Научная статья на тему 'Физические свойства дерново-подзолистых почв в длительном агрономическом опыте'

Физические свойства дерново-подзолистых почв в длительном агрономическом опыте Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
663
61
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫЕ ПОЧВЫ / ДЛИТЕЛЬНЫЙ АГРОНОМИЧЕСКИЙ ОПЫТ / ПРОЧНОСТЬ АГРЕГАТОВ / СОПРОТИВЛЕНИЕ РАСКЛИНИВАНИЮ / FUNDAMENTAL PHYSICAL PROPERTIES / SOD-PODZOLIC SOILS / LONG-TERM FIELD EXPERIMENT / AGGREGATE STRENGTH / PENETRATION RESISTANCE

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Шеин Евгений Викторович, Сакункончак Туангсуанг, Милановский Евгений Юрьевич, Хайдапова Долгор Доржиевна, Мазиров Михаил Арнольдович

Изучены основные физические свойства дерново-подзолистых почв, находящихся в условиях длительного агрономического опыта. Показано, что под влиянием почти 100-летнего применения извести, удобрений и навоза они значимо не изменились. Выявлены достоверные отличия в параметрах аппроксимации зависимости сопротивления расклиниванию от влажности в варианте с внесением органических удобрений. Это указывает на более прочные межчастичные контакты в изученном диапазоне влажностей, а также на увеличение межчастичных взаимодействий с уменьшением влажности в вариантах Контроль и Известь по сравнению с другими вариантами. Последнее связано с облегченным гранулометрическим составом почв варианта Контроль и агрегацией частиц вследствие влияния извести (вариант Известь).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Шеин Евгений Викторович, Сакункончак Туангсуанг, Милановский Евгений Юрьевич, Хайдапова Долгор Доржиевна, Мазиров Михаил Арнольдович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PHYSICAL PROPERTIES OF SODDY-PODZOLIC SOILS UNDER LONG-TERM FIELD EXPERIMENT

The fundamental physical properties of sod-podzolic soils under long-term field experiment were studied. The results showed that these properties have not changed significantly under the influence of nearly 100 years of liming, chemical and organic fertilization. The significant differences of approximation parameters of dependence penetration resistance from soil moisture content indicated that the application of manure increased interparticle contacts within the studied moisture range and increased interparticle forces by decreasing moisture content in the control and lime treatments compared with the others ones that resulted from the sand fractions increasing in granulometric composition of control treatment soils and aggregation of particles due to the influence of lime (lime treatment).

Текст научной работы на тему «Физические свойства дерново-подзолистых почв в длительном агрономическом опыте»

ФИЗИКА И МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ

УДК 631.4

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ

В ДЛИТЕЛЬНОМ АГРОНОМИЧЕСКОМ ОПЫТЕ1

Е.В. Шеин, Т. Сакункончак, Е.Ю. Милановский, Д.Д. Хайдапова, М.А. Мазиров, Н.Ф. Хохлов

Изучены основные физические свойства дерново-подзолистых почв, находящихся в условиях длительного агрономического опыта. Показано, что под влиянием почти 100-летнего применения извести, удобрений и навоза они значимо не изменились. Выявлены достоверные отличия в параметрах аппроксимации зависимости сопротивления расклиниванию от влажности в варианте с внесением органических удобрений. Это указывает на более прочные межчастичные контакты в изученном диапазоне влажностей, а также на увеличение межчастичных взаимодействий с уменьшением влажности в вариантах Контроль и Известь по сравнению с другими вариантами. Последнее связано с облегченным гранулометрическим составом почв варианта Контроль и агрегацией частиц вследствие влияния извести (вариант Известь).

Ключевые слова: фундаментальные физические свойства, дерново-подзолистые почвы, длительный агрономический опыт, прочность агрегатов, сопротивление расклиниванию.

Введение

В условиях интенсивного сельскохозяйственного производства многие свойства почв заметно изменяются. В основном это происходит под влиянием сельскохозяйственной техники, которая почву уплотняет, создает уплотненные подпахотные слои, тем самым нарушая водно-воздушный режим. Соответственно изменяется и почвенная биота, что нередко приводит к существенной трансформации органического вещества. Применение удобрений, в том числе и органических, также действует на многие свойства почв, включая и довольно консервативные физические (агрегатный состав, удельную поверхность и т.д.) [12, 17].

Однако в зависимости от системы ведения сельскохозяйственного производства, фундаментальных свойств почв, почвенно-климатической зоны эти изменения могут быть весьма разнообразны и значительны вплоть до трансформации фундаментальных свойств, а могут быть и столь малы, что традиционными методами исследования не улавливаются. Как показано в ряде работ [16, 19], длительное внесение удобрений на гранулометрический состав и плотность почв влияет незначительно, но это не означает, что никаких изменений не происходит. Вследствие особенностей физических свойств, их консерватизма, стабильности нередко традиционные методы не в состоянии их уловить. Поэтому важно обосновать набор физических методов, которые позволили бы четко и однозначно наметить направление изменений, достоверно оценить различия свойств в зависимости от варианта агрономического воздействия.

Задачи работы: 1) изучить широкий набор физических свойств дерново-подзолистой почвы; 2) проанализировать их изменения под влиянием применения удобрений, извести, навоза; 3) обосновать набор физических свойств и соответствующих методов изучения для выявления их изменений под влиянием минеральных и органических удобрений, извести.

Объекты и методы исследования

Исследования проводили на длительном полевом опыте Тимирязевской академии, заложенном профессором А.Г. Дояренко в 1912 г. Почва дерново-сред-неподзолистая легкосуглинистая. Земельный участок, площадью 1,5 га с уклоном 1° на северо-запад, расположен на южной окраине Клинско-Дмитровской возвышенности. Он разделен на две части, в каждой из которых нарезаны по шесть прямоугольных полей. На одной части размещены бессменные культуры: озимая рожь, картофель, ячмень, клевер, лен и чистый пар; на второй — севооборот: 1 — чистый пар, 2 — озимая рожь, 3 — картофель, 4— овес (ячмень) с подсевом клевера, 5 — клевер, 6 — лен. Каждое поле бессменных посевов перпендикулярно длинной стороне и разделено на делянки площадью 100 м2 каждая, на которых применялись следующие варианты удобрений: Контроль, К, Р, К, ОТ, Ж, РК, КРК, навоз, КРК+навоз. На бессменном участке заложено два контроля. С осени 1949 г. регулярно, один раз в ротацию, в течение 6 лет на продольной половине каждого поля проводилось известкование почвы.

Минеральные элементы питания и навоз вносили разными дозами в течение четырех периодов (табл. 1).

1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, гранты № 07-04-00131, № 08-04-00656.

Таблица 1 Нормы внесения минеральных элементов питания и навоза по периодам [6]

Первая доза извести составила 4,57 т/га доло-митизированного известняка. Последующие рассчитывали на основе гидролитической кислотности почвы: в 1954 г. — 4,5 т/га; 1960 г. — 1; 1966 г. — 2; 1973 г. — 3; 1978 г. — 2; 1984 г. — 3; 1990 г. — 2 и в 1996 г. — 3 т/га [5, 6].

В апреле 2008 г. на участке бессменных посевов ячменя с помощью цилиндра-бура в 3-кратной пов-торности были отобраны образцы почв из слоев 0—10, 10—20, 20—30 и 30—40 см. Варианты: Контроль, Известь, МРК, МРК+навоз. Плотность измеряли буром Польского. Гранулометрический состав определяли в два этапа: на первом почву растирали и просеивали через сито с отверстиями диаметром 1 и 0,25 мм, отделяя грубодисперсные фракции. Оставшуюся после просеивания почву (фракция <0,25 мм) для установления ее гранулометрического состава исследовали при помощи лазерно-дифракционного метода на приборе FRITSCH Лпа1узеие-22 с предварительной обработкой ультразвуком в чистой воде. Таким образом получали процентное содержание грубодисперс-ных фракций (>0,25 мм) и гранулометрический состав мелкодисперсной фракции (<0,25 мм). Это было необходимо сделать в связи с тем, что в исследуемой почве высокое содержание грубодисперсных фракций (песка среднего и крупного, гравия), которые затрудняли анализ распределения частиц размерами менее фракции среднего песка.

Определение удельной поверхности проводили методом десорбционного равновесия над насыщенными растворами солей и методом тепловой десорбции газов (азота). В первом случае растертые образцы почв (3—5 г) увлажняли и выдерживали две недели над водой в эксикаторе до достижения состояния квазиустойчивого равновесного насыщения. После этого их помещали в эксикаторы, в которых происходила десорбция паров воды над насыщенными растворами солей с относительными давлениями 0,15; 0,332; 0,55; 0,86; 0,98 и выдерживали их до достижения равновесия. Опыт продолжался около трех месяцев. Затем образцы высушивали при температуре 105°, рассчитывали влажность почв и удельную поверхность по методу БЭТ [9]. Последний показатель получали и на приборе СОРБТОМЕТР-М, т.е. методом тепловой десорбции газов (азота) [11].

Агрегатный состав почв в верхнем слое (0—10 и 10—20 см) определяли методом сухого просеивания

на приборе RETSCH [18]; содержание органического углерода — с помощью автоматического анализатора (АН-7529) при температуре 900—1000° в потоке очищенного от примесей кислорода [2].

Теплоту смачивания (ТС, кал/г) определяли на калориметре типа ОХ12К и вычисляли по формуле: ТС = Kk • tn/Pc, где Kk — теплоемкость калориметра, tn — истинное повышение температуры, Pc — масса абсолютно сухой навески [11].

Прочность сухих агрегатов размером 3—5 и 5—7 мм измеряли в 20-кратной повторности на коническом пластометре П.А. Ребиндера. Этот показатель, или сопротивление расклиниванию, вычисляли по формуле Ребиндера: Pm = 1,108 F/h2, где F — нагрузка, кг; h — глубина погружения конуса, см; 1,108 — коэффициент для угла раскрытия конуса 30°; Pm — сопротивление расклиниванию, кг/см2 [8, 9, 11]. Сопротивление расклиниванию было изучено на приборе «Penetrometer» с почвой разной влажности [10, 15].

Результаты и их обсуждение

В табл. 2 представлены результаты исследования основных свойств дерново-подзолистой почвы. По гранулометрическому составу почвы поверхностных слоев варианта Контроль относятся к среднему суглинку и легкому суглинку. Следует отметить резкое облегчение (до супеси) состава и высокий процент грубых фракций в слоях 30—40 см варианта NPK. В целом, такое двувершинное распределение гранулометрических элементов характерно для моренных плохо отсортированных отложений. На характерное распределение по профилю указывает и удельная поверхность как по азоту, так и по воде: этот показатель в пределах профиля невысок и сравнительно однороден. Отметим, что в нижних слоях (30—40 см) вариантов Контроль и NPK+навоз происходит труднообъяснимое его увеличение. Кроме того, заметно возрастает удельная поверхность, определенная методом десорбции паров воды, в варианте NPK+навоз. По-видимому, это объясняется повышенной гидро-фильностью органического вещества в данном варианте и некоторым изменением минералогического состава в нижних слоях почвы [7]. Следует отметить и повышенную водоудерживающую способность почв в этом варианте, что хорошо иллюстрируется более высокой влажностью при пределах текучести и пластичности.

Как известно, в большинстве случаев плотность почвы, определенная методом бура Польского, имеет несколько завышенные значения в сравнении с таковым Качинского. Однако использование первого метода позволяет произвести сравнительную оценку данного показателя по вариантам. Плотность почвы (табл. 2) заметно увеличивается с глубиной во всех вариантах. В пахотном слое варианта NPK+навоз она меньше по сравнению с другими вариантами, т.е.

Период Годы Навоз, т/га N P2O5 K2O

кг д. в/га

1 1912—1938 18 7,5 15 22,5

2 1939—1954 20 75 60 90

3 1955—1972 10 50 75 60

4 1973 — настоящее время 20 100 150 120

Таблица 2

Некоторые физические и химические свойства дерново-подзолистой почвы

Варианты Глубина, см Физич. глина, % Содержание ила, % Содержание ГФ, % Плотность, г/см3 Содержание агрегатов, % С , ^ орг> % S ^пол. по воде, м2/г S пол. по азоту, м2/г ТС, кал/г ПП, % ПТ, %

Контроль 0—10 27,61 3,92 24,64 1,56 71,89 1,04 22,01 2,90 1,68 14,49 19,24

10—20 28,17 3,90 28,34 1,58 71,71 1,04 20,84 3,26 1,56 15,10 18,16

20—30 29,27 4,59 34,18 1,80 — 0,65 18,67 3,78 1,37 12,60 15,29

30—40 34,04 4,98 28,64 1,75 — 0,24 26,20 10,81 1,39 12,33 15,25

Известь 0—10 31,48 4,23 25,30 1,67 76,77 1,20 22,60 2,50 2,18 15,10 19,88

10—20 29,54 3,95 24,34 1,65 82,58 1,2 21,80 2,50 1,46 15,56 19,43

20—30 31,34 4,23 25,56 1,88 — 1,05 20,79 2,80 1,46 15,53 20,03

30—40 25,82 3,41 32,32 1,97 — 0,75 14,10 3,56 1,25 12,61 14,02

NPK 0—10 32,53 4,77 24,88 1,58 72,43 1,16 21,77 3,18 1,44 15,16 19,92

10—20 31,10 4,26 26,50 1,50 71,92 1,22 17,69 2,92 1,78 14,45 18,96

20—30 29,13 3,88 35,30 1,67 — 0,67 19,02 3,90 1,47 12,87 16,59

30—40 17,39 2,42 59,10 1,75 — 0,26 13,75 4,36 0,78 12,95 13,71

ОТ^навоз 0—10 32,12 4,23 20,26 1,44 81,13 1,77 27,83 2,44 2,20 12,82 26,45

10—20 31,08 4,20 25,86 1,40 75,10 2,09 31,38 2,44 3,13 21,38 27,22

20—30 27,42 3,76 29,02 1,75 — 0,57 20,40 3,39 1,23 13,20 17,13

30—40 35,57 6,55 25,20 1,84 — 0,21 46,66 17,84 2,11 13,30 19,48

Примечания. Содержание агрегатов — содержание агрономически ценных агрегатов; содержание ГФ — содержание грубых фракций (>0,25 мм); Sпол. — полная удельная поверхность, ТС — теплота смачивания, ПП — влажность при пределе пластичности, ПТ — влажность при пределе текучести.

внесение навоза улучшает плотность почвы в пахотном слое. В варианте Известь плотность почвы наибольшая и незначительно выше варианта Контроль, что отмечалось также и в исследованиях ТСХА в 1996—1998 гг., однако предполагается, что это уплотнение в пределах ошибки опыта [1].

Теплота смачивания варьировала в пределах 0,78—3,13 кал/г, т.е. эта почва может быть отнесена к слабо гидрофильной. Наибольшие значения показателя наблюдаются в варианте NPK+навоз, что, видимо, связано в первую очередь с наличием гидрофильного органического вещества.

На рис. 1 приведены дифференциальные кривые гранулометрического состава частиц <0,25 мм (лазерно-дифракцион-ный метод). Анализ указывает на следующие особенности в их распределении: 1) в поверхностных слоях содержание самых тонких частиц (<5 мкм) во всех вариантах примерно равно, различия касаются диапазона частиц 10—50 мкм (фракция крупной пыли, по Качинскому), где наибольшим содержанием незначительно выделяются варианты NPK+навоз, NPK и Известь, а наименьшим — Контроль; 2) в слое 20—30 см фракция пыли наиболее выражена в вариантах Известь и NPK+навоз; 3) в слое 40—50 см со-

держание крупных частиц (>100 мкм) наибольшее в варианте NPK+навоз, а в Контроле эти частицы отсутствовали; 4) в самых глубоких слоях (90—100 см)

Рис. 1. Дифференциальные кривые гранулометрического состава объектов исследования (для частиц <0,25 мм)

заметно доминируют крупные частицы (мелкий песок) в варианте Контроль, что еще раз подчеркивает его отличие по исходным § характеристикам. Остальные варианты, осо- ^ бенно в области тонких частиц, близки. Из е приведенных данных можно сделать вывод о том, что Контроль несколько отличается по исходному (природному) гранулометрическому составу от участков с вариантами агрохимического воздействия облегченным гранулометрическим составом. Кроме того, следует отметить и повышенное содержание тонких частиц в варианте КРК+навоз практически по всему профилю, что, вероятнее всего, также связано с особенностями исходного гранулометрического состава участка данного варианта, хотя вероятность образования органо-минеральных коллоидальных и предколлоидальных фракций за счет внесения навоза нельзя отвергать.

Итак, сравнительный анализ некоторых физических и химических свойств почв поверхностных горизонтов различных вариантов длительного агрономического опыта показал следующее: 1) почвы слабо различаются по фундаментальным физическим свойствам, которые характеризуют их твердофазную основу — она изменилась очень незначительно; 2) наблюдается заметная пространственная изменчивость свойств как по профилю, так и между вариантами. Полагаем, что несколько облегченный гранулометрический состав варианта Контроль и повышенное содержание тонких частиц в варианте КРК+навоз обусловлен в первую очередь пространственной неоднородностью почвенного покрова участка и в меньшей мере — агрохимическим и агротехническим воздействиями. В целом же можно сделать вывод, что фундаментальные физические свойства под влиянием длительных агрохимических воздействий существенно не изменяются. Лишь вариант КРК+навоз заметно отличается повышенным содержанием тонких гранулометрических частиц и соответственно более высокой водоудерживающей способностью (влажностью) при пределах текучести и пластичности.

Вследствие небольших различий в фундаментальных физических свойствах вариантов мы решили провести анализ физико-механических свойств почвы — механической прочности агрегатов и сопротивления расклиниванию почвенных паст различной влажности, которые дают возможность оценить движение частиц друг относительно друга, т.е. межчастичные взаимодействия. Эти свойства могут оказаться более чувствительными и важными, чем традиционные фундаментальные.

Прочность воздушно-сухих агрегатов вариантов Известь и КРК+навоз выше Контроля и КРК для обеих глубин (0—10 и 10—20 см) и для обоих диаметров агрегатов (3—5 и 5—7 мм) (рис. 2). Если в отношении известкованных почв полученные ре-

3,0 г

- ( У///////Л 1 3 1 1

0-10 см 0 1 -Й 10-20 см о О" 5 е о о 8 2 о Известь 03-5 мм | 5 е о о 8 2 о ЫРК ^5-7 мм 5 § О о 8 2 о ЫРК+навоз

Рис. 2. Прочность воздушно-сухих агрегатов разного размера дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы

зультаты укладываются в общепринятую концепцию повышения механической устойчивости кислых почв при известковании [4], то для варианта КРК+навоз следует сделать несколько пояснений. Как известно, химическая природа органических веществ создает условия для формирования устойчивых коагуля-ционных связей, которые в случае сухих агрегатов могут трансформироваться в смешанные и цементационные [13]. Это увеличивает прочность агрегатов почвы, цементируя микроагрегаты и макроагрегаты в сухом состоянии [13, 14]. Таким образом, внесение органического удобрения не только повышает количество органического вещества в почве (табл. 2), но также приводит к увеличению прочности ее агрегатов в воздушно-сухом состоянии.

Наиболее интересным, на наш взгляд, представляется поведение почв разных вариантов под механической нагрузкой в виде сопротивления расклиниванию (Рм) при различной влажности (Щ. В этом случае почва подвергается как деформациям сдавливания, так и деформациям сдвига, когда в полной мере проявляются ее дилатантные свойства и свойства, характеризующие сцепление почвенных частиц [3], что в целом характеризует ее механическую прочность. На рис. 3 представлены кривые, характеризующие зависимость сопротивления расклиниванию от влажности почв в диапазоне влажность предела текучести — влажность предела пластичности в различных вариантах опыта. Практически для всех глубин кривая зависимости Pw—W для варианта КРК+навоз находится в области более высокой влажности, т.е. при одинаковой влажности почвы здесь обладают более прочными межчастичными связями, формируя структуры типа коагуляционных. Вариант Известь также проявляет заметные прочностные и дилатантные свойства, что подтверждается более крутой кривой. Прочность почвенной структуры во всех вариантах опыта резко возрастает в довольно узком диапазоне влажности. Такое реологическое поведение характерно для почв с наличием грубодисперсных гранулометрических компонентов, что и подтверждают данные гранулометрического анализа.

Рис. 3. Зависимость сопротивления расклиниванию (Рт, кг/см2) дерново-подзолистой почвы от влажности (Ж, % к массе абсолютно сухой почвы) по вариантам исследования

Однако, учитывая, что влажность паст при пределе текучести разных вариантов заметно различалась (табл. 2), для сравнительного анализа результаты представлены на рис. 4 в виде относительной влажности: отношения влажности к влажности предела текучести (Ж/Жг). Это позволило провести графическую сравнительную оценку угла наклона полученных кривых сопротивления расклиниванию от относительной влажности, указывающего на проявление дилатантных свойств, изменения внутреннего трения от влажности и других особенностей межчастичных взаимодействий на качественном уровне.

Как видно из рис. 4, при снижении относительной влажности в большей степени растет сопротивление расклиниванию в варианте Известь, в меньшей — NPK+навоз, что вполне объяснимо «смазывающим»

Рис. 4. Зависимость прочности агрегатов дерново-подзолистой почвы от относительной влажности (Ж/Жг) (Условные обозначения на рис. 3.)

действием гидрофильного органического вещества в последнем случае. Наибольшее сопротивление расклиниванию почв в варианте Известь согласуется с известными литературными данными [9]. Варианты NPK и Контроль занимают промежуточное положение. Однако сравнительный графический анализ является качественным и не дает возможности оценить достоверность различий объектов исследования по зависимостям сопротивления расклиниванию при различной влажности. Поэтому для анализа достоверности различий в механических свойствах почв разных вариантов опыта был использован следующий подход. Полученные экспериментальные данные аппроксимировались степенным уравнением вида

( X

У = [ X

где в качестве функции использовали сопротивление расклиниванию, а независимой переменной выступала влажность почвы; полученные параметры аппроксимации Ь1 и Ь2 анализировали на достоверность, а также определяли достоверность различий параметров аппроксимации кривых соответствующих вариантов опыта.

В указанной выше степенной модели параметр Ь2 ответствен за положение зависимости: чем он больше, тем выше расположена кривая, т.е. при одинаковой влажности сопротивление пенетрации выше. А это значит, чем больше Ь2, тем сильнее межчастичные взаимодействия, лучше выражены межчастичные связи и меньше возможностей двигаться частицам друг относительно друга. Параметр Ь1 указывает на крутизну исследуемой зависимости: чем он больше по абсолютной величине, тем круче становится кривая Ру—Ж при снижении влажности. Физически это указывает на то, что в почвах с повышенным параметром Ь1 при уменьшении влажности быстрее растут межчастичные взаимодействия, частицы при снижении Ж быстрее приходят в соприкосновение друг с другом, сильнее выражены дилатантные свойства и внутреннее трение.

Результаты расчета параметров аппроксимации и оценки достоверности различий между вариантами опыта приведены в табл. 3. На всех глубинах параметр Ь2 варианта NPK+навоз достоверно выше, чем в других вариантах, что с высокой степенью достоверности указывает на более высокое положение данной кривой по сравнению с кривыми для других вариантов. Визуально это хорошо видно на рис. 3, где кривая зависимости Ру— Ж лежит значительно правее, а значит и выше, чем другие кривые. Достоверно более низкие значения параметра Ь1 отмечаются в нижних слоях этого варианта, что указывает

Примечание. Числитель — данные в колонке, знаменатель — данные в ряду; *— значимо различаются (с вероятностью 0,95).

Таблица 3

Оценка влияния применения удобрений, извести и навоза на изменение прочности почвы моделью убывающей функции

Глубина 0—10 см Глубина 10—20 см

Вариант Контроль Известь ОТК Вариант Контроль Известь ОТК

Ъ1 Ь2 Ъ1 Ъ2 Ъ1 Ъ2 Ъ1 Ъ2 Ъ1 Ъ2 Ъ1 Ъ2

Известь Ъ1 8,72 Известь Ъ1 10,52*

9,37 7,11

Ь2 13,61* Ъ2 13,70*

15,04 14,58

ОТК Ъ1 8,72 9,37* ОТК Ъ1 10,52* 7,11

8,14 8,14 6,99 6,99

Ь2 13,61* 15,04* Ъ2 13,70* 14,58

14,23 14,23 14,52 14,52

ОТК+навоз Ъ1 8,72 9,37* 8,14 ОТК+навоз Ъ1 10,52* 7,11 6,99*

7,85 7,85 7,85 6,42 6,42 6,42

Ь2 13,61* 15,04* 14,23* Ъ2 13,70* 14,58* 14,52*

18,13 18,13 18,13 18,32 18,32 18,32

Глубина 20—30 см Глубина 30—40 см

Вариант Контроль Известь ОТК Вариант Контроль Известь ОТК

Ъ1 Ъ2 Ъ1 Ъ2 Ъ1 Ъ2 Ъ1 Ъ2 Ъ1 Ъ2 Ъ1 Ъ2

Известь Ъ1 10,68 Известь Ъ1 9,60

13,60 10,68

Ь2 11,82* Ъ2 11,86*

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

15,57 10,40

ОТК Ъ1 10,68 13,60 ОТК Ъ1 9,60* 10,68*

8,22 8,22 5,79 5,79

Ь2 11,82 15,57* Ъ2 11,86* 10,40*

11,94 11,94 8,76 8,76

ОТК+навоз Ъ1 10,68* 13,60 8,22 ОТК+навоз Ъ1 9,60* 10,68* 5,79*

6,93 6,93 6,93 8,17 8,17 8,17

Ь2 11,82* 15,57* 11,94 Ъ2 11,86* 10,40* 8,76*

12,09 12,09 12,09 13,79 13,79 13,79

на большую пологость кривой зависимости Р^—Ж Это видно и на рис. 4. Указанные достоверные отличия в параметре Ь1 для варианта МРК+навоз от соответствующих параметров аппроксимации других вариантов указывают на достоверно иной характер межчастичных связей в этом варианте опыта: они более прочные и мало изменяются в изученном диапазоне влажностей. Также достоверны более высокие значения параметра Ь1 вариантов Контроль и Известь по сравнению с другими, в особенности для глубины 30—40 см. Это указывает на достоверно более высокий рост межчастичных взаимодействий с уменьшением влажности, чем в других вариантах опыта, что связано с облегченным гранулометрическим составом почв варианта Контроль и агрегацией частиц вследствие влияния извести.

Таким образом, представленный в статье подход в изучении кривых зависимостей физико-механических свойств (в частности, сопротивления расклиниванию) почв от влажности позволяет получить информацию

о достоверности различий параметров кривых, а, следовательно, и достоверности различий реологического поведения почв разных вариантов исследования, что весьма сложно сделать для других фундаментальных физических свойств почв.

Выводы

1. В почвах вариантов длительного опыта Контроль, Известь, МРК и МРК+навоз были изучены фундаметнльные физические свойства, такие как гранулометрический состав, плотность, удельная поверхность, структура, теплота смачивания, а также зависимости сопротивления расклиниванию от влажности в диапазоне предел текучести — предел пластичности.

2. Длительный агрономический опыт показал, что фундаментальные физические свойства дерново-подзолистых почв под влиянием применения извести, удобрений и навоза сильно не изменились. Наблюда-

ется некоторое увеличение количества тонких частиц и водоудерживающей способности в профиле почв варианта NPK+навоз.

3. Физико-механические свойства (прочность агрегатов и зависимость сопротивления расклиниванию от влажности почв) оказываются наиболее чувствительными и статистически более надежными для сравнительной оценки изменения почв в результате длительного влияния удобрений. Эти свойства и характеристические зависимости наиболее полно отражают межчастичные взаимодействия, связи, формирующиеся между отдельными почвенными частицами, реологическое поведение почв различных вариантов агрономического опыта.

4. Достоверные отличия в параметрах аппроксимации зависимости сопротивления расклиниванию от влажности для почвы варианта NPK+навоз от соответствующих параметров аппроксимации других вариантов указывает на более прочные и мало изменяющиеся межчастичные контакты в изученном диапазоне влажностей. Высокие значения параметра аппроксимации вариантов Контроль и Известь в сравнении с другими вариантами опыта указывают на достоверно более значительный рост межчастичных взаимодействий с уменьшением влажности, что связано с облегченным гранулометрическим составом почв варианта Контроль и агрегацией частиц вследствие влияния извести.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алферов А.А., Сафонов А.Ф. Водопрочность структуры и плотность почвы // Длительному опыту ТСХА 90 лет: итоги научных исследований. М., 2002.

2. Аналитическое обепечение мониторинга гумусового состояния почв. М., 1993.

3. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. М., 1973.

4. Кауричев И.С., Гречин И.П. Почвоведение. М., 1969.

5. Кирюшин Б.Д., Сафонов А.Ф. Этапы развития длительного опыта ТСХА // Длительному опыту ТСХА 90 лет: итоги научных исследований. М., 2002.

6. Mатюк Н.С., Баздырев Г.И., Захаренко А.В. и др. Указатель полевых опытов. М., 2001.

7. Николаева И.В. Реологические свойства дерново-подзолистых почв и черноземов при различном сельскохозяйственном использовании: Автореф. канд. дис. М., 2008.

8. Хайдапова Д.Д., Пестонова Е.А. Прочность межчастичных связей в почвенных пастах и агрегатах // Почвоведение. 2007. № 11.

9. Хайдапова Д.Д., Прудникова А.Г. Предельное сопротивление сдвигу как показатель структурного состояния почв // Тез. докл. Междунар. науч. конф. «Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель». Томск, 2002.

10. Шеин Е.В. Курс физики почв. М., 2005.

11. Шеин Е.В., Карпачевский Л.О. Теории и методы физики почв. М., 2007.

12. Achmad Rachman, Anderson S.H., Gantzer C.J., Thompson A.L. Influence of long-term cropping system on soil physical properties related to soil erodibility // Soil Sci. Soc. Amer. J. 2003. Vol. 67.

13. Bouajila A., Gallali T. Soil organic carbon fractions and aggregate stability in carbonated and no carbonated soils in Tunisia // J. Agronomy. 2008. Vol. 7, N. 2.

14. Dutartre Ph., Bartoli F, Andreux F. et al. Influence of content and nature of organic matter on the structure of some sandy soils from west // Geoderma. 1993. Vol. 56.

15. Handbook of soil science / E.S. Malcom (ed.) USA, 2002.

16. Munkholm L.J., SchjMnning P., Debosz K, Christensen B.T. Aggregate strength and mechanical behaviour of a sandy loam soil under long-term fertilization treatments // Europ. J. Soil Sci. 2002. Vol. 53.

17. Pernes-Debuyser A., Tessier D. Soil physical properties affected by long-term fertilization // Ibid. 2004. Vol. 55.

18. Retsch GmbH. Operating instructions for sieving machine type AS200 Control. Germany, 2005.

19. Ulrich S, Hofman B, Christen O. Soil physical properties in the long-term field experiment "eternal rye" after 120 years of different fertilization // 4th Intern. Crop Sci. Congr., 26 September — 1 October 2004, Australia.

Поступила в редакцию 03.04.2009

PHYSICAL PROPERTIES OF SODDY-PODZOLIC SOILS UNDER LONG-TERM FIELD

EXPERIMENT

E.V. Shein, T. Sakunkonchak, E.Yu. Milanovskiy, D.D. Khaydapova, M.A. Mazirov, N.F. Hohlov

The fundamental physical properties of sod-podzolic soils under long-term field experiment were studied. The results showed that these properties have not changed significantly under the influence of nearly 100 years of liming, chemical and organic fertilization. The significant differences of approximation parameters of dependence penetration resistance from soil moisture content indicated that the application of manure increased interparticle contacts within the studied moisture range and increased interparticle forces by decreasing moisture content in the control and lime treatments compared with the others ones that resulted from the sand fractions increasing in granulometric composition of control treatment soils and aggregation of particles due to the influence of lime (lime treatment).

Key words: fundamental physical properties, sod-podzolic soils, long-term field experiment, aggregate strength, penetration resistance.

Сведения об авторах

Шеин Евгений Викторович, докт. биол. наук, профессор каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ; тел.: 8 495 939-36-84, e-mail: e.v.shein@gmail.com. Сакункончак Туангсуанг аспирантка каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ; e-mail: tuangsuang@gmail. com. Милановский Евгений Юрьевич, док. биол. наук, ведущ. науч. сотр. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ; тел.: 8 495 939-01-64, e-mail: eym@ps.msu.ru. Хайдапова Долгор Доржиевна, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ; тел.: 8 495 939-36-84, e-mail: dkhaydapova@yandex.ru. Мазиров Михаил Арнольдович, докт. биол. наук, профессор каф. земледелия и методики опытного дела Российского государственного аграрного ун-та — МСХА им. К.А. Тимирязева; тел.: 8 492 976-16-42. Хохлов Николай Федорович, док. биол. наук, профессор каф. земледелия и методики опытного дела Российского государственного аграрного ун-та — МСХА им. К.А. Тимирязева; тел.: 8 495 976-08-51

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.