Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агрофизическая характеристика чернозема южного в различных условиях его использования

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Агрофизическая характеристика чернозема южного в различных условиях его использования"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

на правах рукописи

МАРТЫНОВ МИХАИЛ ЮРЬЕВИЧ

УДК 631.445. 4:631.43

АГРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЧЕРНОЗЕМА ЮЖНОГО В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 06.01.03 - почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА - 1992

Диссертационная работ» выполнена на кафедре физики и мелиорации почв факультета почвоведения Московского Государственного университета имени Ц.В. Ломоносова.

Научный руководитель: кандидат биологических наук, старший научным сотрудник П.Н. Березин

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

Бондарев А.Г.

кандидат биологических наук, Басевич В.Ф.

Ведущая организация: Институт почвоведения и фотосинтеза АН СССР.

Защита состоится " ¿"^Г-Д^ВД 199 г. в 15 час. 30 мин. в ауд. Ц-2 на заседании специализированного совета в МГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета МГУ.

/аторефорат разослан "_"_199 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании специализированного совета, а отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные иечатьп, просим направлять по адресу: 119899 ГСП, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, Ученый Совет.

Ученый секретарь специализированного совета

Г.В. Ыотузова

Актуальность проблемы. Пси интенсивной эксплуатации земель практически все почвы в той или ином мере подвержены технологической деградации, которая развивается всюду, где применяются избыточные технологические нагрузки механического, водного, химического или биологического характера. Среди причин деградации почвы и прогрессирующего падения урожаев сельскохозяйственных культур особое место принадлежит ухудшения физических свойств, которые являются одним из лимитирующих факторов почвенного плодородия. Эти изменения проявляются в уплотнении почвы, превращении агрегатно-пористой структуры а фрагментарно-трещинную, что ведет к значительным негативным изменениям в водном, воздушной, тепловом и питательном режимах почвы и, в конечном итоге, к угнетению почвенной Оиоты и растений.

Основой характеристики физических свойств является описание энергетических параметров поверхности твердой фазы, особенностей организации порового пространства в условиях варьирования природных и антропогенных факторов.

Данная проблема особенно остро стоит для черноземных почв,где сосредоточена основная масса производства зеряовых в СССР, в особенности для черноземов южньа, где гарантированное получение высоких урожаев невозможно без орошения, повышающего технологическую нагрузку на почву.

Ь связи с вышесказанным, большое значение приобретает характеристика современного физического состояния черноземов вжиих я направленности изменении в различных условиях использование, что и определяет актуальность данного исследования.

Цель работы: Целью настоящего лсследования явилась агр«1изк-ческая характеристика и оценка современного физического состоя-«ля черноземов южных в различных условиях их использования.

Задачи исследошцшя. I. Дать детальную агрофизическую тара-

ктеристику черноземов южных в различных условиях их использования. 2. Изучать влияние агротехнологических докторов в условиях сонреиеннон реальной производственной эксплуатации земель на физические.свойства почв л дать сравнительную оценку их физического состояния.

3. Дать оценку устойчивости к технологическим воздемствшш, направленности и степени фактического изменения оизкчесхих свойств почв а зависимости от ж физико-химических и химических свойств.

Научная новизна. Дана комплексная агрофизическая характеристика свойств шести черноземных почв, находящихся в различных уо-лошях сельскохозяйственного исаользовшшя. Для них построены диагр&лш структуры юрового пространства и проведен«' количественная оценка устойчивости к сдитвзации и актуальной слитости. Установлены закономерности изменения 4*иэических свойств в зависимости от раз..ичных условий использования и определен диапазон их варьирования.

Практическая ценность. Дана коькретнея агрофизическая характеристика современного физического состояния черноземов юных одесской ооластн, находящихся в различит условиях использования. Полученные данные дай основу для рекомендаций но их оценке и улучшению их состояния. Данные исследования позволяют на основе количественных характеристик прогнозировать изменение черноземов под действием природных и антропогенных факторов.

Ап;^бация работы. Диссертация рассмотрена и рекомендована к защите на заседании кадедры ¿изики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 раооты, одна статья находится в печати.

объем работ». Диссертация состоит из введения, 5 глав, ий-

водов, приложения, содержит/.^траниц машинописного текста,^ рисунков, (£ таблиц. Список литераторы включает^наименований, в той числе ^"^иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Глава I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЯШ.

На основе литературных данных проанализированы тенденции изменения физических, физичо-химических и основных химических свойств южных черноземов в различных условиях их использования. Отмечена необходимость комплексного исследования структурно-энергетических и гидрофизических свойств, которые становятся лимитирующий фактором почвенного плодородия в условиях возрастания интенсивности сельскохозяйственного использования.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

объекты исследования. Изучались черноземы южные тяжелосуглинистые, малогумусные, среднемощные /Одесская область, Овидиопо-льскии район/. Основным критерием при подборе объектов исследования являлся различны* уровень сельскохозяйственной нагрузки на почву: отсутствие нагрузки /лесополоса 4о-летнего возраста, практически режим залежи/, максимальная нагрузка /распаханная полевая дорога/, неорошаемый и орошаемый южные черноземы, орошаемый южный чернозем, подвергшийся уплотнению проходами сельскохозяйственной техники при уборке урожая после полива, чернозем южный,

вторичво-луговый, находящийся в зоне фильтрации воды ив поотоя-ннодействующего распределительного канала.

Каждый объект характеризует некоторое равновесное состояние, сложившееся в результате определенных технологических воздействий.

Методы исследования. Основное внимание в работе уделялось

изучению структурно-функциональных и агрофизических характеристик южных черноземов в различных условиях их использования.

Гранулометрический анализ проводился пииет-методом с предварительной диспергацией пробы обработкой ультразвуком в 0.05% растворе пирофосфата натрия. Гидрофизические исследования включали определение предельной текстурной пористости и пористости насыщения керосиновым методом /Березин и др., 1987/» кривую водоуде-рживания. Нижняя часть кривой определялась методом пластинных прессов гидростатического взвешивания /Современные метода..., 19Ь7/, верхняя часть определялась методом сорбцаонного равновесия паров воды в режиме десорбции, средняя часть рассчитывалась по методу А.Д.Ворс ына /1984/. При расчете базовых энергетических параметров поверхности твердой фазы, расчете диь -рами структуры порового пространства и оценке потенциальной и актуальной слитосги использовались методиви и формулы, предложенные П.Н.Бе-' резаным /1987,1990/. Общее содержание солей в водной вьггяхке ра-; ссчитывалось исходя из ее электропроводности по формуле, предложенной Брестлерои /1988/. Остальные физические, физикч-хииичес-кие и хишгческне анализы и определения проводились по общепршш-тш методикам /Вадшина, Корчагина,1978, Аринушкина,1970/.

Глава 3. ГРШЛОШРИЧЕСКИЙ И АГРЕГАТНЫЙ СОСТАВ ИССЛЕДОВАННЫХ ПОЧВ-3.1. Гранулометрический состав.

ПочвооСразунцей породой для исследованных почв является четвертичные эолово-делювиальные лессовидные породы средне- и тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Почвы, в целом, отражают состав почвообразующих пород.

В то же время имеется ряд определенных тенденции, обусловленных характером почвообразовательного процесса в условиях сравни-

4Ь 50 ' 40 !>0 '40 W

40

0.2 0.4 Ü.2 0.4 0.2 0.4 0.2 0.4 0.2 0.4 0.2 0.4 К

Лесополоса Распаханная Без оро- орошение орошение* Вторично-дорога шения уплотнение луговыи

РиоЛ. Вероятностные характеристики гранулометрического состава черноземов тчих. тельно интенсивной эксплуатации этих почв /Рис.1/. Наблюдается несколько понихенное содержание глинистых частиц менее 0.05 ии /Ф^/ для почвы под лесополосок и для неорошаемого поля, что подтверждает тезис о некотором изменении гранулометрического состава в сторону оглиниванкя в условиях возрастания интенсивности использования /Медведев» 1938/.

Анализ профильного распределения величины дисперсности глинных компонентов К позволяет получить дополнительную информации об процессах, происходящих в черноземах южных при сельскохозяйственном использовании. Для режима залежи характерна две особенности - огрубление дисперсных компонентов в верхней горизонте и относительное увеличение дисперсности на глубине 75-85 см, где при

морфологической описании был выделен горизонт Bl» не диагностирующийся в других разрезах. По-видимому, данный факт связан с увеличением глубины промачивания из-за повышенной водопроницаемости и большего накопления осад.ковых вод под лесополосой, то есть с характером водного режима. Возможно, это приводит к увеличению глубины карбонатных новообразований /Афанасьева, 1980/.

Обнаружено уменьшение дисперсности глинных компонентов К для глубины максимального уплотнения 10-30 си на распаханной полевой дороге. Для орошаемых черноземов южных заметны процессы перераспределения глинистого вещества в поверхностных горизонтах, в то время как для неорошаемого они не наблвдаются, что,по-видимому, связано с активным элагообмеяом при орошении. Для чернозема вторично-лугового отмечается выраженное огрубление глинн-х компонентов на глубине 30-40 см, что возможно связано с активизацией процессов выщелачивания при начальных стадиях огдеения в ходе имеющего место анаэробиоза.

3.2. Агрегатный уровень структуры черноземов южных.

Наилучшее структурное состояние присуще чернозему южному в условиях залежи - хорошо выраженная комковато-зернистая структура с преобладанием агрономически-ценных агрегатовs коэффициент структурности от 2.26 в слое 10-20 см до 7.2о в горизонте А /30-40 см/'; достаточно хорошая водопрочносгь / по оценке H.A. Качинско-го: хорошая в горизонте А в целом и удовлетворительная в поверхностном старопахотном слое этого горизонта/.

При сельскохозяйственно« использовании эти ценные качества утрачивается по мере усиления технологической нагрузки - коэффициент структурности для пахотного горизонта уо^ает в ряду: неорошаемое поле>орошаемое поле> орошаемое поле ири уплотнении, чернозем вгорично-луговый >распаханная полевая дорога. Низкое

качество структуры чернозема вторично-лугового объясняется возрастанием доли натрия в составе ППК, а также тем обстоятельством, что проведение сельскохозяйственной обработки ведется на дюне постоянно-высокой влажности, что приводит к уплотнению и повышению глыбастости.

Водопрочность структуры неорошаемого чернозема оценивается по H.A. Качинскоиу для Апах. и А, соответственно, как неудовлетворительная и недостаточно удовлетворительная; для орошаемого чернозема она на одну градацию выше: соответственно, удовлетворительная и недостаточно удовлетворительная. Значительное увеличение водопрочности характерно для случаев повышенной технологической нагрузки, однако, здесь оно но имеет положительного смысла, поскольку сопряжено с уменьшением пористости агрегатов. Увеличение водопрочности чернозема вторично-лугового / она оценивается как хорошая/ объясняется повышенным содержанием гумуса, играющего роль цементирующего вещества.

Глава 4. ФИЗИЧЕСКИЕ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИССЛВДШННЫХ почв.

4.1. Водно-й-изические свойства и характеристика порового пространства.

Изменение плотности почвы однозначно отражает уровень технологической нагрузки /Таблица I/. Наилучшие свойства характерны для случая ее отсутствия /плотность почвы для режима залежи до глубины 60 см 1.24-Г.ЗО г/см3, пористость 51.9-53.5%/- Близкие значения, оцениваемые как оптимальные для черноземов южных /Медведев, 1988/ соответствуют орошаемому и неорошаемому черноземам, однако для них уке с глубин 40 и 25 см, соответственно, плотность увеличивается и выходит за рамки оптимальной.

о

Увеличение плотности /до 1.55 г/см / л снижение пористости

«

it о п

(Диапазон активной зьагн, % m П П W О in QlAW(AiAÇpC044"r\ л ' о и 5 т <0<£>оосо<Лгою;оо • о • m и «о с» >о 1Л g дюил.сОЕ^кО'в'слсое^оо

г i и а> « о • ялцм аяЭмп а л з ж о ;q д я о о f¿4 U« ........... "" tr» © # »-4 в BJts^qivoanH^io н н м о л ч) о oo\o\-«-OHnj*ú*t»ñ n » <г м о о оатгинойлкччм см см см cvj сч ьч w всмчсмсмсмчсмКЗ'мсм

äoBn Had» m vo vo м а-* чз стч tninnNfMHinoiflin >-< с- <г ю i-i ы t-. Л in J <f <»■ С^лГ-вГ-Ч'-гГ-Ф^ГкС^ЛСЛ МММЧМИЧ ЧНЧЧЬ^ЧЧН^НИ

i Э i ¿•'"i §28.8 í кчьоо •ilsss с- е- t- су en .f ю g n щ ч ч) f f >~» аз л g » oí » о» слсла>спачсл!л®0\сча>

Г J дЙ« S • Ч о ккова 3 «j ® КО

k б. i мм « ROAOOS о «а и t-o S К t¡ О <Dt»î». О я о* Р.* ад п s—' *« к f> 1Л Л1 И n Q »Л t- »»■«rfCTlQJl'tOCtí ю n n in и ¡2 n Jo OHftNOujäa • •««•»• * ••*••>*« n м л л w о и лоомгаочнмпо

Ч 1 л «ей кг сцсп* ООО ÓCH Н ПЛ 1/1 Ю Ю H аЭГМ1Л1-<»-«<П<0 ¡2 <ЛСЧЮ N О 1Л СО № П <a ООМПиаЛ^Н-З'ГМ n ci ч (- n i» см >-ч а\ иэ нч см аз 3: <х> <м 1Л m «мл -г ч- * 1ЛРЛг^Згтл-5гсо-=Г1Л'«1'

1 л И и m s О N О (О О M M С1фОП[-1Л|АЛ?Г\Т л- jo- eg (41 (vi и см Ч M »H M M M Ч Ч H Ч H H Ч ^ 4

А ь о 0 в 1 »• о ON, С С. « g о «г п ^ондамюи^слаь oj cu c\i сп in гиаэчослрли^-а-^гчемел * • « i • » i • •»»«•••«•• н ч M и ч н и нинччнччнчч

i. «Л, a tí ft о « О и\ * е» о о» см «t m»iftt«onn>io(no чо vo ч) vo е- с- M cv) cu гм rvj N м смсмсмсмсмсм'мсмсмсмсм

M ъ 1 щ о о о о a о о п 8 и шоюво8чо1ло8 Ч Ч Т t Ч Ч ¿ ¿4еУЧЧЧ^ЧЧЧЧ O O O O lA O VO OOOQoŒomQÔ 4 M ft Л t4 » H З-сл

free о m э. о С-. со o va Q uavo о in pi см cy os л tf? •«• ш i cv m c\j с- см to n Г JT t« f и Ч О Г Й ID Ч Ч 1 t» lA и 00 1 1 lA 1 1 Kvn T 1 1 О С-Л 1 1 • И (Q f- I-l Ю Л • 1 О |Л О • 1 Mû К (M -Ф to H X VO РЛ W CM «С^ С~\ 1Л аз » » • i tí см • • >-* «см • * б • со и но м с • rq UQ о • ta м «К . «С «¡3 ге» CQ 25 -«! ,-eJ «l'iflW-Cli-i«

« <0 о, « <3 Рч es « to} ar^ i 4 о о 2 a a n i ¿.к) d to w p V œ • соло» û< 3 <в о IX} -»мил -^йчв. С; о « • ood . oj О О . О.Х ччои шевк слои

s

4. (Ope-венае;.

5.(0po-

веине о уплотнз нией)..

.(Чернозем жтооич-ю-л'уго-*ый

BCI32-I60 140-150 2.73 1.39 12.52 49.08 1.36 10.1 15.15 21.52 6.37

0-Î0 2.64 1.28 9.93 51.52 4.78 472 9.28 13.92 не опрад.

10-20 2.65 1.23 13.89 53.58 1.81 9.27 13.91 23.90 10.00

А.23-32 23-30 2.66 1.28 13.90 51.88 3.54 9.27 13.91 23.46 9.56

Aß.32-74 40-50 2.68 I.« 16.82 47.39 1.37 . 9.48 14.22 22.22 8.00

60-70 2.69 1.52 15.90 43.49 1.08 9.53 14.30 21.47 7.18

Вк,74-121 S0-I00 2.71 1.55 14.51 42.80 0.40 10.03 15.05 20.84 5.80

BCI2I-I60 150-160 2.72 I.W 12.31 45.59 0.29 9.91 14.87 20.41 5.55

А 0-28 0-10 2.65 1.66 14.20 37.36 0.04 52 9.58 14.37 не en >ед.

пах« 10-20 2.65 I.6I 17.78 39.25 0.14 9.46 14.19 22.53 8.34

20-28 2.66 1.38 15.67 48.12 0.74 9.73 14.60 21.33 6.74

А,26-37 30-37 2.66 1.35 19.79 49.25 0.75 9.75 14.63 22.19 7.57

AB, 37-66 ад-5о 2.69 1.35 15.84 49.81 2.23 .9.48 14.22 21.58 7.36

Вж,66-117 60-90 2.72 1.46 14.25 46.32 0.37 9.49 14.24 19.67 5.64

BCII7-I70 160-170 2.73 1.37 18.49 49.82 2.28 8.91 13.37 20. 76 7.40

А 0-5 ши. 0-5 2.57 1.33 21.69 46.25 провадьн . 544 9.55 14.33 24.68 10.36

10-20 2.61 1.51 23.94 42.15 0.03 10.08 15.12 24.40 9.28

20-28 2.62 1.52 23.31 4I.S8 0.14 9.95 14.93 23.53 8.60

A.sa-59 30-40 2.67 1.37 24.34 48.69 0.06 10.45 15.68 ¿4.57 9.00

ад-5о 2.65 1.25 23.32 52.83 1.65 10.43 15.65 25.41 9.77

AB,59-76 60-70 2.66 1.48 21.12 44.36 1.55 10.06 15.12 21.76 6.64

B-, 76-110 90-100 2.68 1.52 22.65 43.28 1.12 10.04 15.06 20.64 5.58

/до 42%/ характерно для чернозема вторично-лугового, где имеет место ситуация, связанная с исходно высокой постоянной влажностью, усиливающей э<&ект уплотняющего действия техники, а также со снижением потенциальной устойчивости структуры за счет ухудшения химических свойств почвы /повышения доли натрия в ППК/.

При возрастании технологической нагрузки происходит увеличение плотности с увеличением глубины уплотнения. Так, при проходе сельскохозяйственной техники по влажному после полива полю наблюдается повышение плотности до 1.66 г/см® и, соответственно, снижение пористости до 37.4%. Ыаксимальее уплотняющее действие наблюдается для распаханной полевой дороге /плотность почвы -1.80 г/см3, пористость 31.8%/.

Водопроницаемость почвы связана со степенью ее уплотнения /коэффициент корреляции между этими величинами -0.68/. Наиболее , высокая водопроницаемость характерна для чернозема под лесополосой /2.35-3.61. ми/мин при определении методом трубок, инфильтрация; методом рам для 1-го часа - 155 ш, что по H.A. Качинскоиу характеризуется как наилучшая водопроницаемость/. Несколько иень-шке значения характерны для орошаемого и неорошаемого, а также вторично-лугового черноземов. Для чернозема вторично-лугового метод трубок дает несколько иные результаты, чем метод рам, свидетельствующие о практически нулевой водопроницаемости верхних горизонтов. Различия можно объяснить наличием крупных магистральных трещин, фильтрация воды через■которые не учитывается методом трубок. Как неудовлетворительную можно оценить водопроницаемость в случае уплотненного орошаемого ноля и распаханной поле»

вой дороги.

Величины полевой влагоемкости достаточно закономерно уменьшаются от 24.2% до 20.0% в ряду: лесополоса > неороиаемое иоле > орошаемое поле > орошаемое поле при уплотнении > распаханная по-

п.

левая дорога. При максимальной гигроскопичности равной 8-9% и влаге ззвядания 13-14% в том же направлении меняется и диапазон активной влаги. £ случае с черноземом вторично-луговым величины естественной влажности и полевой влагоемкости по всему профилю достаточно близки, уровень грунтовых вод достаточно Слизок к поверхности почвы /1и/, то есть практически весь профиль почвы находится в зоне капиллярной каймы, что в данной ситуации позволяет говорить не о полевой , а о динамической влагоемкости /Зейдельман, 1981/.

При повышении степени технологической нагрузки и введении орошения происходят негативные изменения в поровои пространстве /Таблица 2 /. Характерная для залежи высокая текстурная /внутриагре-гатная/ пористость 0.427-0.256 см3/г при введении в сельскохозяйственное использование уменьшается до 0.210-0.219 см3/г, а при введении орошения снижается до 0.187-0.206 см3/г. При повышенных агротехнологлческих нагрузках.на фоне орошения текстурная пористость составляет 0.178-0.206 сы3/г и,наконец, в случае максимальной агротехнологической нагрузки достигает значений 0.153-0.175 см3/г.

Цежагрегаткая пористость максимальна для режима залежи -0.072-0.092 см3/г и уменьшается в ряду: неорошаемое поле > орошаемое поле > орошаемое поле при уплотнении, и близка к о для распаханной полевой дороги и для чернозема вторично-лугового.

Характеристики пористости южных черноземов в реальных условиях использования говорят о том, что изменения, связанные с орошением более ясно диагностируются на агрегатном уровне /текстурная пористость/ /различия для орошаемого и неорошаемого черноземов статистически достоверны для горизонтов и А/. Для межагрегат-

ПсьА .

ной пористости эти изменения меньше и прослеживаются уже только для подпахотного горизонта, в меньшей степени подвергающегося уп-

оЗмиЩ'ОЯОп^мО Л Я и о И H -0 N U> Ч > írt 'O ÎÛ tû ш С^ UÎ 'Л Л 1Л ^ U) (Л ^ tí<

yjLn^^MCOegcOlt^^'H'nOJ-tOcO^in^-D

Л Л 1Л л 1Л 1Л

ННИ|НННННЧЧ

Д 3 5 ¿S оо S cS ft й

оооооооооооо э э о о о эоа»

i. fi

! о

i fa

I we

i о rt i чо

Ю H

it.« О-

oo«

>аан 4

а?-

-- о,

4вГ

о

я

иа

а я

же «Тг

i

ас

о to сч а} 1/3 сое- ю (О ^ 'A oí сг> р» л >» ^ '•'J GJ ®

ééi$iû<êû£ à iùiïiûi asa

ди я чо a

о ¿н n 6:

ose >»

Ck« M ЗИО

fr Д

ira-^ci м « и л л m N ч яч и ч с\э

(Э

M

s й

о _ 3 S

t-f О л О О 1-1

ШШЬШШШШ

и м о л (» m ч

HNMÍ ÍIID'HHJI'ÍOIH

M

ta о

СО

й. Ot

о É-.

л

со

•

и

а »

Я

О Iа

з a¿

со ц МО «q « а» яэ

со

;>» га M в 4 «q

il

Г i

'■3 3

* СО KU

««j aq та

сЗ С-

о] О ???

Г^ CD см

Л Л я

а

а * я»

■и ■<

ио я» И

о.

со а а,

m

I »4

а л о .0 ив • • о о га ипио

ют»

¿S32

со со о о р_, M Ч сх • то о о счзез a FÍ

I

от о

О ri со о « • a. s

.OOS

»

4. ОрО- ЕЗНИв. А 0-23 П31. Ü-IO 10-20 20.6 19.4 47.7 39.9 4.4 1.7

А, 23-32 18.7 42.4 2.6

AB, 32-74 40-50 I9.Ö 47.5 3.1

60-70 22.0 47.7 I.I

B„.74-I2I ВС, I2Í-I60 90-100 21.2 45.3 1.7

150-160 22.4 50.5 I.I

5.0ро- Еенив о уплотнением W0"28 0-10 io-2o 20-28 17.8 19.8 20.6 33.1 40.1 41.1 0.6 i.O 1.7

А, £3-37 30-ó7 21.6 45.2 1.1

AB ,ö7-oij 40-50 41.2 0.Ó

¿a-65 Ш.9 4.1

Вн,6б-Л7 BC.II7-I70 80-90 •21.0 37.4 1.7

160-170 26.7 4B.6 2.1

Ô.Чер- НОЗвМ лторич-ао-лу- А 0-5 вку дм» 0-5 10-20 го-га 22.4 19.2 19.3 44 Jà 3V.5 28.5 1.2 0 0

голый. А, 28-i>9 30-40 22.4 45.2 3.0

4U-50 id. 4 40.8 5.6

AB, 59-78 60-70 J3.0 ъз.з 3.6

Bj, 9Q-II0 90-100 IB.6 41.1 1.3

7.2 89 0.81 114 S3 61

7.1 76 0.76 116 49 67

7.2 79 0.81 Iltí 49 67

7.5 90 0.83 119 43 71

7.2 Э7 0.79 119 50 69

7.3 III 0.78 НО 54 56

7.4 78 o.ao IIS 54 64

7.3 6Э 0.78 120 öl 63

7.2 71 0.76 lió 48 68

7.3 75 0.75 118 43 75

7.4 77 0.77 126 51 75

7.a 72 ü.7ü L¿L 50 71

7.1 '76 0.62 114 aO 64

6.9 68 0.63 112 50 62

6.5 100 0.70 37 46 51

7.4 156 0.75 на 4Э 69

7.7 i là 0.65 125 53 72

7.7 87 0.54 116 56 60

8.1 ¿a 0.75 123 61 62

8.0 71 0.80 123 59 64

7.7 74 0.73 118 54 64

7.S 85 0.80 131 55 76

лотнению сельскохозяйственной техникой и, наконец, для пористости почвы в целой эти изменения не диагностируется.

Для изменении, связанных с негативной агротехнологией имеет место обратная ситуация. Наиболее четко эти негативные изменения проявляются для пористости почвы в целом /различия достоверны до глубины 40 си/ и ыехагрегатной горастостп, а для текстурной пористости статистически достоверны только для поверхностного слоя 0-10 см. Уменьшение текстурной пористости почвы шее; место для значительных уцлотнявдих нагрузок, это - наиболее трудновосстановимый уровень шрового пространства, приходящий к нормальному состоянию только после ряда циклов увлажнения-иссушения и замерзания-оттаивания.

Кривые Бодоудерхивания для всех исследованных почв имеет сходную форму, характерную для почв суглинистого гранулометрического состава /Рис. 2/. Для большинства объектов характерно смещение кривых, соответствующих горизонту А по отношению к кривых, соответствующим горизонту Ац^ в сторону больших влажностей при одном и том же потенциале, причем это сме№нив увеличивается в области потенциалов ыеньших у , где преобладают каоиялярно-сорбциошше и капиллярные явления, Дня горизонтов Вк и ВС кривые оГХ могут лежать вше, чем для вышележащих горизонтов, однако эхо ймеег место лишь для потенциалов меньших ^ мков> т.е. для каии-ллярной влаги.

Наибольшая водоудерживаодая способность в области низких значений потенциала характерна для режима залежи, а также для чернозема вторично-лугового и несколько уменьшается нри переходе от неорошаемого к орошаемому чернозему. Снижение нодоудержившодей способности наступает для случая распаханной долевой дороги, причем оно наиболее сильно в области капиллярно-сорбционной и капиллярной влаги.

Водоудерживакхцая способность почвы в области капиллярной

10 20 Лесополоса

10 20 Рйсавханная дорога

10 20 Без ороаения

10 20

орошение Орошение с уплот- Чернозем вторично-

нением дуговый

Рисунок 2. основная гидрофизическая характеристика исследованных почв. / - ^пах.' 10-20 см,------ А, 30-40 с«/

■«в

влаги коррелирует с пористостью агрегатов, определенной в состоянии "асыщения, что объясняет найденные закономерности состояния почвенной влаги.

4.2. 4изико-химическио и химические свойства, энергетические характеристики поверхности твердой фазы.

Исследуемые южные черноземы /за исключением чернозема вторично-лугового/ по содержанию гумуса относятся к малогумусным, а по мощности гумусированного слоя к среднеиощнш. Наиболее гумусиро-вана почва под лесополосой - в верхнем горизонте его содержа! :е составляет 6.ЗОЯ и вплоть до глубины 40 см не ниже 2%. При введе-

нии в сельскохозяйственное использование отмечена тенденция к незначительному снижению содержания гумуса и к уменьшению глубины гумусированного слоя. В ходе исследований не отмечено тенденций к уменьшению его количества при орошении.

| По сравнению с автоморфными черноземами чернозем вторично-лу-говый характеризуется увеличением гумусированности как по содержанию гумуса /до 8% в /, так и по глубине /до 50 см его со-

ПаХ •

держание не ншсе 3%/. 1

Почвенные поглощающий комплекс гумусовых горизонтов исследованных южных черноземов характеризуется суммой поглощенных оснований 24-28 мг-экв/100 г.п. с преобладанием в его составе поглощенного кальция - более 70%. Антропогенные факторы не оказывают на эту величину существенного влияния, можно отметить лишь небольшое ее увеличение для неорошаемого поля. Для чернозема вторично-лугового характерно значительное увеличение суммы поглощенных основании / до 31 мг-экв/1Ш г.д. в Апах>/> связанное с увеличением содержания гумуса. Отмечается тенденция к увеличению доли

ч

натрия в ППК для орошаемых почв, причем для чернозема вторично-лугового эта величина возрастает еще больше и достигает 3.6-3.7$ для верхней части пахотного горизонта.

Содержание водорастворимых солей, определенное для водной вы -тяжки по ее электропроводности примерно одинаково для всех исследованных автоморфных почв. Для чернозема вторично-лугового отмечается значительное увеличение солесодержания в верхней части пахотного горизонта./ до 4.51 мг-экв/100 г.п. что выше среднего значения по профилю более, чем в 4. раза/, можно предположить," что объяснением этому является постоянный направленный вверх поток влаги, обусловленный иссушением поверхностного слоя при близком уровне грунтовых вод, переносящий соли из грунтовых вод к поверхности почвы.

Южные черноземы характеризуются достаточно развитой удельной поверхностью. Изотермы десорбции паров воды, полученные для исследованных почв, имеют отчетливо выраженную сигмоидяую форму и по величине существенно не отличаются. Можно отметить незначительное снижение кривых десорбции для неорошаемой почвы, характеризующейся более низким содержанием ватрия в ГОШ. Снижение кривых десорбции характерно для горизонтов, где шеет место одновременное снижение содержания гумуса и глинистых компонентов. Дифференциация профилей изучаемых угодий по удельной поверхности невелика /Табл. 2/ и обусловлена, по-видимому, сочетанием действия таких факторов, как содержание гумуса и гранулометрический состав. Отмечено увеличение общей и внутренней удельной поверхности для глубины 20-28 см гумусового горизонта чернозема под лесополосой, которое можно связать с увеличением дисперсности глинных компонентов. Для верхней части пахотного горизонта чернозема на распаханной полевой дороге максимальная агротехноло- • гическая нагрузка приводит к изменению не только характеристик порового пространства, но и затрагивает удельную поверхность /значение обдай удельной поверхности здесь на 40 и^/г выше, чем среднее по профилю/, общая удельная поверхность в данном случае изменяется в основном за счет внутренней поверхности /что объясняем факто отсутствия изменений для этого слоя в содержании глинистых частиц/. Несколько пониженные значения удельной поверхности характерны для неорошаемого чернозема южного. Это можно связать с уменьшением суммы поглощенных оснований, некоторым облегчением гранулометрического состава.

Для всех объектов исследования определялись энергетические характеристики поверхности твердой (¿азы - поверхностная энергия и емкость адсо£Юироиа.:ного слоя ьо воде /Табл. 2/. Эти величины отршхаыт параметры двойного электрического слоя поверхности ьо-

нвенных частиц - первый характеризует диффузный слой, а второй -адсорбционный одой. Отмечается некоторое увеличение поверхностной анергии и емкости адсорбционного слоя для гумусовых горизонтов при введении почвы в режим сельскохозяйственного использования. Можно также откатить значительное увеличение поверхностной энергии для верхней части пахотного горизонта чернозема вторично-лугового.

: .1 : Глава 5. ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕРНООК® ШШХ И ТЕНДЕНЦИИ ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ ЦОД ВЛИЯНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

5.1. Модели структуры порового пространства.

На основании структурно-энергетических данных /Табл. 2/ рассчитывались диаграммы структуры порового пространства /Рис. 3/. , На такой диаграмме основные характеристики поровго пространства выражается как функции давления почвенной влаги. И& диаграмм видно, что при однои и том же потенциале удельные объемы, занимаемые водой, агрегатной и чехагрегатной пористостью и трещиннова-тостью значительно отличается для различных условии использования. Максимальные их значения характерны для условий залежи, минимальные - ддя распаханной полевой дороги. Среди культурны; ценозов лучшие свойства характерны для неорошаемого поля: при введении орошения уменьшается как пористость агрегатов, тах ч мех-агрегатная и общая пористость для большого интервала влажности. При повышении агротехнологической нагрузки в условиях орошения ! рассчитанная по модели общая пористость практически не изменяемся. Изменения характерны только для случая постоянного избыточного уплотнения. Для чернозема вторично-лугового диаграммы свидетельствует о полном исчезновении межагрегатной пористости, снижении агрегатной и общей пористости, причем эти изменения

Уплотнением чернозем вторячно-луговый

А, 30-37 см Апах., 10-20 см А, 30-40 см

Рис.3. Диаграммы структуры норового пространства исследованных

почв.

затрагивают горизонт Апах . Горизонт А характеризуется большим 'удельным объемом пор и диаграмма структуры порового пространства аналогична неорошаемым условиям.

Проведено сравнение эксперименталнных значений плотности почвы, полученных при влажности в момент опредаления в полевых условиях, с значениями плотности почвы, рассчитанными из диаграмм структуры порового пространства при этой же влавдзсти для всего массива данных по пахотным и подпахотным горизонтам исследованных почв. На рисунке 4 по оси X отложены экспериментальные, а по оси У - расчетные значения.-Точки сравнения образуют выраженный корреляционный эллипс: коэффициент корреляции между экспериментальной и расчетной плотностью - 0.86. Это говорит о том, что модельные значения плотности достаточно хорошо соответствуют экспериментальным.

В целом, построенные диаграммы структуры порового пространства хорошо описывают иыеоднеоя закономерности в распределении

Рисунок 4. Зависимость расчетной плотно,сти почвы ¿р от экспериментальной плотности почвы

1.5

бв«№ О

1.5

физических свойств объектон исследования в сложившихся условиях использования,' позволяя составить комплексное представление о структуре порового пространства.

5.2. Оценка потенциальной и актуальной слигости я прогноз изменения физических свойств.

Для исследованных почв была проведена оценка потенциальной и актуальной олитости по физическим параметрам /Березин, 1990/ /Табл.^ /•■ Экспериментально полученные структурно-энергетические характеристики - поверхностная энергия; в, емкость адсорбированного слоя по водв,и£, текстурная пористость О , межагрегатная пористостьйФ, козЭДицаент агрегатной усадки, Ка - оценивались в баллах, после чего вычислялся суммарный балл: по первым двум показателям / Е и иС. / - потенциальной способности к олитизации, по трем остальным /О Ка / - актуальной /фактической/ с лютости. Величины суммарных баллов использовались для отнесения! исследуемых объектов к соответствующей категории по опасности слитизации и степени ее выраженности. Результаты представлены в Таблице 3.

Параметр и^для всех почв попадает в одну градацию - балл равен 3 /исключение составляет верхняя часть гумусового горизонта чля режима залежи - балл равен 2/. Основной вклад в варьирование потенциальной'предрасположенности почв к слитизации вносит второй параметр - Е, изменяющийся от 2 до 5 баллов. Суммарные баллы потенциальной предрасположенности ночи к слитизации распределяются следующим образом: для режима залеги их зш • чения минимальны - 4 балла для верхнего 30-сантиметров'ого слоя /почва устойчива к слитизации/; для черноземов вжных, вовлеченных в сельскохозяйственное использование характерны оценки в 5-6 баллов / средняя устойчивость к слитизации' /; для чернозема

Таблица 3. Оценка потенциальной и актуальной слитостя

исследманных почв.

Разрез Горизовт Глубина си ,Баллы потвп-оиадгв ой Оценка потенциальной сли- Баллы актуальной СЛИТО СИ! Оценка актуальной сдито-

слятости 5 ОСТИ по по ПО Суи- ИН

\хА оум-изрн. лЪ иара.

1.3а- А 8-28 пах. А, 28-43 10-20 2 2 4 устойчива 2 3 з • 5.3 слабая

-ле£ь,ло- I с оп олоса | 20-28 30-40 2 Б 2 а 4 5 — и — средне—уст. 3 3 3 3 3 3 6 6 — Я — — И —

1 Е.Рао-! паханнвя : полазая дорога А 0-5 культ. ¿пах.*"26 0-5 10-20 20-26 3 г г 3 ь 3 6 5 5 - И - ~ в ~ ~ и — 5 5 А 5 5 5 4 2 г 9.3 8 сильная средняя

А, 26-38 30-38 4 3 7 саабо-уст. 3 5 3 7.3

Ь.Ьеа орошения. ! 4. Ооо-шзняй А, 23-37 Апах.°-23 10-20 25-35 0-10 10-20 3 2 3 2 3 3 3 3 6 5 ^ 5 средае-у«. в ё СЧ 3 3 3 4 4 4 4 5 3 ' 3 4 3 6.7 6.6 7.3 8 о и 1=1 ЕЕ

А, 23-32 23-30 3 3 6 А: ^ 4 5 а 8 №

о.иро-шгнив с уплотнением 0-28 пах. 0-10 10-20 20-28 2 2 2 3 3 3 5 5 5 ьз о к СП »> 4 3 3 5 5 5 3 3 3 8 7.3 7.3 га

А, 23-37 30-37 £ 3 5 » 3 5 3 7.3

о. Черно-0(211 зто-рдщр-лу- А 0-5 культ. 0-5 10-20 20-28 5 4 3 3 3 3 8 7 6 елабо-уст. — и 2Р«Д5«-уСТ. 3 4 4 5 5 5 3 2 2 7.3 7.3 7.3

А, 26-59 30-40 2 3 5 ~ и ~ 3 4 3 6.7

вторично-лугового балл потенциальной слитооти убывает в 40-сантиметровом слое от 8 до 5. соответственно для верхних 20 см характерна слабая устойчивость, для слоя 20-40 см - средняя. Полученные оценки хорошо согласуются с данными по содержанию натрия в ППК, гумуса, водорастворимых солей.

Данные оценки позволяют делать прогноз изменения физических свойств при определенном уровне технологической нагрузки. Например, при интенсификации системы земледелия вероятность проявления деградационных последствии Судет меньше для почвы в условиях залежи, чем для уже используемых авгоыорфных черноземов! для них же эта вероятность будет меньше по сравнению с лугово-черяозем-нти почвами.

При оценке актуальной слитости, характеризующей фактическое физическое состояние почвы к моменту исследования, полученные суммарные балльные оценки распределяются следующим образом: минимальные баллы от 5.3 до 6 соответствуют условиям залежи /ела-1 бая степень слитости/, максимальные - 9.3-7.3 - раопаханной полевой дороге /при этом поверхностная часть оценивается как имеющая сильную слттость, а нижележащий гумусовый горизонт - среднюю/; неорошаемый чернозем имеет несколько меньший суммарный балл / ь.7 /, чем орошаемые почвы / 7.3-8 /, тем не менее все они имеют среднюю степень слитости.

Проведенная оценка показала хорошее соответствие с общим заключением по всему комплексу агрофизической характеристики исследованных почв.

в ы и о д ы.

I. Исследуемые почвы характеризуются тяжелосуглинистым ило-вц'.-о-крупнопылеиатым гранулометрическим составом, емкостью поглощения от 2ч.3 до 21.1 мг-зки/ЮО т.п., содержанием гумуса ог

4,4.до

2. Для естественного состояния черноземов южных /условия, приближающиеся к залежи/ характерны хорошие физические свойства, обуславливающие высокое плодородие почвы.

3. При вовлечении черноземов южных в сельскохозяйственное использование происходит ухудшение физических свойств, проявляющееся в повышении плотности, снижении водопроницаемости, уменьшении количества агрономически-ценных агрегатов при увеличении глыбистости,снижении агрегатной а межагрегатной пористости, уменьшении диапазона активной влаги, снижении водоудерживаидей способности.

4. Минимальной нагрузке соответствует плотность почвы в поверхностном горизонте Ю-20 см 1.23 г/см3, удельная пористость

■э о

агрегатов 0.256 сьг/г, межагрегатная пористость 0.092 см°/г, пористость насыщения 0.55 см3/г. Максимальной технологической нагрузке соответствует плотность почвы в пахотном слое 10-20 см 1.80 г/см3, пористость агрегатов 0.153 см3/г, межагрегатная пористость близка к 0, пористость б набухшем состоянии 0.204 см^/г.

5. Количественная оценка потенциальной опасности слитизации показала устойчивость южных черноземов в условиях залежи, среднюю устойчивость орошашых и неорошаемых южных черноземов и слабую устойчивость чернозема вторично-лугового. Анализ актуальной слитости свидетельствует о ее слабой степени в условиях залежи

и средней для всех остальных почв. Сильной степенью слитости верхней части профиля характеризуется почва участка, подвергающегося многолетнему система.ическому уплотнению транспортной и другой сельскохозяйственной техникой /вариант распаханной полевой дороги/.

Ь. Введение орошеиин увеличивает вероятность негативных последствий, предъявляя более жесткие требования к характеру игро-технологичеоких воздействий. Нарушения агротехнологии могут

явиться основной непосредственной причиной физической деградации южных черноземов при орошении пресными водами.

7. Изменение химических свойств орошаемых пресными водами черноземов по сравнению с неорошаемыми неоднозначно и необязательно направлено в отрицательную сторону. :

8. Степень деградации физических свойств определяется не только технологическими воздействиями, но и степенью устойчивости почвы к этим воздействиям, зависящей от ее физико-химических и . химических свойств. При повышении уровня грунтовых вод устойчивость снюхается за счет возрастания в поверхностных горизонтах количества водорастворимых солей и доли натрия в составе ВПК.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. оценка деградации структурно-физических свойств чернозема вялого при различной эксплуатационной нагрузке. //Тез. докл.

Всесоюзной шкоды-конф. молодых ученых "Экологические проблемы в почвоведении и земледелии". - Курск, 1991.

2. Изменение физических свойств чернозема юяного в различных условиях сельскохозяйственного использования. //Тез. докл. респ. , конф. "Экологические аспекты использования и охраны почв Молдавии". - Кишинев, 1990.