Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор по применению агромелиоратишых мероприятии и химмелиорантов при мелиорации связных почв 11
1.1. Особенности мелиорации связных почв 11
1.2. Требования сельскохозяйственных культур к водно-физическим условиям почвы 14
1.3. Обзор исследований по влиянию агромелиоративных мероприятий на улучшение водно-физических свойств и водно-воздушного режима 19
1.4. Анализ данных по эффективности глубокого рыхления и химмелиорантов 23
2. Объекты и методика исследований 28
2.1. Природно-климатическая характеристика северо-восточной части Белорусской ССР 28
2.2. Оценка осушаемых пахотных угодий в агромелиоративных целях .33
2.3. Характеристика опытного участка 41
2.4. Схема опыта и методика исследований 51
2.5. Агрегаты для глубокого рыхления и внесения химмелиорантов. 55
3. Изменение свойств почш при применении глубокого рыхления в сочетании с химмелиорантами на фоне систематического дренажа 62
3.1. Изменение физических свойств почвы при глубоком рыхлении и внесении химмелиорантов... 62
3.2. Изменение водных свойств почвы под влиянием глубокого рыхления и химмелиорантов 74
3.3. Изменение температурного режима почвы 81
3.4. Влияние глубокого рыхления и химмелиорантов на макроагрегатный состав почвы 84
4. Водный режим почш 90
4.1. Формирование дренажного стока при агромелиоративных мероприятиях 90
4.2. Динамика уровней почвенно-грунтовых вод 106
4.3. Динамика влажности почвы 122
5. Урожайность сельскохозяйственных культур и экономическая эффектишость агромелиоративных мероприятий 142
5.1, Урожайность сельскохозяйственных культур 142
5.2. Экономическая эффективность агромелиоративных мероприятий. 147
Выводы и предложения производству 159
Рекомендации производству 161
Литература 163
Приложения 183
- Требования сельскохозяйственных культур к водно-физическим условиям почвы
- Обзор исследований по влиянию агромелиоративных мероприятий на улучшение водно-физических свойств и водно-воздушного режима
- Изменение водных свойств почвы под влиянием глубокого рыхления и химмелиорантов
- Динамика уровней почвенно-грунтовых вод
Введение к работе
Актуальность проблемы. В основных направлениях экономического и социального развития народного хозяйства СССР на 1981 ... 1985гг. и на период до 1990 г. важное значение приобретает повышение плодородия почв путем их мелиорации. В XI пятилетке в Белорусской ССР намечено произвести мелиоративные работы по осушению переувлажненных и заболоченных земель на площади 480 ... 520 тыс.га.
В соответствии с Продовольственной программой, большое внимание в Белорусской ССР отводится "проведению агромелиоративных мероприятий, направленных на создание благоприятного водно-воздушного режима почв". (Продовольственная программа Белорусской ССР на период до 1990 г., 1982).
В постановлении октябрьского (1984 г.) Пленума Щ КПСС открывается новый крупный этап в осуществлении программы мелиорации земель. Поставлена задача добиться получения устойчивой, независящей от колебаний погоды, продукции земледелия. На ноябрьском (1984 г.) Пленуме ЦК КПБ особое внимание обращено на поднятие продуктивности ранее осушенных угодий.
В Белорусской ССР большие площади занимают переувлажняемые дерново-подзолистые почвы, обладающие высоким потенциальным плодородием, которые после регулирования водного режима почв и проведения химических мелиорации могут давать высокие и стабильные урожаи сельскохозяйственных культур. Наибольшую площадь (25,4% территории БССР) занимают дерново-подзолистые переувлажняемые почвы, причем площадь связных переувлажняемых почв составляет 2,1 млн.га. Особенно они распространены в северной и северо-восточной зонах и составляют более 80%, из них тяжелого механического состава более 30%. Водопроницаемость подпахотного горизонта их составляет менее 0,1
5 м/сутки (Яковлев Б.И., 1954; Ивицкий А.И., 1968; Зайдельман Ф.Р., 1975; Врусиловский Ш.И., 1981).
В Могилевской области, расположенной на востоке Белорусской ССР, наиболее распространены средние по механическому составу переувлажняемые почвы. Площадь их составляет около 300 тыс.га. Эти почвы обладают наибольшим плодородием (легко - и среднесуглинистые) и в то же время наиболее чувствительны к избыточному увлажнению (Равовой П.У., 1963; Врусиловский Ш.И., Капилевич Ж.A., 1981; Анош-ко B.C., Мееровский А.С., 1981).
Связные почвы находятся преимущественно в условиях длительного или кратковременного избыточного увлажнения. Характерной их особенностью является наличие плотного подпахотного горизонта, практически водонепроницаемого. Повышение производительности этих земель возможно лишь на основе их осушения.
Водно-физические свойства переувлажняемых минеральных суглинистых почв неблагоприятны для выращивания сельскохозяйственных культур в экстремальные по погодным условиям годы. Они характеризуются резкой дифференциацией по профилю. Из-за оглеенности подпахотные горизонты сильно диспергированы, отличаются тонкими порами, высокой влажностью завядания растений, низкой некапиллярной пороз-ностью. Слабая водопроницаемость подпахотных слоев способствует быстрому переувлажнению пахотных горизонтов почвы, усилению огле-ения, что приводит к еще большему ухудшению их свойств. Осушение таких почв одним дренажем малоэффективно.
Методы и способы осушения средних по механическому составу переувлажняемых почв определяются типом водного питания, особенностями генетического строения почвенного профиля и характером сельскохозяйственного использования. При этом многие исследователи большое значение придают улучшению фильтрационных свойств подпахотного гори-
зонта (Кривоносов И.М., 1957; Яковлев Б.И., 1963; Мурашко А.И., 1975; Маслов B.C., 1981).
До последнего времени наиболее перспективным способом осушения связных суглинистых почв считался закрытый дренаж. Однако он не полностью устраняет их неблагоприятные водно-физические свойства. Весной проведение полевых работ запаздывает из-за медленного оттока избыточных вод. Летом и осенью, в период выпадения обильных дождей, наблюдается переувлажнение пахотного слоя, затрудняется работа сельскохозяйственных машин.
Для эффективного повышения плодородия суглинистых почв необходим новый, комплексный подход к их мелиорации, включающий регулирование водного, воздушного, пищевого и теплового режимов.
Одним из путей улучшения фильтрационных и агрофизических свойств и повышения плодородия средних по механическому составу почв является проведение агромелиоративных мероприятий в дополнение к дренажу и, в частности, глубокого рыхления с внесением химмелиорантов (известь, органические и минеральные удобрения). Этими приемами разрушается относительно водонепроницаемый подпахотный слой, что способствует увеличению мощности активного слоя почвы и улучшению их водно-физических свойств. Внесение химмелиорантов позволяет закрепить на более продолжительное время разрыхленную структуру подпахотного слоя. Комплексное применение этих мероприятий позволит своевременно отводить избыточные поверхностные воды и обеспечить более рациональное регулирование водно-воздушного режима путем перераспределения влаги в подпахотные горизонты и отвода.
На тяжелых и средних по механическому составу почвах совмещение осушения переувлажненных земель с агромелиоративными приемами,, способствует также окультуриванию корнеобитаемого слоя почвы и увеличению его мощности за счет подпахотного. Учитывая почвенные,
7 агрометеорологические условия и хозяйственное использование земель, наиболее перспективным из агромелиоративных приемов является глубокое рыхление с одновременным внесением химмелиорантов. Однако широкое распространение указанных мероприятий сдерживается слабой изученностью их влияния на водно-физические свойства, рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур, отсутствием достоверной оценки экономической эффективности этих мероприятий. Поэтому при проектировании мелиоративных систем не находят еще широкого применения элементы окультуривания подпахотных горизонтов.
В настоящее время как в СССР, так и за рубежом накоплен определенный опыт по применению глубокого рыхления и частично по использованию химмелиорантов. Однако этот опыт не может быть механически перенесен в те природно-климатические зоны, где он не изучался. Отсутствие конкретных рекомендаций по внедрению его в производство в условиях северо-восточной части Белорусской ССР послужило основой для изучения вопросов регулирования водного режима осушаемых суглинистых почв с применением глубокого рыхления в сочетании с химмелиорантами.
Актуальность выбранного направления исследований определяется решениями ХХУІ сьезда КПСС, майского (1982 г.) и октябрьского (1984 г.) Пленумов ЦК КПСС по повышению эффективности сельскохозяйственного производства на осушаемых землях. Исследования проводились по проблеме 0.52.02 координационного плана научных исследований в области мелиорации на 1976 ... 1980 годы и продолжались в соответствии с планом научных исследований Белорусской сельскохозяйственной академии.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является разра-ботка рациональных приемов по совершенствованию регулирования водно-воздушного режима переувлажняемых связных почв. Поставленная цель
8 решалась посредством выявления влияния глубокого рыхления и хим-мелиорантов на изменение водно-физических свойств почвы, водный и воздушный режимы и на урожайность сельскохозяйственных культур. Для решения указанной цели были поставлены следующие конкретные задачи:
установление влияния глубокого рыхления и химмелиорантов на изменение водно-физических свойств почв;
выявление влияния комплекса агромелиоративных приемов на улучшение водно-воздушного режима почв;
изучение действия глубокого рыхления и химмелиорантов на фоне систематического закрытого дренажа на повышение плодородия почв и урожайность сельскохозяйственных культур на дренируемых землях; ;.
установление эффективности последействия названных агромелиоративных приемов.
Объектом исследований явились осушаемые дерново-подзолистые среднесуглинистые почвы племхоза им.Чкалова Горецкого района Мо-гилевской области.
Основные защищаемые положения: особенности водного режима и изменения водно-физических свойств связных почв, осушаемых закрытым дренажем под влиянием проведения глубокого рыхления и внесения в подпахотные слои химмелиорантов; повышение эффективности дренажа путем применения агромелиоративных приемов и химмелиора-ции; улучшение водно-воздушного и теплового режимов почвы; повышение продуктивности мелиорируемых земель.
Теоретический вклад и научная новизна. Впервые для условия северо-восточной части Белорусской ССР проведены исследования по изучению влияния глубокого рыхления с одновременным внесением химмелиорантов (известь,минеральные удобрения)на фоне систематического закрытого дренажа на свойства почв и их плодородие.Выявлено,
9 что глубокое рыхление и химмелиоранты улучшают водно-физические свойства подпахотного горизонта, тепловой, водный и воздушный режимы. Применение этих приемов на фоне дренажа предотвращает переувлажнение корнеобитаемого слоя почвы, увеличивает его мощность за счет вовлечения в активный слой подпахотных горизонтов, способствует перераспределению и аккумуляции в них влаги.
Установлено, что благоприятный водно-воздушный и питательный режим на осушаемых связных почвах достигается на глубину до 50... 60 см с внесением в подпахотный иллювиальный горизонт повышенных доз извести (7 тонн/га) и минеральных удобрений (/У - 96 кг/га действующего вещества). Проведение указанных мероприятий обеспечило получение прибавки урожая сельскохозяйственных культур за пять лет исследований на 36,0...15,7$. Одно глубокое рыхление увеличивало урожайность в среднем на 10,2$.
Экспериментально показаны динамика параметров водно-физических свойств разрыхленных почв во времени и урожайность.
Получены закономерности в изменении влажности и плотности почвы, агрегатного состава в зависимости от применения глубокого рыхления, извести и удобрений.
Практическая значимость.Дяя условий северо-восточной зоны Белорусской ССР выявлено положительное действие глубокого рыхления и химмелиорантов на дерново-подзолистых суглинистых почвах, осушаемых закрытым дренажем. Установлено, что применение извести и минеральных удобрений, вносимых в подпахотный слой при проведении глубокого рыхления, позволяет получить прибавку урожая на 15,7...36,0^.
По сравнению с осушением только закрытым дрнчарным дренажем дополнительное проведение глубокого рыхления с внесением химмелиорантов повышает общий экономический эффект от мелиорации земель на 65 руб.га (в среднем за первые три года последействия).
Внедрение. Разработанные рекомендации использованы в племхозе им.Чкалова Горецкого района Могилевской области и совхозе "Заря" Ивацевичского района Брестской области на площади 73 га.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научно-производственных конференциях в Белорусской сельскохозяйственной академии (1978...1983 гг.), Брестском инженерно-строительном институте (1981 г.).
Достоверность материалов исследований. Основные результаты исследований обработаны с использованием методов математической статистики. Данные по урожайности сельскохозяйственных культур подвергнуты обработке методом дисперсионного анализа.
Степень личного участия. При нашем участии был построен опытно-производственный участок, разработана конструкция и изготовлен рыхлитель, позволяющий выполнять глубокое рыхление (50...60 см) почвы с внесением сыпучих химмелиорантов.
Исследования проводились в полевых и лабораторных условиях. Теоретические и полевые исследования были проведены самостоятельно. Анализы почв выполнялись под нашим руководством сотрудниками лабораторий Белорусской сельскохозяйственной академии. Работа выполнена под научным руководством доцента, кандидата сельскохозяйственных наук Равового П.У.
Требования сельскохозяйственных культур к водно-физическим условиям почвы
Для нормального развития растений должны соблюдаться следующие агротехнические требования: оптимальные сроки сева и обработки сельскохозяйственных культур, поддержание оптимального водно-воздушного режима почвы в течение вегетационного периода, исключение подтоплений корнеобитаемого слоя, создание условий для проникновения корневой системы культурных растений вглубь почвы путем улучшения структуры, снижения плотности почвенного профиля (Вильяме В.Р., 1947; Роде А.А., 1965). Считается, что в период вегетации в зависимости от культур, норма осушения должна составлять 0,4 ... 0,8 м (Костяков А.Н., I960; Шуравилин А.В., 1970; Игнатенок Ф.В. и др.1963). Многочисленные данные наблюдений за водным режимом на суглинистых почвах атмосферного водного питания показывают, что на осушаемых землях обычно к началу посевного периода устанавливается необходимая норма осушения, за исключением экстремальных по водному режиму лет (Лопухин Е.И., 1974; Шкинкис Ц.Н., 1981). Однако в период интенсивных осадков образуются верховодка, вызывая переувлажнение и иногда вымочки пахотного слоя (Шкинкис Ц.Н., 1981; Воробьев Н.И., 1981).
Таким образом, один водно-воздушный режим (норма осушения) недостаточно характеризует пригодность почвы для выращивания сельскохозяйственных культур. Более полная и обьективная характеристика почвогрунтов может быть получена по плотности текущей влажности, наименьшей влагоемкости и водоотдаче. А.Н.Костяков (I960) считал одним из условий нормального развития растений создание влажности почвы, соответствующей их требованиям.
Растения предъявляют определенные требования к плотности почвы, которая является одним из важнейших показателей почвенного плодородия. Увеличение значений плотности почвы приводит к уменьшению пористости, более плотной упаковке частиц почвы, что в свою очередь ухудшает воздухообмен, теплопроводность (Мичурин Б.Н., 1962; Канараке А., Талер Р., 1962; Васильев A.M. и др.,1965; Иванов А., Стайнев К., 1967; Исследованиями (Роде А.А., 1969); Пестряков В.К., 1970; установлено, что наименьшая плотность характерна для гумусовых горизонтов. В подпахотных горизонтах она резко возрастает, что отрицательно сказывается при проникновении корней в нижележащие горизонты (Макаров В.Г., 1975). Считается, что корневая система может нормально развиваться при плотности почвы 1,1 ... 1,3 г/см3. Если она больше 1,4 г/см3 , что характерно для подпахотных горизонтов,то затрудняется воздухообмен, в почвенном воздухе повышается концентрация углекислого газа. (Станков Н.З., 1964).
Тяжелые машины и механизмы, которые всё более широко используются в сельскохозяйственном производстве, оказывают отрицательное влияние на почвенную структуру (П.У.Бахтин, 1969; Ставский Э.А., Закурдаев Л.С, 1982). Как указывает Яковлев Б.И. (1963) в результате уплотнения инфильтрационная способность почвы резко уменьшается, условия притока избыточной воды к дренам значительно ухудшаются и почва оказывается недоосушенной. Исследованиями, проведенными в Белорусской сельскохозяйственной академии (Кононов A.M., Гарбар В.А., 1966) установлено, что на недренированных почвах при посеве происходит значительное ее уплотнение. При этом в колеях К-700 и МТЗ-80 урожайность ржи снизилась на 0,5 ... 8 ц/га, а озимой пшеницы - на 1,0 ... 7,6 ц/га.
Плодородие почвы тесно связано со структурностью почвенного профиля. На ее определенное влияние оказывает и влажность. Опытами Pacek Z. (1971) установлено, что оптимальное структурное состояние почвы под зерновыми и травами находится в интервале влаги 15 ... 23$, а под пропашными - 1Ъ%. Данные исследований Sebliotte М. (1968) показали, что во влажный период процент водопрочной структуры ниже, чем в засушливый.
Большое влияние на повышение урожайности сельскохозяйственных культур оказывает корневая система. Н.З.Станков (1964) по этому поводу писал "обрабатывая, удобряя и поливая почву, мы воздействуем в основном на корневую систему и только через нее на надземную часть растений". В связи с этим вопросы улучшения среди обитания корней имеют важное производственное значение. Н.А.Качинский (1970) считал, что форма развития корневой системы зависит от строения почвенного профиля. В подзолистых почвах корни располагаются около дневной поверхности, так как подзол препятствует их распространению вглубь почвенной толщи.
Обзор исследований по влиянию агромелиоративных мероприятий на улучшение водно-физических свойств и водно-воздушного режима
В современных условиях глубокое рыхление осушаемых связных почв является наиболее эффективным приемом, позволяющим регулировать их водно-воздушный режим. По обобщенным данным Б.С.Маслова (1981) объем дренажного стока после рыхления возрастает на 18 ... 30% при одновременном снижении поверхностного стока. Влажность почвы на объектах рыхления в дождливые периоды снижается на 3 ... 6%, а в засушливые повышается на 4 ... 12%, образуется дополнительная водовместимость (на 17...50 мм). Дополнительную водовместимость почвы Д.А.Тютюнник (1976) относит к числу важнейших показателей рыхления, так как она служит дополнительным резервом влаги в засушливый период и способствует рациональному её использованию.
По данным Ш.И.Брусиловского (1976, 1981), в первый год после проведения рыхления, обьем дренажного стока увеличивался на 62,5... 72%, поверхностный сток при этом уменьшался. В среднем за 4 года обьем дренажного стока увеличивался на 26%. Повышение осушительного действия дренажа при расстоянии между дренами 15 м и глубоком рыхлении привело к сокращению продолжительности затопления верхнего 30-сантиметрового слоя почвы на 25 суток. Глубокое рыхление способствовало более благоприятному перераспределению влаги по всему полуметровому профилю почвы и снижению влажности в пахотном слое во влажные периоды.
За счет глубокого рыхления на осушаемых тяжелых глинистых почвах Эстонской ССР продуктивная влажность в первый год эксплуатации увеличилась на 35...40 мм, во второй и третий - на II...18 мм(Том-сон Х.Ю., Кяэпакауст Ю.О., 1977). По данным Х.Н.Старикова и др. (1981) дренажный сток после проведения данного агромелиоративного приёма возрос по сравнению с контролем в 2,5...1,3 раза. Запасы влаги в пахотном слое снизились в первый год на 1,1...2,3 мм, во второй - на 1,8...3,0 мм. В последующие годы последействия глубокого рыхления существенной разницы во влагозапасах на контроле и при глубоком рыхлении авторами не обнаружено.
Исследования ВНИИГиМ им.А.Н.Костякова (Черненок В.Я., Пече-нина B.C., Акимов Н.В., 1981) во Владимирской области показали, что глубокое рыхление увеличивает дренажный сток на 10...44%.Данный агромелиоративный прием способствовал также снижению суммарного испарения (на 15%) и повышению температуры почвы.
Важное место в системе мер по улучшению неблагоприятных водно-физических свойств подпочвы занимают химмелиоранты,т.е. вещества, воздействующие на реакцию почвенной среды, способствующие образованию комковатой структуры почвы на продолжительное время (Штиканс Ю.А., Риекстиньш А.P., 1981). Их подразделяют на искусственные и естественные. В настоящее время изучением искусственных мелиорантов и их эффективностью в оструктуривании подпочвы и почвы занимается ряд учреждений (МГУ, ЦНИИКИВР и др.).Впервые их стали применять в пустынях для закрепления почв. Опытами УкрНИИГ иМа (Фененко Л., 1974) доказана эффективность применения структурообразующих веществ (полиакриламид - ПАА, мочевиноформальдегид-ная смола - МФ, сополимермотакриловая кислота и метокриламид Сп-8 и др.). Под влиянием полиметров водопрочность почвенных агрегатов в пахотном слое увеличилась на 20...25%. Дисперсность данных почв уменьшилась до 0,78...0,84 (в контроле- 1,25).По данным В.Я.Черненок и др.(1981) стоимость оструктуривания I га искусственными химмелиорантами составляет 3...4 тыс.руб.,поэтому их применение на данном этапе неперспективно. Зарубежные исследователи в большинстве придерживаются мнения применять химмелиоранты минерального (известь, туф, и др.) и органического происхождения.
Среди них особое место занимает известь, внесение которой оказывает положительное влияние на улучшение структурного состояния почвы, ее водных и физических свойств. Она является одним из самых древних удобрительных средств, упоминается в римских трудах. Удачные опыты по известкованию были сделаны в Могилевской губернии профессором Горыгорецкого института Б.А.Целлинским (Цитович С.Г., I960), И.А.Стебут (1957) сравнивает разрыхляющее действие извести на плотные земли подобно действию мороза: она делает эти почвы менее задерживающими влагу и в такой степени облегчает их обработку. В.Р.Вильямс (1935) считал, что механизм структурообразования почвы протекает лишь при непосредственном участии катионов кальция. Известкование способствует созданию мелкокомковатой структуры почвы и вдвое увеличивает содержание в почве водопрочных агрегатов диаметром более 2,5 мм (Кедров-Зихман O.K., 1957). При поверхностном внесении извести её влияние сказывается на кислотности только пахотного слоя. Глубже 30 см кислотность почв остается неизменной (Шильников И.А., 1965; Кореньков Д.А. и др., 1976).
Положительные свойства глубокого известкования отмечаются также И.П.Макаровым (1969), И.С.Вешенской, А.И.Климко, А.В.Снигиревой (1973), Ш.Р.Зайдельманом (1981) и др.
Однако единого мнения о глубине и дозах внесения извести нет. В.Ю.Кнашис (1974) считает, что глубина заделки её не должна быть больше обрабатываемого слоя почвы. При этом рекомендуется хорошо перемешивать почву обрабатываемого слоя (культиваторами, боронами).На лугах и пастбищах глубина заделки извести не должна превышать 15 см. Из минеральных удобрений наиболее эффективным химмелиорантом являются азотные удобрения. Внесение в разрыхляемые подпахотные слои азотных удобрений вызывает биологическое закрепление разрыхленной структуры корнями растений. Азот способствует интенсивному проникновению корней к очагам его внесения (Зайдельман Ф.Р., 1975); Эг-гельсман Р., 1978), особенно в смеси с известью.
Все азотные удобрения хорошо растворяются в воде. Поэтому возможен их вынос дренажным стоком. Эти потери зависят от типа почв, особенностей строения почвенного профиля. О количестве выноса дренажным стоком азота имеются противоречивые данные. По данным Н.Н. Ложкиной (1957), потери азота в условиях Лениградской области составляют до 20 кг/га. Данные А.П.Ковалева (1980), полученные в Смоленской области показали, что дренажный сток выносит 0,41...5,63 кг/га аммиачного азота, в зависимости от слоя стока. При рыхлении вынос увеличивается на 55...83%. Наибольший вынос азота происходит из пахотного слоя и меньший - из подпахотного слоя. На вынос питательных веществ оказывает влияние прочность их закрепления в поглощающем комплексе почвы. Известь, внесенная совместно с азотными удобрениями, улучшает использование растениями азота и более прочно закрепляет его в почвенном поглощающем комплексе за счет уменьшения токсичности алюминия (Козловский Е.В. и др.,1983).
Изменение водных свойств почвы под влиянием глубокого рыхления и химмелиорантов
Исследованиями Ж.Икрамова (1971) доказано, что подвижность влаги, доступность ее растениям, водопроницаемость в наибольшей степени зависит от плотности сложения почвы. Рыхление оказывает положительное влияние на водные свойства почвы, такие как наименьшая влагоемкость, влажность завядания и особенно водопроницаемость (Брусиловский ІП.И. и др., 1978; Маслов Б.С, 1981).
Агромелиоративные мероприятия благоприятно сказались на увеличении доступной для растений влаги. Одним из показателей, от которого зависит обьем продуктивной влаги, является влажность завя-даний. Данные по ее изменению за годы исследований приведены в та-бл.15,прилож.6.Из э.тих данных видно, что влажность завядания после рыхления и внесения химмелиорантов несколько уменьшается Различия во влажности завядания на рыхленных и нерыхленных участках наблюдались в течение 2...5 лет, особенно в вариантах с рыхлением и совместным внесением извести и минеральных удобрений.
Существенные различия во влажности завядания отмечались в первый период после рыхления. В этот период нижний предел недоступной влаги снизился до 9,4% от объема или на 11,0...20,3%, спустя год эта разница сократилась до 7...13%. Следует отметить, что при проведении только глубокого рыхления процесс изменения влажности завядания в подпахотном слое стабилизируется через 2 года после его проведения. В вариантах с внесением извести и минеральных удобрений разница во влажности завядания по сравнению с контролем отмечалась в течение пяти лет исследований. Спустя три года влажность в варианте 5 была ниже, чем на нерыхленном участке на 12,5%, а спустя пять лет (1982 г.) - на 4,6%. В верхнем пахотном слое влажность завядания в зависимости от агромелиоративного приема сни жалась незначительно. Та же картина отмечается и на глубине 60... 80 см.
Исследования по наименьшей влагоемкости почвы показали, что рыхление и химмелиоранты существенно не скзались на ее изменении в пахотном, так и подпахотном слоях (табл.16, прилож.7). Как правило, в подпахотном слое 20...60 см отмечалась тенденция к снижению наименьшей влагоемкости при глубоком рыхлении и его сочетании с внесением извести и удобрений. При одном рыхлении разница в наименьшей влагоемкости в подпахотном слое по сравнению с контролем практически отсутствовала. В варианте 5 при внесении извести и минеральных удобрений в первый месяц после рыхления наименьшая влагоемкость снизилась до 2,0...4,7%. Полученные данные свидетельствуют о том, что наименьшая влагоемкость практически сохраняется постоянной в течение всего периода исследований. Незначительное снижение ее по сравнению с нерыхленной почвой способствует улучшению действия дренажа вследствие увеличения водоотдачи почв. На некоторое снижение наименьшей влагоемкости оказывает влияние мощность корневой системы, что приводит также к повышению содержания почвенного воздуха в подпахотном слое.
При рассмотрении данных по запасу продуктивной влаги в разрыхленной толще (табл.17,прилож.8) можно отметить, что его значение мало изменяются в зависимости от рыхления и внесения химмелио-рантов. В первый год последействия рыхления влагозапасы в слое 0.. 60 см увеличились на 6,4...8,6 мм в зависимости от варианта опыта. Во второй год разница во влагозапасах только при рыхлении по сравнению с нерыхленной почвой отсутствовала. Внесение извести и удобрений одновременно с рыхлением также незначительно увеличивало влагозапасы по сравнению с контролем. Так на четвертый год последействия влагозапасы увеличились всего лишь на 2,5...5,8 мм.
Однако это не означает, что агромелиоративные мероприятия способствуют увеличению обьема продуктивной влаги. Так как после рыхления почва становится вспушенной, то продуктивная влага распределяется в слое большем, чем в контроле на величину вспушеннос-ти. Поэтому и запас продуктивной влаги на участках,подвергшихся рыхлению будет больше на обьем влаги, расположенный на вспушенном слоем. По вариантам опыта коэффициент вспушенности, который зависит от соотношения плотности естественной и вспушенной почвы, в слое 20...60 см в первый год последействия варьировал в пределах 1,05...1,13. В пахотном слое различия плотности почвы по сравнению с контролем незначительные, поэтому для этого слоя влагозапасы во всех вариантах сопоставимы.
Динамика уровней почвенно-грунтовых вод
На связных переувлажненных почвах формирование уровней почвенно-грунтовых вод зависит от периода года, количества выпадающих осадков и эффективности работы дренажа. Наиболее сильное переувлажнение почв имеет место обычно весной вследствие образования верховодки.
Наблюдения за уровнями почвенно-грунтовых вод (УПГВ) проводились в наблюдательных колодцах, установленных во всех вариантах опытно-производственного участка. Колодцы были изготовлены из пластмассовых труб диаметром 80 мм. Подземная часть их проперфо-рирована отверстиями диаметром 10 мм и обвернута стеклотканью. Трубы установлены ниже глубины дрен на 30...50 см, т.е. на глубину 140...150 см. Наблюдательные колодцы располагались между дренами в каждом варианте. Положение уровней почвенно-грунтовых вод определялось ежедневно весной и через 3...5 дней в остальное время вегетационного периода. Измерения проводились мерной рейкой.
На динамику уровней почвенно-грунтовых вод влияет интенсивность таяния снега. Даты устойчивого схода снежного покрова приведены в табл.25. Из данных таблицы следует, что агромелиоративные мероприятия не оказывали заметного влияния на освобождение полей от снежного покрова. Некоторые различия во времени устойчи-вого - схода по-видимому можно объяснить особенностями микрорельефа участка, а также неодинаковыми водно-физическими свойствами в связи с проведением агромелиоративных мероприятий.
Результаты определения уровней почвенно-грунтовых вод приведены на рис.9 и прилож.П. Из графика колебаний уровней почвенно-грунтовых вод видно, что наиболее близкие к поверхности УПГВ отмечаются в начальный период после снеготаяния.
Наши исследования за верховодкой проводились с момента оттаивания почвы и до спускания уровней почвенно-грунтовых вод до дна колодцев (140 см). Из графиков следует, что в пахотном и подпахотном слоях, в разрыхленной толще УПГВ находились в 1978 г. до 3 декады мая, в 1979 г. - до середины третьей декады апреля и в 1982г. до середины второй декады мая. В многоводном 1980 г. верховодка в слое 0... 60 см находилась и в период продолжительных дождей с 5 июля до конца месяца.
Устойчивый спад уровней почвенно-грунтовых вод по всем вариантам во все годы исследований происходил примерно в мае. В 1978г. УПГВ опустился до глубины заложения дрен в конце третьей декады мая, в 1979 г. - в первой декаде мая, в 1980 г. - в третьей декаде мая - первой декаде июня, в 1981 и 1982гг. в первой декаде мая.
Агромелиоративные мероприятия, оказывали существенное влияние на положение верховодки и продолжительность ее стояния в пахотном и подпахотном горизонтах.Данные по продолжительности стояния УПГВ на разных глубинах за период с уровнем его залегания до 100 см приведены в табл.26.Как видно из этих данных,осушительное двйзтвие дренажа усиливается под влиянием глубокого рыхления и отчета-мероприятий. Наибольшее влияние на понижение УПГВ агроприемы оказывали во влажные годы.
В первый год последействия агромелиоративных мероприятий верховодка в пахотном слое находилась только в контроле, в то время как в вариантах с агромелиоративными мероприятиями она отсутствовала. В целом в пахотном и подпахотном слоях (0...60 см) в вариантах с агромелиоративными мероприятиями продолжительность стояния верховодки сократилась на II...12 суток или до 32,4%. Под влиянием глубокого рыхления подтопление метрового слоя было на 4 суток (на 8,2%) менее продолжительным, а в сочетании с химмелиоран-тами - на 5 суток, или на 10,2%. Меньшая продолжительность стояния верховодки в слое (0...60 см) особенно четко проявилась в апреле в варианте 5 с глубоким рыхлением и внесением смеси химмелио-рантов. Здесь продолжительность подтопления этого слоя была меньше контроля на 23,6% (прилож.П).
В 1979 г. с маловодной весной УПГВ в пахотном слое за период наблюдений по вариантам не наблюдались. В пахотном и подпахотном слоях (0...60 см) продолжительность стояния почвенно-грунтовых вод была меньше на двое суток на фоне глубокого рыхления и на 5 суток или на 45,5% - в варианте рыхлением и внесением извести и азотных удобрений. Пребывание уровней почвенно-грунтовых вод в метровом слое было на 2 и 7 суток меньше соответственно в варианте 2 с одним глубоким рыхлением и варианте 5 в сочетании с химмелиорантами, чем в контроле, где оно составляло 24 сутки.
Во влажном 1980 году, на третий год последействия, продолжительность затопления и подтопления пахотного слоя (0...20 см) составляла в контроле: 8 суток, в то время как в варианте с одним глубоким рыхлением она сократилась до 2 суток, а при внесении химме-лиорантов - отсутствовала. По мере увеличения глубины почвенного слоя разница в продолжительности стояния верховодки постепенно сглаживалась. Так разница в продолжительности стояния УПГВ в слое 0...60 см между контролем и вариантом 2 с глубоким рыхлением была незначительной и составила всего I день. Дополнительное внесение извести и извести с минеральными удобрениями в подпахотные слои сокращало продолжительность стояния верховодки до 15 суток (на 25%). В метровом слое почвы в продолжительности стояния почвенно-грунтовых вод отмечалась та же закономерность. Понижение уровня верховодки в целом происходило быстрее в вариантах с агромелиоративными приемами чем в контроле. На четвертый год с очень сухой весной режим уровней почвенно-грунтовых вод был примерно одинаков по вариантам опыта. Глубокое рыхление и химмелиоранты уменьшили продолжительность стояния УПГВ в слое 0...40 и 0...60 см только на I сутки. В слое 0...I0 см разница не обнаружена. Даже отмечается более продолжительное стояние уровней при проведении агромелиоративных мероприятий. Это явление отчасти можно объяснить усиленным капиллярным поднятием влаги из нижних слоев и испарением. В вариантах с агромелиоративными приемами эта статья расхода водного баланса выражена гораздо меньше.
В понижении уровня верховодки в 1982 г., на пятый год последействия, небольшие различия наблюдались только в пахотном слое (0...20 см). Если в контроле продолжительность стояния в этом слое составляла 2 суток, то на фоне агромелиоративных мероприятий (кроме варианта 4) верховодка отсутствовала. В слое 0...40 см продолжительность стояния верховодки была меньше на 6 суток (30%) в варианте 5 с внесением в разрыхленные слои дополнительно извести и аммиачной селитры. В слое 0...60 см продолжительность стояния верховодки составляла 32...34 суток и 45...46 суток в слое 0...I00 см,соответственно изменяясь по вариантам опыта.
Похожие диссертации на Эффективность глубокого рыхления и химмелиорантов на дренированных суглинистых почвах в условиях северо-восточной части Белорусской ССР
