Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Обзор литературы 12
1.1 Причины формирования эродированных почв в эрозионноопасных агролапдшафтах 12
1.2 Агрофизические свойства эродированных почв и пути их улучшения 13
1.3 Экологическое состояние почв.. 19
1.4 Почвозащитная организация территории и обработка почвы, как стабилизирующие противоэрозионные мероприятия в эрозионноопасных агролапдшафтах 22
1.5 Процессы уплотнения почв в равнинных агролапдшафтах и их агрофизические свойства 31
1.6 Основные показатели уплотнения почвы и их оптимизация 34
1.7 Влияние уплотнения на формирование корневой системы растений, агрофизические свойства почвы и усвоение питательных веществ 37
1.8 Способы устранения уплотнения почв 41
ГЛАВА II Условия и методика проведения исследований 48
2.1 Характеристика почвенно-климатических условий исследуемых агроландшафтов 48
2.1.1 Почвенно-клгшатическая характеристика эрозионноопасных агроландшафтов и условия проведения исследований 48
2.1.2 Почвешю-клішатическая характеристика равниннозапа динностепных агроландшафтов и условия проведения исследований 52
2.2 Схема и методика проведения исследований в эрозионноопасных и равниннозападинностепных агролапдшафтах 52
2.2.1 Эрозионноопасиые агроландшафты 52
2.2.2 Равншиюзападинностепные агроландшафты 57
ГЛАВА III Разработка почвозащитнбіх энерго и почвосберегающих систем основной обработки почвы под зерновые культуры в эрозионноопасных агролапдшафтах 60
3.1 Влияние способов основной обработки почвы на проявление эрозионных процессов и потери элементов питания с жидким и твердым стоком 60
3.2 Влияние способов основной обработки эродированных склоновых земель в системе с контури о-полос ной организацией территории на водно-физические свойства почвы, пищевой режим, засоренность, раз витие корневых гнилей, гумусное состояние, продуктивность и качество зерна зерновых культур 67
3.2.1 Кукуруза на зерно 67
3.2.2 Озішая пшешща 120
3.3.2 Озимый ячмень 146
3.3..4 Подсолнечник 161
3.3.5 Озимая пшеница 170
3,3 Влияние систем основной обработки эродированных
склоновых земель на содержание гумуса 186
ГЛАВА IV Совершенствование обработки почвы под зерновые культуры в равниннозападинностепных агроландшафтах 188
4.1 Современное состояние агрофизических, химических свойств
чернозема выщелоченного слабогумусного сверхмощного
л с гко глин исто го сил ьпоуплотненного 188
4.2 Влияние способов основной обработки на водно-физические свойства почвы, пищевой режим, накопление сухого вещества, засорённость, развитие корневых гнилей, продуктивность и качество зерна зерновых культур 194
4.2.1 Кукуруза на зерно 195
4.2.2 Озішая пшеница 202
4.2.3 Озимая пшеница 218
4.2.4 Подсолнечник 231
4.2.5 Озимая пшеница , 238
ГЛАВА V Статистический анализ экспериментальных данных систем основной обработки почвы в севообороте в различных агроландшафтах 249
5.1 Эрозионноопасные агроландшафты 249
5.2 Равнипнозападинностегшые агроландшафты 254
ГЛАВА VI Влияние способов основной обработки почвы, удобрений и химического мелиоранта на агрофизические, химические свойства, экологическую безопасность и продуктивность озимой пшеницы в равниннозападинностепных равниннозападинностепных агроландшафтах 258
6.1 Содержание гумуса в почве в зависимости от способов основной обработки, удобрений и дефеката 258
6.2 Влияние способов основной обработки почвы на влагообеспечениость посевов озимой пшеницы 259
6.3 Физико-химические свойства почвы в зависимости от способов основной обработки и внесения кальция 260
6.4 Влияние способов основной обработки и внесение кальция на общее количество и профильное распределение микроорганизмов в почве 263
6.5 Фитосанитарное состояние посевов озимой пшеницы в зависимости от способов основной обработки почвы и внесения кальция 267
6.6 Урожайность и качество зерна озимой пшеницы 268
6.7 Влияние дефската и удобрений на содержание тяжелых металлов в почве 270
ГЛАВА VII Экономико-энергетическая эффективность систем обработки почвы в эрозионноопасных и равниныозападинностепных агроламдш афтах 273
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 281
I Эрозионноопасные агроландшафты 281
И Равшшиозападшшостепные агроландшафты ...284
Предложения производству 287
Литература
- Агрофизические свойства эродированных почв и пути их улучшения
- Почвенно-клгшатическая характеристика эрозионноопасных агроландшафтов и условия проведения исследований
- Влияние способов основной обработки эродированных склоновых земель в системе с контури о-полос ной организацией территории на водно-физические свойства почвы, пищевой режим, засоренность, раз витие корневых гнилей, гумусное состояние, продуктивность и качество зерна зерновых культур
- Влияние способов основной обработки на водно-физические свойства почвы, пищевой режим, накопление сухого вещества, засорённость, развитие корневых гнилей, продуктивность и качество зерна зерновых культур
Введение к работе
Охрана и рациональное использование почвы, воды, воздуха - важнейшие составляющие сбалансированного развития агропромышленного комплекса в различных агроландшафтных зонах страны. Особенно актуальна проблема эрозии почв на чернозёмах занимающих половину площади пашни в стране и по своему естественному плодородию относящиеся к более продуктивным почвам. Многовековое использование чернозёмных почв, применение традиционной обработки почв в севооборотах, повышенных норм физически кислых минеральных удобрений привело к снижению в почве содержания и ухудшения качества гумуса, уменьшению суммы поглощенных оснований, потерь кальция. Ухудшились водно-физические свойства, усилилась водная эрозия. Расчленённый рельеф и высокая доля склоновых земель наряду с другими природными факторами (эрозионность осадков) способствовали развитию водной эрозии, ежегодные потери гумуса только от которой на склонах крутизной 2-3 по оценке Кирюшина В.И. (1987), могут достигать одной и более т/га. В настоящее время в России эрозии подвержена почти четверть сельскохозяйственных угодий, что составляет более 50 млн га. В Северо — Кавказском регионе эрозии подвержено 15,8 млн га, в том числе в Краснодарском крае более 2,7 млн га или 32% всей территории, а площадь смытых почв достигает 874 тыс. га или 20,8% общей площади землепользования.
Расчёты А.Н. Каштанова (1997) показывают, что стоимость потерь питательных веществ вследствие почвенной эрозии в среднем в стране составляет более половины стоимости минеральных удобрений, ежегодно поставляемых химической промышленностью сельскому хозяйству до 1991 года. С учётом потерь гумуса ущерб равняется стоимости минеральных удобрений, применяемых в хозяйствах. В связи с этим ухудшилась экологическая обстановка.
С увеличением смытости почв, как правило, ухудшаются их агрофизические свойства (Шикула Н.К., 1968, Акентьева Л.И., 1975., Каштанов Н.А., 1976) и снижается урожайность сельскохозяйственных культур.
В связи с этим необходима разработка агротехнических мероприятий по снижению или устранению эрозионных процессов направленных на повышение их плодородия с тщательным изучением агрофизических свойств почвы и продуктивности агроландшафтов.
Одним из факторов, ограничивающих рост и урожайность сельскохозяйственных культур является избыточное уплотнение почв, так как оно способствует снижению их устойчивости к засухе и переувлажнению, ухудшению агрофизических свойств почвы, снижению эффективности удобрений, усилению поражаемости растений болезнями, увеличению затрат труда на обработку земель. В настоящее время уплотнение почвы и связанное с ним переувлажнение наблюдается на значительных площадях и усиливается как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах. В Краснодарском крае уплотненных почв более 789,6 тыс.га, в том числе переувлажненных 469,7 тыс.га. За последние 20-30 лет площадь уплотненных почв на пашне возросла в 2,9 раза.
В решении проблемы борьбы с этими нежелательными процессами необходима разработка агротехнических мероприятий на основе изучения конкретных агрофизических показателей почвы, характеризующих уплотнение, а вместе с тем и подтопление земель. Эти вопросы решались согласно поставленных государственных и ведомственных заданий РАСХН: 0.51.01 «Разработать и внедрить эффективные методы воспроизводства почвенного плодородия, комплексного использования земельных ресурсов и рационального использования удобрений», Т.5 «Изучить систематическое применение обработки почвы, органических и минеральных удобрений в разных типах севооборотов на плодородие почвы, урожайность и качество сельскохозяйственной продукции без применения химических средств защиты растений», 05.02 «Разработать адаптивные системы земледелия и ресурсоэкономные теоретически и экологически обоснованные технологии, обеспечивающие получение высоких урожаев зерновых культур». Исследования проводятся с 1981 года по настоящее время.
Решению этих вопросов посвящена и представленная работа, применительно к эрозионноопасным и равниннозападинностепным агроландшафтам
Западного Предкавказья.
Актуальность проблемы. Возрастающие потребности в продукции растениеводства требуют сохранения почвенного плодородия как равнинных, так и склоновых земель. Почвы последних подвержены воздействию талых и ливневых вод, обладают низким плодородием, поэтому они крайне нуждаются в защите от эрозии. Большой вклад в решение этой проблемы внесли: Н.С. Шикула, 1962, 1986; А.Н. Каштанов, 1974; П.С. Трегубов, 1981; Е.В. Полуэктов, 1981; М.М. Ломакин, 1981; Р.И. Рябов, 1983; М.И. Лопырев, 1984; О.Г. Котлярова, 1986; И.П. Здоровцов, 1987, А.Г. Рожков, 2005 и др. Однако кризисное состояние сельского хозяйства России усугубляется прогрессирующей деградацией сельскохозяйственных угодий. Особенно тревожит увеличение за последние 15-20 лет площадей эродированных, переувлажненных, подтопляемых земель в Краснодарском крае. В связи с этим остается острой необходимость разработки наиболее эффективных почвосберегающих систем обработки почвы, направленных на сохранение почвенного плодородия, роста урожайности сельскохозяйственных культур, сохранение экологического равновесия в различных ти-пах агроландшафтов.
Цель и задачи исследований - разработка и совершенствование почво-и ресурсосберегающих приемов основной обработки почвы в направлении более рационального использования почвенно-климатических ресурсов в эрози-онноопасных и равниннозападинностепных агроландшафтах.
В задачу исследований входило:
Эрозионноопасные агро,ландшафты:
- определить размеры жидкого и твердого стока, вынос основных элементов
питания в различные времена года в зависимости от применяемых способов
основной обработки почвы под зерновые культуры в системе почвозащит
ной контурно-полосной организации территории и предложить путь воз
можного усиления противоэрозионной эффективности основной обработки;
- изучить зависимость водно-физических, агрохимических свойств почвы от
применяемых способов основной обработки почвы под зерновые культуры;
- определить изменение гумусного состояния почвы в зависимости от приме-
няемых способов основной обработки почвы;
разработать почво- и энергосберегающую систему основной обработки почвы под зерновые культуры в зернопропашном севообороте обеспечивающую максимальное снижение эрозионных процессов, сохранение почвенного плодородия и получение устойчивого урожая зерна высокого качества;
дать экономическую и биоэнергетическую оценку приемов основной обработки почвы.
Равниннозападинностепныеагроландшафты:
- изучить количественную составляющую механизмов уплотнения, слитизации,
гидроморфизма, метоморфизации почвы, потерь органики как основы для усовершенствования приёмов восстановления плодородия почв;
изучить и установить изменение водно-физических, агрохимических, питательного режима от применяемых способов основной обработки почвы;
изучить влияние приемов обработки и внесение кальция как химического мелиоранта на агрофизические свойства почвы, фитосанитарное состояние посевов зерновых культур;
изучить влияние приемов основной обработки и внесение кальция на почвенную микрофлору;
разработать адаптивные энерго- и почвосберегающие приемы основной обработки почвы под зерновые культуры;
дать экономическую и биоэнергетическую оценку приемов основной обработки почвы.
Научная новизна. Впервые для условий Западного Предкавказья научно обоснованы и разработаны системы основной обработки почвы для эрозионно-опасных агроландшафтов в системе контурно-полосной организации территории и равниннозападинностепных агроландшафтов.
Установлены и предложены приоритетные пути совершенствования зональных систем обработки почвы, определена роль и место применения отвальных, безотвальных и поверхностных обработок, обеспечивающих макси-
мальное снижение эрозионных процессов, улучшение водно-физических, агрохимических свойств почвы, стабилизации почвенного плодородия и урожайности. Впервые в равниннозападинностепных агроландшафтах изучены количественные составляющие механизма уплотнения, слитизации, потерь органики как основы для усовершенствования приемов восстановления плодородия почвы, а также изучено влияние приемов основной обработки почвы на почвенную микрофлору и возможное использование химических мелиорантов для улучшения физических и химических свойств почвы и на основе этого разработаны эффективные энерго- и почвосберегающие приемы основной обработки почвы под зерновые культуры. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка приемов основной обработки почвы под зерновые культуры в различных типах агро-ландшафта.
На защиту выносятся следующие положения:
теоретическое и экспериментальное обоснование системного подхода к разработке почво- и энергосберегающих систем основной обработки почвы как основы создания устойчивых эрозионноопасных и равниннозападинных степных агроландшафтов;
эффективность почвозащитных систем обработки почвы в различных типах агроландшафтов, способствующих улучшению водно-физических, агрохимических свойств почвы, сокращение жидкого и твердого стока, потерь элементов питания, разуплотнение, стабилизации почвенного плодородия, экологическую безопасность окружающей среды и повышение урожайности зерновых культур с высоким качеством зерна;
применение химического мелиоранта (дефеката), способствующего улучшению агрофизических свойств почв, снижению гидролитической кислотности, улучшению микробиологических процессов в почве, поддержание фи-тосанитарного состояния посевов озимой пшеницы и рост урожайности сельскохозяйственных культур;
экономическая и биоэнергетическая эффективность систем основной обработки почвы под зерновые культуры в эрозионноопасных и равниннозапа-
динностепных агроландшафтах.
Практическая значимость работы. Разработаны принципиально важные технологические приёмы и зональные системы обработки почвы эродированных и сильно уплотненных почв для эрозионноопасных и равнинно-западинностепных агроландшафтов, позволяющие эффективно использовать природные климатические ресурсы, защитить почву от эрозии и переуплотнения, повысить эффективное и стабилизировать потенциальное плодородие, увеличить производство зерна, придать земледелию более высокую устойчивость и продуктивность.
Результаты исследований и предложенные меры по совершенствованию зональных систем обработки почвы являются неотъемлемой составляющей частью технологии возделывания сельскохозяйственных культур и предназначены для использования при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия для хозяйств различных форм собственности.
Реализация результатов исследований.
Результаты исследований использованы при разработке рекомендаций: Интенсивная технология возделывания кукурузы на зерно в Краснодарском крае (1986, 1987); дифференцированная система основной обработки почвы в районах водной и ветровой эрозии (1988); интенсивные технологии возделывания озимой пшеницы и озимого ячменя в Краснодарском крае (1989); системы земледелия в Краснодарском крае на 1990-1995гг, и на период до 2000 года (1990); чизельная обработка в Краснодарском крае (1993); чизелевание, крото-вание, щелевание и глубокое рыхление - эффективные приемы устранения переуплотнения, переувлажнения и эрозии в Краснодарском крае (1997); Пути совершенствование систем земледелия в Краснодарском крае (1997); Предотвращение и устранение уплотнения почвы в Краснодарском крае (2001); Новые адаптивные энерго- и почвосберегающие технологии возделывания озимой пшеницы и кукурузы в Краснодарском крае (2002) и др.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на методических и учёных советах Краснодарского научно-исследовательского
института сельского хозяйства им П.П. Лукьяненко (1982-2004), на заседании секции земледелия и химизации научно технического совета агропромышленного комплекса Краснодарского края (1986), на ВДНХ СССР по обмену опытом работы по защите почв от эрозии (Москва, 1987, 1988), на научно-технических совещаниях Северного, Усть - Лабинского, Отрадненского, Новокубанского районных производственных объединениях Краснодарского края (1985, 1986, 1987), на Всесоюзном научно техническом совещании (Курск, 1986), на научно-теоретической конференции (п. Рассвет, 1991), на заседании координационного совета ВАСХНИЛ (РАСХН) по контурно мелиоративному земледелию (Москва, 1986, Воронеж, 1987, Армавир, 1992), на научно-практической конференции (Краснодар, 2000, 2004), региональной конференции учёных (Владикавказ 2000), международных научных конференциях (Ставрополь, 2001, 2002, 2004; Киев, 2001; Владикавказ, 2002; Луганск, 2003; Симферополь, 2003; Москва, 2004; Краснодар, 2005).
Публикация. По теме диссертации опубликовано 75 работ в центральных и региональных журналах, научных трудах и рекомендациях.
Объем работы. Диссертация изложена на 355 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, включает 129 таблиц, 62 рисунка в тексте и 33 приложения. Список литературы включает 387 источников, втом числе 84 иностранных авторов.
Агрофизические свойства эродированных почв и пути их улучшения
Эрозионные процессы, разрушая верхний наиболее плодородный слой почвы, приводят к существенным изменениям её агрофизических, агрохимических свойств (снижается содержание гумуса, азота, фосфора, калия, микроэлементов и т.д. (Акентьева Л.И., 1975; Каштанов А.Н., Жежер Л.В., Журавлева Г.В., 1976; Константинов И.С., 1977; Медведев В.В., 1988; Здоровцов И.П., До-щечкина Г.А., Зарудная Т.Я., Гриценко Д.Г., 2004).
Поэтому совершенствование возделывания сельскохозяйственных культур применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям включает решение задачи улучшения свойств почвы, повышение её плодородия (Барсу ков Л.Н., Забавская К.М., 1953). Существенная роль в этом отводится выявлению путей изменения плотности её сложения. Обобщая результаты многолетних исследований агрофизического научно-исследовательского института по вопросам физики почв И.Б. Ревут, В.Г. Лебедева, И.А. Абрамов (1962) сделали следующее заключение о значении плотности сложения почвы: «Плотность почвы является определяющим фактором всей физики почвы. С ней непосредственно связан водный, тепловой, воздушный режимы в почве...».
Работы ряда исследователей (Васильев А.Н., Ревут Н.Б., 1965; Роде А.А., 1965; Нестеренко А.Н., 1974; Сиротенко Н.К, 1978; Семякин В.А., 1981; Глухих М.А., Атепенов Г.Л., 1984; Atwell В. J., Thonson С. J., 1985; Лаукарт Ф.Ф., 1985; Лисунов В.В., 1997) указывают, что с увеличением плотности сложения почвы растёт непродуктивный запас влаги. Установлено, что в различных поч-венно-климатических условиях существует определённая величина объёмной массы, влияющая на продуктивность сельскохозяйственных культур (Бахмин П.У., Львов А.С., 1960; Авдонин Н.С., 1965; Королев А.В., Баранов В.Ф., 1965; Степанов В.И., Цулонин А., 1968; Бондарев А.Г., Бахтин П.У., Сахошников П.М., 1969; Долгов СИ., 1969; Кузнецов А.И., 1969; Царичанский А.П., 1973; Сиротенко Н.К, 1976; Гарифуллин Ш.М, 1979; Гордиенко В.П., 1980; Atwell В. J., Thonson С. J., 1985; Коромич А.И., 1986; Тарасенко Б.И., 1987; Васютин И.М., Бунякина С.Ф., 1988; Барантов O.K., 2004; Панин Н.И., 2005).
В вегетационных опытах Тарасенко Б.И. (1982) установлено, что уплот-нение выщелоченных чернозёмов до 1,26 г/см не влияло на рост и развитие кукурузы. Это получило подтверждение и в работе Б.Н. Вербова (1968), где отмечено, что на выщелоченных чернозёмах Кубани оптимальной плотностью для кукурузы является величина объёмной массы 1,26 г/см , при которой получен наибольший урожай кукурузы. Изменение объёмной массы на 0,01-0,02 г/см" (с 1,35 до 1,37 г/см ) приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, при этом уменьшается пористость и ухудшается аэрация (Казанкова В.И., Неговелов С.Ф., 1975).
Другими исследователями (Гринько Н.И., 1968; Гриценко В.В., 1968) вы явлено, что оптимальное значение этого показателя для кукурузы на тяжелосуглинистых почвах Ростовской области находится в пределах 1,20-1,30 г/см3, а для дерново-подзолистых почв Нечернозёмной зоны от 1,10 до 1,20 г/см .
В работе В.В.Квасникова, И.И.Перова (1964), приведены данные, свидетельствующие, что в средне глинистом выщелоченном чернозёме, при объёмной массе 1,05-1,2г/см хорошо выражены водно- и воздушные режимы пахотного слоя. При достижении же объёмной массы в 1,4 г/см3 резко ухудшается развитие корневой системы сельскохозяйственных культур (Козарев Г., 1975; Цветков П., 1972).
Наиболее благоприятной величиной объёмной массы на глинистых почвах под сельскохозяйственные культуры является 1,10-1,30 г/см (Шиемьяров А.Ш., 1965; Вербов Б.Н., 1968; Ревут И.Б., 1970; Васильев А.Н., 1972; Бутов А.С., 1973;ЯвтушенкоВ.Е., 1987).
По сообщению A.M. Васильева, И.Б. Ревута (1965), И.П. Котоврасова, В.И.Белецкого (1976), на разных типах почв сельскохозяйственные культуры по разному реагируют на плотность сложения и оптимальную её величину. Поэтому плотность сложения имеет зональный характер и требует в каждом случае её уточнения.
По данным многих исследователей (Сулейменов Н.С., 1973; Репко Э., 1975; Сиротенко Н.Н., 1978; Гарифуллин Ш.М., 1979; Сурмач Г .П., Крупчатни-ков А.Н., 1980; Медведев В.В., 1988) плотность сложения почвы 1,1 -1,3 г/см3 в начальный период роста и развития сельскохозяйственных культур является оптимальной.
Почвенно-клгшатическая характеристика эрозионноопасных агроландшафтов и условия проведения исследований
Почва опытного участка представлена черноземом мощным слабогумус-ным слитым слабосмытым, для характеристики которого использованы материалы почвенных обследований Е.С. Блажнего, Ю.Н. Багрова (1960, 1968, 1976), а также почвенное обследование, проведенное институтом Кубаньгипро-зем перед закладкой стационарных опытов (1982).
Мощность гумусового горизонта 115-120 см. Содержание гумуса до 3% и классифицируется он как слабогумусный. Вниз по профилю количество гумуса уменьшается постепенно до 1,2% (в нижней части горизонта «В»). В почвах под опытом содержалось общего азота - 0,22-0,35%, валового фосфора -0,12-0,28%, валового калия - 1,4-2,0%.
Общие запасы влаги, особенно в годы с влажной и теплой зимой, в слое 0-20 см достигают 8514-8732 м3 на 1га.
Однако имея значительные запасы питательных веществ и влаги, черноземы слитые не обеспечивают получения высокого урожая полевых культур. Это связано с недостатком в почвенном профиле подвижных форм элементов питания - нитратного и аммиачного азота, а также усвояемых фосфатов. В среднем содержание в верхних горизонтах гидролизуемого азота находится в пределах 50-70 мг, легкорастворимой фосфорной кислоты - 15-40 мг, подвижного калия — 200 мг на 1кг почвы. Такого количества элементов питания недостаточного для хорошего развития растений и их высокой продуктивности.
Черноземы слитые обладают крайне неблагоприятными физическими свойствами и, прежде всего водным и воздушным режимами. Особенностью физических свойств их является тяжелый механический состав (содержание физической глины до 72-76%) и увеличение количества ила до 62,1%, а также наличие в профиле этих почв слитого горизонта, залегающего на глубине 20-40 см от поверхности почвы, обладающего повышенной плотностью.
Плотное сложение с объемной массой 1,5 г/см отмечено в горизонте А с увеличением глубины, переходя в горизонт В , объемная масса достигает 1,60-1,65 г/см , порозность 41-44%. Черноземы слитые обладают низкой водоподъемной способностью вода находится преимущественно в связанном состоянии, имеет низкую подвижность. Запасы недоступной для растения влаги в этих почвах в слое 0-200 см значительно выше (513,4-576,4 мм), чем в черноземах выщелоченных. Причем необходимо отметить, что доступная влага сосредоточена, главным образом, в верхней части почвенного профиля. Поэтому пахотный и подпахотный слои при избытке атмосферных осадков быстро насыщается до полной влагоемкости. Этому способствует слитой горизонт, который во влажном состоянии способен пропускать через себя 0,007-0,011 мм осадков в минуту. В связи с этим в периоды влагонакопления над слабопроницаемым слоем почвы в горизонтах А и А2 скапливается гравитационно-подпертая влага. Избыток влаги уменьшает прочность структурных комков вследствие слабой коагуляции почвенных коллоидов. Это приводит к сильному заплыванию пашни в осенне-весенний период и проявлению водной эрозии. Причем быстрые переходы от состояния «грязи» к сильному уплотнению приводят к расчленению пахотного и нижележащих горизонтов широкими трещинами, ширина которых достигает 6-\0 см, а глубина до 150-195 см. Вследствие этого слитые черноземы иссушаются глубже, чем другие черноземы.
Черноземы слитые обладают низкой оструктуренностью почвенных горизонтов. Общее содержание агрономически ценных агрегатов (от 1 до 10 мм) в пахотном слое под различными культурами колеблется от 36,5 до 61,2% , с глубиной снижаясь до 12,6-15,1%.
Реакция черноземов слитых в гумусовом горизонте слабокислая - рН водной вытяжки 5,6-6,5. В горизонте С реакция слабощелочная - рН водной вытяжки 7,5-7,8. Сумма поглощенных оснований сравнительно высокая - 39,2-49,5 мг-экв на ЮОг почвы. Поглощенный магний присутствует в значительном количестве 29,8-37,8% от суммы. Соотношения кальция и магния не вполне благоприятное для свойств почв и в целом характерно для черноземов слитых.
Общее плодородие черноземов слитых весьма значительное. Поэтому требуется улучшение водно-физических свойств этих почв.
Среднегодовая температура воздуха +10,7С. Сумма положительных температур за вегетационный период составляет 3500-3600С. Годовые амплитуды температур невелики. Средняя температура января, самого холодного месяца составляет -1,6С, а самого теплого июля +23С. Средняя минимальная температура воздуха наблюдается в феврале -5,2С. Максимальная температура в июле +40С.
Снежный покров, впервые наблюдаемый в первой декаде декабря, крайне неустойчив. Наличие большого числа дней с оттепелями (65-70) способствует неоднократному разрушению снежного покрова и малой его высоте. Средняя из наибольших высот снежного покрова за зиму не превышает 25 см, сходит он в средине марта и держится в среднем 40-50 дней.
Среднегодовое количество осадков составляет 750 мм. Более 60% из них выпадает в летний период. Осадки летнего периода носят, как правило, ливневый характер. Из-за плохих фильтрационных свойств черноземов часто на них образуется поверхностный сток. Несмотря на значительное количество осадков в период вегетации, растения могут испытывать острый дефицит влаги из-за большого испарения воды от действия высоких температур.
В районе размещения стационарных опытов действуют ветра различных направлений. В зимний период чаще встречаются ветры северо-восточного и юго-западного направлений. Первые два направления приносят холодные массы воздуха, понижают температуру. Ветры юго-западного направления - теплые, влажные.
Влияние способов основной обработки эродированных склоновых земель в системе с контури о-полос ной организацией территории на водно-физические свойства почвы, пищевой режим, засоренность, раз витие корневых гнилей, гумусное состояние, продуктивность и качество зерна зерновых культур
Значительная активность эрозионных процессов на пахотных землях во многом связана с тем, что при использовании тех или иных приемов часто недостаточно учитывают требования к обработке склоновых земель в разрезе аг-роландшафтного зонирования.
Нашими многолетними исследованиями установлено, что сток воды и смыв почвы находятся в прямой зависимости от глубины обработки почвы и интенсивности выпадающих осадков в различное время года (осень-зима, весна-лето). Наиболее существенные эрозионные процессы отмечались в осенне-зимний период на зяби (под кукурузу) и в весенне-летний период на посевах кукурузы, а также на недостаточно хорошо раскустившихся посевах озимой пшеницы и озимого ячменя (табл. 3).
Полученные данные на склоне юго-западной экспозиции, крутизной 3-5 свидетельствуют о том, что значительная величина жидкого стока и смыва почвы отмечалась по вспашке, проводимой на глубину 25-27 см и поверхностной обработке. Так на зяби (под кукурузу) жидкий сток составил 62,7 мм, твердый сток 11,1м /га. На посевах озимой пшеницы и ячменя соответственно 153,8 и 35,0 м /га; 45,6 мм и 8,4 м /га. Проявление эрозионных процессов на этих фонах объясняется тем, что под посевы зерновых культур почва выравнивалась и растения за октябрь, ноябрь не успевало хорошо раскуститься и закрыть ее поверхность вегетативными органами.
Наиболее эффективными способами основной обработки почвы в проти-воэрозионном плане являлись чизельная на глубину 40см, плоскорезная с ще-леванием и вспашка с почвоуглублением.
Влияние способов основной обработки почвы в системе контурно-полосной организации территории на проявление эрозионных процессов (среднее за 1982-1988 гг.) Весьма примечательным явился тот факт, что предпосевное щелевание на фоне поверхностной обработки почвы не предохраняло почву от смыва, а сток талых вод, в таком случае, достигал огромных размеров (93,2 и 117,6 мм).
Значительные потери воды и почвы по вспашке, проводимой на глубину 25-27 см и других обработках без почвоуглубления пахотного слоя объясняется, прежде всего, тем, что в результате обработок на одну и ту же глубину в течение длительного периода образуется «плужная подошва». Особенно это опасно для черноземов слитых, которые имеют слитой водонепроницаемый го ризонт, залегающий на глубине 20-40 см. Образованию плужной подошвы также способствует вынос коллоидных частиц почвы и осаждение их в подпахотном слое, в результате чего в осенне-зимний период черноземы слитые слабо-гумусные заплывают, что в процессе постепенного разрушения почвенных агрегатов и заполнения мелкими твердыми частицами почвы межагрегатных пор приводит к набуханию подпахотного слоя, ограничивающего водопроницаемость. Поэтому обработки с различными приемами почвоуглубления способствовали частичному разрушению «плужной подошвы» и водоупорного горизонта и увеличению аккумулирующей способности и водопроницаемости подпахотных слоев.
Представление о состоянии поверхности почвы по различным способам обработки почвы в весенний период дают рисунки 3-6.
В процессе исследований установлено, что значительное количество элементов питания потеряны с жидким и твердым стоком (табл. 4, 5).
Поверхностная обработка в таком случае являлась важным фактором загрязнения окружающей среды.
Так, по зяби под кукурузу на зерно на удобренном фоне (N120P90K60) потери составили: азота - 27,1 кг; фосфора -19,0 кг, калия - 19,0 кг; в посевах озимой пшеницы (N5oP8oK6o) - соответственно: 25,0; 21,1; 8,5 кг с 1га. Несколько меньше потери этих элементов по вспашке - азота 16,4 кг, фосфора 14,1 кг и калия 6,5 кг с 1га, а с посевов озимой пшеницы, соответственно, 18,3; 17,2 и 7,0 кг с 1га. Отвальная обработка с различными приемами почвоуглубления пахотного слоя значительно сокращала вынос питательных элементов. По вспашке с почвоуглублением, щелеванием потери азота на зяби сокращались в 2,3-2,7; фосфора в 2,3-2,1 и калия 1,6-1,8 раза.
Влияние способов основной обработки на водно-физические свойства почвы, пищевой режим, накопление сухого вещества, засорённость, развитие корневых гнилей, продуктивность и качество зерна зерновых культур
Степень статистического взаимовлияния на конечный результат по фактору обработки систематически увеличивался из года в год, доля влияния фактора (по показателю Пилсона) в прямом действии составила 8% и последействии - 21%. Последействие оказывало наибольшую степень влияния на изменение объемной массы почвы, как фактора измерений по сезонам.
Объемная масса в среднем по опыту составила 1,42 г/см3 - почва «плотная» - за пределами оптимальных значений для возделывания основных полевых культур.
Сезонные изменения плотности в 20-40 см слое почвы наблюдались той же направленности, что и в 0-20 см слое, но с меньшими и более ровными градациями различий.
В среднем объемная масса 0-20 см слоя почвы по изучаемым вариантам опыта составила - 1,27 г/см3. Сезонные изменения в сложении слоя той же направленности, что и в 0-5 см слое, но различия по сезонам более существенные и контрастные. Наибольший размах изменений в вариантах при безотвальной обработке на 12-14 см и вспашкой (под культуру текущего года), наименьший -в вариантах с поверхностной обработкой.
При поверхностной обработке наименьшие различия объемной массы в 0-20 см слое между весенними и летними замерами шли с затуханием. Наибольшие различия по тем же срокам учетов наблюдались при безотвальной обработке и вспашке (разница 0,07-0,08 г/см3), где процесс уплотнения почвы к уборке пшеницы интенсифицировался.
По фактору взаимодействия срока наблюдений с обработкой существенных различий между результатами замеров объемной массы на уровне 95% вероятности не установлено - фактор можно проигнорировать, включив в оценку ошибки. Действие факторов «сезонные изменения» (сроков наблюдений) и изменения в результате обработок в этом случае можно считать независимыми менения в результате обработок в этом случае можно считать независимыми и связанными через другие факторы.
В целом по фактору обработки существенные различия по критерию Фишера уровня вероятности в 95% не достигли, хотя доля влияния обработок в анализируемом комплексе составили 30%.
Наибольшая объемная масса в 0-20 см слое почвы была при поверхностной обработке из-за уплотнения слоя почвообрабатывающими орудиями.
Наименьшая объемная масса 20-40 см слоя почвы получена при чизель-ной обработке на 40 см (1,32 г/см3), с уменьшением глубины обработки менее 0-20 см она увеличивается. Наши наблюдения показали, что объемная масса почвенного слоя при вспашке составила 1,39; безотвальной обработке - 1,45 и поверхностной - 1,52 г/см3. На поверхностной обработке уже с весны в 20-40 см слое почвы она практически не изменялась, т. е., обработки не оказывали существенного влияния на изменение объемной массы. При чизельной обработке наблюдались наибольшие ее изменения и менее значительные они были при вспашке.
Одним из показателей сложения почвы и ее степени уплотнения является порозность почвы.
За период с осени до весны порозность 0-5 см слоя уменьшается и в дальнейшем остается на достаточно стабильном уровне. Высокой порозностью обладал 0-5 см слои почвы после вспашки и глубокой чизельной обработке, низкий уровень порозности наблюдался после безотвальной обработке на 12-14 см и поверхностной на глубину 6-8 см. Большие изменения за вегетационный период были при поверхностной обработке на 6-8см. с глубиной показатели порозности резко ухудшаются.
В 0-20см слое порозность не зависимо от способов обработки составила 51% - уплотнение почвы по этому показателю неблагоприятное. Посезонные измерения свидетельствуют о систематическом ее уменьшении, но в пределах среднеплотной. Общая порозность в среднем за период вегетации озимой пшеницы (с осени до уборки) уменьшилась с 53 до 49%.
В слое 20-40 см порозность достигла 46,2%, это меньше половины объемной массы почвы, что явно недостаточно для нормального развития растений, но по степени уплотнения параметры слоя лучше, чем у вышерасположенного 0-20 см. С увеличением глубины обработки порозность 20-40 см слоя прямо пропорциональна, увеличивается от повышенно-плотной - 42,5% на вариантах с поверхностной обработкой, до среднеплотной - 50% по степени уплотненности при чизельной обработке.
Посезонно от обработки до последующей обработки слой уплотняется, но менее интенсивно, чем 0-20 см слой. Наибольшее уплотнение присуще безотвальной и поверхностной обработкам.
Динамика показателей диапазона активной влаги соответствует степени уплотнения почвы. Средние показатели диапазона активной влаги в пределах 60-80-летней пашни, т. е. состояние достаточно хорошее. Отрицательно повлияли на порозность 0-40 см слоя почвы безотвальные и поверхностные обработки. В целом же показатели диапазона активной влаги под вспашкой и на вариантах с чизельной обработкой близки.
Одним из важных технологических характеристик почвы является твердость. Она так же, как и объемная масса изменялась в зависимости от глубины обработок почвы (табл. 93).
Высокая твердость почвы в 20-40 см слое почвы была на бессменной поверхностной и безотвальной обработках, где она составила соответственно 1 У 53,3-55,0 кг/см и 47,0-48,8 кг/см , а низкая наблюдалась при ежегодно проводимой чизельной обработке - 30,0-36,0 кг/см2 и при ее сочетании с поверхностной - 29,8-37,5 кг/см2 или отвальной вспашкой - 30,3-36,0 кг/см2 по сравнению со вспашкой на глубину 25-27 см -(38,5-47,7 кг/см ).
Плотность и влажность почвы обусловили качество ее крошения в слое 0-20 см, которое было неудовлетворительным при трехлетней вспашки на глубине 0-20 см или ее сочетании с поверхностной обработкой. Количество глыб размером более 10 мм после дополнительной разделке пашни тяжелой дисковой бороной и катками составило 16-18% (табл. 94).
