CC BY
47
Агрономия
РОЛЬ СЕВООБОРОТОВ В ФОРМИРОВАНИИ ПОРОВОГО ПРОСТРАНСТВА ПАХОТНОГО ГОРИЗОНТА ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЗАУРАЛЬЯ
А. Н. МОИСЕЕВ,
соискатель, т
тт т/г т?пт? л <гт/гтт 625003, г. Тюмень,
Д. И. ЕРЁМИН, и уЛ Республики, д. 7;
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, тел.: 89129271386;
Тюменская государственная сельскохозяйственная академия e-mail: soil-tyumen@yandex.ru
Положительная рецензия представлена Л. Н. Скипиным, доктором сельскохозяйственных наук, профессором, заведующим кафедрой безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды Тюменского государственного архитектурно-строительного университета.
Основной характеристикой агрофизических свойств почвы, наряду с плотностью сложения и структурноагрегатным составом, является пористость, которая показывает отношение объема твердых частиц к пустотам между ними. А. Г. Дояренко считал, что главной целью механической обработки почвы является не формирование структуры, а обеспечение баланса между пористостью и плотностью сложения, при котором растения попадают в наиболее комфортные условия [1].
Одной из проблем современного земледелия является трудность формирования пахотного горизонта с оптимальным соотношением пустот и твердой фазы почвы, несмотря на обилие почвообрабатывающих орудий и технологий их применения.
Цель наших исследований — выявление влияния изучаемых севооборотов на формирование порового пространства пахотного чернозема выщелоченного в лесостепной зоне Зауралья.
Условия проведения и методы исследований.
В опыте изучались севообороты, представленные в табл. 1. Учетная площадь опытного стационара 3,92 га (450 х 87 м). Повторность в опыте трехкратная. В севооборотах высевались сорта, зарегистрированные в северной лесостепи Тюменской области с рекомендованными нормами высева для данной зоны. Система основной обработки почвы в севооборотах дифференцированная, разноглубинная. Технологические операции по посеву, уходу и уборке общепринятые для лесостепной зоны Зауралья.
Почва опытного поля — чернозем выщелоченный, маломощный, тяжелосуглинистый, с типичными для Западной Сибири признаками и свойствами (табл. 2) [2, 3]. Плотность сложения пахотного слоя чернозема выщелоченного составляет 1,07-1,25 г/см3.
Подпахотный слой (30-50 см) характеризуется повышенной плотностью — 1,38-1,40 г/см3. Содержание гумуса в слое 0-30 см варьирует от 7,65 до
Таблица 1 Схема опыта
Севооборот № 1 Севооборот № 2 Севооборот № 3 Севооборот № 4
Зернопаровой Зернотравяной Зернотравяной с занятым паром Травопольный
1. Пар ранний 1. Клевер с донником + однолетние травы 1. Однолетние травы поукосно озимая рожь 1. Многолетние травы 1 г. п.
2. Пшеница 2. Донник с клевером поукосно оз. рожь 2. Озимая рожь на зеленую массу 2. Многолетние травы 2 г. п.
3. Пшеница 3. Озимая рожь на зеленую массу 3. Пшеница 3. Многолетние травы 3 г. п.
4. Пшеница 4. Пшеница 4. Пшеница 4. Многолетние травы 4 г. п.
Таблица 2
Характеристика чернозема выщелоченного опытного поля
Слой, см Плотность, г/см3 Гумус, % Валовые, % У, % Физ. глина (< 0,01 мм), % МГ НВ
сложения твердой фазы Азот Фосфор % от объема почвы
0-10 1,07 2,47 9,05 0,44 0,18 91 46,8 10 40
10-20 1,13 2,45 9,00 0,45 0,18 90 45,3 11 39
20-30 1,25 2,55 7,65 0,43 0,16 89 36,2 11 41
30-40 1,40 2,66 4,41 0,21 0,11 92 46,5 12 29
40-50 1,38 2,6 2,00 0,18 0,10 90 47,5 10 27
Примечание: V — степень насыщенности почвы основаниями; МГ — максимальная гигроскопичность; НВ — наименьшая влагоемкость.
www.m-avu.narod.ru www.avu.usaca.ru
Агрономия ф
Таблица 3
Влияние севооборотов на порозность чернозема выщелоченного, % от объема почвы
2006 г. 2010 г. НСР05
Севооборот Слой, см Общая Агрегатная на тна г е & И е 2 Общая Агрегатная на тна г е & И е 2 Общая Агрегатная на тна г е & И е 2
Зернопаровой 0-30 55 43 12 57 37 20 4,8 4,1 4,4
30-50 48 36 12 47 30 17 5,2 5,4 4,8
Зернотравяной 0-30 54 43 11 53 41 12 5,2 4,5 3,7
30-50 47 38 9 47 34 13 5,5 5,7 3,2
Зернотравяной 0-30 54 43 11 53 46 7 5,0 4,5 3,5
с занятым паром 30-50 47 37 10 42 40 2 4,0 4,8 3,4
Травопольный 0-30 54 44 10 57 48 9 5,6 3,2 3,7
кормовой 30-50 46 36 10 48 39 9 5,4 3,5 3,4
9,05 %. Глубже — снижается с 4,41 до 0,72-0,54 %. Валовое содержание азота и фосфора в пахотном слое составляет 0,43-0,44 % и 0,16-0,18 % соответственно. Степень насыщенности основаниями варьирует по профилю в пределах 89-95 %.
Общую и агрегатную пористость рассчитывали с использованием плотности сложения, почвенных агрегатов и твердой фазы почвы [4]. Статистическую обработку проводили с использованием программы odn1, разработанной на кафедре ЭММ и ВТ в Тюменской ГСХА.
Результаты исследований.
Гумусовый горизонт черноземов выщелоченных Западной Сибири обладает вполне благоприятной общей пористостью — 50-60 % от объема почвы. С глубиной данный показатель закономерно снижается и достигает значений 41-53 %, что типично для черноземных почв [5].
Перед закладкой опыта (2006 г.) объем пустот в слое 0-50 см чернозема выщелоченного не имел существенных различий между севооборотами — 4655 % от объема почвы, что обусловлено единой системой обработки данного опытного участка (табл. 3). На долю агрегатной пористости в пахотном и подпахотном слоях приходилось 43-44 % и 36-38 % от объема почвы соответственно. Доля пустот между структурными отдельностями варьировала от 9 до 12 % от объема почвы.
После ротации зернопарового севооборота общая порозность пахотного горизонта (0-30 см) не изменилась — отклонения были в пределах ошибки измерений (НСР05 = 4,8), что является результатом механической обработки, поддерживающей пористость в стабильном состоянии. Сравнение агрегатной по-розности позволяет установить негативное воздействие зернопарового севооборота — за ротацию данный показатель снизился с 43 до 37 %, при этом межагрегатная пористость увеличилась с 12 до 20 % от объема почвы (НСР05 = 6,4). Данные изменения указывают на формирование пахотного горизонта с повышенным объемом крупных пустот между по-www.m-avu.narod.ru www.avu.usaca.ru
чвенными агрегатами, что является негативным для сельскохозяйственных растений.
Интересная особенность была установлена в слое 30-50 см, где нет воздействия органов почвообрабатывающих орудий. Общая порозность за ротацию зернопарового севооборота не изменилась и к 2010 г. составила 47 % от объема почвы, тогда как агрегатная пористость снизилась с 36 до 30 %, а межагрегатная, напротив, возросла с 12 до 17 % от объема почвы — отклонение составило 35,7 % относительно 2006 г. Данная трансформация объясняется смещением равновесия в системе увлажнение-иссушение в сторону усиления процессов физического испарения [6].
В зернотравяном севообороте общая порозность в слое 0-50 см к 2010 г. не изменилась и варьировала в пределах 47-53 % от объема почвы. Агрегатная порозность за ротацию данного севооборота в слое 30-50 см уменьшилась на 10,6 % относительно 2006 г. и достигла 34 % от объема почвы. Зернотравяной севооборот способствовал увеличению объема крупных пор в слое 30-50 см, с 9 до 13 % от объема почвы (НСР05 = 3,2). Появление крупных пор в подпахотном горизонте является результатом процессов иссушения под действием как физического испарения, так и десук-ции многолетней травянистой растительности [7].
Замена многолетних трав на однолетние растения (зернотравяной с занятым паром севооборот) способствовала уменьшению общей порозности только в слое 30-50 см, где данный показатель достиг 42 % от объема — отклонение составило 10,6 % относительно 2006 г. Уменьшение порового пространства обусловлено реорганизацией структурно-агрегатного состава, что привело к серьезной трансформации пустот — межагрегатная порозность за 4 года достигла критических значений 2 % от объема почвы, при этом отмечается незначительное увеличение агрегатной порозности с 37 до 40 % от объема почвы. Данная закономерность объясняется распылением структурных отдельностей в пахотном горизонте и заполнением крупных пор мелкоземом в нижележащем горизонте. В условиях гумидной зоны это мо-
Агрономия
жет привести к ухудшению водопроницаемости и нарушению условий аэрации в подпахотных слоях [8].
Благоприятное действие многолетних трав на агрофизические свойства пахотных почв, как отмечает Е. П. Денисов, проявляется уже в первые годы их произрастания [9]. Наши исследования показали, что ротация травопольного севооборота благоприятно отразилась на агрегатной порозности как в пахотном, так и подпахотном горизонтах. В слое 0-30 см данный показатель увеличился с 44 до 48 % от объема почвы — отклонение составило 8,7 % относительно данных перед закладкой опыта (2006 г.), тогда как межагрегатная порозность не претерпела изменений — 9-10 % от объема почвы, при НСР05 равном 3,4-3,7 % от объема почвы.
Выводы.
1. Зернопаровой севооборот способствует уменьшению полезного объема пор — агрегатная порозность в слое 0-50 см за ротацию севооборота уменьшилась с 36-43 % до 30-37 % от объема по-
чвы. Система обработки почвы данного севооборота поддерживает формирование пахотного горизонта с высокой межагрегатной порозностью 20 % от объема почвы и способствует появлению крупных пор в слое 30-50 см, где межагрегатная порозность за ротацию севооборота возросла с 12 до 17 % от объема почв.
2. Зернотравяной и травопольный севообороты улучшают качество порового пространства в слое 0-50 см чернозема выщелоченного, тогда как межагрегатная порозность остается на уровне 9-13 % от объема почвы.
3. Однолетняя травянистая растительность (зернотравяной с занятым паром севооборот) приводят к распылению структурных агрегатов и заполнению мелкоземом крупных пустот, что негативно отражается на межагрегатной порозности, которая за ротацию достигла минимальных значений в слое 0-30 см и 30-50 см до 7 и 2 % от объема почвы соответственно.
Литература
1. Дояренко А. Г. Из агрономического прошлого. М. : Колос, 1965. 54 с.
2. Ерёмин Д. И., Ерёмина Д. В., Фисунова Ж. А. Физические свойства выщелоченных черноземов Северного Зауралья в условиях длительного сельскохозяйственного использования // Аграрный вестник Урала. Екатеринбург. 2009. № 4. С. 15-19.
3. Ерёмин Д. И. Агрогенные изменения водно-физических свойств черноземов выщелоченных восточной окраины Зауральского Плато // Известия Санкт-Петербургского аграрного университета. 2010. № 18. С. 72-76.
4. Шеин Е. В. Курс физики почв. М. : МГУ, 2005. 432 с.
5. Каретин Л. Н. Почвы Тюменской области. Новосибирск : Наука, 1990. 285 с.
6. Зонн С. В., Долгов С. В., Иванова И. Б. Об изменении почвенно-гидрологических процессов при антропогенном воздействии на почву // Почвоведение. № 6. 1999. С. 704-711.
7. Константинов А. Р. Испарение в природе. Л. : Гидрометеоиздат, 1968. 531 с.
8. Ревут И. Б. Физика почв. Л. : Колос, 1972. 366 с.
9. Денисов Е. П. Улучшение агрофизических свойств южных черноземов под влиянием многолетних трав. Актуальные проблемы земледелия : сб. науч. работ, посвящ. 90-летию каф. земледелия Саратовского ГАУ Саратов : СГАУ, 2005. С. 34-40.
www.m-avu.narod.ru 'мм/м/, avu.usaca.ru
