Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИИ, СЕВООБОРОТА И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙ КУЛЬТУР

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИИ, СЕВООБОРОТА И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙ КУЛЬТУР"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи Анна Григорьевна ПРУДНИКОВА

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИИ, СЕВООБОРОТА И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙ КУЛЬТУР

(Специальность № 06.01.01 — общее земледелие)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1975

о * Ч^- ^-ч

угх. с/й- г.;

Диссертационная работа выполнена на кафедре земледе- ^

лия и методики опытного дела Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук профессор В. Е. Егоров, доктор сельскохозяйственных наук П. У. Бахтин (Почвенный ин-т им. В. В. Докучаева), кандидат сельскохозяйственных наук доцент А. М. Лыков.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук профессор Н. Н. Поддубный, кандидат сельскохозяйственных наук доцент А. Н. Губарев.

Ведущее предприятие — Научно-исследовательский институт картофельного хозяйства.

Автореферат разослан « /X » ^/-^гуг^/ . 197 С г.

Защита диссертации состоится « 197 6 г. в .7с. час. на заседании Ученого совета агрономического факультета ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Просим Вас принять личное участие в работе указанного ч

Совета или прислать письменный отзыв на автореферат по адресу: 125008, Москва А-8, Тимирязевская улица, 47, корп. 8. Ученый совет ТСХА. ;

Отзыва, заверенные печатью, просьба направлять в 2-х эк- ?

земплярах.

Ученый секретарь Совет академии доцент

Ф. А. Девочкин

Десятилетие, прошедшее после исторического мартовского (1965 г.) Пленума ЦК КПСС, убедительно показало правильность генеральной линии партии на всестороннюю интенсификацию сельскохозяйственного производства нашей страны. Объем капиталовложений в развитие сельского хозяйства в период 1965—1974 гг. составил 195 млрд. руб., что в 2,8 раза больше, чем в предшествующее десятилетие.

Важнейшее звено интенсивного сельскохозяйственного производства — земледелие. Дальнейшее развитие этой отрасли будет осуществляться, как подчеркивается в Программе КПСС, на основе комплексной механизации, всесторонней химизации и мелиорации почв. Необходимым материальным условием проведения этих мероприятий является постоянное повышение плодородия почв. Особенно обязательно это требование для малоплодородных по своей природе дерново-подзолистых почв нашей страны, на которых базируется земледелие всей лесолуговой зоны СССР.

Плодородие почвы — интегральное свойство, формирующееся как результат взаимодействия химических, биологических и физических почвенных процессов. Из этого комплекса свойств в агрономических исследованиях, как правило, меньшее внимание уделяется физико-механическим и технологическим свойствам почвы. В результате недооценки названных, свойств при возрастающем применении в современном земледелии экономически наиболее высокопроизводительных тяжелых тракторов и сельскохозяйственных машин происходит заметное ухудшение физических свойств почвы и, следовательно, понижение ее плодородия. Создание благоприятных физико-механических свойств почвы необходимо также и с точки зрения оптимизации ее механической обработки.

Несмотря на исключительную актуальность вопроса, современное состояние исследований физико-механических и технологических свойств почвы нельзя признать удовлетворительным. Если для определенных почвенных типов выявлены в общих чертах некоторые параметры изменения этих свойств, то влияние агротехнических приемов (севооборота, удобрения, обработки почвы) на изменение физико-механических свойств

• Г.'.'-л.х'Ь.

сЯ-ъеЩ

почвы изучено совершенно недостаточно. Требует уточнения и количественная зависимость физнко-механических и технологических свойств от степени гумусированности почвы, состояния влажности и других режимов. Большой практический интерес представляет выяснение связи между состоянием физико-механических свойств почвы и урожаями полевых культур.

Наши исследования, выполненные в 1972—1975 гг. под руководством профессора В. Е. Егорова, доцента А. М. Лыкова (ТСХА) и доктора сельскохозяйственных наук П. У. Бахтина (Почвенный институт им. В. В. Докучаева) ставили своей целью решение следующих вопросов:

1. Выявить влияние агротехнических приемов интенсивного земледелия (удобрений, севооборота, обработки) на изменение физико-механических и технологических свойств дерново-подзолистой почвы.

2. Определить зависимость физико-механических и технологических свойств от степени гумусированности почвы.

3. Установить связь между физико-механическими свойствами и урожаями полевых культур, а также обосновать экономически целесообразность регулирования физико-механических свойств почвы.

I. Объекты и методы исследований

Исследования физико-механических и технологических свойств дерново-подзолистой почвы проведены в длительном опыте ТСХА, заложенном в 1912 г. по схеме Д. Н. Прянишникова и в 10-летнем полевом опыте, заложенном в 1962 г. под руководством профессора С. А. Воробьева в бывшем учхозе академии «Щапово» Подольского района Московской области.

Методика, задачи и результаты обоих опытов достаточно подробно описаны в литературе В. Е. Егоровым, Б. А. Доспе-ховым, С. А. Воробьевым и др. Здесь мы ограничимся лишь краткими пояснениями.

В длительном опыте ТСХА исследования проводились на бессменном пару, бессменной ржи, бессменном картофеле и 132-м поле севооборота. В каждом поле для изучения были взяты следующие делянкн: 0 (без удобрений), ОТК, навоз (на-воз-ЬИРК — для севооборотного поля) по известкованному и неизвесткованному фонам. Глубина отбора почвенных проб 0—20 и 20—40 см.

В длительном опыте учхоза «Щапово» образцы почвы отбирали с первых полей I—IV четырехпольных севооборотов, различающихся удельным весом пропашных культур в структуре посевных площадей (севообороты I, II, III, IV — 25, 50, 75, 100% пропашных соответственно). Исследования проводи-2

ли на неудобренных делянках (0) и делянках с внесением за четырехлетнюю ротацию 50 т навоза и ЫгюРиоКззо кг/га (ежегодная средняя доза удобрений: 12,5 т навоза, 52,5 кг азота, 77,5 кг фосфора и 82,5 кг/га калия).

Кроме севооборотных, в работе использовали делянки бессменных культур по вариантам удобрений: 0 (без удобрений), ЫРК, навоз. Ежегодные дозы минеральных удобрений на бессменных культурах составляли: для картофеля МюоРпоКмо кг/га, для люцерны — Н30Р5оКбо кг/га. Дозы навоза для люцерны— 20, для картофеля — 30 т/га. Глубина отбора образцов почвы — 0—20 и 20—40 см. ' В подготовленных соответствующим образом образцах

почвы определяли: границу текучести (верхнюю границу пластичности) по А. М. Васильеву, границу раскатывания <■ почвы в жгут (нижнюю границу пластичности) — по Аттер-

бергу. Липкость почвы в зависимости от влажности исследовали на приборе Н. А. Качинского. Набухание почвы определяли по методике С. Н. Алешина и А. В. Кузнецова.

В полевых условиях определяли: твердость почвы — прибором К. А. Алексеева, коэффициент трения — скольжения почва — сталь прибором Г. Н. Синеокова, уплотнение — на сдвиговом приборе А. И. Литвинова П-10С.

Механический и мнкроагрегатный анализ почвы выполнен по методике Н. А. Качинского, макроагрегатный — методом качания сит на приборе И. М. Бакшеева.

Строение пахотного слоя определяли методом насыщения почвы водой в патронах.

В целях получения представления о прочностных л деформационных свойствах изучаемых почв была предпринята по* • пытка применения методов физико-химической механики, разработанных академиком П. А. Ребиндером. Для выявления природы прочностных свойств почв, преобладающих типов структурных связей были изучены реологические свойства поч-* вы. Подготовка образцов к анализу и эксперимент выполнены

по методике Почвенного института им. В. В. Докучаева (Л. П. Абрукова, 1973). В пастах почв измерения проводили с помощью прибора РВ-8 при двух состояниях влажности, равной нижней границе текучести ) по Аттербергу и максимального набухания (XV „ ) по А. М. Васильеву. В почвенных суспензиях измерения проводили с помощью прибора СНС-2 и реовискометра Хепплера.

При экономическом обосновании эффективности работы пахотного агрегата на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах разной степени окультуренности использовали такие показатели, как производительность агрегата, погектарный расход топлива и прямые эксплуатационные затраты.

з

II. Физические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при ее интенсивном сельскохозяйственном использовании

Физико-механнческие и технологические свойства в значительной степени зависят от механического состава и структурности почвы.

По механическому составу почва длительного опыта ТСХА — легкий песчанисто-пылеватый суглинок. Содержание илистой фракции колеблется в пределах 6—8%, физической глины — 17,8—21,4%. Большой удельный вес среди механических фракций приходится на долю песка и пыли (по 40 и более процентов каждой фракции).

Почва опытного участка отличалась слабой водопрочно-стыо макроструктуры. Содержание водопрочных макроагрегатов размером более 0,25 мм было максимальное (20,6%), в почве унавоженной делянки бессменной ржи, минимальное (примерно 8,1%) —на неудобряемой делянке бессменного пара. Длительное применение навоза способствовало заметному повышению содержания в пахотном слое водопрочных макроагрегатов. Результатом слабой водопрочности макроструктуры почвы явилось плотное ее сложение (общая скважность по вариантам опыта колебалась в пределах 40,4—49,8%) и высокий объемный вес пахотного слоя, достигающий 1,53 г/см3.

Для выяснения причин неблагоприятного состояния структуры нами проведены исследования прочностных свойств и изучен характер структурообразования в почве.

Деформационное изменение почвы исследовали при различных нагрузках:

Рл, — напряжение сдвига, обусловливающее начало течения системы,

Ра, —напряжение сдвига, характерное для быстрого разрушения структуры,

Рт —напряжение сдвига, соответствующее полному разрушению структуры.

Отношением- мы характеризовали прочность струн

турной связи.

Исследованиями установлено, что легкосуглинистые дерново-подзолистые почвы в реологическом отношении характеризуются проявлением плывунно-дилатантных свойств. Как показывают реологические кривые (рис. 1 а), коагуляционная структура, сформировавшаяся в более концентрированных пастах, при влажности нижней границы текучести обладает малой прочностью и с увеличением влажности (рис. 1 б) быстро разрушается.

Зависимость эффективной вязкости т=/(Р) к -реологические кривые Лг==/(/>} : - дерново-подзолистой легкреугл шстой почвы.

а — контрольный вариакт ,весс*е*яого пара яре влажности нижней' границы текучести б — то х*. лря «лажяоетж магсамаяьаого яабухаяяя 1ГЖ=2С.7%;

РисЯ/Структурообразопаняе в суспензиях дерново-подзшшсто* -^егкосугл«-

НПСТОЙ ЦОЧВЫ. - - конпюльныа »арвавт «еоменво«, «j».

Реологическая характеристика дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, 1974 г.

Варианты опыта Влажность, %' Напряжение сдвига, дин/см2 Вязкость, пуаз Рт

Рт ч Пот Г]* ' от Л* т

При влажности границы текучести

Пар бессменный:

•контроль....... 17,4 1,6X10' 1.6Х104 2,5 XI О4 406,6 40,5 11,2 1,6 1428

навоз ......... 15,5 1,4Х103 1.0Х104 3,0 XI О4 908,0 48,6 22,4 1,9 720

Рожь бессменная: ;

контроль ....... 20,0 2,5X10' 1,6X10' 2,3 XI О4 1,1X10' 36,9 10,0 1,4 1600

навоз ........ 22,2 2,5X10' 3,6X10' 1,1 Х104 420,0 17,0 9,5 3,0 380

При влажности максимального тбухания

Пар бессменный:

контроль ....... 26,4 1,6X10* 3,0X102 3,8X10' 24,9 8,3 7,9 12,7 38

навоз ........ 27,7 0,5 XI О2 2.5ХЮ2 1,6ХЮ3 10,8 ' 6,8 5,2 6,4 48

Рожь бессменная:

контроль ....... 31,8 2,3 XI О2 1.4Х103 3,7X103 28,2 7,6 6,0 2,6 234

навоз ........ 31,7 0,9 Х102 1,1X10' 5,0X10' 51,0 10,8 7,3 4,5 151

Однако, как следует из таблицы 1, почва, длительное вре-

рт

мя удобрявшаяся навозом, имеет более прочную связь -р- и меньшую величину тиксотропного разжижения — по сравне-

'т

нию с неудобряемой почвой. Наиболее прочная связь ^ =

3,0) и меньшая величина тиксотропного разжижения при влажности нижней границы текучести отмечается в почве унавоженного варианта бессменной ржи. Внесение навоза в бессменной ржи способствует частичному ослаблению дилатант-ности системы, в связи с этим несколько усиливается коагу-ляционное структурообразование.

Явление дилатантности подтверждается более рельефно при изучении кинетики тиксотропного структурообразования в почвенных суспензиях различной концентрации (рис. 2). Кривые структурообразования показывают, что структурная сетка четко формируется только в первые 1—3 минуты, а через 4—5 минут сопротивление деформации уменьшается. Это связано с изменением концентрации твердой фазы вследствие расслаивания системы на твердую и жидкую фазы.

III. Изменение фнзико-механнческих и технологических свойств дерново-подзолистой почвы в связи с ее сельскохозяйственным использованием

1. Роль полевых культур в изменении физико-механических и технологических свойств почвы

Длительное возделывание сельскохозяйственных растений бессменно или в севообороте на дерново-подзолистой почве разного механического состава, по нашим данным, оказывает равнозначное действие на физико-механические и технологические свойства почвы.

Как следует из таблицы 2, границы пластичности зависят прежде всего от характера возделываемой культуры. Наиболее высокие значения границы раскатывания, означающей, как правило, рубеж физической спелости почвы для обработки, отмечаются в почве бессменной ржи (15,57%) и севооборотном поле (15,82%). В почве под бессменным картофелем влажность нижней границы пластичности составляла 14,8%. Влажность границы текучести изменяется аналогичным образом.

Увеличение влажности верхней и нижней границ пластичности в среднесуглинистой почве опыта «Щапово» связано в большой мере с ее более тяжелым механическим составом, о

Влияние длительной культуры растений на показатели пластичности почвы, слой 0—20, ' средние данные за 1972—1973 гг.

Культуры

Почвенная разновидность

Границы пластичности в % влажности

верхняя

нижняя

Число пластичности

Рожь бессменная . . Картофель бессменный Севооборот, 132-с пола

Длительный опыт ТСХА

Легкий суглинок »

»

Опыт «Щапово»

19,43 15,57 3,86

18,07 14,87 3,20

19,78 15,82 3,96

Картофель бессменный . Средний суглинок 28,45 22,18 6,27

Люцерна бессменная . . » 36,75 29,35 7,40

Севообороты:

I » 28,12 20,46 7,66

II » 27,74 20,68 7,06

III » 27,61 22,57 5,07

IV > 28,29 21,88 6,41

Между бессменным картофелем и севооборотными нолями существенных различий во влажности границ пластичности не наблюдается.

Длительное бессменное возделывание зерновой культуры (озимая рожь) обусловило большой процент набухания почвы по сравнению с севооборотным полем (увеличение объема почвы при набухании 5,47 и 4,39% соответственно). Среднесу-глинистая почва длительного опыта «Щапово» имела примерно в полтора раза большие показатели набухания почвы, чем легкий суглинок длительного опыта ТСХА. В севооборотных делянках набухание почвы было ниже, чем на делянках бессменной люцерны.

Биологические особенности возделываемых культурных растений и связанные с ними особенности агротехники оказывают значительное влияние на величину твердости почвы. Наименьшей твердостью в длительном опыте ТСХА отличается поле бессменного картофеля (8,2 кг/см2), затем следует бессменная рожь (13,4 кг/см2) и 132-е поле севооборота (17,8 кг/см2) (табл. 3). Динамика твердости почвы под различными культурами показывает, что в 1972 и 1974 гг. под бессменным картофелем твердость почвы складывалась значительно выше оптимальных пределов для этой культуры (5—8 кг/см2 по П. У. Бахтину) и лишь в 1974 г. в связи с большей влажностью почвы твердость понизилась до 4,8 кг/см2.

Таблица 3 Влияние длительного возделывания полевых культур на твердость почвы. Опыт ТСХА

Культуры Слой почвы, см 1972 г. 1973 г. 197 г. Средние за 3 года

твердость влажность твердость влажность твердость влажность твердость влаж-' ность

Рожь бессменная . . 0—20 15,5 11,2 12,0 11,6 12,6 14,7 13,4 12,5

20—40 41,0 8,4 28,2 10,6 26,3 12 2 31,8 10,4

Картофель бессменный 0—20 9,2 12,8 10,7 10,6 4,8 13,5 8,2 12,3

20—10 27,8 11,9 30,6 10,0 20,1 12,4 26,2 11,4

Севооборот, 132-е по-

ле ....... 0—20 26,4 10,6 5,8 11,6 20,4 13,0 17,5 11,7

20—40 52,4 8,7 31,2 11,9 34,5 10,6 39,4 10,4

Под бессменной рожью твердость, как правило, всегда поддерживается в пределах оптимальных значений (10—20 кг/см2).

Резкое колебание твердости почвы в севооборотном поле обусловливается видом возделываемых культур. Наибольшая твердость наблюдается под озимой рожью (26,4 кг/см2), затем следует ячмень с подсевом клевера (20,4 кг/см2) и картофель (5,8 кг/см2).

Твердость подпахотного слоя почвы в длительном опыте, как правило, в 2—3 раза превосходила твердость почвы пахотного слоя.

2. Интенсивное применение органических и минеральных удобрений и извести как средство регулирования

физико-механических и технологических свойств почвы

Систематическое применение органических и минеральных удобрении и извести является решающим средством регулирования физико-механических и технологических свойств почвы.

Как следует из табл. 4, длительное применение ЫРК не оказало влияния на границы пластичности почвы. Длительное унавоживание способствовало повышению на 1—2% границы раскатывания почвы. Периодическое известкование еще больше усиливало положительный эффект от применения навоза. Самая высокая влажность границы раскатывания почвы отмечается под бессменной рожью в варианте «навоз + известь» (18,46%), нижняя граница текучести (верхняя граница пластичности) почвы изменялась по вариантам удобрений аналогично изменению границы раскатывания почвы. Уменьшение влажности границ пластичности с глубиной соответствует изменению окультуренности почвы по ее профилю.

Влияние систематического применения удобрений на пластичность легкосуглинистой дерново-подзолистой почвы, длительный опыт ТСХА, средние данные за 1972—1973 гг.

Варианты опыта В слое 0—20 см В слое 20— 40 см

верхняя граница пластичности нижняя граница пластичности число пластичности верхняя , граница пластичности нижняя граница пластичности число пластичности

Рожь бессменная:

0 . . . ......... 19,43 15,57 3,86 18,32 15,02 3,30

КРК........... 10,39 15,23 4,16 17,48 13,73 3,75

навоз ........... 21,54 16,87 4,67 17,60 14,07 3,53

навоз+известь....... 23,83 18,46 4,92 18,13 14,67 3,46

Картофель бессменный:

0............ 18,06 14,88 3,18 17,27 13,08 4,19

........... 18,15 14,78 3,37 15,92 13,66 2,26

навоз ........... 17,90 14,78 3,12 15,98 12,93 3,05

навоз+известь ....... 19,13 15,82 3,31 16,24 13,42 2,82

Сезооборот, 132-е поле:

0............ 19,78 15,82 3,96 17,69 14,16 3,53

КРК........... 20,0 16,82 3,18 19,65 16,21 3,41

ЫРК+навоз........ 21,25 17,60 3,63 18,40 14,77 3,63

КРК+навоз+известь . . . . 20,90 17,37 3,53 19,33 15,81 3,49

Длительное применение органических и минеральных удобрении оказывает влияние на показатели набухания почвы. По нашим данным (табл. 5), применение только минеральных удобрений не увеличивало максимального набухания почвы, соответственно и процент набухания по ЫРК был ниже (4,14%). Известкование увеличивало набухание но НРК в 1,8 раза. Наибольшую величину набухания почвы (8,96%)

Таблица 5

Влияние длительного применения удобрений на набухание почвы, опыт ТСХА, бессменная рожь, слой 0—20 см, 1974 г.

Варианты удобрений Максимальное набухание <3X0,01 мм Увеличение объема в % к объему сухой почвы Поглощение воды на 1 г сухой почвы

0............. 46,5 5,47 0,38

,ЧРК............ 35,1 4,14 0,38

Навоз........... 47,2 5,75 0,40

Известь.......... 65,9 7,73 0,45

ЫР+Кизвесть........ 64,7 7,60 0,42

Навоз+известь....... 76,2 8,96 0,45

У

обусловливает применение навоза и известкование. Поглощение воды на 1 г сухой почвы, характеризующее собой водопо-глотительные свойства почвы, было также выше но унавоженной и известкованной делянке (0,45 г).

Систематическое внесение удобрений имеет важное значение в изменении границы залииания дерново-подзолистой почвы. Почва, длительно удобрявшаяся ЫРК, имеет начало и максимум залнпання при меньшей влажности (при 10 и 17% влажности соответственно), чем унавоженная почва. Совместное применение навоза и известкования смещает границы начального и максимального залипанил в сторону большей влажности (15 и 23,5% соответственно).

В отличие от липкости, длительное применение органических и минеральных удобрений не оказало в наших опытах заметного влияния на величину коэффициента трения почва— сталь. Коэффициент трения дерново-подзолистой почвы о сталь подвержен значительной динамике в зависимости от влажности почвы (от 0,2 до 0,7). Наибольшая величина коэффициента трения отмечается при влажности 7—9%. Грубые механические частицы почвы, освобождаясь от водных оболочек, способствуют увеличению коэффициента трения и повышают абразивный износ рабочих органов почвообратывающих машин.

Систематическое унавоживание и периодическое известкование легкосуглинистой почвы опыта способствовало заметному снижению твердости почвы. Наименьшая величина твердости по всем полям опыта отмечается в варианте «навоз+ известь». Применение навоза на фоне извести способствовало не только резкому снижению твердости (примерно в 2 раза) почвы, но и оказало влияние на значительно большее накопление влаги в этих вариантах.

3. Влияние обработки на физико-механические свойства почвы

Механическая обработка почвы — важная составная часть интенсивных систем земледелия. Правильное и своевременное проведение обработки способствует разрыхлению и острукту-рнванию почвы, оптимальному соотношению воды и воздуха в пахотном слое.

Вместе с тем излишне интенсивная обработка почвы обусловливает ряд нежелательных изменений в свойствах и плодородии почвы.

По нашим данным, обработка почвы по типу бессменного пара привела к формированию весьма отрицательных в агрономическом отношении физико-механических и технологических свойств почвы.

Данные таблицы 6 показывают, что почва бессменного пара

Физико-механические свойства почвы бессменного пара, слой 0—20 см, средние данные за 1972—1974 гг.

Варианты удобрении

Пластичность в % влажности

К к я к

¿.¡э 2

а» и^ ,я ос

н к *

,га £ 3

Влажность залипания,

я

X

Ч к

У а) о я по

>5 В С Ч

0

Навоз

16,64 17,05 16,64

13,23 13,56 13,35

17.0 13,4

11.1

2,0 2.9 2,9

10,0 10,0 11,0

17,6 17,2 18,6

0,33 0,29 0,25

поспевает для обработки при очень незначительной влажности (13,23—13,56%).

Быстрая потеря влаги из почвы приводит к резкому увеличению твердости. Обработка пересушенной почвы сопровождается ее распылением и требует больших энергетических затрат. Сильное распыление почвы способствует быстрому ее залипаншо (при 10—11% влажности) и слабому набуханию.

Внесение минеральных удобрений не вызывает заметного улучшения физико-механических свойств бессменного пара. Длительное внесение навоза, хотя и способствует некоторому снижению твердости почвы и увеличению влажности залипа-шш, однако не способно поддерживать эти свойства на оптимальном уровне.

Отрицательное действие интенсивной обработки почвы на ее физические свойства значительно меньше для окультуренных, хорошо гумусированных почв. В наших исследованиях уплотнение почвы при воздействии на нее возрастающего внешнего давления от 0,5 до 2,0 кг/см2 достигало на неудобренной почве бессменной ржи 1,73 г/см3. В то же время уплотнение на хорошо окультуренной почве варианта «навоз+известь» при той же влажности было равно 1,62 г/см3.

IV. Зависимость физико-механическнх свойств дерново-подзолистой почвы от содержания в ней органического вещества

Вышеизложенные экспериментальные данные касаются влияния отдельных агротехнических приемов интенсивного земледелия на состояние физических и физико-механическнх свойств дерново-подзолистой почвы. Эти данные при всей их

■важности тем не менее не дают конкретного ответа на вопрос о механизме;действия того или иного земледельческого мероприятия на комплекс физических свойств почвы. В своей роботе мы пытались хотя бы частично решить этот вопрос.

Исходя из ранее высказанных положений о высокой агрономической ценности в интенсивном земледелии органического вещества почвы (В. Е. Егоров, А..М. Лыков, 1971; А. М. Лыков, 1973; П. У. Бахтин и др., 1974), на основе корреляционного и регрессионного анализов нами изучена теснота и форма связи основных физико-механических свойств почвы с содержанием в ней органического вещества.

Наши расчеты показывают, что существует определенная связь между границами пластичности почвы, с одной стороны, и содержанием • в ней органического вещества — с другой. Теснота связи определяется коэффициентом корреляции, равным для нижней границы пластичности 0,51, для верхней — 0,61. Уравнения регрессии У=3,37Х+12,59 (для нижней границы пластичности) и.У=5,08X4-14,5 (для верхней границы пластичности) позволяют определить границы пластичности для легкосулиннстых почв с интервалом содержания органического вещества от 0,5 до 1,6%.

Установлена тесная отрицательная коррелятивная связь между твердостью почвы и ее гумусированностью. Коэффициенты корреляции для разных сроков определения твердости колеблются от —0,63 до—0,77. Снижение влажности почвы до 5—6%, а также увеличение ее выше 16% ослабляет связь между твердостью и гумусированностью почвы. Самая тесная связь (г =—0,77) отмечается при влажности, оптимальной для обработки почвы, соответствующей для разноокультуренных вариантов опыта ТСХА 13—16%.

Содержание органического вещества в почве влияет на степень ее .набухания. Количественно связь между этими показателями определяется коэффициентом корреляции г = 0,63 и выражается уравнением У=4,67 Х+0,56.

Повышение содержания гумуса в почве, по нашим данным, является наиболее важным способом снижения липкости почвы. Зависимость влажности начальной липкости от содержания в почве органического вещества характеризуется коэффициентом /-=0,86, максимальной липкости — г=0,90.

На основе экспериментальных данных мы рассчитали обобщенный показатель физико-механических свойств дерново-подзолистой. легкосуглинистой почвы — «агрофизический балл». Величина балла варьирует в зависимости от степени окультуренности почв изучаемых вариантов. Наибольший балл соответствует почве унавоженных и известкованных вариантов (88,5 почва бессменной ржи, 71,9—почва бессменного картофеля). Неудовлетворительное состояние физико-меха-

нических и физических свойств в почве бессменного пара обусловило и самый низкий агрофизический балл (12,7).

Между степенью гумусированности почвы и агрофизическим баллом, по нашим расчетам, существует тесная корреляционная зависимость (коэффициент корреляции г=0,81).

V. Урожаи полевых культур в длительном опыте в зависимости от состояния физико-механических свойств почвы

В диссертации приведены средние за 64 года опыта урожаи озимой ржи и картофеля при бессменном возделывании.

В целом за 64-летний период опыта максимальные урожаи бессменной ржи и картофеля получены на унавоживаемых делянках (табл. 7).

Таблица 7

Урожаи озимой ржи и картофеля при бессменном возделывании в длительном опыте ТСХА, ц/га

Варианты опыта Урожай по периодам Средние за 64 года

1912— —1938 гг. 1939—1951 гг. 1955— —1972 гг. 1973—1975 гг.

Рожь бессменная:

0......... 9.8 5,1 12,5 Ы,1 8,2

КРК....... 10,7 11,3 18,8 25,8 14,0

навоз ....... 14,0 13,9 18.2 18,2 15,4

Картофель бессменный:

0......... 108,0 70,8 67,6 92,4 85,3

ЫРК....... 139,0 165,3 143,9 219,6 148,5

навоз ....... 178,5 162,8 137,5 153,9 159,7

Почва этих делянок имеет и наибольший «агрофизический балл». Однако за последние годы (1973—1975 гг.) урожаи на вариантах с внесением ЫРК. заметно выше, чем при унавоживании.

Следовательно, лучшие физико-механические и технологические свойства почвы на вариантах «навоз» не соответствовали более высоким урожаям на этих делянках.

Этот факт подтверждает предположение об условности установления связи между физико-механическими свойствами почвы и урожаями культур.

Методически более правильно влияние физико-механиче-

ских и технологических свойств почвы на урожай культур изучать при внесении высоких доз минеральных удобрений на предварительно созданных моделях окультуренности.

Такая возможность в длительном опыте ТСХА появилась с 1973 года, когда на четных полях севооборота начали вносить минеральные удобрения в одинаковом количестве сплошь по всему полю.

Полученные результаты (табл. 8) показывают, что окультуренные почвы с более благоприятными физико-механическими свойствами'обеспечивали получение значительно больших урожаев картофеля — культуры, требовательной к высокому уровню агротехники! ,

•'"Таб'лица 8

Влияние окультуренности почвы на урожай картофеля (клубни, ц/га) при внесении одинаковой дозы минеральных удобрений ; • .(^юоРтКш), 1973-1975 гг.

Уровень окультуренности почвы (предварительное длительное внесение . удобрений) - Урожай при дифференцированном внесении удобрений Урожай при внесении одинаковой дозы NPK Увеличение урожая в % к контролю

0 (без удобрений) .. . . . . 73,4 178,9 100

КРК . ... .• . .. 128,0 260,0 145,3

Навоз+ЫРК . . 156,1 291,6 164,7

Известь •. . ..... 62,3 199,8 101,1

ЫРК+известь . -5.. 111,6 248,2 138,7

Навоз+ЫРК+известь 153,9 295,0 164,9

Наибольшая прибавка урожая, равная 64,9%, прлучена в варианте, длительное время удобрявшемся навозом, минеральными удобрениями и известью.

Тем не менее утверждать о наличии обязательной прямой положительной связи между урожаем и физико-механическими свойствами почвы, если все факторы создания урожая, кроме плодородия почвы, не выровнены, при относительно невысоких дозах органических и минеральных удобрений нельзя.

VI. Экономическая эффективность регулирования физико-механических и технологических свойств почвы

Расчет экономической эффективности работы пахотного агрегата на почвах с разными физико-механическими свойствами проведен ^использованием уравнения тягового сопротивления плуга, полученного E.H. Крастиным (1974).

Как следует из табл. 9, физико-механические и технологические свойства, в частности твердость и плотность, оказыва-

Экономическая эффективность работы пахотного агрегата (ДТ-75М+П-5-35) на разноокультурснной дерново-подзолистой почве

I. Физико-механические показатели почвы:

1. Твердость, кг/см®........

2. Объемный вес, г/см3.......

3. Общее сопротивление плуга при пахо-

те, кг ............

4. Удельное сопротивление плуга, кг/см2 II. Эксплуатационные показатели:

1. Производительность агрегата, га/час.

2. Расход топлива, кг/га......

3. Прямые эксплуатационные затраты,

руб/га ............

13,5 1,53

2230 0,446

0,97 15,0

3,17

14.6 1,52

2287 0,458

0,95

15.7

3,26

6,2 1,44

1774

0,355

1,22 12,3

2,54

ют существенное влияние на общее, а следовательно, и удельное сопротивление плуга.

Менее твердая почва варианта «навоз -Ь известь» отличалась минимальным общим и удельным сопротивлением.

Снижение общего н удельного сопротивления позволяет увеличить рабочую скорость с 6 км/час (на контроле и варианте с внесением ^К) до 7,5 км/час (на варианте «навоз+ известь»). Последнее ведет, в свою очередь, к повышению производительности и снижению расхода топлива. Эксплуатационные затраты снижаются при этом примерно на 20%.

Необходимо отметить, что систематическое применение исключительно минеральных удобрений не способствует улучшению эксплуатационных показателей пахотного агрегата.

ВЫВОДЫ

1. Агротехнические приемы интенсивного земледелия (удобрение, севооборот, обработка) оказывают неодинаковое действие на состояние физико-механических и технологических свойств дерново-подзолистой почвы, от природы малоплодородной с неблагоприятными физическими и физико-механическими свойствами,

2. Излишне интенсивная механическая обработка почвы (но типу бессменного пара) вызывает резкое ухудшение макро- и микроагрегатного состава, ее распыление, уменьшение порозности и увеличение плотности. При этом механизм структурообразования микроструктуры претерпевает опреде-

ленные изменения: коагуляционное структурообразование заменяется частично эффектом дилатансии. При увеличении влажности почв происходит разрушение слабых коагуляцион-ных структурных связей за счет сил тяжести грубых механических элементов. *

3. Бессменно парующая почва характеризуется весьма неблагоприятными физико-механическими и технологическими свойствами (пластичность, твердость, липкость и т. д.). В результате не только создаются неблагоприятные условия для роста растений, но и затрудняется качественная обработка почвы в оптимальные сроки, увеличивается сопротивление обработке, растут затраты на ее проведение.

4. Возделывание однолетних полевых культур бессменно или в севообороте на дерново-подзолистых почвах разного механического составапо сравнению с бессменно парующей почвой оказывало положительное влияние на комплекс ее физических и физико-механических свойств. Это влияние было тем большим, чем большую корневую массу формировала данная культура и чем менее интенсивной обработкой сопровождалось ее возделывание.

5. Систематическое применение органических и минеральных удобрений, а также периодическое известкование является действенным приемом регулирования физических и физико-механических свойств интенсивно используемых дерново-подзолистых почв. Вместе с тем необходимо отметить, что применение только минеральных удобрений, хотя и оказывает некоторое косвенное положительное влияние на физические и физико-механические свойства почвы, однако не в состоянии поддерживать их на оптимальном уровне.

В отличие от минеральных удобрений, унавоживание способствует прогрессивному улучшению физического состояния почвы. Эффект унавоживания возрастает при сочетании его с периодическим известкованием. ,

6. Физико-механические свойства дерново-подзолистой почвы в сезонном цикле, по нашим данным, подвержены заметной динамике. :

Наиболее общими причинами количественных изменений этих свойств в течение вегетационного периода являются варьирование влажности почвы, механическое воздействие на почву корневых систем растений, механические обработки и последующее естественное оседание почвы и др.

7. На основе корреляционного и регрессионного анализов установлена "количественная зависимость физико-механических и технологических свойств дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы от содержания в ней органического вещества. Она подчиняется уравнениям линейной регрессии.

8. Как обобщенный показатель физико-механических и

технологических свойств почвы, характеризующий сложное взаимодействие изучаемых свойств и определяющий ее физическую спелость, может быть использован условно рассчитанный интегральный показатель — агрофизический балл почвы. Зависимость агрофизического балла от содержания гумуса в почве в пределах 0,5—1,6% углерода подчиняется уравнению регрессии У=68,6Х—20,2.

9. При сравнении агрофизического балла по вариантам опыта с урожаями культур установлено, что, как правило, более высокие урожаи получены на вариантах с благоприятными физико-механическими свойствами почвы.

10. В результате экономических расчетов найдено, что улучшение физико-механических свойств почвы экономически вполне оправдано, так как при обработке почвы с лучшими физико-механическими и технологическими свойствами заметно повышается производительность почвообрабатывающих агрегатов, сокращается расход топлива на проведение обработки. Сокращение в целом эксплуатационных расходов, например, при пахоте составляет примерно 20%. Кроме того, за счет повышения производительности могут быть значительно сокращены сроки обработки почвы.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Влияние длительного применения удобрений, севооборота и бессменных культур на физико-механические свойства дерново-подзолистой почвы. Доклады ТСХЛ, вып. 204, 1974 (в соавторстве).

2. Физико-механические и технологические свойства дерново-подзолистой почвы при ее длительном и интенсивном использовании. Известия ТСХЛ, вып. 6, 1974 (в соавторстве).

3. Реологическая характеристика дерново-подзолистых легкосуглинистых почв. Известия ТСХЛ, вып. 3, 1975 (в соавторстве) .

Объем I1/« п. л.

Зак. 2212.

Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 44