Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние изученности вопроса 5
1.1. Механизмы образования макроструктурньгх компонентов почвы . 5
1.2. Влияние удобрений и мелиорантов на структурное состояние почв 20
2. Объекты и методы исследований 26
2.1. Объекты исследований 26
2.2. Характеристика почв 34
2.3. Методы исследований 39
3. Структурное состояние дерново-подзолистой почвы и его изменение под влиянием удобрений и мелиорантов 42
3.1. Динамика структурного состава 42
3.2. Влияние удобрений и мелиорантов на структурное состояние 60
4. Структурное состояние светло-серой лесной почвы и его изменение под влиянием удобрений и мелиорантов 71
4.1. Динамика структурного состава 71
4.2. Влияние удобрений и мелиорантов на структурное состояние 87
5. Формирование и изменение водопрочных агрегатов в дерново-под золистой почве 102
5.1. Динамика водопрочности почвенных агрегатов и участие органического вещества в их формировании 102
5.2. Влияние минеральных удобрений и белитовой муки на водопрочность агрегатов 141
6. Формирование и изменение водопрочных агрегатов в светло-серой лесной почве 158
6.1. Динамика водопрочности почвенных агрегатов и участие органического вещества в их формировании 158
6.2. Влияние минеральных удобрений и белитовой муки на водопрочность агрегатов 182
Практические рекомендации 206
Общие выводы 206
Литература 208
Приложение 225
- Влияние удобрений и мелиорантов на структурное состояние почв
- Динамика водопрочности почвенных агрегатов и участие органического вещества в их формировании
- Влияние минеральных удобрений и белитовой муки на водопрочность агрегатов
- Динамика водопрочности почвенных агрегатов и участие органического вещества в их формировании
Введение к работе
Актуальность темы. Структурное состояние почвы - один из важнейших факторов ее экологической устойчивости и плодородия. Познание генезиса почвенного агрегата является необходимой научной предпосылкой для -разработки приемов сохранения агрономически ценной, стабильной структуры. Исследование закономерностей формирования элементов почвенной структуры отнесены к одной из труднейших проблем научного почвоведения (Антипов-Каратаев, 1948; Келлерман, 1959; Кузнецова, 1966; Воронин, 1984; Гумматов, Пачепский, 1991; Зубкова, Карпачевский, 2001). К настоящему времени еще нет исчерпывающего научного объяснения механизмов формирования и устойчивости почвенной структуры (Шеин, 2003). Особое внимание этот вопрос приобретает в связи с агрогенным воздействием на почву. Это влияние отражается на одном из основных факторов структурообразования - органическом веществе, а, следовательно, и на агрегатном уровне организации почвы. Идея об определяющей роли органического вещества в образовании почвенной структуры подтверждена исследованиями Н.И.Саввинова (1931), И.В.Тюрина (1949), Д.С.Орлова (1992), И.В.Кузнецовой (1966, 1994). Однако почти отсутствуют материалы о реакции почвенного агрегата на сезонный ритм превращения гумусовых веществ. Особенно мало работ, отражающих сезонную динамику структурно-агрегатного состояния почв под сельскохозяйственными культурами в условиях агрохимической мелиорации.
Сведения по оценке структурно-агрегатного состояния, динамике водопроч-ности структурных компонентов и механизмам их формирования в почвах земледельческой территории Красноярского края малочисленны. Недостаточность информации по обозначенному кругу вопросов определила постановку настоящих исследований.
Цель работы - изучить динамику структурного состояния и выяснить роль процессов трансформации подвижного органического вещества в формировании водопрочных агрегатов почв зоны травяных лесов Приенисейской Сибири.
Основные задачи:
Оценить влияние влажности почвы, гранулометрического состава на процессы образования и динамику макроструктурных компонентов в условиях целины и агрогенного воздействия.
Исследовать влияние минеральных удобрений и белитовой муки на агрегатс-образование и его динамику.
Оценить влияние динамики превращений компонентов органического вещества под различными сельскохозяйственными культурами и целине на динамику водопрочности агрегатов.
Выявить особенности воздействия минеральных удобрений и белитовой муки на трансформацию органического вещества и влияние этого процесса на образование водоустойчивых агрегатов.
Защищаемые положения.
Образование и динамика структурных макроагрегатов в почвах элювиального ряда определяется колеблемостью полевой влажности. Степень и направленность ее участия связана с гранулометрическим составом почв и уровнем агрогенного воздействия.
Роль компонентов органического вещества в динамике водопрочных агрегатов носит неустойчивый характер и подчинена процессам его трансформации.
Внесение минеральных удобрений обусловливает количественные изменения в системе "органическое вещество почвы —> водопрочность агрегатов". На фоне известкования способ структурной организации восстанавливается. Научная новизна. Получены новые материалы по динамике структурного состояния почв элювиального ряда зоны травяных лесов Приенисейской Сибири. Найдены зависимости изменчивости макроструктуры от уровня полевой влажности почв и гранулометрического состава. Показано, что динамика водопрочности почвенных агрегатов определяется ритмом превращений подвижных компонентов органического вещества. Установлено, что внесение минеральных удобрений снижает степень участия компонентов органического вещества в динамике водопрочности почвенных агрегатов. Использование минеральных
туков на фоне белитовой муки обнаружило коагулирующее действие кальцийорганических соединений в 20-40 см слое агроценозов многолетних трав. Для почв подзолистого ряда выявлена роль фракции размером <0,25 мм (выделенной при мокром просеивании) как депонента органического вещества и индикатора динамики процессов образования-разрушения почвенного агрегата.
Практическая значимость. Созданы математические модели, которые могут быть использованы для мониторинга влияния входных факторов на динамику структурного состояния почвенной системы. Выявленные изменения структурного состояния почвы в условиях агрохимической мелиорации позволяют рационально поддерживать состояние органического вещества в пахотных почвах, а последнее обеспечивать «статус» почвенного агрегата. Материалы работы используются в учебном процессе по курсу почвоведения в Красноярском государственном аграрном университете.
Влияние удобрений и мелиорантов на структурное состояние почв
Использование приемов химизации земледелия с целью улучшения почвы как культурной среды развития растений требует известной суммы знаний вообще и, в частности, именно о той почве, улучшение которой предполагается путем химизации (Гедройц, 1935). Анализ обозначенной проблемы логично рассмотреть через призму влияния компонентов минеральных удобрений и мелиорантов на те факторы структурообразования, через которые они оказывают наибольшее воздействие: минералогический состав почв, качество органического вещества.
Известно, что поверхностный слой почвенных частиц - это источник «закодированной» информации, основой которой является минеральная матрица (Зубкова, Карпачевский, 2004). В связи с этим представляют интерес сведения о влиянии различных систем удобрения на преобразование минералогического состава почв. Исследования, проведенные Н.П.Чижиковой с соавторами (1979, 1994, 1998), А.Д.Хлыстовским (1992), иллюстрируют активизацию пептизации тонкодисперсной части почв, миграцию продуктов пептизации, разрушение минералов со смектитовым пакетом, процессов необменной фиксации ионов калия и аммония вносимых удобрений. Для пахотных слоев дерново-подзолистых почв наиболее значимым является преобразование таких показателей как уменьшение содержания илистой фракции, увеличение водно-пептизируемого ила с одновременным уменьшением содержания агрегированных илов, увеличения количества тонкодисперсного кварца. Отмеченные изменения минералогических показателей обусловливают снижение емкости обменных катионов, водоудерживающей способности, уменьшение фиксации фосфора, увеличение пептизируемости почвенного материала, приводящее к обесструктуриванию пахотных слоев, невозможности создания прочных орга-но-минеральных комплексов. Изменение поверхностных свойств илистых фракций при длительном применении минеральных удобрений были изучены З.Тюгай (1982). По ее данным, длительное применение азотных удобрений в форме NH/ - иона заметно повышало величину удельной поверхности илистой фракции. Калийные удобрения существенно не повлияли на эти размеры, а фосфорные повышали удельную поверхность.
Систематическое применение удобрений с добавками биологически активных веществ на дерново-подзолистых песчаных почвах за десятилетний период изучала Г.В.Пироговская с соавторами (2004). Она отмечает тенденцию увеличения содержания микроагрегатов в пахотных горизонтах; замедление миграции микроагрегатов размерности ила и пылеватых частиц в подпахотные горизонты почвы в сравнении с контролем. Применение минеральной и органо-минеральной систем с внесением стандартных удобрений характеризуется накоплением в подпахотных горизонтах тонкодисперсного органического вещества, глинистых и пылеватых частиц, железистых стяжений и тонкодисперсного материала. В пахотном горизонте зерна минералов больше затронуты выветриванием, отсутствуют органо-минеральные пленки и глинисто-железистые каемки.
Н.А.Титовой, Л.С.Травниковой (1989, 1995) установлено, что состав и содержание органического вещества в микроагрегатах тесно коррелирует с природой их минеральной фазы и закономерно изменяется в соответствии с размерами частиц. При вовлечении почв в сельскохозяйственное производство меняются условия формирования гумусовых веществ и продуктов их взаимодействия с минеральными компонентами почвы. Это выражается в изменении качественного состава и соотношения продуктов органо-минерального взаимодействия и, как следствие, в перераспределении почвенной массы между фракциями микроагрегатов. Так, в условиях длительного применения удобрений на дерново-подзолистой почве без внесения навоза авторы обнаружили дезагрегирование пахотного слоя, обогащение его илистыми частицами, органическое вещество которых имеет ярко выраженный фульватный состав. На варианте с внесением высоких доз минеральных удобрений с навозом усиливается агрегированность пахотного слоя и увеличивается закрепление органического вещества в форме труднодиспергируемых микроагрегатов тонкопылеватого размера. Позднее, на этих же опытах ЕЗ.Куваевой и А.С.Фрид (2001) выявлено, что почвы интенсивно удобряемых вариантов или получающих средние дозы минеральных удобрений отличаются большим содержанием пылеватых фракций (1-50 мкм), в которых сосредоточены ценные компоненты гумуса. На фоне средних доз минеральных удобрений без навоза обеднение почвы ценными компонентами гумуса, свойственным пылеватым фракциям, протекает значительно интенсивнее и сопровождается более быстрым разрушением среднепылеватых частиц с перераспределением почвенной массы в предколло-идную фракцию.
В оптимизации физических свойств исключительная роль принадлежит органическому веществу почвы. Сельскохозяйственная деятельность человека нарушает естественный ход гумусообразования, изменяет количество и качество массы органических остатков растений, интенсивность и направление ппоцес-сов минерализации. Некоторыми исследователями (Алешин, Шевцова, 1971; Шевцова, Дробкова, 1981; Шевцова, 1972, 1988) отмечается интенсификация углеродного и азотного фонда, связанного с регулярным поступлением свежего органического вещества в виде биомассы органических удобрений и растительных остатков. Активизация гумусного фонда почв проявляется в увеличении доли химически молодых, находящихся на ранних стадиях гумификации, соединений. Таким образом, при систематическом внесении удобрений гумусовые кислоты обогащаются алифатическими фрагментами, биологически и химически активными (Черников, 1984), способными быстрее вовлекаться в круговорот веществ, защищать стабильную ядерную часть от биологической деструкции.
По данным З.И.Лукьянчиковой (1980), использование на темно-серой лесной почве в течение длительного времени с минеральными удобрениями высоких доз физиологически кислых форм азотных удобрений без нейтрализации может способствовать уменьшению содержания гумуса в почве. При этом увеличивается содержание фульвокислот и количество свободных и рыхлосвя-занных органических веществ, извлекаемых 0,1н NaOH без декальцирования; происходит заметное сокращение мощности гумусового горизонта.
Согласно мнению ряда авторов (Лыков, Черников, 1981; Мазур, Ермолаев, 1985), увеличение оптической плотности подвижных гуминовых кислот при внесении минеральных удобрений связано с тем, что последние, подкисляя почву, создают тем самым «жесткие» условия для гумификации органических остатков, Они, в свою очередь, под влиянием присущих кислой реакции грибковых микроорганизмов расщепляются на мономерные фрагменты; боковые углеродные цели в таких условиях отсутствуют. Следовательно, трансформация свободных и связанных с подвижными полуторными оксидами гумусовых кислот носит деструктивный характер.
Динамика водопрочности почвенных агрегатов и участие органического вещества в их формировании
В 2001 году характер распределения структурных фракций (10-0,25 мм) целинной почвы был подобен предыдущему. Их содержание в слое 0-20 см постепенно снижалось от 75% в июне и до 58% в августе. Однако по t-статистике это уменьшение оказалось незначимым. По нашим наблюдениям, формирование агрономически ценных фракций в большей степени обязано агрегатам размером 10-5 мм (см.прил.1). В июльский и августовский сроки количество комков размером 10-7 мм достоверно превышало их содержание в других вариантах опыта. К концу вегетационного сезона доля глыбистых отдельностей составила 41%. Это существенно отличало целинный участок от пахотных делянок эксперимента.
Динамические изменения в содержании агрегатов 0,25 мм в слое 20-40 см на целинном участке были выражены слабее. Здесь господствует фракция глыб, которая статистически значимо выделяется относительно остальных вариантов.
Сопоставляя содержание агрономически ценных фракций с полевой влажностью, выявлено наличие обратных связей. В 2000 году в слое 0-20 см обнаружили г = -0,51, в 2001 году г = -0,7. Таким образом, повышение влажности сопровождалось ухудшением структурного состояния изучаемой почвы (см.рис.1). Анализируя полученные данные, необходимо отметить особенности процессов, складывающихся в почве ненарушенных экосистем (в нашем случае - целина). Они заключаются в постоянном присутствии луговой растительности и сосредоточении ее корневой системы в верхнем слое, наличии травяно корневого опада («войлока») на поверхности почвы, сбалансированности про-дукционно-деструкционных процессов. Отмеченные качества предопределяют специфику водно-температурного и воздушного режимов.
По гранулометрическому составу почва на целине под луговой растительностью характеризовалась как легкосуглинистая крупнопылевато-песчаная (см.табл.2). Это определяет ее высокую водопроницаемость, ничтожную водоподъемную способность и слабую влагоемкость. Поэтому верхний слой почвы накапливает скудные запасы влаги. Кроме того, почва иссушается корневыми системами луговых трав. Выпавшие в середине августа 2000 года осадки способствовали увеличению полевой влажности, что повлекло за собой формирование агрегатов крупного размера (см.рис.1). Увлажнение почвы определяет возникновение между частицами коллоидных «мостиков» (Вершинин, 1958). Однако явление крошения почвенной массы, следовавшее за высыханием, ограничивается фракцией песчаных частиц. Эта группа частиц формирует несжимаемый каркас, препятствующий объемным изменениям почвы и крошению ее на агрегаты.
В почвенном слое 20-40 см выявленная корреляционная зависимость между АЦФ и влажностью показала сильную обратную связь в 2000 г. (г — -0,65) и слабую в 2001г. (г = -ОД 5). Отрицательный характер подчиненности в этом слое поясним словами П.А.Костычева (цит. по ПВ.Вершинину, 1958, с.82): «...почвы, предоставленные самим себе, при естественных условиях становятся со временем все более и более плотными». Следовательно, подчиняясь второму закону термодинамики, направление природных процессов приводит к тому, что в почвах как первичные частицы так и их агрегаты упаковываются максимально плотно, стремясь принять состояние с наименьшей свободной энергией (Вершинин, 1958; Мичурин, 1965; Воронин, 1980).
В почве целинного варианта выявлена достоверная разница в содержании агрономически ценных агрегатов в слоях почвы 0-20 и 20-40 см ( tr). Корни луговых растений не распространяются в почву на большую глубину, а сосредотачиваются, главным образом, в верхнем слое почвы мощностью 15-25 см. Это, по мнению В.И.Кирюшина (1996), связано с поверхностным поступлением на почву элементов минерального питания. Присутствие растений изменяет физические и химические параметры почвы, а корневая система растения служит первичным резервуаром питательных веществ для сообщества микроорганизмов (Тейт, 1991), обеспечивая крошение почвы на агрегаты. Поэтому, комковатая структура 0-20 см слоя в целинной почве создана за счет склеивающей способности корневой системы луговых трав. В слое 20-40 см воздействие корневой системы лугового разнотравья ограничено. Здесь проявляются объемные изменения почвы, связанные с процессами набухания-усадки, замерзания-оттаивания. Более плотной упаковке почвенных частиц этого слоя может способствовать давление верхнего 0-20 см слоя в сочетании с подзолообразовательным процессом и высоким содержанием физического песка (59%). Известно, что песчаные частицы при увлажнении плотно упаковываются (Дж. Уолкер, 1983).
Воздействие на почву однолетних сельскохозяйственных растений, многолетних трав и почвообрабатывающих орудий изменяет характер динамики почвенной структуры. Механическая обработка почвы может быть фактором разрушения и восстановления структуры, в зависимости от условий влажности, при которой она проводится (Колосов, 193 8). Взаимодействие структурных почвенных элементов между собой осуществляется в местах их наибольшего сближения - контактов. Условие проявления межчастичного контактирования, т.е. «стесненности», при котором возможно действие сил различной природы обеспечивает действие полярной жидкости (Зубкова, Карпачевский, 2001). Согласно исследованиям М.В.Чапек (1938), И.М.Горьковой (1939), П.В.Вершинина (1958), вода в виде водной пленки является фактором, определяющим агрегацию.
Наши исследования были сконцентрированы на изучении этих факторов в условиях агрогенного воздействия. В течение вегетационного сезона 2000 года в пахотном слое парового поля отмечено слабое варьирование макроагрегатов (рис.2).
Влияние минеральных удобрений и белитовой муки на водопрочность агрегатов
В почвенном слое 20-40 см обнаружен больший выход агрегатов ценного размера в сравнении с верхним 0-20 см слоем. В формировании структурного состава в июне первостепенная роль принадлежит фракции 2-1 мм, а в июле, наряду с последней, возрастает доля агрегатов 5-3 и 3-2 мм. По количеству этих фракций анализируемый вариант отличается от остальных на статистически значимую величину. А.Д.Воронин, (1998) сообщал, что корни по мере роста развивают осевое давление, увеличиваясь в объеме. Они раздвигают почвенные частицы в тех местах, где распространяются. Одновременно они уплсгняют прилегающие к ходу корней участки. К августу количество мелкозернистой фракции остается лишь 8%. Агрегаты размером 10-0,25 мм в этот срок определения представлены комковатыми и крупнозернистыми отдельностями. Проникновение и закрепление корнями растений разрыхленной почвенной массы является одним из условий сохранения высокой пористости сложения подпахотного горизонта после проведения обработки почвы. В разрыхленных карманах корни и корневые волоски имеют меньший диаметр и равномерно пронизывают всю почвенную массу, способствуя крошению ее на комки (Шеп-тухов, 1989).
В верхнем слое почвы под травяной смесью второго года использования, количество крупных отдельностей снижается (см.табл.7). Соотношение фракций в структурном составе характеризуется равномерным их распределением в течение всего вегетационного сезона. Среди агрегатов 0,25 мм обращает на себя внимание фракция 2-1 мм. Она количественно преобладает среди других в июньский срок, а в июльский достоверно превышает остальные варианты, за исключением почвы делянок, занятых овсом. Снижение содержания этой фракции в августе сопровождается образованием тонких, размером 1-0,5 и 0,5-0,25 мм.
В слое 20-40 см содержание агрономически ценных агрегатов (79-91%), также как и в предыдущий год, превышает их количество в слое 0-20 см. В структурном составе проявляется тенденция к увеличению фракции размером 1 -0,5 и 0,5-0,25 мм. Здесь процесс формирования агрегатов этого размера, обусловленный влиянием корней растений, стал проявляться настолько интенсивно, что количественные оценки фракции диаметром 1-0,5 и 0,5-0,25 мм в июне, а фракции 2-1 и 1-0,5 мм в июле существенно превышали другие варианты. При корневом оструктуривании размеры агрегатов определяются ходами корней (Скрепинский, 1961). Поэтому расстояние корней друг от друга («корневая сетка») обусловливает размеры агрегатов: чем гуще эта сетка, тем мельче будут агрегаты. Опубликованные материалы М.С.Цыганова (1948) и И.И.Парамзина с соавт. (1952) свидетельствуют о положительном влиянии корневой системы многолетних трав на структурно-агрегатное состояние дерново-подзолистых почв. Это отразилось в снижении содержания крупных и увеличении зернистых фракций. Наблюдениями Ф.К.Родионовского (1952), Д.И.Бурова, И.А.Чуданова (1960) выявлено, что в вариантах с многолетними травами улучшение структурных качеств происходило главным образом в слое 25-40 см.
Заметное оструктуривающее действие многолетних трав проявляется в различные годы их жизни. Поскольку состав травяной смеси в нашем опыте включает несколько компонентов, то каждый из них характеризуется своими биологическими особенностями. Остановимся на специфике корневых систем растений, входящих в изучаемую травосмесь. Клевер луговой имеет сильно развитый центральный корень, глубоко уходящий в почву, и массу мелких боковых корней. Толщина центрального корня клевера у поверхности достигает 10 мм. Клинообразные корни выполняют важную роль в образовании струк турных агрегатов. Тимофеевка луговая и овсяница луговая обладают мощной мочковатой корневой системой, состоящей из большого количества тонких корней, которые пронизывают пахотный слой во всех направлениях. Кострец безостый - корневищное растение с развитой корневой системой- Подземные побеги (корневища) располагаются на глубине 5-20 см от поверхности почвы. Разветвление корневой системы бобового компонента лучше выражено в подпахотном почвенном слое. Поэтому бобовые растения, хотя и увеличивают содержание комков в пахотном слое, обратить его в комковатое состояние не могут. Воздействие мочковатой корневой системы многолетних рыхлокустовых злаков приводит к образованию комков почвы диаметром от 1 до 10 мм.
Согласно учению В.Р.Вильямса (1949), значение многолетних злаковых трав в образовании структуры состоит в том, что их корневая система весьма расчленяет и при переплетении сильно уплотняет частицы почвы, превращая их в мелкие комочки. Специфичность действия бобовых растений заключается в том, что их корни извлекают из глубоких слоев соли кальция и концентрируют их в верхнем слое. Это способствует цементированию образовавшихся комочков.
В первый год жизни корневая система многолетних трав на опыте не смогла противостоять действию фактора влажности: наблюдается сильная обратная связь между содержанием агрономически ценных фракций и влажностью (г = -0,67) в слое 0-20 см, но слабая обратная в слое 20-40 см (г = -0,01). Полностью роль корневой системы травяной смеси исключать нельзя. Сравнивая воздействие корней многолетних трав и однолетних полевых культур, обнаружено, что в почве под травяной смесью формируется больше агрегатов ценного размера. Наибольший эффект от воздействия многолетних трав проявляется на следующий, 2001 год. Корреляционная зависимость между количеством АЦФ и влажностью - слабая обратная в слое 0-20 см (г = -0,15) и в слое 20-40 см (г = -0,28). Это подтверждается исследованиями С.А.Желтикова (1953), сообщающего, что скашиванием трав в фазу бутонизации достигается удвоенное количество кор невой массы. Каждое поколение побегов, развивающихся после укоса, образует самостоятельную корневую систему, отмирающую только зимой.
Итак, обобщая выше сказанное, отметим, что динамика почвенных агрегатов подчинена ходу гидротермических условий, накладывающихся на особенности гранулометрического состава почвы каждого из вариантов. Так, почва лугового фитоценоза характеризуется преобладанием в структурном составе глыб ( 10 мм) и агрегатов крупных размерностей. Ее структурное состояние в слое 0-20 см оценивается как хорошее в течение июня-июля и удовлетворительное в конце вегетационного сезона. Роль влажности в агрегатообразовании целинного участка описывается регрессионным уравнением (табл.8). Отрицательное значение коэффициента регрессии свидетельствует о том, что увеличение степени увлажнения сопровождается снижением доли АЦФ и образованием крупных педов.
Структурное состояние почвенного слоя 20-40 см - удовлетворительное, о чем свидетельствует низкий коэффициент структурности. С глубиной связь образования агрегатов ценного размера с влажностью проявляется слабее. Сельскохозяйственное использование почв сопровождается перестройкой природного почвообразовательного процесса. Подвергаясь разрушению, структурные агрегаты целинного типа в пахотных почвах не восстанавливаются.
Динамика водопрочности почвенных агрегатов и участие органического вещества в их формировании
В составе фракций 10-0,25 значительная доля принадлежит комочкам 2-1 мм. В июле, одновременно с фракцией 2-1 мм, возрастает количество агрегатов размером 1-0,5 и 0,5-0,25 мм. Количество последних достоверно превышает контрольный и удобренный варианты (см.прил.1). В августе, в связи со сменой условий увлажнения, в структурном составе происходит перераспределение фракций: увеличивается содержание крупных агрегатов, снижается доля фракции 1-0,5 мм и отсутствует фракция 0,5-0,25 мм. В отличие от контрольного варианта и варианта с применением удобрений количество фракции 2-1 мм существенно повышается. На основании своих исследований В.И.Виноградов (1955) утверждает, что при насыщении почвенного поглощающего комплекса кальцием почва становится менее дисперсной и фильтрация воды через почву значительно усиливается. Это характеризует устойчивость микроагрегатов в известкованной почве к действию воды, а кальций действует как коагулятор почвенных коллоидов. Подобное явление как раз мы и наблюдаем в августовские сроки двух лет исследований.
В почвенном слое 20-40 см формируется больше агрегатов ценного размера, которые незначительно варьируют в течение сезона (86-88%). В период июнь -июль агрегаты представлены в основном фракциями 10-5, 5-2 мм. В июле количество фракций размером 0,5-0,25 мм значительно превышает контрольный вариант. Позднее (август) возрастает доля крупных и средних агрегатов, а количество фракции 2-1 мм достоверно превышает удобренный вариант, но уступает контрольному (см.прил.1).
Динамика агрегатов размером 10-0,25 мм в слое 0-20 см в вегетационный сезон 2001 года складывалась подобно предыдущему году и находилась в слабой зависимости от уровня увлажнения (рис.7). Следует отметить, что в июне фракция 1-0,5 мм существенно превышает контрольный и удобренный варианты. В июле такую значимость приобретает фракция 2-1 мм.
Максимальное количество макроструктурных компонентов в слое 20-40 см сосредоточено в июне (89%). В последующие сроки их количество сокращается (табл.10). Среди фракций 0,25 мм преобладают агрегаты размером 2-1 мм. От июля к августу возрастает содержание фракции 0,5-0,25 мм.
Комплексное применение минеральных удобрений с известкованием сопровождалось понижением гидролитической кислотности и устранением обменной кислотности. Наряду с нейтрализацией кислотности, известкование способст вовало повышению величины степени насыщенности основаниями. Нейтрализующее действие извести, хотя и более слабое, проявлялось и в подпахотном слое. Подобное отмечалось в исследованиях А.Д.Хлыстовского (1992), А.Н.Небольсина, З.ГШебольсиной (1997), В.Г.Минеева, Н.Ф.Гомоновой (2001).
В гранулометрическом составе почвы делянок, занятых смесью многолетних трав с использованием минеральных удобрений на известкованном фоне, наблюдается увеличение фракции крупной пыли и снижение доли мелкопесчаных частиц. Ф.И.Левин (1972) объясняет подобный факт формированием благоприятных условий для биосинтеза вторичных минералов из золы культурных растений и удобрений. Наблюдаемые нами в почве процессы произошли в результате известкования. Более того, известкованием снимается не только природная кислотность, но и подкисляющий эффект вносимых минеральных удобрений.
Так как в качестве известьсодержащего мелиоранта была использована бе-литовая мука, то кальций, присутствующий в ней, при взаимодействии с почвой переходит в поглощенное состояние и вызывает снижение кислотности. Почва при этом обогащается коллоидной кремнекислотой. Поэтому способность силиката кальция (белитовая мука) нейтрализовать кислотность почвы является предпосылкой для положительного действия самой кремнекислоты (Сапожников, Корнилов, 1969).
Согласно исследованиям Т.А.Зубковой (1998, 2001), известь скрепляет элементарные почвенные частицы по гидросиликатному типу твердения. Это способствует образованию и укреплению микроагрегатов и конкреций на мезо- и микроморфологическом уровнях организации почвенной структуры. На макро-морфологическом уровне вероятно проявление противоположных свойств: разрыхление, понижение плотности сложения.
Таким образом, результатом взаимодействия известкового мелиоранта с почвенным поглощающим комплексом кислых почв является связывание гид-роксид-ионами водорода обменной и гидролитической кислотности, а противо-ионами становятся ионы кальция. Сочетание известкования с применением минеральных удобрений позволило улучшить физико-химические свойства пахотного и подпахотного слоев. Кроме того, в результате известкования усиливается развитие корневой системы многолетних трав, особенно бобового компонента.
Выше перечисленные условия, на фоне относительно невысокой зависимости содержания АЦФ от влажности (г = -0,47 в 2000 г. и г = 0,4 в 2001 г), определили первостепенную роль корневой системы многолетних трав в формировании почвенных агрегатов. А корреляционная зависимость между количеством агрономически ценных агрегатов и влажностью в слое 20-40 см составила: г = -0,56 в 2000 году и г = -0,62 в 2001 году.
Согласно оценочной шкале С.И.Долгова, П.У.Бахтина, анализируемые варианты отличаются «хорошим» и «отличным» структурным состоянием. Данные табл.11 свидетельствуют о том, что внесение полного минерального удобрения усиливает влияние фактора "влажность".
