -С. 62-72.
10. Кузнецова И.В. О некоторых критериях оценки физических свойств почв // Почвоведение, 1979, № 3. - С. 8188.
11. Околелова А.А., Стяжин В.Н., Касьянова А.С. Оценка продуктивности почв с помощью регрессионного анализа // Фундаментальные исследования, 2012, № 3 (ч. 2). - С. 328-332.
12. Околелова А.А., Желтобрюхов В.Ф., Егорова Г.С., Касьянова А.С. Провинциальные особенности структурной организации почв Волгоградской области // Биологические науки, 2013, № 4. - С. 379-383.
