Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние глубокого мелиоративного рыхления на свойства почв степной зоны Средней Сибири и урожайность сельскохозяйственных культур

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Влияние глубокого мелиоративного рыхления на свойства почв степной зоны Средней Сибири и урожайность сельскохозяйственных культур"

Краспоярс:-:яК государстаенный аграрный укивэрслгег

РГ6 од

- 5 ИЮН 1995

На правах рукописи УЛд 631.. 51:631.41-431-633.1 (57Х.5Г)

ТАРАСЮК ВАСИЛИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ; ГЛУБОКОГО МЕЛИОРАТИВНОГО РЫХЛЕНИЯ НА' СВОЙСТВА. ПОЧЗ СТЕПНОЙ. ЗОНЫ СРЕДНЕЙ СйЕИРй -И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСХОХОЗЯЙСПБЕНЗН: КУЛЬТУ?

( Специальность - 02*00.27. - почвозеденна- )

АБ Т О Р 2 <5 2 ? А ?

днрсертадкя на соискание унзной сгепенз ггнгкдата сельскохозяйственных яауг;

.сяоярок - 1925

Работа выполнэка на кафедре почвоведения Красноярского аграрного университета.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор П.С.Бугаков

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Л.С. Шугалей,

кандидат биологических наук В.Д. Карпенко

Ведущее учреждение: институт аграрных проблем Хакасии

Защита состоится " " и - 1535 г. на заседании диссертационного совета Л 120._45.0i яри Красноярском государственном аграрном университете (650049, Красноярск, цр. Кира, 88, зуд. 3-17).

С .диссертацией могно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат.разослан ......•-1995 г.

Ваверэнные отзызы в 'двух экземплярах просим высылать по адресу: 650049, Красноярск, нр. Мара, 88.

Ученый секретарь сдациализироаанного совета доктор биологических наук

Р.Ц;Бабпнцева

ВВЕДЕНИЕ

Глубокое мелиоративное рыхление почв в сельскохозяйственном производстве возникло недавно а является следствием возросших масштабов негативных последствий; переуплотнения почз. Новый метод интенсивной мелиорации нашел широкое применение за рубезом и в европейской части России. С середины 80-х годов он стал изучаться я применяться в Красноярском краэ я Хакасии на орошаемых д богарных зе?,иях.

Актуальность теми. Недостаточная изученность влияния глубокого рыхления на свойства и режимы почв затрудняет оценку целесообразности применения его в условиях Средней Сибири. Поэтому научные данные об изменениях физических, водных, агрохимических я других свойств з период действия л последействия ноеого приема мелиорация почв представляет в настоящее время как теоретический, так и практический интерес.

Научная новизна. Зсйект глубокого'мелиоративного рыхления почз не однозначен. Он зависит ст генезиса а географического положения их. Положительное действие наиболее полно проявилось на темно-каштановых почвах- Различные свойства почв по-разному трансформировались под влиянием атого приема. - от малозанет-ных изменений до существенных. Результаты рыхления прослеживается в течение дзух-грех лет,, хотя на урожайности продолжатель— . ного последействия .не наблвдалось»

Цель исследований. Оценить злиянае глубокого рнхлешщ на физические д.водные свойства почв, выявить Еазгзэккне изменения агрохимических, параметров з на этой: основа'дать оценку целесообразности: .применения глубокого рыхления а условиях зегдхеделъчес-кой частя. Средней! Сибири:. .

Для осуществления поставленной шли решалась следующие задачи: .

1. ' Выборг объектов исследований: а ах характеристика;..

. Установление- характера изменений:, физических,- водных а. агрохимических свойств под влиянием глубокого рыхлеяяя:

- плотности.(сложения и твердой!-фазы);:

- пористости Соб15ей а. аэрации);

- температурного, режима; .

- общих влагозапасов в рыхленной, толще;

- водопроницаемости;

- почзенно-гядрологических констант;

т

-.питательного режима (подвижных форм азота, фосфора и калия).

3. Учет урожадносм сельскохозяйственных культур е экономическая оценка глубокого рыхления.

Объектами исследований являются ороиаег.ше и богарные почвк степной зоны Красноярского края и Хакасии: темно-кадтаяовая е черноземы (.южные # обыкновенные), имеющие сильную е среднюю сте-пеяь ушготнения.

Защищаемые положения. 1, Глубокое рыхление изменяет агрофизические и зодно—физические свойства почв. 2 - Наряду с улучшением зодно-физячеоких свойств, значительно изменяется пэцезой рекам почв. 3. В условиях резко-континентального климата Сибири прд укороченном вегетационном периоде (не более 90-110 дней), глубоком сезонном.промерзании и медленном оттаивании почв эффект от глубокого рыхления монет быть иным,-'чек в европейской части Россия, Средней. Азии и зарубежных странах.

.--Практическая значимость и реатазагия результатов исследований; Проведена, сравнительная оценка изменений физических* водных и агрохимических свойств орошаемых в богарных почв лжной часта Средней Сибири, их плодородия в связи с,глубоким рыхлением^. Установлено положительное влияние глубокого рыхления на каштановых почвах.Хакасия щзя их рыхлении на глубину 0,4 и. При более глубоком, рыхлении эффект снижается, а на калсмодных почвах при близком залегании галечника (.чернозем кяный) этот прием обработки почвы вызывает- ухудшение их плодородия. На черноземах обыкновенных, уплотненных до 1,3-1,4 г/см3, глубокое рыхление на фоне вспанкл малоэффективно.

Глубокое рыхление Енедрено на полях Верхне-Аскизской оросительной системы б совхоза им. Калинина на площади 168 га, в совхозе им. В .И. Ленина и Н.К., Крупской на площади 124 га, апробировано на площади 12 га в совхозе"Новоселовский"одноименного района Красноярского края.

.Апробация -работы. Основные материалы диссертации доложены на заседаниях ученого совета кафедра почвоведения агрономического факультета Красноярского государственного аграрного университета (1387-1930 гг.), ученого совета Сибирского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации (.1988-1991 гг.), краевой научно-цроизводственнойконференции и конференции молодых ученых (.Красноярск, 1989 г.), республиканской научно-технической конференций (Волгоград, 1990 г.), Всесоюзной научно-тех-шзческе! жввфервиш. ЖЯйШ учтих я егге;гзластой (Ереван,

1331 г.), Всесоюзной конференция, насажденной" 20-й5тацг <я5рнзо"» вания Сибирского НИИ гидротехника а мелиорации: (Красноярск,. 193Ь:)г

на заседании Красноярского отдаления: РассМскога общества почвоведов (Красноярск, 1935 г.). По теме дтгвртапшг: опуФпшэ— вано 4 работы.

Объем и структура работы. Диссертация?' лзлозеаа. на: 150. страницах машинописного текста, состоит из введения,, шести- главу вшюдов, •предложений производству и заключения. Список* исполнуованной: литературы включает 135 наименований, в том числэ 13-на- яностран-нсм языке. Текст иллюстрируется 31 таблицей, 16 рисунка?,®'. & 23-ярилогенияш.

Глава 1. Посвящена обзору литературы. по- проблеме глубокого: рыхления почв как в России, так и за рубежом.- Внедрение нового мелиоративного приема глубокой обработки почз~ диктуется возрастанием негативных последствий переуплотнения почв.

Глава 2. Характеристика объектов исследований.

Черноземы обыкновенные доминируют впочзеннсм покрове остэп— ненной части лесостепи г в степной зоне. Объект исследований, расположен в йеной части Чулымо-Енисейской котловины (в Гнуро— - Новоселовском шео—лесостепном, районе) на территории созхоза Яовосзловский"Красноярского края.

На характерных участкам (целина, пашня-богара, пааая-орошае— мнй массив) объекта исследований заложены почвенные разрезы, проведено их морфологическое- описание.

Для обыкновенная черноземов характерен ДЕффэренззрозанкЫй. профиль. Верхние горизонты А^ и В^ более тертой, гумуссироваа— ной: окраски' со столбчато-глыбистой (на целине) а призматической: (на-, пашне-) структурой. Нижние горизонты (с глубины 20-30 сгл). ииенгг грязна-малиновнй фон с гумусовыми затекши (на целшне:) и белесовато-яалевнй' оттэнок (на. папшв). -

Карбонатн з мучнистой: фзри&-. встречается' у' нееявЯ:' граница' гумусового горизонта. (кшцеяин&) ж с: поверхносяаг (на иаинг). Вследствие выщелачивания из-- в-зрхшйЕ горизонтов нисходящей токами злати з средней чаоти профиля" шкянш£ аялшиаяЕнзЯ» по отношений к карбонатам, горизонт (Вк), в котором карбонатов больше, чем в выше а низе лежащих горизонтах.

По гранулометрическому составу обыкновенные черноземы: преимущественно тяжелые (табл. 1) , гумусовый а иллювиальный: то—

рязонтн насыщены глистой фракцией. По Есе:.~ цройглг. отчетливс иаблпаается повышенное содержание, наряду с плои, крупкопшгэза-?сй фрахпг.? е мелкого песка. Тяжелый гракулог-ктрическЕй состав обусловливает йййкуй водопроницаемость.

для чернозема обыкновенного характерна повышенная аякуыуляппя органического везестьа в верхние горизонтах а резкое сокращение его количества с глубиной. Следует заметить, что ;;а согаркз;.-участке этот переход заражен контрастнее, чем на срозавком. Дефицит влага ограничивает биологические процессы, происходяяше з цодпахотнкз: горизонтах. В метровом слое на долг- верхнего (С—22 си) приходится 80-87% запаса гумуса (.табл. 1).

Таблица 1

Гранулометрический состав чернозема обыкновенного а его химические свойства

-ори>- Глубв-зоят на, см Гукус с Валовые, м рг05 г р . к*о Емкость поглощения, иг— гкв/1С0г шчвк со2 карбонатов,« РН% Сумка г, частиц ^ (.$), разметом „ш

Б о г а р а

^ТГЯУ 0-22. 5,65 0,24 0,15 1,0 24,2 12,0 8,0 7,8 28,9

В, 23-03 0,8 Р 0.С6 0,08 С, 8 11,4 16,0 8,6 18,9 42,8

вг 50-£0 0,42 0,03 0,08 0,8 11,4 16,С о 2 1ЭД 38,5

п О* 90-100 0,за 0,03 0,06 п р 9,2 о,о 8,5 15,6 26,7

0 р о ш а е ¡май массив

^Лах Си22 4,76 С,26 0,16 1Д 31,2 8,5 7,7 18,7 40,3

В, 30-40 1.43 0,12 0,15 0,2 15,6 13,1 3 25,8 47,5

БЕ 51-60 0,67 0,05 0,13 0,8 15,6 16,6 7,9 24.1 47,2

С, 30-100 0,30 0,04 0,08 0,8 9,9 7,0 8,2 18,0 38,2

Валовое содержание азота и босфэра согласуется с содержание!.: гумуса. Отношение углерода к азоту в горизонте А колеблется в пределах от БД до 11,3. Тяжелый гранулометрический состав обусловливает г высокую емкость поглощения (табл. 1): в верхнем слое (0-22. см) - 24-31 мг-экб> на 100 г почвы, с глубиной постепенно снижается параллельно укеныненив количества гунуса. В составе обменных катионов доминирует кальций и магний.

Реакция почвенного раствора в верхних горизонтах слабояелоч-ная,. зим-но.профилю щелочность увеличивается (.табл. 1). Щелоч-ШйЯ реакция обусловлена карбонатами кальция. Б нижней части Вро-

гяэ рн еоязого раствора презызазт 8,5,зозиояно налетйё оспенного . Еа.тзшя л солг.

£жяня черно зван соразуит фон потаенного покрова сухих разно-гравЕо-злакоЕю;: степзЁ Егао-Мзшуслнско! впадина. Полевой опыт на этом тип? заложен на о решаемом массива з совхозе Означено— каё" (Означенская оросительная система) а 30 тег ст центрально4 усадзбы совхоза "Бейскгй! йтные чернозема атлзчазтел от черноземов ебккяозенгнт азяьией мслностъя гуггусозого горизонта, укороченным етофглеа сна глубине 50-60 са залвгавт галечника), более высскии залеганием карбонатов (закупают з гуг/усавси горизонта). По гранулометрическое а с ставу чернозем езнзй сседпесуглинистый (табл- зхя него характерна более зысотазг содержание гумуса, чеи у текЕс-яаЕтаноЕкх почв, соответственно бслзе знсокая емгость поглощения. С глубиной содержание гуиуса з еккость поглощения резко уменьгагтся- Черно земы кжннэ '.гэкее подвержены засолениз. чем темно-каитаноЕке почвы, плотный остаток не? яреакзаз? 0,1%»

?а(1тятуя 2

Гранулометрический, ссотаэ чернозехш. пгного а зго химические свойства

Горл- Елубн- Зг- Баловне, *

зонт яа5 см

размером, мус, поело- „

мм % Я ?205 цензш,

<Q,GGl-íO,OL . " тоз,

.пчизи- Р

Е о г а р а.

0-2Г 12,е 35,1: 7,3 0,37 0,09 1,1- 37,5 9,5 ■8,Z

3 22-32 10,5 26,Г 3,2 .0Д7 0,03 0,5 17,0 12,5 8,0

гг о 41-51 12,8 17,8 1,3 0,08 0,06 0.5 8^5: 4,9 3,4

Темно—таздановне тточзн распространена в наиболее засушливой часта Хакасии.

Полевой опнт заложен на орошаемом иасгизз ^ЗяМальская оросительная система)' совхоза БейсгаЗГ Данине гранулометрического состава (табл. 3) показнзалт, что з этеа типе почв яреобладагдамг. яалнптся песчанне фракции» Содержание физической глина з. горизонте А дает возможность (со Качинсхпму) отнеста эту, почву кг средне— суглинистой.

Результата химического анализа показывают, что теыЕо-каптано— зая почва откосятся к среднегукусноЗ, содержание гумуса з гова—

• »

''ОШВЕ А — (табл. .3), о глубиной происходит быстрое его ■укенкаввие. Ло садезианию тяового фосфора- и азота в горизонте кцох -тешо-ваштанозые дспаы Хакасии не уступают аналогичным европейской -части Рокоие,

Таблица 3

Трануломэтраче-Бзгай состав я химические свойства темно-каштановой по ч в ы

Сукма Валовые, % С0о

Гора- Глубг- часаяв" »)., 1у- .кость кар— бона- Р%2о

зонт на.см - размером, .мм мус, поглощения,

N Р205 мг-эк. Доог. почвы

<0,001 <0,01 р тов, а /0

Апах 0-20 .а,6 31,-6 -4+3 .0,23 0,06 0,9 22,7 10,5 8,1

ав .21^7 ;9.г0 25Д ■2Л 0.Д5 .0,05 0,8 18,5 21,3 8,2

в 2&г38 А6„0 иг. Д,09 0,04 0,7 12,8 16,8 8,2

вс 41-51 22,4. Д,6 .0,04 й,05 0,7 8,5 12,0 а,2

С1 67-77 8^8 17,8 .0,4 0,02 0,05 0,6 8,5 15,9 .3,3.

с2 35-105 2,8 27,9 0+2 .0,01.0,04 0,7 4,3 18,0 8,0

Карбонаты встречаются с самой поверхности в мучнистой форме , наибольшее юс. количество присутствует в средней, и: нижней части профиля ..(табл.. 3).

, Реакция почвенного раствора слабощелочная (табл. 3), рН водной вытяжки. 8,0-9,3, Содержание водорастворимых, солей небольшое. Плотный остаток водной вытяаки верхних слоев (0-40 см) не превышает 0,155, наибольшее скопление солей сосредоточено в средней части профиля, на глубине 40-100 см. При орошении завышенными нормами возможно поднятие грунтовых вод и выход солей в пахотный горизонт.

Глава -3. Технология закладки стационаров, методика и условия проведения исследований.

. Опыты по глубокой обработке заложены на различных типах почв . степной зона Средней. Сибири. По наиболее широкой программе они проводились в совхозе "Новоселовский" Краснощекого 1фая на чер-- ноземэ обыкновенном (1387-90 гг.) и совхозе "Бейский"Хакасии -^.на темно-каштановой; почве ^(1388-30 гг.). На черноземе южном в •совхозе.'Означенский" (Хакасия) опыт проводили в течение одного гада ,<£988. т.).

При закладке опытов фиксировалось исходное состояние основных показателей характеристики почв. Опыты проводилась в четырехкратной повторности. Размещение деляйок — рендомизированное. Площадь делянок 351-300 м2, учетная - 248-72 м2.

Разуплотнение подпахотных слоев проводили навесными рыхлителями пассивного действия: РГ-3,5; РГ-1 ,-2 и КПГ-250 (с удлиненными стойками).. Глубина ркХяаки'я (0,4; 0,6 и 0,8 м) регулировалась изменением местонолбаеяиЯ кЬлёс в вертикальной плоскости. Глубокое рыхление было дополнительный приемом обработки почвы ранее вспаханной на глубину 20-22- см. Его проводили поперек предполагаемого сева сельскохозяйственных культур: кукурузы я пшеницы- агротехника возделывания пйенйпн состоит из зяблевой вспашки, глубокого рыхления, весеннего боронования для закрытия влаги, предпосевной культивации, посева и уборки урояая. При'выращивании кукурузы (на силос) дополнительно к вышеперечисленным приемам обработки прозодили боронование по всходам и одну междурядную обработку.

Наблюдения за изменением свойств и режйыов почв проводились з. полевых, условияг. в течение в'ёге?гадбнного периода, анализ почвенных образцов - в лабораторных условиях согласно общепринятым: методикам,, ...

. Метеорологическая^ информация приводится по данным метеостанций, дополнительно определялась температура с помощью почвенных • термометров, .установленных на стационарных наблгядательаых площадках, . распологенных на вариантах опытов.. . -

7чет урожая сельскохозяйственных культу? йрб'збдйлся сплбш- . яш методом. Весь урожай с учетной- частя каздой делянка убирал-, ся. а взвешивался на весах, удовлетворяющих требованиям Госстандарта-----------' - .

Глава 4. Влияние глубокого рыхления на агрофизические, свойства, почв.

Глубокое мелиоративное рыхление" оказывает существенное влияние на физические свойства почв. Плотность сложения в пахотном слое (0-20 см) после глубоких обработок уменьшилась на черноземе обыкновенном на 1,3-12,5 %, на темно-гкаштановой почва на0,4-- 5,9$, в.подпахотном (20-50 см) слое, соответственно, на 0,8- 8,5 а 1,8-- 5,5^ (табл-4)- . ,

По коэффициенту разуплотнения, определяемого по формуле:

" " к, ^- ...

гдеск - плотность сложения почвы до глубокого рыхления;

¿и - плотность сложения почвы в слое после глубокого рыхления, наибольшее разуплотнение в слое 0-40 см было получено после обработка почвы рыхлителем КПГ-250 и ?Г-0,5. При обработке рыхлителем РГ-1,2 разуплотнение наблюдается, в основном, в нижних слоях почвы (40-80 см).

Таблица 4

Влияние глубокого рыхления на плотность слое9ния~-почвгг/су,2;

Чернозем обыкновенный

г---—1 ■ ■ ■ ва, орошаемый: массив

Слой- Орошаемый массив Богара _ '_

почвы, После обработ- После обработ- После обработ-

ок До ки рыхлителем До ки -рыхлителем , До кк рыхлителем

рых- = РГ- рых- рр г, с РГ- рых- КЕСГ- ЕГ- РГ-

ле- ........ле-__ле-

ния на глубину.см ния на глубину.см ния на глубину.см

40 60 80 40 60 80' 40 60 80

0-10 1,10 0,95 1,02 1,14 1,11 1,16 1,05 1,10 1,09 1,06 1,11 1,13

10-20 1,14 1,СИ 1,03 1,11 1Д4 1,14 1,08 1 ДО 1,22 1,11 1,19 1*21

20-30 1,15 1,03 1,07*1,14 1,20 1,20 1Д0 1,12 1,23 1,15 1,16 1,26

30-40 1,22 1,19 1,15 1,13 1,23 1,26 1,16 1,10 1,24 1,21 1,19 1,22

40-50 1,25 1,20 1,17 1,16 1,24 1,21; 1,211,14 1,33 1,34 1,24 1,28

50-60 1,28 1,241,22 1,1? 1,28 1,27 1,25.1,20 1,38 1,41 1,35 1,35

60-70 1.32 1,26 1,26 1,18 1,29 1,29 1,271,23 1,45 1,45 1,35 1,43

70-80 1,32'1,30 1,32:1,27 1,29 1,32 1,29 1,27 1,48 1,48 1,47 1,37

В годы последействия плотность сложения исследуемых почв в рыхленной толще увеличилась и на третий год после проведения глубокого рыхления приблизилась к исходным значениям. В первый и второй год последействия различия в плотности сложения подпахотных слоев были еще.существенны. Постепенное уплотнение почвы начинается, как правило, с верхних слоев, наиболее подверженных воздействию ходовыми системами сельскохозяйственных машин. При уплотнении происходит осадка почвы, причем наибольшая деформация почвенного профиля наблюдается в. призмах рыхления.

Аналогичные результаты по изменению плотности сложения получены в других почвенно-климатических зонах (районах. Нечерноземья, Украины, Средней: Азии), тае рыхление проводилось различными типами, орудий^- Большинство ученыг приводят результаты, в которых /носи, сложения различных по тенезису почв уменьшается после рых-

лензя на 8-15/», тем самым предопределяя изменение других свойств з режимов: пористости, водопроницаемости, почззнно—гидрологических констант, влажности.

Оценка влияния глубокого рыхления на агрегатный состав проводилась на примере чернозема обыкновенного на орошаемом и богарном участках Еовоселовской оросительной системы.

3 задачу исследований входило определенна содержания агрегатов того или иного размера з пределах 0,25-10 ш л выязленяЗ количества водопрочных агрегатов из выделенных структурных отдель-ностей.

3 период последействия обработок (спустя три года посла закладки опытов) образца почвы была отобраны из пахотного (0-20 см) з подпахотного (20-40 см) слоев контрольного а вариантов, где провели ранее рыхлэние на глубину 60 а 80 см, далее^ лабораторных условиях определялся (по Сазвинову) агрегатный состав. Результаты исследований показали следующее (табл. 5).

Структурно-агрегатный состав чернозема- обыкновенного под влиянием глубокого рыхления претерпевает существенные качественные и количественные изменения.

По суммарному количеству зоздушо-сухих агрегатов, размером от 0,25 до 10 мм, пахотного слоя контрольного .варианта сшит 1 (орошаемый массив) а 2 (богара) структурное состояние- исследуемо- ■ га типа, почв следует признать (по Долгозу а Бахтину) как удовлетворительное. .......

. На орошаемом участке в пахотном слое достоверное увеличение по сравнении с контрольным вариантом агрегатов агрономически ценного размера (10-0,25 мм) сопровождается одновременным уменьшением глыб (агрегатов диаметром более 10 мм). 3 подпахотном слое происходят обратная картина - существенное уменьшение наиболее ценных' в агрономическом плане агрегатов а увеличение глыбистой Фракции. На богарном участке глубокое рыхление значительно ев повлияло на изменение структурного состава пахотного слоя, з подпахотном зе - прослеживается тенденция оструктуривания (увеличение фракций размером : 10-0,25 мм).

Коэффициент структурности (Кс) рассчитанный по отношению содержания агрегатов размером от 10 до 0,25 ш я суммарному содержала агрегатов меньше 0,25 и-больве 10 юл, вниз по профилю снижается (причем наибольшее снижение от глубокого рыхления происходит на орошаемом черноземе).

Т&блица 5

Струтаурно-агрегатдай. состав чернозема обыкновенного через яри года йосле 'Проведения ршсленяя

Вариант

Сло&у Количество агрегатов Коэ$фи-

пра сухом: просеива- циелт• см нии^Я) размером(мм)' струк-

ъурноо-

>10' 10-0,25 >0.26 Ъя

'Количество агрегатов ¡Коэффициент

ири мокрбм йрооеяванли водоуотойчи-■и),■размером (мм) вооти

> 3 >3-4 '1-43.25 >0.25 _

Орошаемый Чааоойв, 1990 Т.

Без рыхления

С рыхлением \ на глубину, ом

60

80

НСР,

05

Без рыхления

С рыхлением

на - ■ глубину* см

60

80

НСР,

05

0-20 .43,8 90,5 94,3 1,04 3,9 2,2 34/4 40,5 '0,42

20-40 47,6 47,5 95>' 0,63 1,3 •4,0 84/6 30,9 '0,42

0-20 39,5 51,В 90,6 1,08 1,2 3,7 25,'3 30,-2 '0,33

20-40 53,3 43Д 96,3 . 0,77 5,8 1 !0,36

0-20 33,6 '90,9 1,39 2,8 26,8 98,3 '0,37

20-40 54,9 ицв 95,9 0,71. 0,9 32,3 37,'Э 0,40

0-20 6,1 1,6 0,29 2,9 3,0 '5 ,''6 Ъ.'О. 0,04

20-40 4,9 4,3. .1,3 0,14 1,0 2,9 '8,г0 8,1 0,07

. Зотара , '1990 г.

0-20 31,1 49,9 81,0 а.,са. • 1,2 3,3 22,0 26,5 0,33

20-40 50,6 39,9 89,8 оуёб 1,7 4,8 21,8 28,9 0,32

0-20 27,5 49,9 77,* 1,00 5,0 4,3 22,3 31,6 0,41

20-40 45,3 42,7 88,0 '0,75 2,1 3,6 17,7 23,4 0,27

0-20 24,5 .•50,& 74-,9 • 1,03 3,4 3,7 •18,8 25,9 0,35

20-40 39,3 48,7 88,1 0,99 1,2 3,2 18,0 22,4 0,25

0-20 5,9 3,0 4,1 0,13 2,5 2,6 8,2 8,8 0,05

20-40 8,8 6,2 3,5 0,21 1,0 3,0 3,5 4,2 0,04

и

го

Достоверно уменьшилась водоустойчивость почвенной структуры пахотного слоя орошаемого черноземг, определенная по сумме атрегатоз размером более 0,25 щг и коэффициенту водоустойчивости (отношению агрегатов более 0,25 мм при мокром просеивании к сумме агрегатов такого же размера при сухом просеивании), что нельзя сказать о черноземе неорошаемом (табл. 5). В подпахотном же слое (20-40 см) на сбоих опытах (заложенных на орошаемом и богарном участках) каблзда-ется тенденция уменьшения водопрочвости агрегатов почвы код влиянием глубокого рыхления.

Таким образом, глубокое рыхление существенно влияет на изменение структурного состояния как пахотного, так и подпахотного слоев зоч-вы. В большей степени на процесс дезагрегации реагируют орошаемые почвы. При неправильном применении нового агромелиоративного приема обработки почв можно в сравнительно короткий срок изменять в худшую сторону их эффективное и потенциальное плодородие. Особое внимание необходимо уделять подпахотным слоям,' которые после глубокого рыхления имеют тенденцию к ухудшению структурного состояния. Именно поэтому большинство авторов, подтверждающих эффективность глубокого рыхления, рассматривают проблему нового мелиоративного приема обработки почв з комплексе с применением органических удобрений, химмелиорантов и структурообразователей.

С изменением плотности сложения изменяется и общая пористость. Исследования показали, что профили почв дифференцированы по пористости. Так, верхний слой (0-20 см), в большей степени богатый гумусом и корнями растений, имеют хорошую (по шкале Качинского) по-ристойть: чернозем обыкновенный - 55,1-56,7; гемно-каитановая почва - 59,9$ (табл. 6). В подпахотном слое (20-80 см) общая пористость снижается, соответственно, до 49,5-50,6 и 47,5^.

Глубокое рыхление позволило узеличить пористость в рыхленной толшэ на 4-14% (в относительных показателях). Лучзе разрыхляется почвы более тяжелого гранулометрического состава. Процесс рыхления сопровождается увеличением более крупных пор в трещин, проводящих гравитационную влагу после полива или обильных догдеЯ в нихелеха-пре слои, и тем самым существенно влияет на изменение фильтрационных свойств подпахотных.слоев. Наибольшее разрыхление происходит под стойками рыхлителей. . .

В период последействия общая пористость изменяется в соответствии с плотностью сложения (между ними существует весьма тесная корреляционная связь), через 3-4 года она приблизилась к исходному состоянии.

»

Таблица 6

Злияние различной глубины рыхления на общую пористость почв

Глубина Общая пористость от обьема) б слое, см

оыхления,---:-

см 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80

49,9

51.4

49.5

50,7

51.4

50,9

47,3 47,3

51.6

47.5

Необходимо отметить, что почвы Сибири, в сравнении с аналогичные европейскими,- обладание большем потенциальным плодородием в условиях резко-континентального климата и глубокого сезонного промерзания,способны в'больней степени противостоять уплотнению, а также под воздействием криогенных процессов быстрее разуплотняться.

В задачу исследований входило выяснение характера перераспределения температуры в контурах рыхленной толщи, а такзе определение некоторых параметров, существенно влияющих на длительность и устойчивость вегетационного периода: глубины промерзания а продолжительности присутствия в профиле почв отрицательных температур.

Исследования, проводимые на черноземе обыкновенном,показали, что з период начальных фаз развития растений температура по про-£йлзз рыхленной толща формируется менее высокая, чем Еа вариантах без рыхления. Это зависит от сроков проведения обработки поча и глубины рыхления. Максимальные различия а температурном резжга наблюдались в предпосевной период между контролем и вариантом с глубоким рыхлением, где прозеля с осеки обработку па ■

Чернозем обыкновенный, орошаемый массив

€0

50

Без рыхления

60

30

Без рыхления

40

£0

30

Без рыхления

59,7 59,4 58,5 56,6 55,3 52,9 51,8

54,9 56,3 55,9 56,7 55,9 55,2 55,0

56,7 55,4 55,2 53,3 52,2 50,7 49,7

Чернозем обыкновенный, богара

53,7 57,5 57,5 55,9 54,4 52,1 51,5

57,0 57,0 57,1 57,1 56,7 54,3 53,0

56,4 55,1 54,5 52,8 52,5 50,8 50,6

Тешо-зсаштановая почва, орошаемый массив

61,2 60,5 60,4 57,4 , а 50,6 49,2

59,1 57,8 60,2 58,3* 57,1 52,1 52,6

53,5 -7 о 56,6 56,9 56,1 52,3 49,9

59,3 £б ,8 57,7 56,3 54,4 51,8 49,1

глубину 50 см.-Разница температур в слое 0-80 см составляет 1,?- 6,4°С (табл. 7). Далее,по мере прогрева почвы, эти различия сглаживаются (не превышают 1,1°). На варианте, где обработку провели на глубину 0,6 м,температурные различи.1! не существенны..

Таблица 7

Распределение температуры в профиле чернозема обыкновенного

Глубина С л о й. см

рыхления, 30 40 50

10 20 60 70 30 90 100 -10 120

см

0 17,0 12,3 10,2 9,0 8,8 7,0 6,1 3,3 1,9 -0,2 -1,5 -1,2

80 10,6 10,3 9,4 6,6 4,5 3,2 2,5 2,2. 1,6 1,1 1,0 1.0

Столь непредвиденные изменения температуры объясняются различиями теплофнзачзских свойств дифференцированных по влажности рыхленных и нерыхленкых слоев почв, Поэтому применение глубокого рыхления надо сочетать с. теплоЕыет ыелиорациями: внесением; органика в подпахотный слой, орошением прогретой водой и т.д.

Глава 5. Влияние глубокого рыхления на водные и агрохимические свойства почв.

Изменение пористости при рыхлении влечет за собой изменения' поч-венно-глдрологических констант: полной влагоемкостц, наимевызеЗ (предельно-полевой) влагоемкссти, максимальной водоотдачи,капиллярной влагоемкости.

Исследованиями установлено, что после проведения глубокого рыхления полная влагоемкость (рассчиганапо общей пористости) увеличивается (в относительных показателях): в пахотных слоях (0-20 см) на 2,7-3,1 (чернозем обыкновенный) - 1,2$ (теыно-казтанозая псчза), в подпахотных (20-80 см), соответственно, на 5,4-4,3 и 2,3£. 3 период последействия глубокого рыхления происходит постепенное синение полной влагоемкости.и через два года после обработки различия наблюдаются лишь в нижней части рнхленой толщи.

Наименьшая влагоемкость почв в пахотном слое изменяется (в абсолютных показателях) незначительно, не более чем на 3,0? (от массы). С увеличением глубины рыхления различия возрастает. Анализ изменений наимэныпей влагоемкостя и плотности сложения показывает на их обратно-пропорциональную связь. Наиболее тесная связь Еаблг->-дается при выражении наименьшей влагоемкостя в % от массы почвы. Влажность завядання (вычислена умножением максимальной гигроскопичности на комитент 1,34) определена в период закладки опытоз.

1а

Для пахотных слоев она колеблется в пределах. 7,0 (чернозем обыкновенный) — 8,0 (темно-каштановая почва) процентов от объема. Вниз по профили.убывает (незначительно). Сопрякенный анализ величин максимальной гигроскопичности (выраяенной в % от массы) и. содержания Фракций меньше 0,001 мл показывает, что между ниш существует зависимость,весьма близкая к линейной. Более тянелый гранулометрический состав почвенных слоев и содержание в нем органического вещества обусловливает большую максимальную гигроскопичность.

Разница между наименьшей влагоемкостью и влатаостыо завядания характеризует диапазон активной влаги или капиллярную влагу.'Результаты исследований показывают, что глубокое рыхление не увеличивает диапазон активной влаги, наоборот, прослеживается тенденция уменьшения.

Количество гравитационной воды (максимальная водоотдача) определяется разностью меаду полной и наименьшей влагоемкостью. Ана- -лЯз- получаемых результатов показывает, что после глубокого рыхления повышается водоотдача почв» Это говорит о возрастании макро-пор в рыхленной толще. В период последействия (через два гсда после' обработок) различия в максимальной водоотдаче по вариантам обработок еще существуют. Наибольшие из них. — на варианте, где глубокая, обработка почвы проведена плоскорезом КПГ-250. на глубину 40 ем. _

Увеличение. (в 1г5-2,8 раза) водопроницаемости рыхленных слоев ясследуе?,шх почв является следствием снижения общих влагозапассв. Уменьшение" их проявляется, как .правило, на богарных землях (преимущественно в верхней части профиля рыхления) в годы малоблагоприятные в гидрологическом отношении (при дефиците осадков). На . орошаемых землях.(и богарных,в годы повышенного атмосферного увлажнения) прослеживается тенденция накопления влаги в рыхленной толще. .. .

Таким образом, глубокое рыхление влияет на влагозапасы почв: в одних-случаях..(в.условиях богары и дефицита осадков) происходит дальнейшее иссушение рыхленных слоев, в других (при достаточное и избыточном увлажнении) - их перенасыщение влагой. Применение глубокого рыхления на орошаемых почвах, несомненно, потребует пересмотра поливных и оросительных, норм.

В одну из задач исследований входило установление характера изменения питательного режима:, подвижных форм азота, фосфора и кадая. Изучение влияния глубокого рыхления на пищевой режим растений проводилось на примере чернозема обыкновенного.

Опытами, заложенными :на .богарном и орошаемом участка}':, устанозле-но, что содержание минерального (нитратного и аммонийного) азота находится з зависимости тэт способов обработки. На вариантах с глубоким рыхлением, в -первый год после его проведения, гкояичествев-ные изменения минерального азота незначительные, ;но в период последействия (начиная со второго тода после глубоких 'обработок) происходит существенное снижение .-нитратов, а к третьему году таковых в пахотном (0-20) и подпахотном (20-40 -см) слоях практически не осталось. Таким образом (Глубокое рыхление должно -приводиться на фоне систематического применения азотных удобрений.

Глубокое рыхление, в первый год после его проведения, способствует увеличению содержания растворимых форм фосфора. .Далее, в период последействия , происходит его -уменьшение (несущественное) как в пахотных, так и падпахотнкх -слоях. .Поэтому в период последействия глубокого рыхления необходима компенсация этих потерь.

Несмотря на достаточное содержание :кшгая в .исследуемнзс лочвах, систематическое применение нозого агромелиоративного .приема обработки потребует применения и калийных удобрений. Это .подтверждается снижением.подвижных форм калия за три тода Исследований: на орошаемом участке на 15-25?, на богарном-почти на полозину.

Глава 6. Урожайность сельскохозяйственных культур под влиянием глубокого рыхления и его эффективность.

. Анализ исследований,.проведенных в России и за рубежом,показывает, что наиболее часто прибавка урожая от применения глубокой обработки почв оценивается в 10-25^. Результаты опытов, заложенных на почвах разного генезиса в условиях Средней Сибири, показывают, что положительное действие глубокого рыхления наиболее полно проявилось на темно-каштановой почве Хакасии (табл. 8), имеющей наибольшую (по сравнению с другим -почвам) естественную плотность сложения подпахотных слоев (1,24-1,48 г/см3). Существенная прибавка урожайности кукурузы (на силос) получена в первый год после закладки опыта (1988с! на-варианте, где провели обработку глубокорнхгштелЕМ КПГ-250 на глубину 40 см (20,4?), на остальных вариантах, где почву рыхлили на глубину 60 и 80 см, а также в период последействия обработок прослеживается лииь тенденция увеличения урожая (не более, чем на 105?).

Менее аффективно глубокое рыхление на черноземе обыкновенном, имеющем меньшую (по сравнений с темно-вавгтанознив почвахя) плот-

Таблица В

Дейотвие и пооладайотвиа глубокого рихлешш иочи Средний Сибири на урожайность

сельскохозяйственных культур (т//у)

Кукуруза (на оилоо) Пшеница

Глу- Темно-каштановая почва (орошаемый масоив) Ч о Р и 0 3 а м

бина Действие, повтор-нооть [[оследойст-. вие Южный Q б и к и 0 в е н н и й

рыхле- Орошаемый маооив Ноrana Орошаемый масоив Богара

ния, см 1. 1.938 2, 1089 Через год, Через два. Дейотвие, ' 1988 Дейотвие, повтор-нооть Последействие (через два года), 1989г. Дейотвие, повтор-нооть После-дейот-шш (чероз два ГОЦД), UWJv, Действие, ,1.080 Пооле-дейот-вие (через гол), 1S8Ü г. Дейотвие, 1.988 Посла-дейотвие (через год), 19ftb Г.

Г. Г. 19BS Г. года, 1990 г* г. 19Й7 г. 19Й9 г, 19Ó7 г. 0 lÓá'J г. г. Г.

0 23,0 30,0 30,8 39,7 19,3 28,0 '19,6 20,4 9,3 14,7 3,0 3,9 4,3

40 27,7 32,3 34,6 42,9 16,6 18,8 - ~ 12,1 ... ... - „ ~

60 25.1 31,2 32,6 40,0 14,8 31, й 19,15 20,3 10,7 12,3 13,6 а, о 4,2 4,6

80 25,3 31,1 31,7 41,5 - 31,9 19,2 10,0 - 1.1,7 4,1 3,5 4,3

ОТс® 3,1 5,4 5,7 6,0 5,6 И,7 4,9 2,8 1,1 2,1 U,6 o,v 0,5 0,4 0,4

поста сложения (i,16-it22 r/ctr). Сушегтвенная зргбазка усогая по-лутапь. на кукурузе (на салоо), во лгсь в годы более благсзсиязнке -о температурным условиям (1S37 г.). Б остальные гс годы новый ггромелиоратлзЕНЯ прием оказался кглс&З^вкзжэуаа (дрибагка ус:— zssl не превышала 5,С£\

На богарном участке (чернозем сбнкновешшЮ, с таяге на opczae-мых ночзсг, подстилаемых зернистыми зклгченнсдг г галечником (чернозем ехее5)г глубокое р-згленае отрицательно сказнвастся на росте и урогагноста сельскохпзяйетзенных культур (наблпаагтед снижение урозая кукурузы соответственно, на 4,0-23,4?).

Анализ полученных результатов и литературных источников показывает, что глубокое рыхление окупается приростом урезая при его проведение на каштановых зечзах, дри обработке рыхлителем КПГ-250 га глубину 0,4 м. Прибавка урожая кукурузы (на силос) на зтем варианте в период действия глубокой обработки ^средние результаты до двум годам исследований) презнгает 13,3?! и тенденция уволгчеягк уро.-тая за счет рыхленея з период лоследейстзая остается на этом se варианте (табл. 8).

Окупаемость глубокого рыхления каштановых почв Средней Сибири зодтнесздается исследованиями отечественных а зарубежных ученых. Так, например, по даншд! {.?. Ззйделъмана рыклэние тя^елзеуглннио-тых почв (Нечерноземная зона России) окупается прибавкой урокал зерновых культур на 10-15? и траз на 2С%. Чисты'. доход (по данным 1SS6 года) еостаззл 25 руб/га и более. В. Sid п Н.Wcigclt (1ГЗГ; утверждают, что глубокое рыхление становится рентабельные если прирост урезая сельскохозяйственны? культур йревызает 1С".

Такиа образом, глубокое рыхлекле почв СабйВй могнб лрезозитъ на уплотненных (до 1,4 к более г/см3) почвах, сгиййагпах высоким потенциальным плодородием. В условиях оЭтлм.тлъПзГ'о узлпг.не:;?.я (не высоком Фоне) нз этпг почвах можно получать супес^венкув лргбавку Зфогая. Обработку духе всего дгозодпть ркхЯНг&2&® - длозкогеза-ми па глубину до 40 см (не более").

зшзоди

1. Глубокое мелиоративное рыхление сузественло уменьшает плотность сложения (соответственно увеличивает обдуз пористость) лочз до 14?. Разрыхленное состояние подпахотных слоев сохраняется з течений трех-четырех лет.

2: Увеличение норового пространства влечет за ёсбо£ гз^эненге

почзенво-гядрологическкх констант: увеличение полной влагоемкоста и водоотдачи, уменьшение капиллярной влагоемкости. Водопроницаемость почв после глубокого рыхления увеличивается в 2-3 раза.

3» Изменение физических и водных свойств почв сопровождается изменением общих влагозапасов: в одних случаях (в условиях богары и дефицита осадков) происходит дальнейшее иссушение рыхяещщх слоез,.в других (при повышенной увлажнении) - их перенасыщение златой.

4. Структурно-агрегатный состав в результате глубокого рыхления- и последующего, уплотнения ходовыш системами сельскохозяйственных агшв, претерпевает количественные и качественные изменения: снлгаатся коэффициент структурности, уменьшается водопрочность почвенных агрегатов^, В. большей степени на процесс дезагрегации реагируют: орошаемые- почвы.

5. Новый'агромелиоративный- прием не улучшает температурный ре-зяи почв: Средней Сибири; Подпахотные рыхленные слои (они более влаганасыэшы). прогреваются в весенне-летний период медленнее» Наихудшим* в. температурном режиме оказался- вариант с рыхлением на глубину 80 см.

6. Глубокое рыхление не улучшает; пив&ьой, реким растений. В пер-зый год после- глубоких обработок: равзичак- ее, соде-рзании питательных веществ незначительные:, в период. госледМстгащ (начиная со второго года после обработок) происходит значительное уменьшение минерального азота (особенно нитратов.),, наблюдается тенденодя снаге-нея". растворимых форм фосфора; и обманного- калия. С увеличением глубины; рнхяензиг и-резшиа увлажнения: потери питательных веществ возрастает;. *

7.. Из: рапсшгрегшых--Бйрлантов- по глубине обработки: 40,60,80 см назболга- эффективен• вариант пря глубине рыхления 40 см.

■ • 8. Глубокое рыхление, оказалось наиболее эффективным на темно--каптановой-почве, имеющей наибольшую степень естественного уплотнения. Прибавка урожая кукурузы (на силос) на этом типе, почв составила 6,1-13,2$, менее ..эффективен новый прием мелиорации на черноземе обыкновенном (существенная прибавка урожая кукуруза получена лишь в годы,благоприйтные по температурным условиям) и нецелесообразен на почвах укороченного профиля при близком залегашш крупнозернистых включений и галечника (чернозем южный).

ПРШОШИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Глубокое мелиоративное рыхление следует применять на суглинистых и глинистых почвах, уплотненных до 1,35 и более т/см3, с учетом не только свойств почвы, но и биологических особенностей сельскохозяйственных культур (в первые гзды после глубокого рыхления лучше сеять пропашные культуры, затем,в период последействия обработок, зерновые или травосмеси).

2. Глубокое рыхление целесообразно проводить один раз з 3—1 года, при этом ежегодно (з период последействия) осуществлять слежение за параметрами почвенного плодородия. При необходимости исчерпывающийся запас питательных вещсстз додеен пополняться.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предпринять^'; исследования эффективности глубокого безотзальяо-го рыхления в условиях Средней Сибири вносят некоторую ясность в целесообразность его применения на разных типах почв.

Стало очевидным, что область применения нового приема разуплотнения почз ограничена: с одной стороны - небольшим выбором объектов мелиорации (мало цочз в Сибири уплотнены более,чем на 1,35 г/см3); с другой - существуют другие конкурирующие с глубоким рж-лением приемы оптимизации агрофизических свойств почв; в третьнх-- возникает опасность деградации рыхленных почв. . В то же время не стоит отказываться от нового приема мелиорации, поскольку,в комплексе с другими мероприятия!« по оптимизации свойств почв, глубокое рыхление может дать обнадеживающие результаты.

Прежде. чем создавать новую технологию глубокого рыхления, очевидно, нужны дополнительные затраты на создание нескольких полигонов (в различных почвенпо-климатических зонах Сибири) с целью оценки экологического последствия применения глубокой обработки на почвах разного генезиса. Проверка нового приема мелиорации почз (в полупроизводственных условиях) должна осуществляться в комплексе с другими мероприятиями по оптимизации их свойств. Вместе с этим,работа должна производиться совместно с усовершенствованием существующих машин для глубокого рыхления.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУЕ&МОЗШЫЗ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Влияние глубокого рыхления йа водно-флзачеекяё еёойегз почз

в зоне орошения юга Красноярского края // Повышение продуктивности мелиорируемых почз Восточной Сибири: Сб. научи, тр. СибНИИГиИ,--Красноярск, 1987. С. 72-76. (3 соазторстзе).

2. А.с- & 14S2546. Почвообрабатывающий рабочий орган.-M., 1989. (В соааторстве).

3. Влияние глубокого мелиоративного рнхлзния на водно-фазичес-кие свойства темно-каштановых почв Красноярского края // Интенсификация и рациональное использование земель.-Волгоград, 1920.

4. Влияние глубокого мелиоративного рыхления на водно-физические свойства черноземов степной зоны Красноярского края- // Плодородие почв Восточной Сибири: Сб. научн. тр. РАСХН. Сиб. отд-ние, Краснояр. НИИСХ.-Новосибирск, 1991. С. 37-42.

Приписано в печать 22.05.95г. Завяз Л

фхрьшт.еа.хШ^ 16 Tpax ioo экз.

Шьеы^Гпзч.л.

Информационно-издательская слухба

Красноярского государственного аграпного унаверсгтетв

660059,г.Красноярск,ул.Семафорная,429