CC BY
110
УДК 631.434
00!: 10.24411/2587-6740-2019-15081
АГРОГЕННАЯ И ПОСТАГРОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО
КУРСКОЙ ОБЛАСТИ
В.Г. Мамонтов1, Л.П. Родионова1, З.С. Артемьева2, В.А. Крылов1, Г.К. Клышбекова1
1ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева», г. Москва
2ФГБНУ «Почвенный институт имени В.В. Докучаева», г. Москва, Россия
В результате длительного использования чернозема типичного Курской области под бессменными озимой пшеницей, кукурузой и паром содержание наиболее ценной фракции воздушно-сухих агрегатов размером 5-1 мм уменьшилось на 22-40%%, тогда как количество отдельностей размером <1 мм возросло на 21-48%%. При этом средневзвешенный диаметр агрономически ценных агрегатов уменьшился в 1,3-1,6 раза, а коэффициент структурности — в 1,5-3,2 раза, хотя в целом агрегатное состояние пахотных почв остается отличным. В то же время водоустойчивость их структуры существенно ухудшилась, причем водоустойчивые агрегаты в пахотных почвах преимущественно имеют размер 1-0,25 мм, агрегаты более крупного размера или отсутствуют, или содержатся в минимальном количестве. Общее содержание водоустойчивых агрегатов уменьшилось под влиянием бессменной озимой пшеницы в 1,6 раза, бессменной кукурузы — в 1,9 раза, бессменного пара — более чем в 10 раз, а их средневзвешенный диаметр стал меньше в 2,8, 3,6 и 4,8 раза соответственно. При этом водоустойчивость структуры чернозема при возделывании бессменных озимой пшеницы и кукурузы сохранилась хорошей, в условиях бессменного пара структура стала неводоустойчивой. При замене бессменного пара залежью резко усиливается агрегирование почвенной массы, что благоприятно отражается на всех показателях структурного состояния чернозема. Общее содержание агрономически ценных агрегатов увеличилось на 16%%, их средневзвешенный диаметр возрос с 2,11 до 4,46 мм, а коэффициент структурности — с 2,3 до 5,7. Содержание водоустойчивых агрегатов составило более 60%%, их средневзвешенный диаметр увеличился в 2,6 раза. Водоустойчивость структуры стала отличной. Ключевые слова: чернозем типичный, структура, агрономически ценные агрегаты, водоустойчивые агрегаты, средневзвешенный диаметр агрегатов.
Введение
Характер почвенной структуры во многом определяет эффективность использования пахотных угодий. Как отмечал в свое время известный специалист в области физики почвы Н.А. Качинский [1, с. 254], «во всех случаях на почвах одного типа, одной генетической разности и в сходных агротехнических условиях структурная почва всегда характеризуется более благоприятными для сельскохозяйственных культур показателями, нежели бесструктурная или малоструктурная». Такая оценка почвенной структуры вполне справедлива, поскольку структура почвы прямо или косвенно влияет на многие физические свойства и большинство режимов почвы. Особенности почвенной структуры имеют определяющее значение для плотности сложения почвенной массы, размеров и конфигурации пор, объемов капиллярной и некапиллярной пористости, сопротивления пенетрации, набухания почвы и др. От характера почвенной структуры зависит водно-воздушный режим почвы, с которым, в свою очередь, непосредственно связаны ее тепловой, питательный и окислительно-восстановительный режимы, микробиологическая и ферментативная активность. Все эти свойства и режимы в значительной степени обусловливают эффективное плодородие почвы и продуктивность агроценозов.
К числу характерных особенностей целинных черноземов относится их уникальная комковато-зернистая или зернистая структура. Она преимущественно представлена агрегатами, имеющими размер 10-0,25 мм и обладающими высокой водоустойчивостью, при этом глыбистые отдельности и пылеватые частицы содержатся в незначительном количестве.
При вовлечении черноземов в пашню происходит разрушение почвенной структуры, сопровождающееся увеличением глыбистости и распыленности почвенной массы, уменьшением количества агрономически ценных и водоустойчивых агрегатов [1-4]. Обусловлено это не только разрушением структуры под воздействием техники. Ежегодные механические обработки усиливают аэрацию почвенного профиля, что на фоне некоторой гумидизации почвенного климата способствует перестройке микробных ценозов и увеличению микробиологической активности [5]. Активизация микробиологической деятельности на фоне уменьшения количества растительных остатков, ежегодно поступающих в почву, вызывает минерализацию гумусовых веществ, что и приводит к распаду почвенных агрегатов. На важнейшую роль гумусовых веществ, особенно новообразованных, в формировании почвенной структуры указывал еще В.Р. Вильямс [6], что в последующем было подтверждено работами отечественных и зарубежных исследователей [2, 7-11]. Разрушение почвенной структуры негативно влияет на всю совокупность водно-физических свойств почвы, в результате чего ухудшаются условия произрастания сельскохозяйственных культур и снижается их урожайность.
В последние десятилетия проблема, связанная с ухудшением структурного состояния пахотных почв, обострилась. Связано это с отказом сельхозпроизводителей от севооборотов и ориентацией на узкую специализацию и даже на длительное бессменное возделывание одной культуры. Усугубляет ситуацию ограниченное (или полное отсутствие) применение удобрений, в первую очередь органических, или же ненормированное внесение минераль-
ных удобрений, содержащих одновалентные катионы (^ №, Ш4), вызывающих пептизацию почвенных коллоидов и разрушение агрегатов. Это может еще в более заметной степени ухудшить структурное состояние почв и положить начало физической деградации пахотных угодий.
Поэтому изучение структурного состояния пахотных черноземов при разных системах землепользования имеет большое значение для оценки устойчивости почвенной структуры к экстенсивному сельскохозяйственному воздействию.
Материалы и методика
Объектом исследования служил чернозем типичный тяжелосуглинистый. Почвенные образцы отбирались в Центрально-Черноземном государственном биосферном заповеднике им. А.А. Алехина на участке целинной некоси-мой степи из гумусово-аккумулятивного горизонта А чернозема (слой мощностью 5-25 см). Образцы пахотного чернозема типичного были отобраны на стационарном полевом опыте Пе-тринского опорного пункта Курского НИИ АПП, заложенном в 1964 г. Изучались следующие варианты опыта: бессменная озимая пшеница без удобрений, бессменная кукуруза без удобрений, бессменный пар. Размер делянок 296 м2. В 1998 г. по инициативе Б.М. Когута и А.С. Фрида 2/3 участка пара было оставлено под бессменное парование, а 1/3 участка отведена под залежь.
Агрегатный анализ (сухое и мокрое просеивание) выполнен по методом Саввинова согласно имеющимся рекомендациям [12]. Для общей характеристики свойств почвы определяли содержание общего гумуса по методу Тюрина,
рНн2о, гидролитическую кислотность по методу Каппена, содержание подвижного Р2О по методу Чирикова [13]. Статистическую обработку проводили по Б.А. Доспехову [14].
Результаты исследований
Длительное сельскохозяйственное использование чернозема типичного оказало заметное влияние на его свойства (табл. 1).
В первую очередь обращает на себя внимание заметное уменьшение в пахотных почвах содержания общего гумуса. Наиболее существенные изменения произошли в черноземе бессменного пара, где потери гумуса по сравнению с целинным черноземом составили 48%. В результате перевода пара в залежь происходит увеличение содержания гумуса в почве, однако за истекший период его количество не только не достигло уровня целинного чернозема, но и почв агроценозов.
Исследуемые почвы характеризуются нейтральной реакцией среды, при этом между вариантами наблюдаются некоторые различия. Самое низкое значение рНн2о — 6,20 присуще целинному чернозему. В па2хотных почвах реакция среды несколько возросла. Под влиянием бессменной озимой пшеницы и бессменного пара рНн2о увеличился соответственно на 0,16 и 0,22 единицы, а в варианте с бессменной кукурузой достиг 6,77. При переводе бессменного пара в залежь величина рНн2о снизилась
до 6,22. 2
Схожим образом изменилась и величина гидролитической кислотности. В целинном черноземе она составила 5,52 мг-экв/100 г почвы. Под влиянием бессменной озимой пшеницы гидролитическая кислотность уменьшилась на 0,30, а бессменного пара — на 0,84 мг-экв/100 г почвы. Самая низкая величина гидролитической кислотности — 3,35 мг-экв/100 г почвы отмечается в варианте с бессменной кукурузой, где наблюдается и самое высокое значение рНн2о.
Содержание подвижного фосфора в целинном черноземе составило 58,6 мг/кг почвы. В пахотных почвах его содержание резко возрастает — до 113,3-177,8 мг/кг почвы. Известно, что до 70-80% всех запасов фосфора в почвах приходится на долю его органических соединений
[15]. Использование чернозема в пашне, сопровождающееся минерализацией гумуса, способствует высвобождению фосфора органофосфа-тов и увеличению содержания его подвижных форм.
Изучение агрегатного состава показало (табл. 2), что в составе воздушно-сухих агрегатов целинного чернозема преобладают фракции размером 5-3 мм (24,2%), 3-2 мм (19,1%) и 2-1 мм (18,3%).
Следующей по значимости является фракция 7-5 мм, на долю которой приходится 11,6%. Содержание глыбистых отдельностей (>10 мм) составило 4,6%, а фракции размером <0,25 мм — 7,3%. Содержание остальных фракций находится в пределах 3,5-6,4%.
Таким образом, структура целинного чернозема типичного преимущественно состоит из агрегатов размером 7-1 мм, на долю которых приходится более 70%. В свое время Д.В. Хан
[16] высказал мнение, что с агрономической точки зрения наиболее ценными являются агрегаты размером 5-1 мм. В целинном черноземе агрегаты этого размера явно преобладают, на их долю приходится 61,6%. Высокое содержание агрегатов размером 5-1 мм является характерной особенностью целинных черноземов, что неоднократно отмечалась в литературе [3, 4, 7, 17].
Длительное сельскохозяйственное использование привело к заметному изменению структуры чернозема типичного. Под влиянием бессменных озимой пшеницы и кукурузы содержание глыбистых отдельностей увеличилось в 1,9 раза, тогда как количество агрегатов размером 10-7 мм не изменилось, а размером 7-5 мм уменьшилось на 4%. Существенно изме-
нилось содержание агрегатов размером 5-2 мм. В варианте с бессменной озимой пшеницей содержание агрегатов размером 5-3 мм уменьшилось на 12,4%, а агрегатов размером 3-2 мм на 15,2%, под влиянием бессменной кукурузы содержание агрегатов этих фракций уменьшилось на 9,9 и 14,5% соответственно. Количество агрегатов размером 2-1 мм в варианте с бессменной озимой пшеницей несколько уменьшилось, тогда как в варианте с бессменной кукурузой обнаруживает тенденцию к увеличению. По сравнению с целинным черноземом содержание наиболее ценной с агрономической точки зрения фракции агрегатов размером 5-1 мм под влиянием бессменной озимой пшеницы уменьшилось на 31,9%, тогда как под влиянием бессменной кукурузы в меньшей степени — на 21,7%. Общее количество агрегатов размером 7-1 мм под влиянием бессменных озимой пшеницы и кукурузы стало меньше на 36,3 и 25,8% соответственно.
Разрушение агрегатов наиболее агрономически ценных фракций сопровождается увеличением количества агрегатов, сосредоточенных в более мелких фракциях. По сравнению с целинным черноземом в варианте с бессменной озимой пшеницей количество агрегатов размером 1-0,5 мм возросло в 4,4 раза, с бессменной кукурузой в 5,5 раза, а агрегатов размером 0,5-0,25 мм в 2,6 и 1,9 раза соответственно. Симптоматично, что содержание фракции размером <0,25 мм при возделывании бессменной озимой пшеницы увеличилось на 12,2%, тогда как под влиянием бессменной кукурузы практически не изменилось.
Структура чернозема бессменного пара в количественном отношении представлена двумя группами агрегатов. Одну группу составляют агрегаты размером от 2 до 10 и >10 мм. Их количество находится в пределах 2,9-7,4%. Вторую группу составляют агрегаты размером 2-0,25 мм, содержание которых варьирует от 11,4 до
Таблица 1
Химические и физико-химические свойства чернозема типичного
Вариант Общий гумус, % рНн2о Гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы Подвижный Р2О5, мг/кг
Целина 8,13 6,2. 5,22 58,6
Бессменная озимая пшеница без удобрений 6,18 6,36 5,12 147,2
Бессменная кукуруза без удобрений 5,54 6,77 3,35 113,3
Бессменный пар 4,22 6,42 4,38 192,3
Залежь 5,.. 6,22 5,41 97,.
НСР„5 .,37 .,.7 „,69 31,6
Агрегатный состав чернозема типичного Курской области
Таблица 2
Вариант Содержание агрегатов, %
>10 мм 10-7 мм 7-S мм S-3 мм 3-2 мм 2-1 мм 1-0,5 мм 0,5-0,25 мм <0,25 мм
Целина 4,6 6,4 11,6 24,2 19,1 18,3 3,5 5,. 7,3
Бессменная озимая пшеница без удобрений 8,5 6,6 7,2 11,8 3,9 14,. 15,4 13,1 19,5
Бессменная кукуруза без удобрений 8,9 6,6 7,5 14,3 4,6 21,. 19,3 9,4 8,4
Бессменный пар 5,7 4,6 4,6 7,4 2,9 11,4 2.,1 18,2 25,1
Залежь 11,1 15,9 19,2 22,7 4,8 12,9 6,6 2,8 4,1
НСР„5 2,3
Зб
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № S (371) / 2019
www.mshj.ru
Таблица 3
Изменение водоустойчивости структуры чернозема типичного под влиянием экстенсивного агрогенного воздействия и в постагрогенный период
Вариант Содержание агрегатов, %
>5 мм 5-3 мм 3-2 мм 2-1 мм 1-0,5 мм 0,5-0,25 мм <0,25 мм
Целина 9,2 15,6 14,4 18,4 15,2 9,4 17,8
Бессменная озимая пшеница без удобрений „,8 1,7 1,6 5,„ 1„,6 32,3 48,„
Бессменная кукуруза без удобрений „,4 „,5 „,8 2,3 7,8 31,2 57,„
Бессменный пар нет нет „,1 „,2 „,6 6,7 92,4
Залежь 3,3 3,8 3,2 6,6 17,5 26,1 39,5
НСР„5 3,„
20,1%. При этом содержание фракции размером <0,25 мм составило 25,1%, что в 3,4 раза больше, чем в целинном черноземе.
Общее содержание наиболее ценных агрегатов размером 5-1 мм при бессменном паровании чернозема составило 21,7%, а агрегатов размером 7-1 мм 26,3%, это в 2,8 раза меньше, чем в целинном черноземе. По сравнению с черноземом под бессменной озимой пшеницей содержание агрегатов размером 7-1 и 5-1 мм в черноземе под бессменным паром уменьшилось на 10,6 и 8,0%, а по сравнению с черноземом под бессменной кукурузой на 21,1 и 18,2%.
При переводе пара в залежь и поселении травянистой растительности получает развитие процесс оструктуривания почвенной массы. За 20 лет нахождения в залежи с характером структуры чернозема произошли резкие изменения. Их характерной особенностью является существенное увеличение содержания агрегатов крупных фракций и столь же значительное уменьшение доли агрегатов фракций мелкого размера. Если содержание агрегатов размером 3-1 мм не изменилось, то количество отдельностей размером >10 мм увеличилось практически в 2 раза, а агрегатов размером 5-3 и 10-7 мм возросло в 3,1 и 3,5 раза. В наибольшей мере увеличилось содержание агрегатов размером 7-5 мм, которых стало больше в 4,2 раза. И, наоборот, агрегатов размером 1-0,5 мм стало меньше на 13,5%, агрегатов размером 0,5-0,25 мм на 15,4%, а содержание фракции размером <0,25 мм уменьшилось на 21,0%.
Общее количество агрегатов размером 7-1 мм в черноземе залежи составило 59,6%, а наиболее ценных агрегатов размером 5-1 мм — 40,4%. Их содержание в 2,3 и 1,9 раза больше, чем в черноземе, находящимся под бессменным паром. Таким образом, в черноземе залежи произошла существенная трансформация почвенной структуры, однако полной идентичности со структурой целинного чернозема не наблюдается. В черноземе залежи выше содержание агрегатов крупных фракций и на 14,3% меньше содержание агрегатов размером 3-2 мм и на 5,4% меньше агрегатов размером 2-1 мм. Общее количество агрегатов размером 7-1 мм, преобладающих в составе структурных отдельностей целинного чернозема в черноземе залежи, меньше на 13,6%, а наиболее ценных агрегатов размером 5-1 мм меньше на 21,2%. Следовательно, в результате длительного парования чернозема произошла столь существенная трансформация его структуры, что последующее
20-летнее пребывание в залежном состоянии не способствовало полному восстановлению почвенной структуры.
Существенное влияние оказало агрогенное воздействие на водоустойчивость структуры чернозема типичного (табл. 3).
Структура целинного чернозема характеризуется очень высоким содержанием водоустойчивых агрегатов, преимущественно имеющих размер от 0,5 до 5 мм, на долю которых приходится 63,6%, в то время как на долю водоустойчивых агрегатов размером >5 и 0,5-0,25 мм приходится всего 9,2 и 9,4% соответственно, а фракции размером <0,25 мм — 17,8%.
В пахотных почвах водоустойчивость структуры заметно изменилась. В первую очередь обращает на себя внимание очень резкое уменьшение количества водоустойчивых агрегатов крупного размера. В черноземе под бессменной озимой пшеницей содержание водоустойчивых агрегатов, входящих в состав фракций, имеющих размер >1 мм, варьирует в пределах 0,8-5,0%, а их общее количество составило всего 9,1%, что почти на 50% меньше, чем в целинном черноземе. В черноземе под бессменной озимой пшеницей водоустойчивые агрегаты преимущественно представлены фракцией, имеющей размер 0,5-0,25 мм, содержание которой равно 32,3%, заметно меньше агрегатов размером 1-0,5 мм — 10,6%. Преобладает в данном черноземе фракция размером <0,25 мм, ее содержание составило 48%.
В черноземе под бессменной кукурузой водоустойчивых агрегатов размером >1 мм еще меньше, их общее количество составляет только 4,0%. Преобладают в данном черноземе, как и в черноземе под бессменной озимой пшеницей, водоустойчивые агрегаты размером 0,5-0,25 мм, содержание которых равно 31,2%. Несколько меньше содержание водоустойчивых агрегатов размером 1-0,5 мм — 7,8%. Более низкая водоустойчивость структуры этого чернозема подтверждается и более высоким содержанием фракции размером <0,25 мм, на долю которой приходится 57,0%.
Самая низкая водоустойчивость структуры отмечается в черноземе бессменного пара. Здесь вообще отсутствуют водоустойчивые агрегаты размером >5 и 5-3 мм, а водоустойчивые агрегаты более мелкого размера присутствуют в ничтожных количествах — от 0,1 до 0,6%, и лишь содержание водоустойчивых агрегатов размером 0,5-0,25 мм составило около 7%. Следовательно, во влажном состоянии твердая фаза чернозема бессменного пара будет преимущественно состоять из частиц и микроагре-
гатов размером <0,25 мм, на долю которых приходится 92,4%.
В черноземе залежи отчетливо проявляется процесс агрегирования почвенной массы. Появляются, хотя и в незначительном количестве — 3-4%, водоустойчивые агрегаты крупного размера (>5, 5-3 и 3-2 мм), а общее количество водоустойчивых агрегатов размером >1 мм составило 16,9%, что почти в 2 раза больше, чем в черноземе под бессменной озимой пшеницей и в 4,2 раза больше по сравнению с черноземом под бессменной кукурузой. В основном водоустойчивая структура чернозема залежи представлена агрегатами размером 1-0,5 и 0,5-0,25 мм, на долю которых приходится 17,5 и 26,1% соответственно. На довольно высоком уровне — 39,5% в черноземе залежи находится содержание фракции размером <0,25 мм, что в 2,2 раза выше, чем в целинном черноземе.
Таким образом, несмотря на 20-летнее нахождение чернозема бессменного пара в залежи водоустойчивость его структуры полностью не восстановилась и во многом сохраняет черты, присущие структуре экстенсивно используемых пахотных почв: низкое содержание водоустойчивых агрегатов крупного размера, преобладание среди водоустойчивых агрегатов фракции размером 0,5-0,25 мм и довольно высокое содержание фракции размером <0,25 мм.
Оценка показателей структурного состояния показала, что целинный чернозем типичный характеризуется высоким содержанием агрономически ценных воздушно-сухих агрегатов — 88,1% и высоким значением коэффициента структурности, равным 7,4 (табл. 4).
Преобладающая часть агрегатов относится к водоустойчивым, содержание которых составило 82,1%. По существующим критериям [18], агрегатное состояние целинного чернозема оценивается как отличное, а водоустойчивость структуры как избыточно высокая. При этом средневзвешенный диаметр всех воздушно-сухих агрегатов составил 3,48 мм, а агрономически ценных агрегатов — 3,41 мм. Средневзвешенный диаметр водоустойчивых агрегатов заметно меньше и равен 2,27 мм.
В пахотном черноземе общее содержание агрономически ценных агрегатов снизилось на 5-19%, а коэффициент структурности уменьшился до 2,3-4,8. Однако эти показатели все равно остаются на высоком уровне и агрегатное состояние чернозема под бессменными озимой пшеницей, кукурузой и паром оценивается как отличное. Однако при этом умень-
Таблица 4
Показатели структурного состояния чернозема типичного при экстенсивном агрогенном и постагрогенном воздействии
Вариант Средневзвешенный диаметр агрегатов, мм Сумма агрегатов размером 100,25 мм Коэффициент структурности Водоустойчивые агрегаты
все агрегаты размером 10-0,25 мм сумма, % средневзвешенный диаметр, мм
Целина 3,48 3,41 88,1 7,4 82,1 2,27
Бессменная озимая пшеница 2,83 2,69 72,0 2,6 52,. .,81
Бессменная кукуруза 3,1. 2,65 82,7 4,8 43,. .,63
Бессменный пар 2,1. 2,11 69,2 2,3 7,6 .,47
Залежь 4,91 4,46 84,9 5,7 6.,5 1,2.
НСР„5 .,6. .,32 2,8 1,8 2,6 .,19
шился размер структурных отдельностей. В черноземе под бессменной озимой пшеницей средневзвешенный диаметр всех агрегатов уменьшился с 3,48 до 2,83 мм, агрономически ценных агрегатов — с 3,41 до 2,69 мм, а под бессменной кукурузой — до 3,10 и 2,65 мм соответственно. Наиболее заметно размер агрегатов изменился в условиях бессменного пара. По сравнению с целинным черноземом средневзвешенный диаметр всей совокупности агрегатов уменьшился в 1,7 раза, а агрономически ценных агрегатов — в 1,6 раза.
При длительном экстенсивном использовании пашни более существенные изменения произошли с водоустойчивостью структуры чернозема. Под влиянием бессменной озимой пшеницы содержание водоустойчивых агрегатов уменьшилось до 52,0%, под влиянием бессменной кукурузы водоустойчивых агрегатов сохранилось еще меньше — 43,0%. По-видимому, озимая пшеница обладает более выраженным оструктуривающим эффектом по сравнению с кукурузой, хотя в целом водоустойчивость структуры чернозема под этими культурами оценивается как хорошая.
Крайне негативное влияние на водоустойчивость структуры чернозема оказал бессменный пар, где сохранилось всего 7,6% водоустойчивых агрегатов, что в 5,7-6,8 раза меньше по сравнению с участками, занятыми сельскохозяйственными культурами, и структура стала неводоустойчивой. Ранее для данного объекта были получены данные, согласно которым в черноземе бессменного пара содержание водоустойчивых агрегатов находится на уровне 11% [19].
Уменьшение количества водоустойчивых агрегатов сопровождается уменьшением их средневзвешенного диаметра. Если в черноземе под бессменной озимой пшеницей средневзвешенный диаметр агрегатов уменьшился по сравнению с целинным черноземом с 2,27 до 0,81 мм, то в черноземе под бессменной кукурузой и меньшим количеством водоустойчивых агрегатов их средневзвешенный диаметр уменьшился до 0,63 мм. В черноземе бессменного пара, где водоустойчивых агрегатов очень мало, их средневзвешенный диаметр равен всего 0,47 мм.
После перевода бессменного пара в залежь произошло резкое изменение структурного состояния чернозема. Содержание агрономически ценных агрегатов увеличилось на 15,7%, а коэффициент структурности — до 5,7. При этом средневзвешенный диаметр всей совокуп-
ности агрегатов увеличился с 2,10 до 4,91 мм, а агрономически ценных агрегатов — с 2,11 до 4,46 мм. Резко возросла и водоустойчивость структуры чернозема, о чем свидетельствует содержание водоустойчивых агрегатов, достигшее 60,5%, то есть в условиях залежи неводоустойчивая структура чернозема трансформировалась в отличную. Наряду с этим с 0,47 до 1,20 мм увеличился и средневзвешенный диаметр водоустойчивых агрегатов.
Следует отметить, что еще 9 лет назад общее количество водоустойчивых агрегатов в черноземе залежи составляло 48,9% [19], следовательно, структурообразующий эффект от произрастающей травянистой растительности, заключающийся в упрочнении внутреннего строения агрегатов, продолжается.
Выводы
Длительное экстенсивное сельскохозяйственное использование оказало неоднозначное влияние на структурное состояние чернозема типичного. Общее содержание агрономически ценных агрегатов в пахотных почвах сохранилось на высоком уровне, и их агрегатное состояние, согласно существующим критериям, оценивается как отличное. В то же время средневзвешенный диаметр всей совокупности агрегатов уменьшился с 3,48 до 2,10-3,10 мм, а агрономически ценных агрегатов — с 3,41 до 2,11-2,69 мм.
При длительном возделывании бессменной озимой пшеницы и кукурузы водоустойчивость структуры хотя и уменьшилась, но сохранилась на хорошем уровне. Ухудшение водоустойчивости структуры сопровождается уменьшением средневзвешенного диаметра водоустойчивых агрегатов на 1,46-1,64 мм.
Наиболее негативное влияние на почвенную структуру оказал бессменный пар, что проявляется в потере почвенной структурой водоустойчивости. При переводе пара в залежь заметно активизируются процессы агрегирования почвенной массы, сопровождающиеся увеличением количества агрономически ценных и водоустойчивых агрегатов и их средневзвешенного диаметра.
Литература
1. Качинский Н.А. Физика почвы. М.: Высшая школа, 1965. 319 с.
2. Гумматов Н.Г., Пачепский Я.А. Современные представления о структуре почв и структурообразовании: механизмы и модели, динамика и факторы (2-е изд.). Баку: Муаллим, 2016. 100 с.
3. Кузнецова И.В. Изменения физического состояния черноземов типичных и выщелоченных Курской области за 40 лет // Почвоведение. 2013. № 4. С. 434-441.
4. Медведев В.В. Структура почвы (методы, генезис, классификация, эволюция, география, мониторинг, охрана). Харьков, 2008. 406 с.
5. Коковина Т.П., Лебедева И.И. Современное состояние черноземов под пашней // Плодородие черноземов в связи с интенсификацией их использования. Научные труды Почвенного института имени В.В. Докучаева. М., 1990. С. 27-35.
6. Вильямс В.Р. Почвоведение. М.: ОГИЗ; Сельхозгиз, 1946. 456 с.
7. Кузнецова И.В. Содержание и состав органического вещества черноземов и его роль в образовании водопрочной структуры // Почвоведение. 1998. № 1. С. 41-51.
8. Когут Б.М., Сысуев С.А., Холодов В.А. Водопроч-ность и лабильные гумусовые вещества типичного чернозема при разном землепользовании // Почвоведение. 2012. № 5.С.555-561.
9. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю. Органическое вещество и структура почвы: учение В.Р. Вильямса // Известия ТСХА. 2014. Вып. 1. С. 42-51.
10. Tisdall J.M., Oades J.M. Organic matter and water-stable aggregates in soils. Europen Journal of Soil Science. 1982. Vol. 33. Pp. 141-163.
11. Elliott E.T. Aggregate structure and carbon, nitrogen and phosphorus in native and cultivated soils. Soil Science Society of America Journal. 1986. Vol. 50. Pp. 627-633.
12. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
13. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: МГУ, 1970. 489 с.
14. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
15. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. М.: МГУ, 2005. 558 с.
16. Хан Д.В. Органо-минеральные соединения и структура почвы. М.: Наука, 1969. 141 с.
17. Мамонтов В.Г., Когут Б.М., Родионова Л.П., Рыжков О.В. Влияние сельскохозяйственного использования чернозема типичного на его структурное состояние и содержание органического углерода в агрегатах разного размера // Известия ТСХА. 2016. Вып. 6. С. 22-31.
18. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: методическое руководство / под ред. В.И. Кирюшина и А.Л. Иванова. М.: Росинформагротех, 2005. 784 с.
19. Шеин Е.В., Лазарев В.И., Айдиев А.Ю. и др. Изменение физических свойств черноземов типичных (Курская область) в условиях длительного стационарного опыта // Почвоведение. 2011. № 10. С. 1201-1208.
3S -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 5 (371) / 2019
www.mshj.ru
Об авторах:
Мамонтов Владимир Григорьевич, доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-2563-8783, mshapochv@mail.ru
Родионова Людмила Павловна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения, mshapochv@mail.ru Артемьева Зинаида Семеновна, доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, artemieva_zs@esoil.ru Крылов Вадим Александрович, аспирант кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения, kryloff.vadim@yandex.ru Клышбекова Гулдана Клышбековна, бакалавр факультета почвоведения, агрохимии и экологии, guldana.kylyshbekova@mail.ru
AGROGENIC AND POSTAGROGENIC TRANSFORMATION OF THE STRUCTURE OF TYPICAL CHERNOZEM KURSK REGION
V.G. Mamontov1, L.P. Rodionova1, Z.S. Artemieva2, V.A. Krylov1, G.K. Klyshbekova1
1Russian state agrarian university — Moscow Timiryazev agricultural academy, Moscow 2V.V. Dokuchaev soil sceince institute, Moscow, Russia
As a result of prolonged use of theblack soiltypical for Kursk reglonunder permanent winter wheat, corn and fallow land, the most valuable fraction of air-dry aggregates of 5-1 mm in size have decreased by 22-40%, while the individual particles of <1 mm in sizehave increased by 21-48%. At the same time, the average weighted diameter of agronomically valuable aggregates have decreased by 1.3-1.6 and the structural coefficient has decreased by 1.5-3.2 times, although, on the whole, the aggregate state of arable soils remains excellent. At the same time, the water resistance of their structure has deteriorated significantly, with water-resistant aggregates in arable soils mostly of 1-0.25 mm in size, larger aggregates are either absent or are in their minimum quantity. The total content of water-resistant aggregates has decreased under the influence of permanent winter wheat by 1.6 times, permanent corn — by 1.9 times, permanent fallow land — by more than 10 times, and their average weighted diameter was 2.8, 3.6 and 4.8 times less, respectively. At the same time, the water resistance of the structure of black soil during the cultivation of permanent winter wheat and corn remained at the high level, and under the conditions of the permanent fallow land the structure became nonwater-resistant. Replacing the permanent fallow land with alayland, we can notice a sharp increase in the aggregation soil mass, which favorably reflects on every indicator of black soilstructure. The total content of agronomically valuable aggregates has increased by 16%, their average weighted diameter has increased from 2.11 to 4.46 mm, and the structural coefficient — from 2.3 to 5.7. The content of water-resistant aggregateshas accounted for more than 60%, their average weighted diameter has increased by 2.6 times. The water resistance of the structure has become excellent. Keywords: typical chernozem, structure, agronomically valuable aggregates, water-resistant aggregates, average weighted diameter of aggregates.
References
1. Kachinskij N.A. Soil physics. Moscow: Higher school, 1965. 319 p.
2. Gummatov N.G., Pachepskij YaA. Modern views on the structure of the soil and structure formation: mechanisms and models, dynamics and factors (2nd edition). Baku: Muallim, 2016. 100 p.
3. Kuznetsova I.V. The change in the physical condition of chernozems typical and leached Chernozem of Kursk oblast within 40 years. Pochvovedenie = Soil science. 2013. No. 4. Pp. 434-441.
4. Medvedev V.V. Soil structure (methods, genesis, classification, evolution, geography, monitoring, protection). Kharkiv, 2008. 406 p.
5. Kokovina T.P., Lebedeva I.I. The current state of chernozems under arable land. Fertility of chernozems in connection with the intensification of their use. Scientific works of Soil institute named after V.V. Dokuchaev. Moscow, 1990. Pp. 27-35.
6. Wilyams V.R. Soil science. Moscow: OGIZ; Selkhozgiz, 1946. 456 p.
7. Kuznetsova I.V. Content and composition of organic matter of chernozems and its role in the formation of water-line structure. Pochvovedenie = Soil science. 1998. No. 1. Pp. 41-51.
8. Kogut B.M., Sysuev S.A., Kholodov V.A. Water stability and labile humic substances of typical chernozem under different land use. Pochvovedenie = Soil science. 2012. No. 5. Pp. 555-561.
9. Shein E.V., Milanovskij E.Yu. Organic matter and soil structure: the doctrine of V.R. Williams. Izvestiya TSKHA = News TSHA. 2014. Issue 1. Pp. 42-51.
10. Tisdall J.M., Oades J.M. Organic matter and water-stable aggregates in soils. Europen Journal of Soil Science. 1982. Vol. 33. Pp. 141-163.
11. Elliott E.T. Aggregate structure and carbon, nitrogen and phosphorus in native and cultivated soils. Soil Science Society of America Journal. 1986. Vol. 50. Pp. 627-633.
12. Vadyunina A.F., Korchagina Z.A. Methods of research of physical properties of soils. Moscow: Agropromiz-dat, 1986. 416 p.
13. Arinushkina E.V. Manual on chemical analysis of soils. Moscow: MSU, 1970. 489 p.
14. DospekhovB.A.Technique of field experience. Moscow: Agropromizdat, 1985. 351 p.
15. Orlov D.S., Sadovnikova L.K., Sukhanova N.I. Soil chemistry. Moscow: MSU, 2005. 558 p.
16. Khan D.V. Organic compounds and soil structure. Moscow: Science, 1969. 141 p.
17. Mamontov V.G, Kogut B.M., Rodionova L.P, Ryzhkov O.V. Influence of agricultural use of typical Chernozem on its structural state and organic carbon content in aggregates of different sizes. Izvestiya TSKHA = News TSHA. 2016. Issue 6. Pp. 22-31.
18. Agroecological assessment of land, design of adaptive landscape systems of agriculture and agricultural technologies: methodological guidance. Under the editorship
of V.I. Kiryushin and A.L. Ivanov. Moscow: Rosinformagro-tech, 2005.784 p.
19. Shein E.V., Lazarev V.I., Ajdiev A.Yu. etc. Change the physical properties of typical Chernozem (Kursk region) in long-term stationary experience. Pochvovedenie = Soil science. 2011. No. 10. Pp. 1201-1208.
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«МЕХАНИЗМЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРИБЫЛИ НА АГРАРНОМ РЫНКЕ. РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ»
28.11
МОСКВА
ГОСТИНИЦА «космос»
I к
About the authors:
Vladimir G. Mamontov, doctor of biological sciences, professor, professor of the department of soils science, geology and landscape science, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-2563-8783, mschapochv@mail.ru Lyudmila P. Rodionova, candidate of agricultural sciences, associate professor of the department of soils science, geology and landscape science, mshapochv@mail.ru
Zinaida S. Artemieva, doctor of biological sciences, associate professor, leading researcher, artemieva_zs@esoil.ru
Vadim A. Krylov, graduate student of the department of soils science, geology and landscape science, kryloff.vadim@yandex.ru
Guldana K. Klyshbekova, bachelor of the faculty of soils science, agricultural chemistry and ecology, guldana.kylyshbekova@mail.ru
mshapochv@mail.ru
