CC BY
23
Вестник Курганской ГСХА № 3, 2012 Агрономия и жрюыт^ш 33
УДК 68.05.37
И. В. Комиссарова
ПАРАМЕТРЫ ПЛОДОРОДИЯ ОБЫКНОВЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ПРИ РАЗНЫХ УРОВНЯХ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ОБРАБОТКИ
ФГБОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т. С. Мальцева»
I. V. Komissarova
PARAMETERS OF FERTILITY OF ORDINARY BLACK SOIL AT DIFFERENT LEVELS OF THE INTENSIFICATION OF PROCESSING Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education «Kurgan State Agricultural Academy by T. S. Maltsev»
На плодородие черноземных почв вредное влияние оказывает интенсивная ежегодная обработка, существенно ухудшающая водно-физические свойства. Вследствие сокращения органического вещества в пахотном слое черноземов прежде всего повышается плотность и распыляется структура. Вследствие распыления структуры в пахотном слое возрастает опасность эрозионных процессов. Снижение гумусированности приводит к снижению поглотительной способности почв, биологической активности и других свойств почвы.
Ключевые слова: плодородие, физические свойства, содержание гумуса, чернозем, оструктуренность, водопрочность.
On fertility of black soils the adverse effect is rendered by the intensive annual processing which is essentially worsening water physical properties. Owing to reduction of organic substance in an arable layer of black soil the density first of all raises and the structure is sprayed. Owing to structure dispersion danger of erosive processes increases in an arable layer. Decrease in a maintenance of a humus leads to decrease in absorbing ability of soils, biological activity and other properties of the soil.
Keywords: fertility, physical properties, maintenance of a humus, black soil, soil structure, water durability.
Ирина Валерьевна Комиссарова
Irina Valeryevna Komissarova кандидат биологических наук, доцент Россия, 641300, Курганская область, Кетовский район, с. Лесниково, КГСХА
E-mail: [email protected]
Введение. Чернозёмные почвы сельскохозяйственных угодий в настоящее время претерпевают значительные изменения. В первую очередь это происходит за счет антропогенного фактора. Наибольшую антропогенную нагрузку чернозёмы испытывают при вовлечении их в сельскохозяйственное производство.
Показательным критерием изменения плодородия почв под влиянием сельскохозяйственного использования является изменение содержания гумуса в почве, агрегатного состава и водно-физических свойств [1].
Методика. Объектом наших исследований явились чернозёмы Половинского почвенного полигона Курганской области, созданного в 1966 году профессором КСХИ В. П. Егоровым при проведении им детальных почвенно-картографических работ на территориях государственных сортоиспытательных участков (ГСУ) Курганской области по заказу Уралгипро-зема.
Почвенный полигон представляет собой участки
площадью 0,01 га на трех различных агрофонах: пашня на территории ЗАО «Степное», пашня на территории Половинского ГСУ и сенокосный участок целинного чернозёма в непосредственной близости к двум первым. Сенокосный участок целинного чернозёма, природный биогеоценоз, - продукт «творческой» деятельности самой природы, поэтому он включается как эталон при оценке сельскохозяйственных экосистем.
Почвенный покров полигона представлен глубокосолонцеватым родом обыкновенного чернозёма. Почвенный покров Половинского района типичен для районов южной части лесостепи Курганской области. Зональные почвы представлены преимущественно черноземами обыкновенными обычными или солонцеватыми.
Основные параметры почв тестовых участков были определены в лабораторных условиях по общепринятым методикам: содержание гумуса по методу Тюрина, гранулометрический состав по Н. А. Качин-скому, плотность твёрдой фазы, общая пористость для слоёв: 0 - 10, 10 - 20, 20 - 30, 30 - 40 см.
Результаты. Изложение влияния интенсификации земледелия на плодородие мы начинаем с характеристики гумусового состояния разных агрофонов, так как органическое вещество - один из основных носителей плодородия черноземных почв. На Поло-винском полигоне с момента его заложения, по существу, проведен мониторинг состояния по содержанию гумуса с неоднократным отбором и анализом почвенных образцов.
В течение всего ХХ столетия в чернозёмах Зауралья протекал процесс дегумификации. Обобщение результатов мониторинга плодородия чернозёмов, проводимого кафедрой агрохимии и почвоведения сельскохозяйственного вуза с 1957 года, и наши исследования, проведённые на Половинском полигоне на завершающем этапе, дают возможность более детально разобраться в этом вопросе.
Анализируя динамику содержания гумуса за период с 1957 по 2004 год (таблица 1) можно отметить следующее. При первичном обследовании в 1957 году в черноземах на Половинском ГСУ и пашне базового хозяйства содержание гумуса в слое 0-20 см было одинаковым и составляло 6,9 %. Снижение его на ГСУ за 20 лет сельскохозяйственного использования составило 0,5 % к массе почвы. В 1979 году в
слое 0-20 см в чернозёме на ГСУ гумуса содержится больше, чем в чернозёме на производственной пашне. На ГСУ чернозем оставался еще среднегумусным (6,4 %), на производственной пашне к 1979 году он перешёл в малогумусный (в пахотном слое 0-30 см 5,2 %). Разница между процентным содержанием гумуса на ГСУ и ЗАО «Степное» составила 1,2 %.
С 1979 по 1985 год темпы снижения содержания гумуса замедлились, что совпадает с периодом активного, хотя и не равноценного для разных агрофо-нов применения удобрений. Более интенсивный процесс дегумификации на обоих фонах прослеживается с 1985 по 2004 год. Примерно в этот период, с 1987 года на пашне ЗАО «Степное» и с 1992 года на ГСУ удобрения вообще не применялись.
Таблица 1 - Динамика содержания гумуса в чернозёмах различных агрофонов Половинского полигона за 47 лет
Гумус, %
Глубина образца, см 1957 г. 1979 г. 1985 г. 2004 г.
Пашня ГСУ Пашня ЗАО «Степное» Пашня ГСУ Пашня ЗАО «Степное» Пашня ГСУ Пашня ЗАО «Степное» Пашня ГСУ Пашня ЗАО «Степное»
0 - 20 6,9 6,9 6,5 5,4 6,4 5,5 5,6 4,6
20 - 30 - - 6,4 5,0 6,5 4,4 5,5 4,3
0 - 30 - - 6,4 5,2 6,4 5,0 5,6 4,5
В итоге за 19 лет, с 1985 по 2004 г. чернозем на ГСУ потерял 0,8 % гумуса к массе почвы, то есть 12,5 % к содержанию его в 1985 году, и перешел в вид малогумусных: содержание его в пахотном слое в 2004 г. составляет 5,6 %. Чернозем на производственной пашне остался малогумусным: 4,5 % в пахотном слое. Однако содержание гумуса в слое 0 - 20 см снизилось на 0,9 % к массе почвы, то есть на 16 % к 1985 году, что приблизило его к виду слабогумуссирован-ных черноземов.
Физические свойства почв обусловливаются, прежде всего, их гранулометрическим составом, налагающимися химическими процессами, такими как солонцеватость, закарбоначенность, осолодева-ние, запасами и регулярностью поступления органических веществ, а также агротехническими приемами, то есть антропогенным воздействием. Тестовые площадки на разных агрофонах характеризуются достаточно однородным гранулометрическим составом. В пределах верхнего 40-сантиметрового слоя черноземы исследуемых участков содержат в среднем по 62 % физической глины и по классификации Н. А. Качинского, как и по единой шкале, относятся к одной легкоглинистой разновидности. По количеству активной илистой фракции (36-38 %) существенных различий между агрофонами тоже нет, на-
против, они очень близки. Таким образом, гранулометрический состав изученных вариантов однороден и не может быть причиной различий в физических и других свойствах. Однородность по содержанию физической глины и активной илистой фракции демонстрирует генетическую однородность почв выбранных тестовых участков.
Оструктуренность черноземов мы характеризуем по результатам агрегатного анализа по Савинову для пахотных и подпахотных слоев каждого агрофона (таблица 2). Количество агрономически ценных агрегатов с размером 10-0,25 мм, полученных при сухом просеивании в среднем для слоя 0-30 см по агрофонам составляет 68-84 %. На целинном варианте их количество по профилю достигает 71-86 %, снижаясь с глубиной в соответствии со снижением органического вещества. Содержание агрономически малоценной фракции размером меньше 0,25 мм в среднем составляет 1,5-16,5 %, что указывает на хорошую оструктуренность черноземов всех фонов. С увеличением глубины её количество уменьшается. Содержание глыбистой фракции по агрофонам изменяется от 3,4 до 28,9 %. Наибольшее количество агрегатов данной фракции содержится в горизонте 10-20 см (13-28 %).
Вестник Курганской ГСХА № 3, 2012 Агроном11я и афюкалоат 35
Таблица 2 - Структурность черноземов на различных агрофонах Половинского полигона по результатам сухого просеивания по методу Савинова
Содержание агрегатов, %
Агрофон 1 8 В « 0 ° о н 2 ° глыбистые, > 10 мм агрономически ценные, 10-0,25 мм пылеватые, < 0,25 мм Коэффициент структурности Оценка оструктуренности по С. И. Долгову, П. У Бахтину
Целина 0-10 10-20 20-30 30-40 0-30 0-40 3,4 13,5 13,4 26,7 10,1 14,3 86,4 81.4 85.2 71.5 84.3 81,1 10,2 5,1 1,4 1,8 5,6 4,6 6,4 4.4 5.7 2.5 5,5 4.8 отличная отличная отличная хорошая отличная хорошая
Пашня ГСУ 0-10 10-20 20-30 30-40 0-30 0-40 16,4 22,6 20,1 17,0 16,6 19,0 75,9 64,8 72,4 73,2 71,0 71,6 7.7 12,6 7,5 9.8 8,8 9,4 3,2 1,9 2,6 2,7 2,6 2,6 хорошая хорошая хорошая хорошая хорошая хорошая
Пашня ЗАО «Степное» 0-10 10-20 20-30 30-40 0-30 0-40 13.1 28,9 27,6 22,5 23.2 23,0 70,0 65,3 69,3 72.6 68,2 69.7 16,9 5.8 3,1 4.9 8,6 7,3 2,4 1,9 2,2 2,6 2,2 2,3 хорошая хорошая хорошая хорошая хорошая хорошая
Важнейшим показателем оструктуренности почв является водопрочность структуры. В таблице 3 приведены критерии водопрочности структуры. Общее количество водопрочных агрегатов характеризует структурное состояние целинного чернозема как отличное.
В пахотных черноземах оно ниже, но на ГСУ тоже приближается к 60 %. В черноземе пашни ЗАО «Степное» сумма водопрочных агрегатов в слое 0-30 см снижается до 50 %, однако по шкале И. В. Кузнецовой водопрочность структуры еще достаточно хорошая.
Таблица 3 - Водопрочность структуры в черноземах различных агрофонов Половинского полигона
Оценка водопрочности по И. В. Кузнецовой Агрегаты 10-0,25 мм, %
Агрофон Глубина слоя, см общее количество по сухому просеиванию водопрочные-по мокрому просеиванию Критерий водопрочности
0-10 отличная 86,4 65,0 75,2
10-20 отличная 81,4 60,0 73,7
Целина 20-30 отличная 85,2 60,0 70,4
30-40 отличная 71,5 60,0 83,9
0-30 отличная 84,3 61,7 73,2
0-10 хорошая 75,9 59,6 78,2
10-20 отличная 64,8 61,3 94,6
Пашня ГСУ 20-30 хорошая 72,4 57,8 81,4
30-40 хорошая 73,2 54,8 74,9
0-30 хорошая 71,0 59,6 84,5
0-10 хорошая 70,0 53,8 76,9
Пашня ЗАО «Степное» 10-20 20-30 30-40 хорошая хорошая хорошая 65,3 69.3 72.4 49,9 47.6 45.7 76,4 68,7 63,1
0-30 хорошая 68,2 50,4 73,9
Плотность почвы во многом определяет урожай растений. Она оказывает влияние на рост корневой системы растений, так как уплотненная почва является существенной преградой для проникновения корней. Кроме того, при высоком уровне плотности
почвы наблюдается низкая порозность почвы. При выпадении осадков поры быстро заполняются водой, и почва содержит мало воздуха также необходимого для роста корней и развития растений. В случае же излишне рыхлой почвы поровое пространство столь
велико, что корни растений не имеют хорошего контакта с поверхностью твердой фазы, где содержатся в поглощенном состоянии многие элементы питания. Это приводит к снижению урожая в разрыхленной почве. Поэтому проблема создания пахотного слоя, оптимального по физическому состоянию, по плотности - одна из важнейших проблем современной физики почв и агротехники. Она состоит в том, чтобы разрыхлить почву и не допустить уплотнения почвы тяжелой сельскохозяйственной техникой. А это требует своевременного проведения агротехнических работ, обязательно связанных с распашкой почвы.
Основные физические свойства (таблица 4) изучаемых агрофонов показывают, что чернозёмы исследуемых агрофонов в пахотном и подпахотном слоях до глубины 40 см обладают благоприятными свойствами для возделывания сельскохозяйственных культур. В пахотном слое черноземов обоих агрофонов плотность твёрдой фазы составляет 2,47 г/см3 с незначительным увеличением в подпахотном горизонте до 2,50 г/см3. Увеличение плотности твердой фазы в подпахотном слое обусловлено снижением содержания органического вещества. Существенных различий между вариантами по этому показателю не прослеживается.
Таблица 4 - Физические свойства почв на Половинском полигоне.
В соответствии с показателями плотности профиля и плотности твёрдой фазы находится величина общей пористости. Её уровень существенно выше на целинном варианте (в слое 0 - 30см в среднем 60 %), что связано со большим количеством органического вещества и наличием мощной дернины. Черноземы ГСУ и ЗАО «Степное» имеют более низкую общую пористость, по сравнению с целиной. В пахотном слое чернозема ГСУ она отличная, ЗАО «Степное» - удовлетворительная.
Выводы. Из приведённых характеристик можно сделать заключение, что в целом различия в характере сельскохозяйственного использования существенно не повлияли на трансформацию физических свойств обыкновенных чернозёмов. Темпы де-гумификации при умеренно-интенсивной системе использования пашни более медленные, чем при экстенсивной. Чернозем ГСУ перешел в малогумусный вид значительно позже, чем на полях ЗАО «Степное».
Тем не менее, нельзя не констатировать, что на целине под природной растительностью свойства чернозёмов сохранились лучше, чем на пашне. Кроме того, даже кратковременное пребывание под залежью пашни ЗАО «Степное» благоприятно сказалось на показателях общих физических свойств. Учитывая, что в настоящее время 30-50 % площади производственной пашни находится под чистым паром, обусловливающим высокие темпы минерализации органического вещества, а органические удобрения не применяются, можно прогнозировать дальнейшие потери гумуса в пахотном слое, что может повлечь за собой ухудшение физических свойств.
Агрофон Мощность горизонта, см Плотность, г/см3 Плотность твёрдой фазы, г/см3 Общая пористость, %
Х V, % Х V, % Х
0-10 0,88 12 2,47 7 64
10-20 0,90 12 2,47 3 64
Целина 20-30 1,19 12 2,48 5 52
30-40 1,23 4 2,52 5 51
0-30 0,99 - 2,47 - 60
0-10 1,10 5 2,47 6 57
Пашня ГСУ 10-20 1,12 3 2,47 4 55
20-30 1,12 7 2,47 5 55
30-40 1,18 7 2,50 3 53
0-30 1,11 - 2,47 - 56
0-10 1,05 3 2,47 3 57
Пашня 10-20 1,15 8 2,47 2 53
ЗАО 20-30 1,18 8 2,48 5 52
«Степное» 30-40 1,25 4 2,51 4 50
0-30 1,13 - 2,47 - 54
Список литературы
1 Адерихин П. Г. Изменение черноземных почв ЦЧО при использовании их в сельском хозяйстве // Чернозёмы ЦЧО и их плодородие. - М.: 1964. - С. 61-89.
2 Егоров В. П., Кривонос Л. А., Иванова А. Г. Рекомендации по регулированию баланса гумуса в черноземах Курганской области. - Курган: КСХИ, 1990. - 22 с.
3 Кузнецов П. И., Егоров В. П. Научные основы экологизации земледелия в лесостепи Зауралья. -Курган: Зауралье, 2001. - 364 с.
4 Майсямова Д. Р., Абрамов Н. В. Биологический режим чернозёма обыкновенного в процессе сельскохозяйственного использования // Аграрный вестник Урала. 2008. № 5. - С. 35-37.
