CC BY
107
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 631.6: 631.42:631.432
ВЛИЯНИЕ ПОЛИАКРИЛАМИДНОГО ГИДРОГЕЛЯ НА СТРУКТУРНО-АГРЕГАТНЫЙ СОСТАВ ПАХОТНОГО СЛОЯ СВЕТЛО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ
А.П. Тибирьков, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В.И. Филин, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Волгоградский государственный аграрный университет
В статье приведены результаты оценки влияния полимерного гидрогеля на структурно-агрегатный состав светло-каштановой почвы как фактора повышения почвенного плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии.
Ключевые слова: гидрогель, коэффициент структурности, коэффициент водо-прочности, зерновые культуры, плотность сложения почв, мелиорация почв.
Основной причиной деградации почвенного плодородия в условиях аридных регионов Российской Федерации являются процессы водной и ветровой эрозий. Предпосылками к возникновению, а в большинстве случаев стимулированию развития данных неблагоприятных факторов, являются распыленность пахотного горизонта сельскохозяйственных земель.
По современным представлениям агрофизические и водно-физические свойства почвы являются одним из главных условий её агроэкологического состояния, определяют развитие корневых систем и продуктивность посевов сельскохозяйственных культур. При этом оптимальное соотношение различных по размеру почвенных агрегатов обеспечивает лучшее накопление и сохранение влаги, прорастание семян, нормальную жизнедеятельность растений. Принято считать, что наиболее ценная структурная часть почвы ограничена размерами фракций от 0,25 до 10 мм. Оптимальное структурное состояние складывается при 70-80 % агрономически ценных механически прочных агрегатов [3].
Проводимые нами исследования по изучению влияния полиакриламидного гидрогеля на урожай и качество зерна сорта озимой пшеницы Донской сюрприз, показали также положительный эффект воздействия данного полимера на некоторые из агрофизических свойств светло-каштановых почв [4].
Главная цель исследований заключалась в научном обосновании и разработке приёмов рационального использования полимерного гидрогеля для улучшения условий прорастания семян, питания растений в ходе формирования климатически обеспеченных урожаев зерновых культур в Волгоградской области, а также выявление положительного эффекта сохранения и восстановления почвенного плодородия за счет улучшения агрофизических свойств почв.
Для достижения поставленной цели намечено решение следующих задач:
• выделить оптимальный размер рабочих фракций полимерного гидрогеля для формировании агрономически ценной структуры;
• выявить действие полиакриламидного полимера как противоэрозионного агро-приёма в борьбе с водной и ветровой эрозией на примере образования агрономически ценных структурных почвенных отдельностей;
• выявить оптимальную мощность пахотного слоя почвы для предотвращения ветровой и водной эрозий.
Полевые эксперименты проводились в 2010-2012 гг. в звене севооборота чистый пар - озимая пшеница - яровой ячмень на светло-каштановой почве Опытного поля Волгоградского ГАУ.
В полевом двухфакторном опыте изучали два слоя светло-каштановой почвы -Ап 0,0-0,1 и Ап 0,1-0,2 (фактор А) и три фракции внесения полимерного гидрогеля -0,5-2,0; 2,0-4,0 и более 4,0 мм гранулообразных отдельностей (фактор В). Отбор проб почвы перед уборкой возделываемых культур.
Учётная площадь опытной делянки - 122 м2 (1,65х74м). Повторность полевых опытов - трёхкратная, размещение вариантов - систематическое [2]. Определение структурно-агрегатного состава и водопрочности агрегатов проводилось методикой Н.И. Саввинова - способ сухого и мокрого просеивания [1]. Агротехника возделывания озимой пшеницы Донской сюрприз и ярового ячменя Волгоградский 08 - общепринятая для Волго-Донского междуречья. Доза внесения полимерного гидрогеля - 60 кг/га.
Морфологическое строение профиля светло-каштановой почвы Опытного поля Волгоградского ГАУ выглядит следующим образом:
Горизонт А(п) - 0-0,25 м - светло-коричневый, сухой, пылевато-комковатый, среднесуглинистый, переход к горизонту В1 ясный.
Горизонт В1 - 0,25-0,48 м - тёмно-коричневый, сухой, комковато-призматический, тяжелосуглинистый, плотный, постепенно переходит в горизонт В2.
Горизонт В2 - 0,48-0,70 м - коричневый, свежий, пластинчато-призматический, тяжелосуглинистый, плотный, бурно вскипает, «белоглазка» с 0,69 м до 1,20 м - «карбонатный пояс», переходит к горизонту ВС постепенно.
Горизонт ВС - 0,70-0,92 м - светло-серо-коричневый, сухой, пылевато-пластинчатый, среднесуглинистый, плотный, обильная «белоглазка», переход к горизонту С постепенный.
Горизонт С - 0,92-1,40 м - светло-серый, свежий, пластинчато-зернистый, сред-несуглинистый, плотный.
Содержание гумуса в пахотном слое почвы Опытного поля колеблется от 1,78 % (0-0,1 м) до 1,35 % (0,1-0,2 м). Вниз по профилю оно быстро уменьшается и на глубине 0,35-0,45 м составляет 0,85 %. Данные таблицы 1 показывают, что содержание поглощённого натрия колеблется от 6,20 % до 12,89 % (для горизонта Ап 0-0,25-8,03 %), что позволяет характеризовать почву как среднесолонцеватую.
Таблица 1 - Агрофизическая и агрохимическая характеристика светло-каштановой почвы
Горизонт, глубина отбора образца, м Плотность почвы, т/м3 Коэффициент структурности Коэффициент водопрочности Сумма поглощённых оснований, мг экв/100г Гумус, % Поглощённый натрий, %
Ап 0 - 0,10 1,25 2,61 1,23 23,96 1,78 6,20
Ап 0,10 -0,20 1,31 2,99 1,57 31,68 1,35 9,73
В1 0,35 - 0,45 1,46 3,67 1,91 33,06 0,85 12,89
Обеспеченность почвы опытного участка легкогидролизуемым азотом - низкая (31-35 мг/кг), подвижным фосфором (по Мачигину) - средняя (18-24 мг/кг), обменным калием в углеаммонийной вытяжке - повышенная (320 - 360 мг/кг). Плотность почвы в
3 3
метровом слое достигает - 1,39 т/м , для слоя 0-0,1 м - 1,25 т/м , в слое 0 - 0,2 м -1,28 т/м3.
Внесение гранулированного полиакриламидного полимера (0=0,5-2,0, 2,0-4,0 и более 4,0 мм) проводилось сеялкой С3-3,6 А дозой 60 кг/га с последующим дискованием на глубину 0-0,2 м.
При внесении препарата отмечено, что гранулы 2,0-4,0 и более 4,0 мм диаметром распределялись по поверхности почвы более равномерно, чем гранулы 0,5-2,0 мм. Поэтому в технологическом отношении предпочтение следует отдавать более крупным фракциям (гранулам).
Действие полимерного гидрогеля как агроприема для оптимизации агрофизических свойств светло-каштановой почвы теоретически обосновывается нами следующим: гранулы полимера, насыщаясь влагой, «притягивают» или точнее обволакиваются более мелкими фракциями почвенных отдельностей, склеиваются с ними и превращаются в агрегаты большего размера. Новообразованные структурные отдельности из-за наличия прочных соединительных межагрегатных связей (полимерная гранула слипается с микроагрегатами) уже не так свободно распадаются, утяжеляются и становятся более устойчивыми к экстремальному воздействию ветра или размывающему потоку воды.
Согласно результатам специально проведённых исследований в 2010-2012 гг., данная рабочая гипотеза была полностью подтверждена. При этом установлено, что более мелкие фракции гидрогеля, внесенные в почву, обладали повышенной способностью образовывать агрономически ценные почвенные агрегаты, значительно снижая при этом количество микроагрегатов, что подтверждается соответствующими значениями коэффициента структурности (табл. 2).
Таблица 2 - Структурное состояние пахотного слоя светло-каштановой почвы
в зависимости от фракций гидрогеля, значения _коэффициента структурности - К (средн. за 2010-2012 гг.)_
Слой почвы, м (А) Фракция гидрогеля, мм (В) 8 ^ Превышение К
Контроль 0,5-2,0 2,0-4,0 > 4,0 к ир но дт ^ 3 ер Л Сф 0,52,0 2,04,0 > 4,0
Ап 0-0,10 2,23 5,13 4,56 3,73 3,91 2,90 2,33 1,50
Ап 0,10-0,20 2,44 5,78 5,09 4,20 4,38 3,34 2,65 1,76
Средние по фактору В 2,34 5,46 4,83 3,97
НСРо5= 0,20 НСР05 по фактору А= 0,12 НСР05 по фактору В = 0,14
Как видно из данных таблицы 2, при послойном рассмотрении пахотного горизонта (0-0,1 м и 0,1-0,2 м), коэффициент структурности больше у слоя 0,1-0,2 м, то есть количество мезоагрегатов в нем больше суммарного количества макро- и микроагрегатов. При использовании полимерного гидрогеля в различных фракционных составляющих повышение агрономически ценных агрегатов данного слоя также идет более массово, и отмечается на всех вариантах.
В годы исследований количество агрономически ценных агрегатов размерностью 0,25-10 мм в светло-каштановой почве было максимальным на варианте с внесением гидрогеля 0,5-2,0 мм (83,69-85,24 %), в то время как на варианте с использованием гранул диаметром более 4,0 мм отмечается заметно меньший положительный эф-
фект (78,85-80,77 %). Применение фракции гидрогеля 2,0-4,0 мм характеризовалось средними значениями агрономически ценных агрегатов и коэффициента структурности между рассмотренными вариантами (табл. 3).
Таблица 3 - Характеристика агрегатов при формировании структуры пахотного горизонта светло-каштановой почвы, % (средн. за 2010-2012 гг.)
Фракция гидрогеля, мм Горизонт, глубина, м Размер агрегатов, мм Коэффициент структурности
< 0,25 0,25 - 10 > 10
Контроль (без гидрогеля) Ап 0 - 0,10 20,37 69,02 10,62 2,23
Ап 0,10 -0,20 19,64 70,94 9,43 2,44
0,5-2,0 Ап 0 - 0,10 4,51 83,69 11,81 5,13
Ап 0,10 -0,20 3,57 85,24 11,19 5,78
2,0-4,0 Ап 0 - 0,10 7,32 82,02 10,67 4,56
Ап 0,10 -0,20 5,41 83,59 11,01 5,09
> 4,0 Ап 0 - 0,10 9,20 78,85 11,96 3,73
Ап 0,10 -0,20 7,73 80,77 11,51 4,20
Из таблицы 3 видно, что на контрольных вариантах (условия стандартной технологии возделывания) количество микроагрегатов (фракции менее 0,25 мм) в светло-каштановой почве составляло 19,64-20,37 %, а мезоагрегатов не превышало 71 %. При внесении различных по крупности гранул гидрогеля количество почвенных микроагрегатов заметно уменьшалось, а мезоагрегатов возрастало до 78,85-85,24 %.
Одним из основных показателей стабильности почвенных агрегатов является их водопрочность, которая является также и одним из условий эрозионной устойчивости почвы. Она обеспечивает важные водно-физические свойства почвы, в том числе водопроницаемость и устойчивость к смыву и размыву. Большая роль в этом плане отводится водопрочным агрегатам размером 0,25-7,0 мм [3].
В опытах с гидрогелем нами систематически определялась стабильность почвенных агрегатов, в том числе и новообразованных, - количество водопрочных агрегатов, коэффициент водопрочности. Средние значения этих показателей приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Характеристика водопрочных агрегатов в общей массе структурных отдельностей пахотного слоя светло-каштановой почвы, %, (средн. за 2010-2012 гг.)
Фракция гидрогеля, мм Горизонт, глубина, м Размер агрегатов, мм Коэффициент водопрочности
< 0,25 0,25 - 7 > 7
Контроль (без гидрогеля) Ап 0 - 0,10 32,85 50,12 17,03 1,00
Ап 0,10 -0,20 31,52 51,91 16,57 1,08
0,5-2,0 Ап 0 - 0,10 13,05 74,79 12,16 2,97
Ап 0,10 -0,20 12,59 75,86 11,55 3,14
2,0-4,0 Ап 0 - 0,10 16,26 69,49 14,25 2,28
Ап 0,10 -0,20 15,83 70,43 13,74 2,38
> 4,0 Ап 0 - 0,10 17,53 64,16 18,31 1,79
Ап 0,10 -0,20 16,55 66,48 16,97 1,98
Отмечено, что водопрочность наиболее ценных агрегатов почвы при стандартной технологии возделывания озимой пшеницы и ярового ячменя устанавливается в
диапазон удовлетворительных значений для зерновых культур (50,12-51,91 %). На вариантах опытов с использованием изучаемых фракций почвенного гидрогеля содержание почвенных отдельностей 0,25-7 мм значительно повышается - до 64,16-75,86 %, а микроагрегатов (менее 0,25 мм) наоборот снижается - с 31,52-32,85 % на контроле до 12,59-17,53 % от общей массы структурных отдельностей пахотного горизонта в зависимости от слоя 0-0,10 или 0,10-0,20 м. При этом более глубокий слой - Ап 0,10-0,20 -обеспечивает максимальное накопление водопрочных агрегатов, а верхний слой - Ап 00,10 - незначительно уступает нижнему слою по значениям коэффициента структурности и показателям водопрочности. Однако его агрофизические свойства под воздействием изучаемых фракций гидрогеля становятся более благоприятные, нежели на контрольных вариантах стандартной технологии возделывания озимой пшеницы и ярового ячменя.
Таким образом, для предотвращения возникновения или приостановления проявления водной и ветровой эрозии, применение полиакриламидного гидрогеля является агрономически целесообразным приемом научно обоснованной технологии возделывания зерновых культур на светло-каштановых почвах Волгоградской области. При этом мелиоративное действие гидрогеля проявляется по всему пахотному горизонту (как в слое 0-0,10 м - как наиболее распыленному - так и слое 0,10-0,20 м). Среди изучаемых вариантов оптимальными для внесения в почву являются гранулоподобные фракции гидрогеля 0,5-2,0 мм и гранулы 2,0-4,0 мм дозой 60 кг/га.
Библиографический список:
1. Ганжара, Н.Ф. Практикум по почвоведению [Текст]: учебное пособие / Н.Ф. Ганжара, Б.А. Борисов, Р.Ф. Байбеков. - М.: Агроконсалт, 2002. - 280 с.
2. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта [Текст] / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиз-дат, 1985. - 351 с.
3. Ильинская, И.Н. Сравнительная оценка агрофизических свойств почв центральной орошаемой зоны Ростовской области [Текст] / И.Н. Ильинская, И.В. Сафонова, В.И. Батищев // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - 2012. - № 2(06). - С. 50-59.
4. Тибирьков, А.П. Влияние полимерного гидрогеля и условий минерального питания на урожай и качество зерна озимой пшеницы на светло-каштановых почвах [Текст] / А.П. Тибирьков, В.И. Филин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2012. - №3(27). - С. 66-70.
E-mail: alextibir@gmail.com
