Оценка и изменение плотности сложения чернозема в полях севооборота Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ПЛОДОРОДИЕ

УДК 631.445.4:631.41:631.582

Оценка и изменение плотности сложения чернозема в полях севооборота

Н.Л. КУРАЧЕНКО, кандидат биологических наук С.Н. СОЛОДЧЕНКО

Красноярский государственный аграрный университет В.Н. РОМАНОВ, доктор сельскохозяйственных наук В.М. ЛИТАУ

Красноярский НИИ сельского хозяйства

E-mail: [email protected]

Изучено изменение плотности чернозема обыкновенного в севообороте в условиях Средней Сибири. Выявлено, что почва в посевах люцерны характеризуется повышенным уплотнением. Запашка люцерны, возделывание зерновых культур, применение чистых и сидераль-ных паров обеспечивают благоприятную величину сложения чернозема.

Ключевые слова: чернозем, плотность сложения почвы, люцерна, севооборот.

Отрицательным последствием длительной распашки черноземов является переуплотнение почвы и значительное варьирование плотности сложения в пахотных горизонтах в течение вегетационного периода. Такие пульсационные изменения свойственны всем показателям, функционально связанным с плотностью сложения почвы [I].

Для почв земледельческой зоны Красноярского края, как правило, характерна пониженная плотность сложения [2, 3, 4, S], которая не достигает рекомендуемых для них значений - 1,1-1,2 г/см3. Сформированная В.В. Чупровой, Н.Л. Ерохиной [6] база данных почв земледельческой территории Красноярского края позволила выяснить, что плотность сложения целинных и пахотных черноземов составляет в среднем 0,95-1,10 г/см3, что близко к оптимальным значениям. Фактором рыхлости почв региона является периодическое иссуше-

2 Земледелие № I

ние летом и промерзание зимой, длительное пребывание их в мерзлом состоянии, хорошее структурное состояние и значительная (до 10 %) степень гумусированности.

Вовлечение глинистых разновидностей черноземов в сельскохозяйственный оборот может негативно отражаться на их физическом состоянии. Нами была рассмотрена роль полевых культур в создании благоприятного сложения обыкновенного глинистого чернозема. Цель работы

- количественно охарактеризовать плотность его сложения и определить сезонную изменчивость этого показателя в агроценозах Красноярской лесостепи.

Исследования проведены в 20032004 гг. на полевом стационаре лаборатории севооборотов КНИИСХ в Красноярской лесостепи, расположенной на юго-западной окраине Средней Сибири. На этой территории выпадает 320-400 мм осадков в год. Среднегодовая температура воздуха

- положительная (+ 0,3°С). Продолжительность безморозного периода колеблется в пределах 90-120 дн. Сумма активных температур - 1550-1800°С, глубина промерзания почвы варьирует от 1,5 до 3,5 м.

Почвенный покров стационара представлен комплексом обыкновенных маломощных и выщелоченных мало- и среднемощных черноземов легкоглинистого гранулометрического состава с явными призна-

ками деградации. Подверженность водной и ветровой эрозии, наличие в почвенных горизонтах хряща и гальки существенно снизили уровень плодородия почв. Черноземы обыкновенные, доминирующие в почвенном покрове опытного участка, характеризуются средним содержанием гумуса в пахотном слое (4,4-5,6 %), высокой суммой обменных оснований (58 мг-экв/100 г). Реакция среды близка к нейтральной (рНсол 6,2).

Исследования проведены в звеньях зернотравяного и двух зернопа-ровых севооборотов на неудобренных фонах: люцерна 1 г. п. - люцерна 2 г. п.; люцерна 2 г. п. - пшеница; пар сидеральный (донниковый) -пшеница; пар чистый - пшеница; пшеница - ячмень. Учетная площадь делянки - 60 м2. Агротехника культур соответствует рекомендованной для данной зоны. Почвенные образцы отбирали из слоев 0-20 и 20-40 см по вегетирующим растениям (июль, август, сентябрь). Повторность экспериментальных площадок и аналитических определений - трехкратная. Плотность почвы определяли по Качинскому, влажность - термовесовым методом [7].

При оценке плотности сложения использована градация С.В. Астапова, С.И. Долгова (1978), по которой почва с величиной плотности 0,900,95 г/см3 считается рыхлой, 0,95-1,15 г/см3 - нормальной, 1,15-1,25 г/см3 - уплотненной, более 1,25 г/см3 -сильноуплотненной.

Исследованиями установлено, что в звеньях севооборотов с чистым и сидератным паром плотность сложения чернозема обыкновенного соответствует нормальной величине (табл.1).

В среднем по срокам отбора об-

и ф

s

ф

Z

IO ^

P

о ^

о

I. Плотность чернозема обыкновенного (г/см3) в звене севооборота

с парами

Вариант Слой, см В парах (2003 г.) В посевах пшеницы (2004 г.)

X V, % X V, %

Пар чистый 0-20 20-40 1,06 1,18 11 10 1,10 1,13 13 12

Пар сидеральный 0-20 20-40 1,09 1,13 19 19 1,12 1,17 13 12

НСР05 0-20 20-40 F. <F ф 1 FXF ф i ф 1 ф i

9

разцов пахотный слой чистого и си-дератного паров имеет плотность 1,06-1,09 г/см3. В последующих посевах пшеницы этот показатель незначительно возрастает (до 1,10-1,12 г/см3). Существенных различий по сложению почвы между типами паров и агроценозами пшеницы, идущими по ним, не обнаружено. В сезонном ритме сложения почвы звена севооборота пар сидеральный - пшеница выделяется июльский период в пару и сентябрьский в посевах зерновой культуры, где обнаружено достоверное увеличение плотности почвы (на 0,18-0,03 г/см3) по сравнению с чистым паром.

Динамика плотности сложения чернозема обыкновенного в паровых полях и последующих полях пшеницы небольшая (V a 10-19 %). Сезонный ритм сложения слоя почвы 0-40 см в звене севооборота пар сидеральный - пшеница на 40-S8 % контролируется уровнем полевой влажности, г a -0,63a(-0,76). В пахотном слое чистых паров, влага не является фактором, влияющим на изменчивость сложения почвы. Подпахотный слой в чистом пару и посевах пшеницы отличается существенными обратными корреляциями между динамикой плотности почвы и уровнем влажности, г a -0,74a(-0,9S).

Исследованиями установлено заметное уплотнение почвы под посевами многолетних трав. По мнению A.M. Берзина и др. [8], сигналом, свидетельствующим о переуплотнении почвы при сельскохозяйственном использовании, должен служить факт уплотнения ее свыше показателя равновесной плотности. Она характеризуется плотностью сложения длительно необрабатываемых почв, которую можно считать константой для

каждого типа. Определение равновесной плотности правомерно проводить в конце вегетации озимой ржи, под посевами многолетних трав второго и третьего года жизни. Плотность почвы, определенная под посевами многолетних трав, позволяет считать, что равновесная плотность чернозема составляет 1,261,30 г/см3. Такие значения обнаружены в сентябрьский срок отбора образцов в вегетационный сезон 2003 г. в посевах люцерны первого года пользования и в 2004 г. - второго года пользования

Сезонные значения плотности сложения почвы в звене севооборота люцерна 1 г. п. - люцерна 2 г. п. указывают на сильное уплотнение слоя 0-40 см в посевах люцерны 1 г. п. (1,64-1,26 г/см3). Запашка люцерны 2 г. п. в июне 2003 г. существенно снижает плотность сложения почвы до 1,32-1,04 г/см3. В среднем после запашки пласта плотность пахотного слоя соответствует нормальной величине - 1,12 г/см3 (табл. 2).

В вегетационный сезон 2004 г. выявлена тенденция уплотнения почвы к августу. В этот период сложение почвы в посевах люцерны 2 г. п. достигало величины 1,34 г/см3, а в агроценозе пшеницы по пласту люцерны - 1,22 г/см3. В среднем за вегетационный сезон пахотный слой чернозема обыкновенного в звене севооборота люцерна 2 г. п. - пшеница характеризовался нормальной плотностью (1,13 г/см3).

Таким образом, для почвы в агро-ценозах люцерны характерно сильное уплотнение, в отдельные годы превышающее порог относительной благоприятной плотности на 0,S г/см3. Повышение величины плотности сложения до 1,20 г/см3 под многолет-

ними травами (против 1,01 и 1,0S г/ см3 под пропашными и зерновыми культурами) отмечают Б.П. Ахтырцев и И.А. Лепилина [9]. Уплотняющего действия люцерны на черноземах Красноярского края, сформированных на лессовидных породах, не обнаружено. По данным Ю.Ф. Едимеи-чева [10], даже при возделывании люцерны в течение пяти лет плотность слоя 0-30 см тяжелосуглинистого чернозема составляла 1,1 г/см3. П.С. Бугаков с соавторами [11] указывает на то, что плотность пахотного слоя в посевах люцерны составляет 1,01 г/см3. Очевидно, способность люцерны к уплотнению или разуплотнению обусловлена особенностями генезиса черноземов.

Варьирование плотности сложения пахотного слоя в почве севооборотных звеньев люцерна 1 г. п. -люцерна 2 г. п., люцерна 2 г. п. -пшеница соответствует средней изменчивости (V a 10-14 %). Сильное уплотнение почвы и направленность изменений плотности сложения обусловлены динамикой влажности. Под влиянием увлажнения глинистая почва набухает и увеличивается в объеме. При дальнейшем иссушении проявляется заметное ее уплотнение. В пределах слоя 0-40 см аг-роценозов люцерны 1 г. п. и пшеницы по люцерне обнаружена сильная обратная связь между плотностью сложения и влажностью почвы, ra-0,67a(-0,9S). При запашке люцерны влияние влажности на динамические изменения сложения выражены в средней степени, ra-0,S7a(-0,29). В агроценозе люцерны 2 г. п. (2004 г.) влажность в значительной степени определяет плотность только пахотного слоя (ra-0,78). Установлено, что при влажности менее 17 % происходит наибольшее уплотнение почвы за счет разрушения крупных пор и пустот, что сопровождается сближением агрегатов. Кроме того, при разрастании корневой системы люцерны происходит давление на почвенный мелкозем, и это также способствует уплотнению почвы. Люцерна имеет мощноразвитую корневую систему, проникающую на глубину 2-S м. Основная масса корней сосредоточена в слое 0-40 см. По мнению С.А. Вериго и Л.А. Разумо-вой [12], люцерна наиболее полно использует доступную почвенную влагу и этим иссушает почву.

Под первой культурой звена севооборота пшеница - ячмень почва имеет среднесезонный показатель сложения 1,22-1,23 г/см3 (табл. 3).

2. Плотность чернозема обыкновенного (г/см3) в звене севооборота

с люцерной

Слой, см 2003 г., люцерна I г. п. 2004 г., люцерна 2 г. п. НСР05 2003 г., люцерна 2 г. п. 2004 г., пшеница НСР05

0-20 1,41 1,25 0,04 1,12 1,13 РФ<РТ

20-40 1,45 1,22 0,07 1,19 1,26 рф<рт

V, % 0-20 14 10 11 12

20-40 8 6 12 14

о

сч

3. Плотность чернозема обыкновенного (г/см3) в звене севооборота с зерновыми культурами

Слой, см 2003 г., пшеница 2004 г., ячмень нсР05

0-20 1,22 1,12 Рф<Рт

20-40 1,23 1,12 рф<рт

V, % 0-20 5 9 фт

20-40 2 18

ш

S Ц

а Ч

ф ц

г

tu

т

В агроценозе ячменя, размещенного после пшеницы, плотность почвы соответствует нормальной величине (1,12 г/см3). Такие различия по плотности сложения в посевах зерновых культур обусловлены ролью предшественника. Для пшеницы таковым является донник, уплотняющее действие которого аналогично люцерне. Динамические изменения сложения слоя 0-40 см чернозема обыкновенного в посевах пшеницы имеют незначительное варьирование (V =2-5 %). В агроценозе ячменя варьирование плотности слоя 0-20 см незначительное ^=9 %), слоя 20-40 см - небольшое ^=18 %). Установлено увеличение плотности сложения почвы в посевах зерновых культур к августу. Полевая влажность на 81 % контролирует сезонный ритм сложения пахотного слоя в агроценозе пшеницы. Изменчивость сложения слоя 0-40 см чернозема обыкновенного в посевах ячменя также достоверно сопряжена с уровнем увлажнения почвы, г = -0,б3=(-0,98).

Таким образом, функционирование черноземов обыкновенных глинистых в агроэкосистемах сопровождается их физической деградацией на горизонтном уровне. Она проявляется в слабой устойчивости к уплотняющему воздействию и саморазуплотнению. Почва в посевах люцерны характеризуется повышенным уплотнением (1,3-1,4 г/см3). Запашка люцерны, возделывание зерновых культур, применение чистых и сиде-ральных паров обеспечивают благоприятную величину сложения чернозема обыкновенного (1,0-1,2 г/см3).

6. Чупрова В.В., Ерохина Н.Л. База данных плотности сложения почв земледельческой территории Красноярского края//Вестник КрасГАУ, 1999. - № 5. -С. 82-94.

7. Практикум по почвоведению/Под ред. Кауричева И.С. - М.: Агропромиз-дат, 1986. - 336 с.

8. Березин П.Н., Гудима И.И. Физическая деградация почв: параметры со-стояния//Почвоведение, 1994. - № 11.

- С. 67-70.

9. Ахтырцев Б.П., Лепилина И.А. Влияние сельскохозяйственного использования на водно-физические свойства выщелоченных черноземов Среднерусской лесостепи//Почвоведение, 1985. - № 8.

- С. 91-102.

10. Едимеичев Ю.Ф. Изменение физических свойств почвы при возделывании яровой пшеницы по пласту и обороту пласта люцерны длительного срока использования/Почвы Сибири и их рациональное использование. - Красноярск, 1975. - С. 20-22.

11. Бугаков П.С., Попова Э.П., Чупрова В.В., Шугалей Л.С. Агрофизическая характеристика почв южной части Красноярского края/Агрофизическая характеристика почв степной и сухостепной зон Азиатской части СССР. - М.: Колос, 1982. - С. 71-98.

12. Вериго С.А., Разумова Л.А. Почвенная влага и ее значение в сельскохозяйственном производстве. - Л.: Гид-рометеоиздат, 1963. - 289 с.

Статья поступила в редакцию 03.04.2009.

Литература

1. Королев В.А. Особенности современного физического состояния черноземов типичных Среднерусской лесостепи/ Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации. -М., 2003. - С. 60-62.

2. Вередченко Ю.П. Агрофизическая характеристика почв центральной части Красноярского края. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 175 с.

3. Бекетов А.Д., Берзин А.М., Таскина В.М. Влияние различных культур на структурность и плотность выщелоченного чернозема/Агрофизические исследования почв Средней Сибири.- Красноярск, 1975. - С.145-153.

4. Бугаков П.С., Горбачева С.М., Чупрова В.В. Почвы Красноярского края. -Красноярск, 1981. - 128 с.

5. Берзин А.М. Зеленые удобрения в Средней Сибири. - Красноярск, 2002. -394 с.

Appraisal and change of chernozem density during crop rotation

N.L. Kurachenko,

S.N. Solodchenko, V.N. Romanov,

V.M. Litau

Research of chernozem soil density with use of crop rotation in Middle Siberia region is presented. Established that soil during lucerne growing characterized as high compacted. Ploughing of lucerne, cultivation of grain crops, application of clear and green manure fallows promotes favorable density of chernozem soil. Keywords: chernozem, density of chernozem soil, lucerne, crop rotation.

УДК 631.44S.4:631,4S:631 .S82

Изменение плодородия чернозема под

воздействием

различных

агроценозов

В.Д. МУХА, доктор сельскохозяйственных наук H.H. ТРУТАЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук Ж.А. БУЛАНОВА Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова E-mail: 1706836@ rambler.ru

Исследования в длительном опыте показали различное воздействие монокультуры озимой пшеницы и севооборота на чернозем типичный. Установлено, что монокультура значительно подкисляла почву и понижала содержание обменно-поглощенного кальция, но не ухудшала агрофизические характеристики чернозема типичного.

Ключевые слова: чернозем, плодородие, агроценоз.

В последние годы резко расширилась практика возделывания высокорентабельных культур в повторных посевах, что нарушило сложившиеся севообороты и привело к отрицательным изменениям почвенных показателей.

Мы изучали воздействие монокультуры озимой пшеницы на важнейшие физико-химические и агрофизические характеристики чернозема типичного, определяющие уровень его плодородия. Исследования проводили в многолетнем (19462009) стационарном опыте Курского НИИ агропромышленного производства. Изучали изменение состава обменно-поглощенных катионов, реакции почвенного раствора, а также S структурное состояние чернозема | типичного при выращивании озимой « пшеницы в монокультуре и в севоо- | бороте. Полевые опыты и лаборатор- s ные исследования проводили соглас- z но общепринятым методикам. 1

Схема опыта включала: 1 - воз- р

делывание пшеницы в монокульту- 2

о