CC BY
34¡¡лаЭишрсШ ЗемлеШецг
17
УДК 631.435; 631.459.2
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ И ЕГО РОЛЬ В УСТОЙЧИВОСТИ К ВОДНОЙ ЭРОЗИИ
В.В. Окорков, д. с.-х. н. - ГНУ Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии. E-mail: [email protected]
Ключевые слова: водная эрозия, гранулометрический состав, крупная и средняя пыль, илистая фракция, микроструктура, макроструктура.
На серых лесных почвах Владимирского ополья с уклоном пашни более 2-3° развиты процессы водной эрозии. Ранее площадь эродированных почв по области составляла около 18,1%, в т. ч. на дерново-подзолистых - около 5%, а на серых лесных - более 40%. Причины таких различий в значительной мере связаны с гранулометрическим составом этих почв.
На почвах солонцовых комплексов Алтайского края, в илистой фракции которых среди глинистых минералов преобладали слюды и гидрослюды, при близком содержании обменного натрия (4-6% от емкости обмена) выявлено снижение фильтрационной способности с ростом содержания илистой фракции [1]. С увеличением содержания ила с 10 до 15% наблюдалось резкое снижение скорости фильтрации почвенных диафрагм. При дальнейшем росте в почвах илистой фракции этот показатель снижался весьма медленно. Близкие закономерности наблюдались и для солонцов Северного Казахстана, в которых широко представлены минералы гидрослюдистой и монтмориллони-товой групп. Содержание ила, при котором наблюдалось резкое замедление фильтрационной способности указанных почв, составляет около 20% (рис., А).
Следует отметить, что при содержании обменного натрия около 4-6% от емкости обмена основная масса почвенных коллоидов находилась в скоагулированном состоянии, т. е. в состоянии геля. Средний радиус пор, характеризующий фильтрационную способность, в области низкой фильтрационной способности варьировал примерно от 2,0 • 10-5 до 1,0 • 10-5 см. Этот уровень фильтрационной способности в образцах с содержанием ила выше 20% может заметно снижаться при пептизации почвенных коллоидов. Она обеспечивается за счет увеличения в поглощенном состоянии обменного натрия от нескольких единиц до 12-15% (рис., Б). Следовательно, на фильтрационную способность почвенных систем будет влиять как
содержание в них илистой фракции, так и состояние почвенных коллоидов (скоагулированное или пептизи-рованное). При скоагулированном состоянии создается водопрочная микроструктура (микроагрегирован-ность), что улучшает фильтрационную способность почв.
Большую роль в фильтрационных свойствах почв играет содержание крупной и средней пыли (частицы почвы от 0,05 до 0,01 мм и от 0,01 до 0,005 мм). Фракция крупной пыли не пластична, но обладает слабой водопроницаемостью и не коагулирует электролитами; фракция средней пыли обладает теми же свойствами, но обладает пластичностью. Поэтому для существенного снижения интенсивности водно-эрозионных процессов на склоновых землях необходимо обеспечить также и создание водопрочной макроструктуры. Это достигается за счет свежего органического вещества (навоз, солома, корневые остатки многолетних трав, сидераты) при обязательном внесении известковых материалов. Они заметно повышают и урожай многолетних трав. При известковании улучшается и микроструктура [2].
В соответствии с изложенным было проведено сравнительное изучение гранулометрического состава серых лесных, аллювиальных и дерново-подзолистых почв различного генезиса. Образцы почв отбирали по
генетическим горизонтам в 2007-2008 гг. Для диспергирования почвенных агрегатов применяли пирофосфат натрия. Для анализа гранулометрического состава использовали метод пипетки [3]. Физико-химическая характеристика дерново-подзолистых почв Ивановской и Владимирской областей и серых лесных почв Ополья приведена в работе [4].
Результаты исследований и их обсуждение. Как показывают данные таблицы, серые лесные почвы в отличие от аллювиальных и дерново-подзолистых характеризуются высоким содержанием крупной (около 40%) и средней (10-15%) пыли преимущественно по всему почвенному профилю. В остальных почвах содержание этих фракций существенно меньше, особенно крупной пыли. В дерновой почве (Березницы) содержание крупной пыли варьировало от 11 до 19%, а средней - от 6 до 10%, в пахотном слое их количество было наиболее высоким (19% крупной и 10% средней пыли). В пахотном слое дерново-подзолистых почв количество крупной пыли изменялось от 8 до 24%, а средней - от 3 до 10%. Следовательно, при низком содержании (< 1,2%) илистой фракции этот слой будет обладать высокой фильтрационной способностью. В более глубоких слоях, исключая глеевые и глееватые почвы (р. 5 и 6, Сергеиха; р. 2, Кидекша), содержание указанных фракций пыли уменьшается
Рис. Изменение среднего радиуса пор почвенных диафрагм от содержания ила (А, Ат, %) и обменного натрия (Б, % от емкости обмена) в иллювиальных горизонтах солонцов Северного Казахстана [1]
18
$лаЭимгрскш ЗешеШод
Содержание фракций пыли и ила в почвах Владимирского региона
Почва Горизонт Глубина слоя, см Содержание фракций, %
0,05-0,01 мм 0,01-0,005 мм < 0,001 мм
Серая лесная почва опытного стационара ГНУ Владимирский НИИСХ Россельхо-закадемии 0-10 53,4 11,3 14,0
10-20 53,1 7,9 14,3
20-30 50,8 10,4 14,2
30-40 48,1 12,6 15,1
40-50 49,3 9,7 16,0
50-60 48,8 12,6 23,5
60-70 54,8 4,3 28,7
70-80 50,3 3,1 24,9
80-90 42,4 11,1 29,4
90-100 46,2 8,7 26,4
Серая лесная, с. Семеновское-Красное, разрез 2 Апах 0-28 43,8 12,0 15,7
А2В 28-42 44,0 11,0 21,0
В1 42-60 34,4 6,5 31,2
В2 60-80 42,2 9,4 26,8
ВС 90-120 42,8 8,7 30,3
Серая лесная, МЮД, разрез 2 Апах 0-32 42,9 24,6 6,80
А2В 32-50 44,1 17,8 8,52
АИ1 52-60 39,7 15,5 11,2
АИ2 60-80 44,8 22,9 12,4
В 80-100 38,2 18,2 19,0
Серая лесная, р. Рпень, разрез 4 Апах 0-24 46,2 11,1 19,4
А2В 24-40 42,2 12,5 24,4
В1 40-70 41,2 12,5 27,0
ВС 75-95 13,8 12,6 26,4
Серая лесная, р. Рпень, разрез 3 Апах 0-23 41,8 15,7 10,0
А2В 23,-35 30,9 13,3 23,3
В1 35-53 40,6 8,4 28,0
В2 53-80 38,4 19,9 31,3
ВС 80-100 27,8 21,3 28,9
Дерновая, Березницы, разрез 3 Апах 0-33 18,9 10,0 0,2
А2В 33-50 12,2 10,5 17,3
В1 50-70 12,5 5,7 23,3
В2 70-82 11,3 5,6 25,4
ВС 83-105 16,8 7,9 13,0
Аллювиальная почва, центральная пойма р. Клязьмы, разрез 1 0-24 10,0 7,4 3,70
24-32 6,7 2,5 0,38
32-55 12,0 3,9 4,86
55-67 35,9 0,6 2,12
67-85 6,2 3,5 1,98
90-110 9,6 5,4 3,42
110-130 16,7 12,9 15,8
Дерново-подзолистая, Шепелево, разрез 3 Апах 0-27 13,4 6,0 1,18
А2 27-45 3,9 0,4 0,74
А2В 45-56 9,7 2,5 0,34
В1 56-70 12,4 1,5 17,6
В2 70-95 9,5 5,8 2,18
ВС 95-115 7,3 7,3 0,18
Дерново-подзолистая на аллювиальных отложениях, Кидекша, разрез 1 Апах 0-18 11,0 2,9 0,70
А2 18-51 10,8 2,4 0,36
В1 51-70 16,9 1,1 8,56
71-78 4,7 0,4 2,04
78-93 2,1 2,3 1,96
95-106 3,8 2,8 1,75
107-140 4,5 8,5 0,0
Дерново-подзолистая, Березницы, разрез 4 Апах 0-20 13,6 4,0 0,0
А1А2 25-47 11,8 2,1 0,0
А2 47-60 0,88 1,3 0,0
А2В 60-80 8,2 3,4 3,2
В 80-100 13,8 2,7 18,0
ВС 100-120 6,0 4,2 1,38
Дерново-подзолистая, Ивановская ГСХА, разрез 2 Апах 0-25 17,4 7,8 0,62
А2 25-38 2,6 0,4 0,24
В1 38-61 5,9 1,5 0,12
В2 61-78 37,4 6,8 14,4
Дерново-подзолистая, Ивановская ГСХА, разрез 1 Апах 0-25 24,4 8,8 1,00
А1А2 25-32 13,2 3,5 1,30
А2 32-43 4,2 3,3 1,36
А2В 43-64 9,0 1,7 5,08
ВС 76-103 66,2 12,7 5,40
Дерново-подзолистая глееватая, Сергеиха, разрез 5 Апах 0-33 21,8 5,7 0,24
А2В 33-45 22,7 2,9 3,76
В1 45-57 18,5 8,0 24,6
В2г 57-72 19,9 5,0 31,3
В3Й 72-92 13,4 5,1 22,7
ВСг 92-110 8,8 5,0 17,5
Дерново-подзолистая глеевая, Сергеиха, разрез 6 Апах 0-23 23,6 9,9 1,06
А2ВЙ 23-36 24,1 8,2 17,8
В1г 36-54 19,8 1,6 30,1
В2г 54-96 14,3 4,8 25,4
ВСй 96-115 9,4 1,2 13,4
Дерново-подзолистая глееватая, Кидекша, разрез 2 Апах 0-30 8,3 2,9 0,0
А2В 30-40 10,5 5,6 7,76
В1 40-60 14,7 6,0 19,5
В2г 60-97 12,8 8,5 20,3
ВСй 97-115 9,5 1,0 10,2
или сохраняется на уровне пахотного слоя. Следовательно, большинство дерново-подзолистых почв будет характеризоваться высокой фильтрационной способностью и слабой подверженностью разрушению водой.
В глееватых и глеевых почвах (разрез 5 и 6, Сергеиха; разрез 2, Кидекша) на глубине 40-60 см содержание илистой фракции увеличивается до 19,530,1%. Очевидно, такое количество ила будет резко снижать фильтрационную способность этих почв (рис., А) и противоэрозионную устойчивость пахотного слоя по отношению к воде. Особенно значимо будет снижаться фильтрационная способность глеевых и глееватых горизонтов, в которых почвенные коллоиды в значительной мере пептизированы из-за высокой насыщенности поглощающего комплекса ионами водорода [2]. Очевидно, кислый гумус, адсорбированный на поверхности минеральной части почв, повышает пептизируемость органо-минеральных коллоидов и заметно снижает фильтрационную способность слоев почвы с содержанием ила выше 18-20% (рис., Б). Отток влаги в глубокие слои замедляется, а поверхностный сток ее и эрозионные процессы в период весеннего снеготаяния и выпадения обильных дождей повышаются. Неоспоримое свидетельство низкой фильтрационной способности подпахотных горизонтов этих почв -развитие глеевых процессов.
Данные гранулометрического состава аллювиальных почв однозначно свидетельствуют об их высоких фильтрационных свойствах.
Серые лесные почвы с высоким содержанием крупной и средней пыли во всех горизонтах характеризуются и повышенными количествами илистой фракции. В пахотном слое большинства серых лесных почв ее содержание варьировало от 10 до 19%. Лишь в серой лесной намытой почве (МЮД, разрез 2), расположенной у подножия крутого склона, до глубины 80 см содержание ила колеблется от 7 до 12%. Таким образом, верхний горизонт серых лесных почв при условии скоа-гулированности почвенных коллоидов должен обладать достаточно высокой фильтрационной способностью. В то же время уже на глубине 30-40 см содержание илистой фракции увеличивается до 24%, а у дерновой почвы (Березницы) - до 17,3%. В более глубоких слоях размеры илистой фракции возрастают до 30% и более. Очевидно, даже при ее низкой подвижности (высокой скоагулированности) филь-
трационная способность их, а значит и всей почвы, будет заметно снижена, что должно усиливать эрозионные процессы. Особенно интенсивно они будут проявляться в почвах с высокой пептизируемостью почвенных коллоидов (рис., Б).
При коагуляции почвенных коллоидов (снижении их пептизированности)
происходит формирование почвенной микростуктуры. Микроагрегирован-ность возрастает с повышением рН (за счет известкования), содержания гумуса и наличия в илистой фракции минералов групп монтмориллонита и гидрослюд, гидроксидов полуторных окислов [2, 5]. В илистой фракции серых лесных почв эти группы вто-
B/iaduMipckii. ЗемлеШецг
19
ричных минералов (слюда-смектиты и хлорит-смектиты) достигают 30-60% [2, 6]. Таким образом, предпосылки для создания водопрочной микроструктуры (микроагрегатов от 0,25 до 0,01 мм) в этих почвах путем известкования весьма реальны. Этому благоприятствует возможность передвижения ионов кальция в подпахотные слои в виде бикарбоната кальция [7].
Вторым условием снижения водно-эрозионных процессов на серых лесных почвах Ополья с уклоном пашни более 2-3° вследствие высокого содержания крупно- и среднепылеватых частиц является обязательное формирование водопрочной почвенной структуры. Для обогащения склоновой пашни органическим веществом здесь необходимо внедрять специальные почвозащитные севообороты с высоким удельным весом многолетних трав [8], оставление на полях измельченной соломы зерновых культур, создание мульчирующего слоя, снижающего скорость водного потока. Особая роль на склоновой пашне в повышении устойчивости серых лесных почв к разрушению водой принадлежит известкованию. При наличии свежего органического вещества оно
обеспечивает флокуляцию и адсорбцию его на поверхности минеральной части почв, что ведет к формированию водопрочной макроструктуры. Очевидно, после известкования, при повышенных значениях рН, почвенные коллоиды будут участвовать не только в создании микроструктуры, но и макроструктуры, что будет способствовать проявлению синергетических взаимодействий.
Таким образом, когда на 1 га севооборотной площади применяют около 2 т органических удобрений, практически не ведут работы по известкованию кислых почв и отсутствуют научно-обоснованные севообороты, плодородие самых лучших почв Владимирского региона катастрофически снижается не только за счет «биологической», но и водной эрозий.
Литература
1. Окорков В. В. Солонцы и их коллоидно-химическая природа. Владимир: Изд-во: РАСХН, Владимирский НИИСХ, 1994. - 240 с.
2. Окорков В.В. Физико-химическая природа устойчивости почвенной структуры серых лесных почв Влади-
мирского ополья // Почвоведение, № 11, 2003. - С. 1346-1353.
3. Практикум по почвоведению / Под ред. И.С. Кауричева. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Колос, 1980. -272 с.
4. Окорков В.В., Ненайденко Г.Н., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Теоретическое и практическое обоснование технологий применения агрохимических средств на серых лесных почвах Владимирского ополья / Владимир, 2010. - 104 с.
5. И.С. Кауричев, Н.П. Панов, Н.Н. Розов и др. Почвоведение. / Под редакцией И.С. Кауричева. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989. - 719 с.
6. Дубровина И.В., Градусов Б.П. Химико-минералогическая характеристика почв Владимирского ополья // Почвоведение, 1993, № 3. - С. 64-73.
7. Окорков В.В., Коннов Н.П. Основы химической мелиорации кислых почв. Владимир. 2008. - 248 с.
8. Адаптивно-ландшафтные особенности земледелия Владимирского ополья / Под редакцией доктора сельскохозяйственных наук, заслуженного агронома РФ А.Т. Волощука. М., 2004. - 448 с.
УДК 631.559; 631.445.24
_ _ _ _ _ _ _
ФОРМИРОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРОДУКТИВНОСТИ КОЗЛЯТНИКА ВОСТОЧНОГО НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ
С.Т. Эседуллаев, к. с.-х. н. - ГНУ Ивановский НИИСХ Россельхозакадемии. E-mail: [email protected]
Ключевые слова: козлятник восточный, способы посева, нормы высева, модели продуктивности, экономическая эффективность.
Максимальный выход обменной энергии и протеина с единицы площади, а также минимальные затраты совокупной энергии на возделывание - важнейшие критерии, определяющие целесообразность выращивания нетрадиционных кормовых культур.
Козлятник восточный - ценная многолетняя бобовая культура - крупный резерв производства высокобелкового корма, обеспечивающий высокие сборы обменной энергии и протеина. Затраты на его выращивание в 2-2,5 раза ниже, чем у традиционных кормовых культур, а также отличаются целым рядом существенных преимуществ, главные из которых - долголетие посевов (до 8 и более лет) и стабильно высокая продуктивность. Исследо-
вания, проведенные в различных почвенно-климатических условиях, показали его высокую пластичность и продуктивность. Но, несмотря на это, козлятник восточный не занимает в полевом кормопроизводстве подобающее место. Главная причина - технологические сложности и отсутствие зональных адаптированных технологий выращивания.
Один из слабо изученных вопросов - способы создания травостоев и нормы высева козлятника восточного, по которому в литературе встречаются диаметрально противоположные мнения. Так, ряд авторов [1-6] утверждают, что в связи с очень медленным ростом и развитием надземной части в первые 30-40 дней после всходов возделывание козлятника под покровом
других культур приводит к сильному угнетению и изреживанию травостоя, как в первый год жизни, так и в последующие. Поэтому основным способом закладки травостоев должен быть беспокровный.
В исследованиях Марийского НИИСХ [2] установлено, что наиболее эффективно возделывать козлятник восточный без покровной культуры: на корм с междурядьем 15 см и нормой высева 4 млн. всхожих семян; на семена - 1,5 млн. всхожих семян с междурядьем 60 см. Аналогичного мнения придерживаются И.А. Рудиков, Х.А. Райг, Н.К. Ныммсалу [7], а также М.Л. Пузырева [3], которая для подтаежной зоны Томской области рекомендует на семена беспокровные широкорядные посевы с междурядьем 60-75 см при пониженных нормах высева
