Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ПРИ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ПРИ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ"

А'ЗРЗЭЗ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК . ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В. В. ДОКУЧАЕВА

На правах рукописи УДК 631.43

САПОЖНИКОВ Петр Михайлович

ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ПРИ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Специальность 03.00.27 — почвоведение

АВТОРЕ« ЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Москва 1994

Работа выполнена в отделе физики и мех атаки почв Почвенного института им. В, В. Докучаева РАСХН.

Научный консультант — доктор сельскохозяйственных паук А. Г. Бондарев.

О Ф И Ц И Л л Ь Н Ы Е ОППОНЕНТ Ы:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ф. Р. Зайдельман доктор сельскохозяйственных наук Ю. Н. Водяницкнй доктор биологических наук Л. И. Поздняков

Ведущая организация: Московская сельскохозяйственная академия имени К. А. Тимирязева.

V

Зашита диссертации состоится « & » $ - & 1994 г.

в 10 часов на заседании Специализированного Совета Д.020.25.0) при Почвенном институте им. В, В. Докучаева по адресу: Москва, Пыжевский переулок, дом 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В. В; Докучаева,

Ученый секретарь Специализированного Совета, доктор географических наук

М. С СИМАКОВА

Общая характеристика работа.

Актуальность тега. Благоприятные физические свойства почв -одно иа важнейших условий проявления почвенного плодородия, получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Зги свойства в значительной мере определяют выбор технологии обработок, приемов мелиорации к химизации. В связи с этим использование почв в современном земледелии необходимо осуществлять с учетом зональных и провинциальных особенностей их физических свойств (Бондарев, Кузнецова, 1987; Медведев, 1988). Интенсификация земледелия'должка сопровождаться мероприятиями, предупреждающими агрофизическую деградацию при обработках, мелиоративных воздействиях. . . ^

Научной основой таких мероприятий могут быть результаты исследований изменения физических параметров почв под действием механической обработки, удобрений, орошения и осушения, многократных проходов по пол» тяжелых тракторов и другой сельскохозяйственной техники. Особую актуальность данные исследования приобретают потону, что позволяют ограничить негативные последствия интенсификации (применение почвозащитных технологий, внедрение техники о допустишм давлением на почву и т.д.). > . ' Кроме того, физические свойства'оказывают существенное воздействие .на направленность и скорость процессов трансформации и ' переноса веществ, доступность элементов питания, т. е. активно формируют агроэкаяогичйдаую ситуации.

В условиях усиления антропогенного воздействия на почву все большую : актуальность приобретают вопросы научно-обоонованногс слежения (мониторинга) за физическим состоянием почв. Актуальность этих исследований отмечена в основах законодательства России о мню. -*'.'."."■

Основная цель работы - изучить с позиции иерархии структурной организации почв закономерности изменения их физических свойств при антропогенных воздействиях; разработать принципы и программный комплекс мониторинга физического состояния почв.

■ Д«я достияения поставленной цели реиалнсь следующие задачи; 1.. Исследовать изменение физических свойств различных типов почв (дерново-подзолистых, серых лесных{ черноземов) при уплотня-. кяем действии сельскохозяйственной техники.

2. Уотлчпли'п. япгтооту^ япрцц нагрузки ееЛЬСКОХОЭЯЙСТВеННОЙ техники на почву в эе рсиыо&йНФР4»вЬДОкчески| свойств, ' НОЧНАЯ БИБЛИОТЕКА садьСконоз акчдаи^и им, К, А Тиу

Инв. N2 А^

- г - -■/'

3. Выявить направленность и интенсивность изменения физических свойств почв при антропогенных воздействиях (длительное применение удобрений, орошение, осушение).

4. Выявить базовые показатели, характеризующие физическое состояние почв и на их основе разработать концепцию блока функционально связанных физических параметров.

5. Разработать принципы и программный комплекс мониторинга физического состояния почв по базовьм показателям.

Основные защищаемые положения:

1. Базовые' показатели, характеризующие физической состояние почв. Концепция блока функционально связанных физических параметров в моделях плодородия почв»

2. Основные принципы и программный комплекс мониторинга физического состояния почв.

3. Закономерности формирования физических свойств почв в условиях:

а) уплотняющего действия сельскохозяйственной техники;

б) длительного применения удобрений;

в) орошения; ■■". ■'

г) осушения.

Научная новизна работы состоит в разработке основ нового научного направления - экологической агрофизики, включающей в себя:

- своевременный Функциональный контроль и диагностику неблагоприятных физических свойств при различном воздействии'; .

- расчет экологически безопасного уровня агротехнического воздействия на почву.

Впервые предложен программный комплекс мониторинга физического состояния почв по базовым показателям,' основные модули которого ориентированы на решение следующих групп задач: .. выявление критических значений плотности сложения пахотного горизонта и прогноз уплотнения почвы движителями сельскохозяйственной техники, с одновременной оценкой возможных потерь урожая различных культур на полях с переуплотненным пахотным горизонтом. Определение, технологических и физико-механических свойств почв (удельное сопротивление почв,при пахоте, набухание, липкость).

- определение основной гидрофизической характеристики, коэффициента фильтрации,. междренного расстояния. ^

- определение норм внесения извести.

Обоснованы допустимые нормы нагрузки «у сельскохозяйственной

* ч • г '

техники на почву в зависимости от исходных физических свойств.

С позиций иерархии структурной организации почв выявлены закономерности формирования физических свойств в условиях уплотняю-цего действия сельскохозяйственной техники, длительного применения удобрений, орошения, осушения.

Разработан и апробирован экспресс-метод определения общей удельной поверхности, который успешно может быть использован в кассовых определениях.

' Новизна научно-технических решений защищена шестью авторскими свидетельствами и патентом. Материалы по охране почв от уплотнения экспонировались на ВДНХ СССР и отмечены серебряной медаль».

Реализация работы и практическая значимость. • : Результаты исследований послужили основой для разработки ГОСТов по ограничению уровня воздействия сельскохозяйственной техники на почву (ГОСТ'26953-86, 26954-86, 26955-86), рекомендаций по сохранение агрофизических свойств и плодородия почв при воздействии сельскохозяйственной техники. К настоящему времени рекомендации внедрены в Московской, Тульской и Курской областях на плошали 105 тыс.га. '

Разработанный программный комплекс моделей мониторинга физического состояния почв намного упрощает и удешевляет получение лочвеннотфизической информации. Модели программного комплекса-внедрены в Почвенном институте им. В.В.Докучаева, Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова, Тимирязевской Сельскохозяйственной академии, Московском гидромелиоративном институте, Всероссийском научно-исследовательском институте земледелия и защиты почв от зроеии. Московском государственном проект-но-изыскательс ком институте по проектированию водохозяйственного строительства.

Научно-методические разработки автора используются в учебных курсах на кафедре физики и мелиорации почв факультета Почвоведения МГУ.

Апробация работы.

- Материалы диссертации докладывались на 'б, 7 и 8 делегатских съеэдах Всесоюзного общества почвоведов (Тбилиси, 1981; Ташкент, 1985; Новосибирск, 1969), Всесоюзных конференциях: "Докучаевское почвоведение - 100 лет на службе сельского хозяйства" (Ленинград, 1083), "Современные методы исследования почв (Москва, МГУ, 1983). Всесоюзных конференциях по применению математических Методов и

ЭЭЕМ в почвоведении (Лущино, 1983¡Барнаул, 1992), "Микроморфология - генетическому и прикладному почвоведению" (Тарту» 1984}, "Актуальные, вопросы'охраны и рационального использования ресурсов (Минск, 1985), "Агропочвоведение и плодородие почв" (Ленинград. 1986), "Диагностика деградации и воспроизводства лесных почв" (Тарту, 1987), "Антропогенная эволюция почэ и почвенного покрова"' (Пущино, 1989), "Микроморфология и плодородие почв" .(Москва, . 1990), "Экологические проблемы в' земледелии и почвоведении" (Курск, 1991), "Физика почв и проблемы экологии" (Пущино, 1992).' Республиканских конференциях - в г.Уфе (1983), Кишиневе (1988, 1990), Минске (1961). .

Материалы доложены на подкомиссии ВШ по физико-механическим свойствам и технологии почв (Москва, 1987; Мелитополь, 1990). На годичном собрании■ отделения земледелия и химизации ВАСХНИЛ (1991), на Международной конференции по механизации и электронизации сельского хозяйства (Краснодар, 1991), на заседаниях ученого совета Почвенного института им. В.В.Дскучаева (1989-1993).

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 80 статей, в том числе 6 изобретений, один патент, три ГОСТа, одна; монография, в которой автор принимал участие в написании двух глав.

Структура и объем работы. Диссертация состоит -из введения, 7 глав, выводов. Изложена наі>7^ страницах машинописного текста, включает 78 таблиц, 17 иллюстраций, списка литературы из 383 источников, в том числе на иностранных языках - 81.

Автор искренно признателен коллективу отдела физики и механики почв Почвенного института им. В.Е, Докучаева за поддержку, выражает благодарность научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук А.Г.Бондареву за внимание к работе и консультации по широкому кругу проблем. Автор благодарен профессору ИГУ А.Д.Воронину и доктору сельскохозяйственных наук В.П.Гредусову, дискуссии с которыми намного обогатили работу. -

В диссертации использованы результаты личных исследбваний автора, а также исследований, выполненных под его руководством и в соавторстве со специалистами других подразделений института А.Н.Прохоровым, .Е.В.Скворцовой, В.Ф.Уткаевой, Н.П.Чикиковой, А.В.Шевченко, В.Н.Щепотьевым, А.О.Макеевым, а также с сотрудниками Академии наук Молдовы Н.И.Болоканом и И.И.Васеневьы.

Автору принадлежит "разработка программы, методики и теоретического обоснования исследований, обобцение' всей информации,

построение математических моделей, разработка предложений, концепции и выводов.

СОДВРКЛИЩ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. БЛОК ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В МОДЕЛЯХ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ. *■ * БАЗОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДИЗИЧЕСКСГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ.

Исследования классиков почвоведения В.Р.Видьямса, Н.А.Качинс-кого, : А.А.Роде, А.Г.Дояренко, В. А.Францессона, И.Б.Ревута и современных исследователей А.Г.Бондарева," В.В.Медведева, А.Л.Воронина, И.В.Кузнецовой, T.I.Marshall, M.Kutllek, D.HiUel и многих других показали, что физические свойства являются одним из важнейших факторов управления плодородием.

В настоящее время ПОД плодородием почвы понимается способность ее обеспечивать получение урожая растений в конкретных экологических условиях и при конкретных управляющих воздействиях (Шивов, Дурманов, Карманов, Ефремов, 1991).

Критерии физического состояния почвы отражают ее реакцию на комплекс . воздействии,оказываемых климатическими условиями и антропогенными факторами.

Общий блок физических параметров плодородия почв состоит из двух взаимосвязанных блоков: структурно-механических и гидрофизических свойств (рис.1).

\ Елок.структурно-механических свойств включает характеристику* структурных связей,прочность и водоустойчивость структуры, чувствительность к уплотняйвдм воздействиям; характеристику набухания, липкости, текучести, пластичности, удельного сопротивления при пахоте.

. Блок гидрофизических свойств включает две главные гидрофизические функции - основную гидрофизическую характеристику (ОГХ) и функцию влагопроводности,значение коэффициента фильтрации.

Серьезным препятствием для применения в физике почв методов математического - моделирования являются различные, методические проблемы, связанные с длительностью и трудоемкостью анализов. Реальный путь преодоления этих проблем состоит в установлении зави- • симости физических свойств от интегральных, легкоопределяешх хат рантеристик - базовых показателей.

■■'■ Однако в фиэике почв термин "базовые показатели" имеет неоднозначное толкование. Например, я.А.пачеяский <1990) считает базовыми гранулометрический и минералогический состав, содержание и состав органического вещества, состав жидкой фазы. П.Н.Березка

■■ * ■ - 7 - • - ;

(1990) базовыми показателями физического состояния почв считает поверхностную энергию твердой фазы и емкость адсорбционного слоя. Е.В.Шеин (1991) под базовыми показателями поничае* основные гидрофизические функщш (сгх и влагопроводкости) независимость набухания (усадки) от влажности.

Под базовыми показателями физического состояния почвы мы понимаем подмножество показателей, используемых в описании состава , и свойств почв при решении определенного круга прикладных задач, которое образует системусо следующими свойствами: „множественность использования; выводимость различных параметров состояния из системы базовых показателей; ни один из базовых показателей не может быть выведен (рассчитан) по значение других .показателей* входящих в ЭТУ систему; минимальная достаточность.

.По нашему мнению, в систему базовых показателей должны быть включены удельная поверхность твердой фазы (УП), плотность сложения и плотность твердой фазы, влажность. Предлагаемые нами базовые показатели характеризуют все иерархические уровни в структурной организации почв: величина УП твердой фазы - молекулярно-иои-ный уровень и уровень элементарных* почвенных частиц, плотность сложения - агрегатный уровень, влажность - все уровни в структурной организации почв.

В'рамках развиваемой нами концепции весь комплекс физических* 'параметров может быть определен на основе системы базовых показателей. N ■ • '

Особое место .в системе базовых показателей занимает величина УП. Величина УП зависит от таких фундаментальных свойств почвы, как минералогический и гранулометрический состав, содержание и состав .гумуса и ППК. Величиной УП определяются практически все структурно-механические, реологические (Ross, 1978) и гидрофизические свойства (Мичурин, 1975; Китсе, 1975; Онищенко, 1989), многие физико-хймические свойства в том числе и химическая активность почв (Ыинкин, Горбунов, Садименко, 1982). Поэтому УП можно рассматривать в качестве показателя, связывающего различные базовые блоки - физический, минералогический, физико-химический и др. Плотность сложения характеризует агрегатный уровень в структурной ' организации почв, определяет воро-, воздухо- и теплообмен в почве, соотношение твердой фазы и пустот, количество и прочность контактов между частицами. Плотность сложения зависит от , вещественного состава почвы, соотношения агрегатов разного разме-

- -.8 -

ре,■гранулометрического состава.

Величина плотности сложения чутко реагирует на интенсивность агрогенного воздействия на почву. Поэтому, контролируя плотность сложения на различных уровня* организация (внугрипедной кассы, агрегатов), можно получить необходимую информацию о наличии или отсутствии критической с агроэкоясгяческсй точки зрения ситуации.

Плотность твердой фазы необходима при многих расчетах, в частности для порозности почв. Яри моделировании гидрофизических свойств почв необходимо учитывать их пороз ность.

Влажность почвы оказывает решающее воздействие на текущее состояние всего блока физических показателей плодородия. Струк-эурно-функциональные и теплофизические свойства дифференцированы в различных диапазонах увлажнения. Наблюдения за динамикой влажности почвы, потенциалом влаги, влагопроводностью позволяют охарактеризовать элементы водного режима.

В работе дана подробнейшая характеристика основных базовых показателей - удельной поверхности твердой фазы и плотности сложения, Рассмотрены вопросы их изменения при различных почвообразовательных процессах и антропогенных воздействиях.

■ ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Теоретические разработки, полевые эксперименты выполнены лреи-муяественно на дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почвах. ' '

Длительные стационарные опыты (всего было заложено 6 модель-но-полевых опытов) по влияние уплотняющего действия сельскохо-; эяйственной техники на физические параметры плодородия проводились на серых лесных почвах (Московская н Тульская область), типичном (Курская область) и обыкновенном черноземе (Молдова). Закономерности изменения физических свойств при действии статической нагрузки (с помощью жестких прямоугольных штампов-деформато-ров) изучали в полевых условиях на дерново-подзолистой (Московская) и серой лесной почве (Тульская область).

Изменение физических параметров при осушении изучали на дер'-ново-подзолистых .(Смоленская область) почвах разной степени огле-ения.

Влияние длительного применения удобрений на блок физических параметров изучали на выщелоченном (Орловская область) и типичном черноземе (Курская область).

- 9 - ■

Влияние орошения (слаооминерадиэованньат и минерализованными водами) на изменение физических свойств почв изучали на различных подтипах черноземов Уолдовы (карбонатный, обыкновенный, типичный, тный).

Методы исследований включали комплекс анализов для характеристики физических свойств почв на всех уровнях неструктурной организации.

Ыоденудярно-ионный уровень. Общую УП определяли по;изотермам десорбции ларов воды с расчетом влажности монослоя по методу БЭТ, внешнюю - по Фаррэру , внутреннюю - по разности (Воронин, 1996), Теплоту смачивания - в калориметре смешения (Уткаева, 1981). Энергетическую неоднородность поверхности - с помощью метода полярных красителей (La Fleur, 1971).

Уровень элементарных почвенных частиц и микроагрегатов. Количество элементарных почвенных частиц и микроагрегатов определяли методом Н. А.Качинского. В ряде, экспериментов гранулометрический состав определяли на Седиграфе 5000Д фирмы Mlcromerltlcs" США.1 Реологические параметры - с помощью прибора Реотест-Й,(Ыанучаров, Абрукова, 1982). Для подтверждения ряда выводов использовали растровый электронный микроскоп.

Агрегатный уровень. Использован стандартный набор методик для -определения физических свойств почвы (Вэдюнина, Корчагина, 1986). В ряде' случаев использован никроморфометрический метод аналиаа порозности почвы 'с Ломощью оптико-аналитического анализатора отображений Квантимет-720 (Турсина, Скворцова и др., 1985).

Водоудерживаюиая способность почв. Параметры основной гидрофизической характеристики определяли методом сорбционного равновесия с парами воды, капиллярометрическим и эксперименталь-но-расчешьы, предложенным А.2.Ворониным (1986).

При разработке программного комплекса мониторинга физического состояния почв.использовался метод математического моделирования.

ГЛАВА 3. «ЙИЧЕШЕ ПАРАМЕТРЫ ПЛОДОРОДИЯ ПСЧВ ПРИ УПЛОТНЖЩЕМ .

ДЕЙСТВИИ СЕЛЬСКОХОВЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ.

3.1 Проблема уплотнения почв в интенсивном земледелий и пути ее реюения (обвор литературы)',

В условиях интенсификации сельскохозяйственного производства одним из определяющих требований к почвообрабатывающей технике является повышение ее производительности. Дня этого усложняют ма-

шины, расширяют их функциональные возможности, увеличивают количество узлов и мощность, что приводит к увеличению их массы. Последнее - к увеличению механического воздействия ходовых систем на почву, к значительному переушютненш почвы и другим ~ негативным последствиям, снижают плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур. В связи с этим качественная, количественная и экономическая оценка действия машин на почву занимает одно ив центральных мест в разработке путей и способов сохранения и повышения плодородия почв.

Проблема переуплотнения почв сельскохозяйственной техникой в странах с интенсивным земледелием выдвинулась в последние два десятилетия на одно из первых мест в ряду негативных антропогенны! »»действий на природную среду (Бондарев. 1990).

В обзоре рассматриваются закономерности изменения физических свойств почв при воздействии сельскохозяйственной техники, влияние уплотнения на рост и урожайность сельскохозяйственных культур, вопросы охраны почв от уплотняющего действия сельскохозяйственной техники.

Э.С Закономерности изменения физических свойств почв в условиях различного антропогенного воздействия.

Оценка уплотняющего действия сельскохозяйственной техники в условиях работ дренажа проведена на серых лесных глееватых почвах. Агрономические мероприятия по осувению тяжелых почв наряду с другими приемами включают мероприятия по охране их от уплотнения (Эайделъман, 1986). '

Главная проблема осуяения этих почв состоит в том, что в результате неизбежного уплотнения пахотных почв тяжелой сельскохозяйственной техникой происходит значительное ухудшение физических свойств и локальное сильное переувлажнение, причем существующие дренажные системы не могут сбросить избыточную влагу, так как ив-эа резкого снижения коэффициента фильтрации гравитационная влага просачивается крайне медленно. Эффективность работы дренажных систем молет быть крайне низкой из-за значительного уплотнения почв сельскохозяйственной и мелиоративной техника.

В результате, проведенных экспериментов по воздействие техники, установлены изменения физических свойств до глубины 40 см, причем воздействие техники на недренированные почвы приводит к больаим негативным изменениям. Сопоставление данных по плотности и урожайности показали, что увеличение плотности яа 0.01 г/см по

. V - и -

сравнен» с контролен ведет к снижению урожайности ячменя на нед-ренированной почве на 0.6 ц/га, а на дренированной - 0.65 ц/га. Недреиированная почва более чувствительна к воздействие техники,' чем дренированная. Предложена система мероприятий по охране переувлажненных почв от уплотняющего действия сельскохозяйственной техники (Сапожников, Щепотьев, 1890).

Для оценки уплотняющего действия сельскохозяйственной техники в условиях длительного применения удобрений и орооения был заложен полевой стационарный опыт на северном полигоне лаборатории конструирования агрофитоценозов .АН Молдовы.. Почва-обыкновенный чернозем, содержание гумуса составляет 3.7Х.

Исследовали три варианта:

1) абсолютный контроль

2) высокие дозы удобрений (N170 Р12Й К125)

3) орооение.

В результате установлено, что воздействие ходовых систем тракторов ва чернозем приводит к его уплотнению до 40 см, при этом наблюдается значительное снижение урожая зеленой массы кукурузы. Во влажные год увеличение плотности сложения на 0.01 г/см по сравненио с контролем ведет к снижению урожая эеленой массы в среднем на 18-20. ц/га.1 Аналогичное снижение урожая оеленой массы кукурувы на серых лесных почва составляет 10-12 ц/га (Бондарев,■ Сапожников, Уткаева, Щепотьев, 1987).

Следовательно, в год воздействия техники чернозет более чувствительны к воздействие техники, чем серые лесные почвы. Аналогичный - вывод нами был получен на посеве яровых культур (Сапожников, 1990).

Эффективность действия минеральных удобрений на вариантах с уплотнением почт резко снижается.В засушливые годы орооение частично нивелирует уплотняющее действие техники (Сапожников, Боло-кан, Щепотьев..1991).

Интенсивность разуплотнения черноземов вше, по сравнен») с дерново-подзолистыми и серыми лееншн почвами. Обыкновенные черновеш Молдовы при их уплотнении до 1.40 г/см обладают способностью к разуплотнению, а при уплотнении выше 1.40 г/см^ несмотря на обработка, полного разуплотнения черев год ие происходит. Подученные данные хорошо согласуются с данными В.А.Русанова с соавторами (1981), изучавших скорость разуплотнения обыкновенных черноземов Краснодарского края и с данными И.В.Кузнецовой, В,И.Дани-

ловой (1087), исследовавших роль прокосов набухания х усадки а разуплотнении почв.

3.3 Динамика энергетического состояния воды и структуры дарового лространства при уплотнении и разуплотнении почв.

Исследования провешили на серой лесной почве и типичном черноземе (в обоих случаях с посевом ячменя) в четыре срока: после уплотнения, после посева (1 срок наблюдений), в конце вегетации (2 срок наблюдений), зимой (3 срок) и весной (4 срок) следующего года. Для того, чтобы количественно оценить влияние нагруэки ял ' капиллярно-сорбционный потенциал, был использован коэффициент восприимчивости нагрузки (х): х-Нр - Но/Р.

где Нр - капиллярн о-сорбционный потенциал, находящийся под нагрузкой, кПа. \ •

Но - капиллярно-сорбадонный потенциал без нагрузки, кПА. Р - давление нагрузки, кПА.

Коэффициент восприимчивости нагрузки характеризует уменьшение капиллярно-сорбционного потенциаш при действии статического или динамического давления и определяет ту часть давления,' которая передается на почвенную воду.

' с увеличением динамического давления - тракторов до 206 кПа разность капиллярно-сорбционных потенциалов возрастает, что свидетельствует о снижении доступности воды растениям. С уменьшением влажности разность капиллярно-сорбционных потенциалов уменьшается и в области первого критического потенциала влияние, уплотнения не сказывается на величинах капиллярно-сорбционного потенциала. Следовательно, проходы тракторов приводят к уменьшению количества капиллярно-гравитатдаонной,' капиллярной и пленочно-калиллярной влаги. Следствием этого является снижение" наименьшей влагоемкости ■и границы текучести (Сапожников и др., 1987).

К концу вегетации ячменя почти во всех случаях отмечено снижение разности потенциалов и коэффициента восприимчивости нагрузки. Последействие уплотнения ходовыми системами тракторов на'изменение капиллярно-сорбционного потенциала сохраняется весь вегетационный периодн

Расчет дифференциальной порозности (по формуле Жюрена) показал. что, как для серых лесных, так и для черноземных почв резко сократился объем влагопроводящих пор в интервале >3 мкм. т.е. 'в результате уплотняющего действия тракторов происходят изменения в

■ структурной порозности (за счет резкого сокращения объема макро-и мевопор). В то же время объем пор <3 мкм,(поры упаковки гранулометрических элементов - текстурная лорозность) не меняется .(рис. 2). .

'' В результате уплотняющего действия сельскохозяйственной тех- ■ ники изменяется не только объем, но и ориентация пор. Сразу после проходов техники наблюдаются горизонтально ориентированные лоры (на контрольных участках преобладают лоры вертикальной : ориентации) . Горизонтально вытянутые поры фиксируются и во второй срок наблюдений. Ухудшение физических свойств почв при уплотнении связано не только с формированием плотной неагрегированной массы, но и с образованием горизонтальных пор, ориентированных перпендикулярно действию нагрузки (Сапожников, Скворцова, 1986).

За счет резкого уменьшения объема влагопроводящих пор происходит уменьшение коэффициентов влагопроводности. Так при капил-лярно-сорбционном потенциале Ю Дж/кг в слое 0-10 см серой лесной^ почвы коэффициент влагопроводности на контроле составляет 7,5*10 м/с, при двухкратном проходе трактора НТЗ-82 - 2.2*10" м/с, а при четырехкратных проходах тракторов К-701 и Т-150К коэффициент % влагопроводности снижется более, чем на порядок и составляет 5*10* .. Н 3*10~* соответственно.

В'конце вегетации в результате усадки происходит снижение во- • ' довместимости,' отмечена тенденция сокращения объема пор >3 мкм, вследствие чего различия во влагопроводности контрольных и уплотненных вариантов .сохраняются весь вегетационный период. ' При изучении свойств мерзлой почвы использовали комплекс специальных физических, меэо- и микроморфологических наблюдений. ' ' Максимальные значения весовой и объемной льдистости отмечены в слое 0-5 см, в котором обнаружены наименьшая плотность почвы и вследствие высокого кристаллизационного давления льда - максимальное количество крупных пор. Коэффициент морозного разуплотнения. как на серых лесных, так и на черноземных почвах выше на уплотненных участках (Сапожников, Скворцова, Бгаицов, 1987; Сапок- ■ ников, 1990). ■ ■ ,

Мезоморфологические исследования показали, что на контрольных вариантах ледяные прожилки располагаются по межагрегатньм порам. На вариантах с уплотнением почвы тракторами К-701 "и Т-150К четко выражена субгоризонтальная "рванная" слоистость.

Анализ строения уплотненных образцов позволил установить,.что

процесс прсмерзания на серых лесных и черноземных почвах приводит . к. разуплотнению почвенной массы и формированию структурных отдельное тейпреимуществен но чешуйчатой и пластинчатой формы. На более плотных вариантах образуются пластинчатые и линзообразные ' кристаллы льда, а на более рыхлых - волокнистые.

Изучение вцдимой порозности в шлифах вертикальной ориентации показало, в целом, высокие значения'на всех исследуемых вариантах, однако : на уплотненных вариантах отмечено снижение площади пор во всем исследуемом диапазоне >0.05 ым. Следует учесть, что данная структура порового пространства не' устойчива, она соответствует объему и форме ледяных прожилок. Весной происходит перегруппировка пор. В результате обработки, циклов набухания-усадки, замерзания-оттаивания происходит частичное разуплотнение почвы/ важньы элементом которого является ослабление горизонтальной слоистости. Различия по плотности и объему порового пространства контрольных и уплотненных вариантов сохранились.

Анализ суммарного эффекта разуплотнения серых лесных и черноземных почв за счет вспащки и естественных процессов набухания-усадки, замерзания-оттаивания'позволяет заключить, что;-50 X от общего изменения плотности приходится на вспашу, ~ ЗБХ - на .-.процессы набухания-усадки и~-15Х - На процессы замереания-оттаи-вашиг . . -

3.4 Обоснование допустимых уровней воздействия сельскохозяйственной техники на* почву в зависимости от ее физических свойств.

. Регламентация уровня воздействия движителей на почву возможна, .если известны компоненты и взаимосвязь в следующей цепи: величина и характер распределения внешних сил - запряженное состояние почвы - интенсивность протекания различных процессов. Для выявления принципиальных закономерностей взаимосвязи между внешней нагрузкой и изменением фивических характеристик почвы в лабораторных экспериментах использовали компрессионный прибор системы Литвинова, 1ИЛ-9, а в - полевых условиях - жесткие прямоугольные штампы. > ; .'.

В диапазоне реальных давлений, действующих в контакте движителей с почвой, с помощь» жестких прямоугольных штампов могут быть определены весьме важные зависимости изменения физических параметров почвы. На базе этих зависимостей и с учетом реальных исследований конкретных вариантов техники в системе движитель-почва могут быть найдены допустимые величины внешнего вое-

■ 16 ■

действия на почву. . , . , ■

Анализ массовых лабораторных данных по сжимаемости дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почв показал, высокую суммарную корреляций величины деформации от ее исходной плотности и влажности. По средним данным рассчитывали зависимость осадки почвы (И) от величины нормальной нагрузки (Р). Н-Но*Р~ . Данная зависимость чисто эмпирическая, но испсшьвована нами как компактная и удобная форма, связывающая величину осадки почвы и давления нагрузки. Для выявления роли начальной плотности и влажности в оценке варьирования коэффициента сжимаемости и модуля ; общей - деформации был применен двухфакторный дисперсионный анализ.: В наибольшей степени на наученные свойства влияет начальная влажность (40%), начальная плотность - на 267., на взаимодействие факторов приходится 20%, на случайные факторы - 14Х. .

Воздействие нагрузки в палевых условиях на дерново-подэолис-* тых и серых лесных почвах до 200 кПа приводит к изменению физических свойств: возрастают плотность и твердость, увеличивается-количество глыбистой фракции, снижается количество агрономически, ценных агрегатов, при возрастании нагрузки повышается водоустойчивость агрегатов, обусловленная снижением их.порочности.

' Изучение микростроения почв, уплотненный статическими нагруз-' ками, показало, что при давлении 100 кПа уменьшается количество Крупных пор и межагрегатная порозность. Появляются зоны высокого уплотнения: блоки с тонкой внутриблочной порозностыо и ■ крупные межблочные трещины. ' ./

При нагрузке в 200 кПа отмечена массивная структура и плотное сложение. . Поры не сообщаются или связаны единичными трешками. Порозность, главным образом,- ваговая, есть поры плотной упаковки агрегатов.

1 Количественный анализ пороэяости в шлифах (с помощью оптико-электронного анализатора изображений Квантимет-720)_показал, что при давлении 125 кПа площадь пор > 1500мкм уменьшается более, чем в 5 раз по сравнений с контролем. При нагрузке происходит изменение периметра.пор, причем изменение последнего происходит менее резко, чем площади. Это указывает на изменение формы порового пространства при сжатии: уменьшается округлость пор, возрастает степень их анизотропности и изреэанности.

Комплексный подход к оценке порового пространства.физическими -и микроморфометриче«£ими методами наиболее эффективен при изуче-

- 17 - .

НИИ его особенностей, изменений при. нагрузке.;.

Расчет дифференциальной пороэности по формуле Корена показал, что в пахотном слое при давлении 50 кПа совращается объем пор >00 мкм. При нагрузке 125 кПа сократился.объем пор >30 мкм, при наг-'руэке гОО кПа - объем .пор > 10 мкм. Объем пор < 10 мкм в процессе-уплотнения статическими нагрузками до 200 кПа остается стабильным. . . .

На изученных типах почв нагрузка в 50 кПа <при влажности 0.8 НВ . значительных изменений физических свойств не вызывает. Существенные изменения физических свойств проявляются при давлении 125 КПа.. При таком давлении происходит " необратимое в течение Вегетационного периода'ухудшение физических свойств. Следовательно, допустимая норма нагрузки да почву должна быть меньше данной величины. Учитывая, что верхний предел оптимальной для роста растений на дерново-подзолистых и серых лесных почвах не- превышает 1.30 r/cif; находим, что допустимая норма нагрузки при влажности 0.8 НВ на этих почвах не должна превышать 60 кПа. -

У читывал, что такой агротехнический прием,как закрытие влаги, .проводят при влажности большей или равной НВ, * полагаем, что допустимая норма нагрузки на почву при этом не должна превышать 40 50 кПа. .

Таким образом, результаты исследований физических свойств' дерново-подзолистых и серых лесных почв, с учетом материалов по - различны* подтипам'черноземов (Русанов и др., 1981; Медведев, 1988; Сапожников, Уткаева, Абрукова, Щепотьев, 1988) позволили уточнить по сравнению с ГОСТ 26955 - 86 .нормативы допустимых давлений на поЧву при различной влажности ;

1 '•НВ ' 40 - 50 rila

0.7 - 0.8 НВ 80-90 •

0.7 - 0.6 НВ 90-100 < О.б НВ 120 - 150

3.5 Модель уплотнения пахотных лочв движителями сельсколо- -эяйственной техники. .

Теоретическим основанием' построения прогнозной модели служит разрабатываемая нами концепция . базовых показателей физического состояния почв. *

Формализация модели связана с описанием зависимости в виде функции нескольких переменных, т.е. с нахождением аналитической

записи функции, области ее определения и допустимых значений:

где^у и уО - прирацение плотности и исходная плотность пахотного горизонта, г/смЭ. Р - максимальное давление движителя на поверхность почвы, кПа. Э - удельная поверхность, (¿7г. V - весовая влажность,X. ,

В информационную базу моделирования включены результаты экспериментов на дерново-подзолистых, серых лесных почвах и различных подтипах черноэемов. . ' Для построения модели использовали приращение плотности пехотного горизонта от каждого из рассматриваемых факторов.' Максимальные коэффициенты корреляционного отношения и значений коэффициента Фишера отмечены для зависимости уплотнения от исходной плотности и величины максимального/давления техники на поверхность почвы. Эти зависимости и были полажены в основу прогнозной модели.

Итоговая аналитическая запись модели выглядит следующим образом: РГ$(гПа'*) 3 ' У

а, * Р/Ъ +аз' 'Л] ;

' где ушах - максимально возможная плотность, г/смЗ. а1.,.а4 - эмпирические коэффициенты. . Определена чувствительность модели к изменению значений ее параметров, а также экспертная и экспериментальная оценка качества прогноза (Сапожников, Прохоров, 1990).

Использование данной модели позволит достаточно точно и'оперативно следить за уплотнением почв и более обоснованно й своевременно планировать и реалиэовывать мероприятия по борьбе.с этим негативным явлением.

ГЛАВА 1У, КОМПЛЕКСНАЯ СВДНКА ИЗМЕНЕНИЯ " ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ В РЕЗУЛЬТАТЕ РАБОТЫ ДРЕНАЖА." РОЛЬ ПРОЦЕССА СГЛЕЕНИЯ В ФОРМИРОВАНИИ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ. / Основными причинами изменения физических свойств почвы при осушении являются, во-первых,.резкая смена водно-воздушного режи-' ма,связанная со сбросом избытка влаги, во-вторых, изменение физических свойств в соответствии с изменившимися факторами почвообразования. Первая группа явлений в профиле наблюдается в первые три года после осушения, вторая приобретает законченный вид или

■ ' - 19 -

оформляется в закономерную тенденцио на староосушаешх почвах (Петров, 1987).

. Детальный анализ изменения отдельных физических свойств почв в результате работы дренажа дан в обобщающей монографии Ф.Р.Эай-дмьмана (1985). Нами предложен анализ целостного изменения физического состояния почв с учетом иерархии,структурных уровней ее организации.

4.1 Комплексная оц&нка изменения физических свойств почв при ...-.■ осушении. ;

Анализ изменения свойств дерново-подзолистых почв при осушении на . модекулярно-ионном уровне позволил сделать заключение об уменьшении обшрй УП главным образом за счет внешней. ■Относитель- ; ное постоянство внутренней поверхности свидетельствует о диспер-гации крупных доменов и выносе диспергированных частиц при осушении без' изменения минералогического состава. Уменьшение УП при осушении свидетельствует об интенсификации процесса лессиважа.

Значения чистых дифференциальных теплот десорбции на осушенном варианте оказались выше, что связано с выносом тонкодисперсного материала. При осушении вследствие уменьшения УП происходит уменьшение теплоты смачивания. Отмечена тенденция к возрастанию гидрофильности и снижению плотности поверхностного заряда, связанная с выносом катионов (Сапожников, 1990),

Возрастание гидрофильноети при осушении обусловлено большей гидрофильноетью гумусобых соединений. Так, по даннш микроморфологических исследований (Целищева, Зейдельман, Старцев, 1988) при осушении полностью исчезают слаборазложивпиеся растительные остатки, уменьшается количество гидрофобного "перегнойного" органического.вещества.

При осушении отмечено возрастание доли отрицательно заряженных участков поверхности, обусловленное выносом органического вещества, 'Имеющего часть положительного заряда и оксидов железа, заряженных положительно.

На уровне элементарных почвенных частиц и микроагрегатов наб- • людается некоторое облегчение гранулометрического состава осушенной- толщи за счет выноса тонких фракций с дренажным стоком. При этом значительно уменьшается фактор дисперсности, т.е. при осушении создаются более благоприятные условия для образования водоустойчивых агрегатов и агрегирования.

При осушении отмечено увеличение прочности структурных свя-

эей. Если при йгдеении наблюдается усиление коагуляционного типа структурных связей (Эайделъман, Болатбекова, 1984), то при сюуше- , ни« наблюдается противоположный процесс - усиливается конденсационный тип структурных связей (Сапожников, Уткаева, Макеев, 1991).

■ Это положение о повышении прочности структурных связей подтверждают материалы,- полученные с помощь» электронной микроскопии. Осушенные почвы характеризуются большей площадью контактов, контактные взаимодействия происходят по*типу базис-базис, что обеспечивает более высокие прочностные характеристики по сравнению с неосушенными почвами, на которых площадь коптактного взаимодействия меньше и оно происходит по типу базис-скол.

При осушении уменьшается способность к тиксотропному разжижению.

На агрегатам уровне отмечено значительное уменьшение содержания агрегатов > 10 мм на осушенной почве, увеличение количества агрономически ценных агрегатов и коэффициента структурности. Водоустойчивость макроструктуры не претерпевает суя&ственных изменений при осушении.

Анализ категорий порозности показывает, что на осушенных почвах наблюдаются более высокие значения межагрегатной порозности... При осушении происходит увеличение структурной (мффО- и М930П0- ;. ровность) и уменьшение текстурной порозности.

Дренированные почвы менее чувствительны к воздействию нагрузки по сравнению с недренированными. В силу меньшей исходной влажности они меньше уплотняются и, следовательно, допустимые нормы нагрузки сельскохозяйственной техники на дренированные почвы могут быть большими. : Это хорошо подтверждается результатами наших полевых опытов.

Анализ водоудерживашей способности показывает, что:параметры ■ОГХ имеют повышенные значения влажности при рГ <2 на:- осушенных почвах; при рР >2 наблюдается противоположная тенденция: на опушенной почве влажность меньше. По крив&м СГХ проведен расчет дифференциальной порозности. Количество крупных пор (>60 мкм) на осушенных почвах больие. В связи с ростом порозности на осушенных почвах возрастают значения коэффициентов фильтрации и влагопро-водности.

4.2 Роль процесса огмеиия в формировании физических свойств почв.

Роль оглеения как "стартового".механизма для многих других

. - 21 -процессов чрезвычайно важна (Таргульян, Бирина, 1986). Оглеение способствует дезагрегации и пептизации мелкозема и ила (Градусов, Чихикова, 1985), снятию защитных пленок железа с поверхности минералов, что увеличивает^их податливость к разрушению и трансформации. . ■.,■**'..

Поскольку сущность процесса глееобразования - несбалансированный вынос железа из мелкозема или из его плазмы ,(3айдельман, 1974), то естественно предположить, что он изменит весь комплекс физических свойств. Степень воздействия оглеения яа физические свойства определяется генезисом пород и особенностями водного режима (Зайдельман, Болатбекова, 1985).

В результате проведенных нами экспериментов (Сапожников, . 1981; Сапожников, Береэин, 1982; Сапожников, Уткаева, Макеев, 1391) установлено, что оглеение оказывает мощное воздействие на весь комплекс физических свойств. В почвах на кислых почвообразу-ющшс породах в условиях застойного водного режима оглеение приводит к следующим изменениям.

На молекулаоно-ионном уровне - к увеличению УП, теплоты смачивания, площади положительно заряженных участков поверхности, к снижению плотности поверхностного заряда, гидрофильности. ■. На уровне элементарных почвенных частиц и микроагрегатов - к увеличению содержания глинных компонентов, дисперсности, усилению" коагуляцирнного типа структурных связей; способности к тиксотропному разжижению. .' . *

На агрегатном уровне - к увеличению глыбистости, уменьшению количества агрономически ценных агрегатов, росту водоустойчивости, вследствие уменьшения вкутриагрегатной порозности; к снижению категорий порозности, к снижению доли крупных (>60 мкм) и увеличению мелких (< 3 мкм) пор.

Отмечено повышение водоудеркивавдэй способности, ухудшение условий влагообеслеченности растений, снижение значений коэффициентов фильтрации и влагопроводности.

ГЛАВА Y. ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ФИЗИЧЕО КИЕ ПАРАМЕТРЫ ПЛОДОРОДИЯ 4EPH0QEMQB.

5.1 Удобрения н физические свойства^почв (обвор литературы).

В настоящее время общепризнано, что физическое состояние почв суглинистого и глинистого гранулометрического состава определяется содержанием и качественным составом органического вещества^ В

связи с этим оптимизация.физических свойств почв в целях повышения их плодородия предполагает'поддержание бездефицитного баланса органического вещества при достаточном его содержании и создании положительного баланса при его дефиците. ,

Основным способом повышения запасов гумуса почвы, и; следовательно, оптимизации физических свойств является внесение органических удобрений,(навоза). Необходимо отметить, что внесение навоза многими исследователями справедливо рассматривается не столько как источник дополнительного питания растений и повыяения микробиологической активности почв, сколько как источник пополнения запасов гумуса - основного цементирующего почвенные агрегата материала...

Приведено обобщение по влиянию навоза на физические свойства основных типов почв;, установлено его положительное влияние на агрегирование и улучшение их физического состояния. Рассмотрена роль различных составных частей гумуса в формировании : физических свойств почв.

В научной литературе по-разному оценивается влияние минеральных удобрений на физические свойства почв.- Сшни исследователи считают, что применение минеральных удобрений, главным образом в. больших дозах, разрушают почвенную структуру,, повышают плотность (Калиновекая и др., 1979; Семенов, 1981). Отрицательное действие удобрений усиливается при повышении доз, продолжительности срока внесения удобрений, при возрастании в их составе доли физиологически кислых удобрений. 1 .. ■

Другая часть исследователей не отмечает каких-либо существенных изменений физических свойств почв при внесении удобрений (Саввинов, 1936; Мартынович, 1976; Бахтин, Семенов, 1981).

Имеются также данные показывающие, что минеральные удобрения (в основном в небольших дозах) улучшают водно-физические свойства почв (Гуревич, 1962; . Братин и др.,'1975; Лыков, 1982). Их положительное действие чаще всего объясняется повышением урожая и дополнительным поступлением растительных остатков. .

В связи с этим необходимы детальные комплексные исследования (с учетом иерархии структурной организации) по оценке влияния удобрений на физическое состояние почв.

5.2 Комплексная оценка изменения физических свойств черноземов .при длительном применении удобрений.. ■,:'.

На модекулярно-ионном уровне при действии органических удоб-

рений увеличивается общая УП типичного чернозема, как за счет увеличения внешней, так и внутренней УП. Увеличение обцей УП происходит за счет образования на поверхности твердой фазы тонкодис--персных гумусовых структур (возрастание внешней УП) и вследствие ч повышения содержания гумуса происходит увеличение внутренней УП, так как гумусовые структуры обладают хорошо развитой внутренней УП (Бондарев, Кумпан, 1979; > Сапожников, 1982; Федорова, 1991). Следовательно, при внесении органических удобрений увеличивается микрооструктуренность почв, образуются домены с хорошо развитой внутренней УП. Действие минеральных удобрений отлично от действия органических. Так, при внесении NPK отмечено увеличение только внешней УП (Сапожников; Уткаева, Абрукова, Щепотьев, 1988).

На выщелоченном черноземе при внесении высоких доз фосфорных удобрений , величина общей УП уменьшается за счет уменьшения внутренней. Механизм этого явления обусловлен образованием на поверхности твердой фазы труднорастворимых соединений фосфора, блокирующих активные участки поверхности. В результате такой блокировки ' внутренняя УП сокращается [Сапожников, 1990) . Известно, что внесенный фосфор закрепляется в основном в виде Са-Р фракции, в результате чего происходит необратимая коагуляция в ШК за счет об-.разования прочных мостичных связей активных центров с Са (Афонина, Усьяров, 1990; Калишина, 1990). Фосфаты Се при этом могут-способствовать агрегированию элементарных почвенных частиц и снижению об»(ей УП. Следствием этого является снижение величины набухания при внесении фосфорных удобрений (Нурмагабеков, 1990).

Чистая дифференциальная теплота десорбции паров типичного чернозема увеличивается, как при внесении органических удобрений, так и NPK, причем особенно резко это увеличение отмечено в последнем случае. Связано это с уменьшением смектитовой компоненты в минералогическом составе почвы, обладающей небольшой величиной - чистой дифференциальной теплоты десорбции. При действии органических и минеральных удобрений происходит увеличение теплоты смачивания. ~ Наибольшей удельной теплотой смачивания (гидрофиль- . ностьв) в наученных вариантах обладает почва под чистым паром, наименьшей - почва с навозом, что обусловлено гидрофобностыо вносимого навоза.

При длительном применении органических удобрений происходит увеличение доли положительно заряженцых участков поверхности, связанных с наличием функциональных аминогрупп - NH2, входящих в

- 24 - '

состав полипептидов и гуминовых кислот, имеющих положительный га-ряд (Орлов, 1985). В вариантах опыта с бессменным паром наблюдается противоположный процесс - уменьшается доля положительно заряженных участков поверхности, связанных с меньшим содержанием гумуса и наличием в его составе аминогрупп. Уменьшение' содержания аминогрупп при агрофизической деградации черноземов отмечено и В.Ы.Сорочкиньы с соавторами (1990).

На уровне элементарных почвенных частиц и микроагрегатов при действии органических и фосфорных удобрений происходит увеличение* прочности структурных связей и.компонентов ила, снижается способность к тиксотропному разжижению4 и количество воднопептизируемого ала.'

При действии минеральных удобрений упрочнение структуры не отмечено, увеличивается способность к тиксотропному разжижение. В подфракциях дробной лептиэацни снижается содержание смешаннослой-ных образований, * увеличивается количество тонкодисперсного кварца. Происходит переход илов иэ более, прочносвязанных категорий в менее прочносвязанные, обеднение агрегированных подфракций сме-шаннослойнши слюда-смектитовыми образованиями, . пополнение их продуктами механической дезинтеграции минералов более крупной размерности, такими как кварц и слюда.

Применение минеральных удобрений и бессменное парование изменяет взаимодействие тонкодисперсных компонентов, разрушая наиболее важные из них - смешанно-слойные образования (Чижикова, Сапожников, Иванов, 1992). '

На агрегатном уровне на всех вариантах'опыта типичного и выщелоченного черноземов плотность почвы варьирует в довольно узких пределах и находится в пределу оптимума. Как общую тенденцию можно отметить более низкие значения при внесении навоза и фосфорных удобрений. Длительное применение навоза и фосфорных удобрений существенно не сказывается на изменение'агрегатного состава и водоустойчивости. ' •

1 Наиболее важным показателем в изучении свойств почв на агрегатном уровне является прогноз изменения плотности, при' действии нагрузки (изучение процессов сжимаемости). Опыты по компрессионному сжатию черноземов показали следующее: если при одной и той же нормальной нагрузке уплотняли образцы почв одинаковой влажности, но различной плотности, то после сжатия более плотным был образец с большей исходной плотностью. Однако величина возрастания

плотности в этом случае меньше, чем в образце почвы с рыхлым сложением.

Применение навоаа ослабляет уплотнение чернозема за счет уменьшения исходной плотности и сжимаемости. При внесении минеральных удобрений, сжимаемость увеличивается.

Под действием органических удобрений происходит увеличение крупных пор <>120 мкм), при внесении минеральных удобрений объем пор >120 мкм снижается на 20-25 X.

Аналиэ водоудерживающей способности показывает, что параметру ОГХ имеет более высокие значения влажности при заданном pF во всем интервале влажностей при применении органических удобрений. При этом отмечено-уменьшение влажности в диапазоне pF от 0 до 4.5 и увеличение в интервале pF> 4.5. Весь комплекс свойств, связанный с зависимостью потенциала влаги от влажности показал разную направленность изменений, происходящих под действием органических и минеральных удобрений: на вариантах почвы с навозом увеличивается влажность первого критического потенциала, предела текучести, увеличивается водовместимость; на вариантах с NPK уменьшаются влажность первого критического потенциала, предела текучести, водовместимость. Выявленные различия в консистенции почвы при внесении удобрений выражены в большей степени для границы текучести, чем для границы пластичности.

ГЛАВА Y1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНС8ЕМ0В В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ.

6.1 Агрофизическая деградация черноземов в условиях оровения (обэор литературы).

■ Фактором, ограничивавшем получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в лесостепной и степной зонах является влага. Орошение нередко изменяет направление почвенных процессов, приводя к негативным последствиям. Диапазон неблагоприятных свойств черноземов, приобретенных в результате орошения довольно широк (Егоров, 1984; Айдаров, Корольков,' 1984; Крупеников, Подымов, Скрябина, 1985; Розанов, 1989; Позняк, 1990, 1992; Чижикова, 1991' в многие другие).

Многочисленными исследованиями установлено, что при орошении черноземов- главным негативным последствием является их агрофизическая деградация, т.е. разрушение исходной зернистой структуры

(особенно в поверхностном пахотном горизонте), увеличение глыбис-тости, дисперсности, набухания и, как следствие, существенное увеличение плотности, твердости и трещиноватости в сухом состоянии. ' ,

По нашему мнению, общий процесс агрофизической деградации при орошении состоит из двух процессов - процесса деструктуризации (обесструктуривания или слитйэации по Б.Г.Розанову) и процесса уплотнения тяжелой сельскохозяйственной техникой.

Исследования механизмов указанных процессов показали, что главными предпосылками развития агрофизической деградации при орошении являются:

1)исходно высокое содержание глины при существующем мовтмо-риллонитовом составе глинистого материала.

2) отсутствие свободного карбоната кальция в гумусовом горизонте.

3) низкая гумусированность почвы (3-4Х гумуса).

Определяющими внешними факторами агрофизической деградации

являются:

1) периодически Частое' чередование интенсивного увлажнения почвы при поливах и резкого высыхания ее в межполивные периоды в условиях высоких температур, причем, чем длительнее сухой и жаркий межполивной период, тем в большей степени почвы подвергаются4 агрофизической деградаций.

2) высокие нагрузки сельскохозяйственной техники на почву при ее многократной механической обработке, часто в переувлажненном состоянии и в период уборки урожая. ' -

Необходимо отметить, что явление агрофизической деградации орошаемых черноземов наблюдается практически повсеместно и мажет быть признано важным моментом их антропогеннной эволюции.

Физическая природа этого явления не может считаться до конца понятой, необходимы дополнительные комплексные исследования с использованием методов морфометрии порового пространства, электронной микроскопии, физической и коллоидной химии.

.6.2 Комплексная оценка »вменения физических свойств черяове-мов при орошении.

На молекулярно-ионном уровне отмечено возрастание общей УП за счет преимущественного роста внеиней. Увеличение общей УП при орошении пресной водой составляло 10-12%, а при орошении минерализовавши бодой 16-182. При орошении отмечена тенденция снижения

- 27 - ;

внутренней УП, связанная со снижением содержания смектитовой фа-

•'ВЫ.- ■■ .■ \ ■ ' ' . ■ .

Установлена закономерность роста теплоты смачивания, удельной теплоты смачивания и уменьшения плотности поверхностного заряда при орошении (Сапожников, 1992). Увеличение гидрофильное?« связано с увеличением гидрофильности гумусовых веществ ври орошении (Орлов, Аниканова, Маркин, 1980) и уменьшением содержания смекти-, товых компонентов (Чижикова, 1991).

Анализ соотношения форм положительно и отрицательно заряженных участков поверхности позволил сделать вывод об относительном возрастании доли отрицательно заряженных участков поверхности, обусловленных увеличением числа гидроксильных групп гуминовых кислот, имеющих отрицательный заряд.

На уровне элементарных почвенных частиц и микроагрегатов отмечено увеличение содержания физической глины и ила (в том числе и агрегированного) в орошаемых черноземах. Горизонты йочв,- не подвергшиеся орошенко, являются более способными к агрегированию, в то время как горизонт вариантов орошаемых черноземов более дисперсны. , Для всех изученных черноземов характерна дилатант-ность: условный предел текучести Рк1 больше динамического предела текучести Ркй. Характерно, что проявление дилатансии меньше на1 орошаемых участках, то есть орошаемые почвы содержат меньшее количество устойчивых микроагрегатов.

В орошаемых черноземах возрастает прочность структурных связей, формируется конденсационный тип структурных связей, контакты по типу баэис-базис; увеличивается также способность к тиксотропному разжижению (Сапожников, Уткаева, Васенев, 1992).

На агрегатном уровне в орошаешх условиях происходит значительное увеличение глыбистой фракции, уменьшается количество аг-.рономически ценных агрегатов и коэффициента структурности. Особенно резко это уменьшение проявляется при орошении минерализованной водой, ' -

Анализ водоустойчивости агрегатов показывает, что в орошаемых условиях этот показатель выше. Обусловлено это снижением порозности агрегатов на орошаемых участках. Снижение это устойчиво и наблюдается в той или иной степени на всех изученных вариантах и может достигать &% (по абсолютной величине) в случае орошения минерализованной водой.

При орошении происходит не только 'уменьшение .общей и агрегат-

- 28 - ' ной порозности, но и резкое уменьшение межагрегатной. В пахотном слое черноэемов при орошении минерализованными водами межагрегатная пороаность снижается в 3-5 раз. Данный вывод подтверждается и микроморфологическими исследованиями Т.В.Турсиной (1988).

Во всех изученных нами подтипах черноэемов отмечено увеличе- 1 ние плотности на 15-50 х, причем наиболее значительные изменения отмечены при орошении минерализованными водами.

Таким образом, на агрегатном уровне процессы агрофизической деградации связаны с увеличением плотности и глыбистости, снижением количества агрономически ценных агрегатов и коэффициента структурности, резким уменьшением общей, агрегатной и межагрегатной порозности.

.Причинами агрофизической деградации могут быть следующие: 1) Процесс орошения приводит к дезагрегации почвенной массы, ее диспергации, продукты которой закупоривают внутри- и межагрегатные поры, при этом в орошаемых почвах существенно увеличивается .количество водно-пептиэируемого ила, который придает почвам неблагоприятные физические свойства. Существенно снижается способность почвенной массы к образованию водоустойчивых агрегатов, при этом формируется конденсационный тип структурных связей. В результате этого почвы сильно уплотняются и приобретают слитое сложение.

2) В силу большей исходной влажности значительное ухудшение физических свойств орошаемых почв может наблюдаться при уплотнении тяжелой сельскохозяйственной техникой. В связи с этим допустимая норма нагрузки .на орошаемые почвы не должна превышать 60 кПа. Следует учесть, что большая уплотняемость орошаемых почв связана не только с большей влажностью в момент уплотнения* но и с увеличением УП. С ростом величины УЛ.уплотняемость резко возрастает (Сапожников, Прохоров, 1990).

Необходимо отметить, что скорость, проявления этих процессов различна.. Процесс дезагрегации происходит намного медленнее процесса уплотнения: Опасность дезагрегации почв при орошении заключается в необратимости самого процесса и аккумулятивном характере накопления его продуктов. Процесс дезагрегации диагностируется на,молекуларно-ионном уровне и уровне элементарных почвенных частиц, а процесс уплотнения - на агрегатном уровне. Количественно диагностировать эти процессы можно по ориентации порового пространства. При уплотнении почв тяжелой сельскохозяйственной

техникой формируются горизонтально ориентированные поры, при проявлении процесса слитизации (дезагрегации) - вертикально ориентированные. Для диагностики этих процессов изготавливают шлифы вертикальной ориентации, в них определяют количество пор горизонтальной (1г) и вертикальной (1в) ориентации. Степень ориентации определяется по формуле C-lB/Ir - 1 и диагностируют техноген-но-уплотненны» горизонта по величине С, 'меньшей или равной -0.2, а с—литые (дезагрегированные): по С большей -0.2 (Сапожников, Скворцова, Достовалова, 1990).

■Для количественной оценки потенциальной опасности агрофизической деградации черноземов при орошении нами предлагается использовать концепцию базовых показателей. Достаточно корректно оценить устойчивость ■ черноземов к агрофизической деградации при орошении можно на основании данных удельной поверхности , и плотности сложения, отражающих различные иерархические уровни в структурной организации почв (табл.1). * •

Условное балльное ранжирование черноземов пб удельной поверхности и плотности сложения проведено на основании хорошо из- , вестного положения о том, что сильнее всего подвержены агрофизической 'деградации при орошении более плотные и глинистые почвы. На основании экспертной оценки данных принимаем, что почвы/ полу-чиввне суммарный балл <3 обладают слабой степенью агрофизической деградации при орошении; почвы, получившие 3-5" балла - средней степенью; а почвы,' получившие более 5 баллов - высокой степенью (Сапожников. 1992). • '

Таким образом, если величина равновесной объемной поверхности (произведение -удельной поверхности на равновесную плотность сложения) превышает 110 м2/смЗ, то такие почвы оценивают как средне- и. сильноподверженные агрофизической деградации, Предложенная оценка потенциальной предрасположенности к arpo-* физической деградации при орошении позволяет выбрать на территории планируемого орошения участки, на которых неблагоприятные последствия . минимальны. В случае невозможности исключить из зоны планируемого орошения участки с рав-' новесной объемной поверхностью > 110 мй/смЗ, можно заранее запланировать мероприятия по снижению неблагоприятных последствий орошения. Это внесение высоких доз органических удобрений. насыщение севооборота люцерной, орошение малыми нормами и т.д.

- эо -

Оценка потенциальной опасности агрофизической черноземов при оройении

Таблица .1. деградации

I—;—1-—1-1—--

| УП, |0ценоч- |Плотность[Оценоч-

| |ный балл |сложения,(ный балл

|м2/г | | г/смЗ (

I I I I

1-—Т—-1

Суммарный!Ориентировочные | балл |значения объем- | |ной поверхности, | |м2/смЗ, степень | ¡деградации |

Н—+ [60-80' | (81-90Л |91-100| | >100 |

н--+-

| < 1.20 г

I1.21-1.ЭО| |1.31-1.40|

I :: I

1

.2

3

4

1 2 3

<3 | .< 110, слабая |

3-5 |110-1Э0, средняя!

>5 | > 130, сильная |

' I I

Анализ водоудерживающей способности показал,, что , параметры СГХ орошаемых черноземов (в области высоких значений рР) до первого критического потенциала имеют белее высокие значения влажности при фиксированном рр, В интервале потенциалов от первого критического до' нуля - более низкие значения влажности при фиксированном рр. Причем, нижняя часть ОГХ более чувствительна к изменению условий орошения. Как следствие этого в ореиваемых условиях происходит снижение наименьшей влагоемкости, диапазона активной влаги, коэффициентов фильтрации и влагопроводности; текучее состояние почва приобретает при меньшей влажности. *

По' кривым ОГХ проведен расчет дифференциальной порозности. Как при орошении слабоминераливоваиными, так и минерализованными водами в первую очередь меняется объем мезопор (60 * 3 мкм). При орошении минерализованными водами отмечена тенденция сокращения объема макропор (>60 мкм).

ГЛАВА VII. МОНИТОРИНГ ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ (ПРИНЦИПЫ И ПРОГРАММНЫЙ КШПЛЕКС).

'7.1 Основные принципы мониторинга физического состояния почв.

С ростом техногенной нагрузки на почву, выражающийся в использовании тяжелой техники, увеличении числа и интенсивности'обработок пахотного горизонта, ; внесении высоких доз .минеральных удобрении, расширении площади орошаемого и осушаемого земледелия,

все чаще возникают экологически конфликтные ситуации, неблагоприятные с агрономической (в том числе и агрофизической) точки эрения. Своевременная диагностика таких ситуаций и предупреждение (оповещение) о возможной деградации физических свойств - основное назначение мониторинга физического состояния почв.

Мониторинг физического состояния почв - подсистема агроэкодо-гического мониторинга. Проблеме агроэколог ического мониторинга в настоящее время уделяется большое внимание (Добровольский, Гришина, Орлов, 1963; Крупеников, Урсу, 1985; Воронин, Шеин и др.', 1990; ШишоВ, Муромцев, 1990 и многие другие).

В настоящее время особенно актуальна задача управления агрофизическим состоянием почв, находящихся в сельскохозяйственном использовании. При реализации управления можно отметить три класса возможных решений. Во-первых, это решения связанные с дальней- \ ним использованием почвенных ресурсов в рамках существующей технологии. Во-вторых, решения о необходимости внесения соответствующих корректировок в систему управления на-оператйвно-тактическом уровне, т.е. смена технологии. Наконец, это вывод о .необходимости. принятия экстренных мер по предотвращению или ликвидации последствий проявления неблагоприятных Факторов, .вплоть до смены типа землепользования. Выбор» того или иного решения обусловлен конкретными значениями комплекса показателей или одного из них в зависимости от степени информативности. Методологической основой поиска' комплекса показателей физического состояния почвы, который может быть использован в целях мониторинга, служит разрабатываемая нами концепция базовых показателей.

Основные задачи мониторинга физического состояния почв заключаются в следующем:

1. Контроль'за физическим состоянием почв для своевременных рекомендаций по предотвращению неблагоприятных последствий.

2. Своевременная -диагностика неблагоприятных физических свойств при различном антропогенном воздействии.

,3. Расчет экологически безопасного уровня агротехнического воздействия на почву.

Для целей мониторинга физического состояния почв применяют комплекс показателей: базовые и их дополняющие, контролируемые и расчетные. ...'./

В качестве дополняющих могут выступать различные показатели: для прогноза уплотнения - максимальное давление техники на по-

верхность почвы, для расчета нормы извести - величина рн и т.д. В качестве 'контролируемых показателей целесообразно использовать, плотность и влажность почвы.

Разделяя подходы А.Д.Воронина и Е.В.Шеина с соавторами (1990) об изучении плотности сложения на всех уровнях;иерархической последовательности, считаем, что для определения плотности сложения почвы в целом целесообразно использовать метод стержней; для определения плотности почвенного фрагмента, педа - буровой.метод, метод с использованием пленки "Saran" (Brasher, Franzmeir, 1866; Сапожников, 1983) или резинового клея (Кузнецова, Старцев, 1992). Для определения плотности отдельных почвенных агрегатов - ; метод парафинирования или керосиновый (Вадюнина, Корчагина,4986).

Для определения удельной поверхности в целях мониторинга предлагается использовать разработанный нами экспресс-метод (Сапожников, Шевченко, 1989) на основе неравновесной сорбции паров воды. Следует учесть, что экспресс-метод определения общей УП является менее точным (как и большинство экспресс-методов), чем классический метод БЭТ, но дает значительные преимущества во времени (более чем в 10 раз) и поэтому может быть ирпользован при массовых определениях. При невозможности экспериментального определения величины УП ее расчет проводится по подученным нами зависимостям по содержанию гумуса, фракции физической глины для почв различного минералогического состава.. Например, для дерново-подзолистой почвы величина УП (м2/г) может быть определена по уравнению:

УП - 5.52 ехр(0,06Фг + б.8Гум/Фг), где - содержание частиц < 10 мкм, X Гум - содержание гумуса, X.

Для получения информации используют прямые и расчетные показатели. В качестве расчетных используются показатели максимально возможной плотности (Сапожников, Прохоров, 1990), модуль обпей деформации и коэффициент сжимаемости (Сапожников, скворцова, Ут-каева, Щепотьев, 1987) и т.д.

•По результатам специальных полевых и лабораторных экспериментов, а также путем обобщения,приводимых в различных источниках материалов, нами были построены эмпирические и полуэмпирические модели взаимосвязи базовых показателей с комплексом свойств, определявших Физические условия почвенного плодородия. -Эти модели были положены в основу алгоритмов и системы нормативов программ-

■ .■■■ • - 33 -

ного комплекса мониторинга физического состояния почв.

7.2 Программный комплекс мониторинга физического состояния

почв.

7.2.1 Модель уплотнения пахотных почв движителями техники я

■ расчет возможных потерь урожая. - _ Аналитическая запись модели показана" в разделе 3.5. Прогноз потери урожая при уплотнении осуществляли по формуле, предложенной В.В.Цедведевда (1900), адаптированной нами к конкретным услб-виям:

У - Чтгя { 1 - С/Р - Ро/2), где Ушах - максимальное значение урожая при оптимальной плотности Ро; Р - плотность-сложения, г/смЗ; С - параметры кри-

■ ■ '■ ВОЙ. '

Каждая кривая (парабола ) соответствовала определенной полевой культуре и удельной поверхности.

Пример реализации модели для выщелоченного чернозема Молдовы с УП-100 мй/г после однократного прохода трактора К-701 приведен, в,табл. 2;. в' табл. 3,приведен 'расчет потерь урожая для яровых зерновых культур. Данная модель позволяет, прогнозировать возможное техногенное уплотнение как на типологическом, так и на ^региональном уровне, вплоть до конкретного сельскохозяйственного ПОЛЯ. Модель позволяет обосновать выбор техники для проведения агротехнических мероприятий на конкретном* поде с минимальными экологическими последствиями. '

7.2.2 Модель расчета удельного сопротивления почв при пахоте,,

Удельное сопротивление почв при. пахоте - важнейший агротехнический показатель, используешй в земледелии при составлении технологических карт, бонитировке почв, определении цены земли. Данные по удельному сопротивлению помогают оценить конструктивные особенности плуга, рассчитать энергетические затраты трактора при вспашке.

Прямое определение удельного сопротивления путем динамометри-рования плугов является довольно громоздкой, длительной и дорогостоящей операцией. Предлагаемая нами модель намного упродает проблему.

В основу расчета положена положена зависимость удельного сопротивления от влажности (или потенциала влаги), причем минималь-

- 34 - '.■'■'.'■'

Таблица 2.

Прогноз уплотнения пахотного горизонта выщелоченного чернозема с удельной поверхностью 100 к2/г, после однократного прохода трактора К-701 (максимальное контактное давление 205 кПа)

I-1-1-:-:-:-1

Весовая влажность.

Исходная плотность, г/смЗ -,-

т

X | 1.02 1 1.11 1.19 I 1.38 1

16 1 I 1.18 1.19 1.27 1 ■ I 1.34

18 | 1.13 1.21 1.28 I 1.35

20 I 1.15 1:22 1.23 1 }.37

£2 | 1.17 1.24 1.31 \ 1 за

24 I 1.20 1.27 1^34 I 1.41

26 I 1,24 1.31 1.38 I- 1.45

28 1 1.32 1.39' 1.47 1 1.53

Таблица 3

Потери урожая для яровых зерновых культур ори отклонении от оптимальной плотности (1.16 г/смЗ) выщелоченного чернозема после однократного прохода трактора К-701, г.

I-:-1-:-;-;—I

|Весовая | Исходная плотность, г/смЗ .1 I влажность, |-р-(-;-1-1

X. 1 1 1.0? I 1.11 I 1,19 1 1.28

16 . . 1 1 .0 1 о I 5-10 I 10-25

.18 \ 0 1 о 1 5-10 I 10-25

20 1 0 I о I 5-10 1 10-25

22 1 0 1 о I 5-10 1 10-25

24 1 0 I 5-10 | 10-25 I 25-50

26 1 ■ 0 1 I 5-10 I 10-25 I 26-50

28 1 10-25 , 1 10-25 | 25-60 I 50-75'

■ I_1_ I_|_|

ноыу удельному сопротивлению соответствует влажность первого критического потенциала, а максимальное удельное сопротивление наблюдается при влажности близкой к максимальной гигроскопичности (при наибольшем ее сцеплении) и при влажности, близкой к наимень-

- за -

вей влагоемкости (в этом случае наблюдается максимальная липкость

ПОЧВЫ)

Аналитическая вались модели выглядит следующим образом: (Кпки - №*1п) (6.3 - рр)*

К - Ктах - •—------:-.

, а1 ехр (а2(6.3 -рР) -

Кга1п - минимальное удельное сопротивление, кПа, определяв* мое соотношением Кт1п-аЗ*5%>гр(а5*у

Ктах - максимальное удельное сопротивление, кПа, определяемое соотношением Ктах - абСБ/у) ?ехр(ав*1^). Э - величина удельной поверхности, м2/г. у - плотность сложения, г/см'3. ' .

рГ - логарифм всасывающего давления, см. '

а! ■ - а8 - эмпирические коэффициенты. 1 , В таблице 4 представлен пример реализации модели.

,' Таблица 4.

Сдельное сопротивление лри пахоте, кПа, выщелоченного чернозема с удельной поверхностью 100 м2/г при различных сочетаниях потек-циала влаги и плотности

1 . ........ .........— 1 "■ 1 Плотность сложения 'ко времени обработай. Г/СМЗ "1

1 рГ [

1 ._„.,,., 1----------- 1 -------- к ( 1

1.00 ¡1.05 ] I 1Л0 I 1.15 1.20 | | 1.25 ] 1 1.Э0 [ 1 1.36 )

1 а.о "1 " 1 54 1 57 Г «V -т— ■ ~ 1 .66 71 1 *7Г.■1 64 | 93 (

| 2.2 | 53 1 57 1 61 ( 66 . 77 | 77 | 84 1 92 1

I ' 2.4 1 63 ! 56 | 60 | 65 70 | 76 | 83 | в1 1

1 2.6 .1 51 1 54 | 58 I 62 67 | 73 | 80 | 88 )

1' гя ■ 1 48 1 51 I 55 | 59 64 1 69 | ?6 | 83 |

I 3.0' ( 45 ■ | 48 I 52 I 56 60 1 66 | 72 ( 79 (

| 3.2 1 45 | 48 | 52 | 56 60 | ! 66 | 72 | 79 |

)' з.ч 1 48 1 51 ( 55 I 59 64 | 70 I 76 | 84 1

1 3.6- 1 51 1 55 1 59 1 63 68 | ?4 | 81 I 89 1

I 3.8 ( 53 ( 57 1 61 1 65 71 | 77 ( 84 ) 92 |

Г 4.0 , I 54 .( 57 1 61 I 66 71 1 77 | 84 | 93 I

| 1 > | 1 1 1

- 36 -

7.2,3 Модель расчета липкости почвы.

Определяющим фактором в появлении липкости является дисперсность почвы, величина ее УП. Не менее важным фактором является величина влажности, а точнее ее энергетическое состояние при котором происходит адгезия.. Качало появления липкости соответствует влажности первого критического потенциала, а максимальное проявление липкости наблюдается в интервале рР-2.0-2.2. Следует учесть также, что на величину липкости сильное влияние оказывает величина контактирующей нагрузки. С увеличением прижимающей нагрузки абсолютная величина липкости резко возрастает, а влажность начального прилипания и влажность максимальной липкости уменьшаются (Калачев, Оергеев, 1977). Следует учесть также, что нагрузка < 100 кПа не оказывает существенного влияния на соотношение твердой и жидкой фазы почв. В предлагаемой нами модели величина контакти- ' рующей нагрузки не превышает 100 кПа. Аналитическая запись модели выглядит следующим образом:

Л - al>£¡^(S;J*eKp(a4*pF), ■

где Л - величина липкости, кПа, \

S - величина УП, м2/г. . "

al-a4 - эмпирические коэффициенты.

7.2.4 Расчет потенциального набухания почв.

Знание величины набухания чрезвычайно важно при оценке сли-тости и разуплотнения почв, прогнозе образования трещин, сельскохозяйственном освоении и мелиорации почв.

В ранее проведенных исследованиях (Сапожников, 19S5 а) нами было выделено три этапа набухания. . связанных с энергетическим состоянием воды в почве: внутридоменное - в интервале потенциалов от начального увлажнения до первого слоя смачивающей пленки, междоменное - ,в интервале потенциалов от первого слоя" смачивающей пленки до первого критического и пленочно-капиллярное - от первого критического потенциала до нуля. Было отмечено, что внутридоменное набухание заметного влияния на макроскопическое изменение объема не оказывает, т.е. в интервале потенциалов до первого слоя смачивающей пленки происходит перераспределение порового пространства, макроскопически процесс набухания не фиксируется.

Разделяя концепцию Lot», Marghelm (1979) о том, что набухание определяется, главным образом.поверхностными силами, считаем, что основными факторами определяющими набухание почв, являются удельная поверхность твердой фазы, начальная плотность и влажность. В

работе дан подробнейший анализ влияния этих факторов на величину набухания и приведена модель расчета для четырех групп поув (дерново-подзолистые, черноземы, ферралитные, почвы солонцового комплекса) (Сапожников, 1985 б). -

7.2.5 Модель расчета основной гидрофизической характеристики почв.

Основную гидрофизическую характеристику можно рассматривать как интегральную структурную характеристику. Многочисленными исследованиями в нашей стране и за рубежом показана большая информационная емкость данной зависимости: по ней можно определять поч-венно-гидрологичеекие констант, ряд физико-механических свойств, структуру ' норового пространства, коэффициент влагопроводности, ысделирорать процесс передвижения влаги в почве (Воронин, 1989; Глобус, 1987;и многие другие).

Стоимость получения почв^йно-гидрофизической информации, особенно с учетом пространственно-временной изменчивости обычно велика, поэтому актуальной задачей является упрощение и удешевление получения почвенно-гидрофиэической информации с,помощь» математи-. ческих моделей.

При построении модели исходили из следующих соображений:

1) величина УП определяет энергетическое состояние воды вплоть до'полной водовместимости;

2)водовместимость является функцией структуры почвы. Бе изменение оказывает влияние на энергетическое состояние вода вплоть до первого критического потенциала, соответствующего максимуму пленочной влаги.

При построении модели использовали разработки А.А.Роде (1965),А.Д.Воронина (1986). Я.А.Пачепского (1980). Аналитическая запись модели выглядит следующим образом: ^ ^

К'-" ¿з * Г^'У '

где VI,- влажность почвы при всасывающем давлении, рГ1.

3 - величина УП, м2/г.

. Уо - водовместимость, X.'

Т - значения суммарной текстурной пороэности. Т-0,202*10 <

А - коэффициент, характеризующий распределение пор по размерам в интервале рр- 2,0-3.0 и меняющийся в интервале от 2.3 до 2.7, численно может быть приравнен к значению 2.60.

- 38 -

т - коэ#ицие^т^ог^»е дел яем^^соот^тением:

Для проверки предлок^/нбг^ способа расчета ОГХ было проведено сравнение более 100 экспериментально подученных зависимостей М-рР (почвы с различной УП и №э> и рассчитанных по предложенному уравнению. С учетом того, что точность определения влажности при режимных наблюдениях не превышает 10Х, наблюдается хорошее совпадение экспериментальных и рассчитанных данных. Наибольшие разли-. чия ( > 10Х ) между экспериментальными и расчетными кривыми ОГХ ' находятся в интервале рр 2-3, где максимальные отклонения по влажности приходятся на иллювиальный горизонт дерново-подзолистой почвы и составляет 16Х ( Сапожников, Гончарова, Прохоров. 1992). < 7.2.6 Модель расчета коэффициента фильтрации. При решении теоретических задач в области физики почв большое значение имеет исследование процесса фильтрации. Значения коэффициента фильтрации (Кф) являются основной характеристикой для обоснования проектных и строительных решений в области мелиорация почв. Однако традиционные методы определения Кф длительны и трудоемки, поэтому актуальной задачей является определение Кф расчетным или экспериментально-расчетным методом.

Впервые практическая возможность расчета Кф по УП и плотности сложения приведена в работе белорусских исследователей I.А.Капн-левич, Г.А.Писецкого, А.В.Высоченно (1987). Однако, по-нашему мненюо, более правильным включать в модель не плотность сложения, а поровность, поскольку порозность находится в определенной функ- . ' циональнрй зависимости от геометрии перового пространства^струк-турного состояния почв.

Аналитическая запись модели для дераово-подзолистых почв выглядит следующим образом:

Кф - ехр (а1 + а2 П + аЗ Б/П ), где Б - величина УП, м2/г. . П - величина общей порозности, X. а1-аЗ -эмпирические коэффициенты, . Необходимо учитывать, что вначения Кф сильно варьируют в пространстве и подчиняются логнормальному закону распределения. Взяв за основу классификацию Эгельсмана по оценке водопроницаемости для целей дренажного строительства (Зайдельман, 1985), считаем, что расчет по данной модели позволит получать значения Кф в пределах выделенных градаций. Значения Кф и параметров ОГХ позво- ,

- 39 - .,. ' , '

ляг по различным моделям (Глобус, 1987) рассчитывать значения коэффициента влагопроводности, моделировать процесс передвижения влаги в почве,

7.2.7 Определение медкренкс*го расстояния почв.

В почве нко-мелиоративной практике распространенным методом определения междренного расстояния является способ расчета по гранулометрическому составу (Зайдельман,' 1987). Поскольку величина УП является более информативной величиной по сравнении с гранулометрическим составом (она более чутко реагирует на изменение условий почвообразования и антропогенное воздействие) считаем, что для увеличения точности определения мехдреняого расстояния необходимо использовать показатель УЛ.

Способ включает выделение в пределах мелиорируемой толщи генетических горизонтов, определение УП по Этт горизонтам. Расчет

осуществляется ПО формуле: я о»

f. = ' • ■

С/ 3

где h - глубина закладки дрен, см. -

S - величина УП, м2/г. al-a3 • эмпирические коэффициенты.

Для расчета мехдренного расстояния можно также s формулах Аверьянова и Хутхаудта (Зайдельман, 1987) вместо значений Кф использовать его зависимость от УП и порогности, а величину водоотдачи определять по,кривой ОГХ.

7.2.8 Расчет нормы известкования.

Суть рассматриваемой модели заключается в следующем: норма внесения извести зависит от "наблюдаемого" и " желаемого" (оптимального по Шахтшабелю) уровня рН, буферной способности, которая связана со спецификой наиболее активной в физико-химическом отношении тонкодисперсной части й макет быть описана через величину. УП.

На первом этапе построения модели рассматривалась зависимость норш известкования от "наблюдаемого" и "желаемого" уровня рН. величины УП, а также зависимость оптимального уровня рН от величины УП (Сапожников, Прохоров, Гришко, 1991).

Аналитическая запись модели выглядит следующим обра»см:

рMopé ~/>//J

- 40 -

где N - норма известкования» т/га.

рНорЪ - значение рН, которое необходимо подучить после известкования рНорЬ- 5.57 + 0.0131*5 а1-а4 - эмпирические коэффициенты.

На основании модели разработана программа для ЭВМ, обеспечивающая расчет нормы внесения извести для мелиорации слоя почвы заданной мощности, см, и плотности, г/смЗ с учетом качества мелиоранта.

Таким образом, используя единую информационную базу - систему, базовых показателей, можно решать различные задачи мониторинга физического состояния почв, оценки.их структурно-механических и гидрофизических свойств. Разработанный подход намного упростит и удешевит получение почвенио-физической информации. Наряду с функцией диагностики критических ситуаций и прогноза изменений физических показателей программный комплекс обеспечивает расчет экологически безопасного уровня агротехнического воздействия на почву. ' .

Программный комплекс мониторинга физического состояния почвы реализован на ПЭШ типа 1ВЫ/РС/АТ как самостоятельная программная система, функционирующая в диалоговом режиме.

ВЫВОДЫ.

Установлена различная направленность изменений комплекса физических свойств почв на всех уровнях их структурной организации при антропогенных воздействиях. '

1. При уплотнении почв сельскохозяйственной техникой наибольшие изменения, выявлены на агрегатном уровне и в энергетическом состоянии воды в почве.'

'1, При уплотнении образуется глыбистая, малопоркстая структура, снижается объем пор > 3 мкм, увеличивается степень анизотропности порового пространства и количество горизонтально ориентированных пор. Уменьшается количество капиллярно-гравитационной, капиллярной и пленочно-капиллярной влаги, наименьшая влагоемкость, коэффициент фильтрации и вДагопроводностн. Снимается доступность вода растениям.

2. обоснованы нормативы допустима . давлений сельскохозяйственной техники на почву при различной влажности, которые послужили основой для создания ГОСТ 26955-86. <

3. Оценена роль естественных процессов (набухания - усадки.

\

41 - ■' ' ■ і

»вмерзания - оттаивания) в разуплотнении почв. Дан прогноз времени восстановления .равновесной плотности при суммарном действии обработок и естественных процессов.

И. При осушении дерново-подэодистых почв разной степени гидроморфиэма установлены следующие изменения физических свойств:

- на модекулярнсгионнс* уровне снижается общая удельная поверхность, теплота смачивания, плотность поверхностного заряда, площадь положительно варяженных участков поверхности.

- на уровне элементарных почвенных частиц возрастает прочность структурных связей, снижается способность к тиксотропному разжижению. Формируется конденсационный тип структурооОразования.

- на агрегатне« уровне повышается агрономическая ценность структуры почті.

" * увеличивается вокоудерживаюшая способность почв при рР <2 и уменьшается при рР>2, возрастают коэффициенты фильтрации и вла-гопроводности. '

■ Ш. Длительное применение удобрений показало изменение физических свойств черноземов,

1. При действии органических удобрений:

- на молекулярно-ионном уровне увеличивается удельная поверхность всех категорий, теплота смачивания, площадь положительт-но заряженных участков поверхности, снижается Гидрофильность.

- на уровне элементарных почвенных частиц повышается прочность структурных связей, прочность связей компонентов ила, снижается количество водно-пептнзируемого ила и способность к тиксотропному разжижению,

- на агрегатном уровне возрастает пористості и устойчивость к уплотнению.

. - повышаются воДоудерживаюшэя способность, коэффициенты фильтрации и влагопроводности.

2. При действии минеральных удобрений:

- на молекуля рн о-ионном уровне увеличивается общая удельная поверхность (главным образом, за счет внешней), теплота смачивания.

- на уровне элементарных почвенных частиц возрастает способность к тиксотропному разжижению и количество водно-пептиэируемо-го ила, в подфракциях дробной пептизации снижается содержание смешанно-слойных образований, увеличивается количество тонкодисперсного кварца.

V 42

-на агрегатном уровне снижается количество крупных пор и • устойчивость «'уплотнению. . ; ■ '.;.''./■.

- изменяется энергетическое состояние вода - уменьшается влажность в диапазоне рР .от О до 4.5 и увеличивается в интервале рГ >4.5. Уменьшаются коэффициенты фильтрации и; влагопроводности. •

IVл Орошение независимо от качества поливных вод приводит к изменению всех физических свойств черноэемов. : Чем вдае минерализация воды, тем выше степень негативных последствий орошения.

- на молекулярно- ионном уровне увеличивается общая удельная поверхность, теплота смачивания, гидрофильность, площадь отрицательно заряженных участков поверхности; уменьшается внутренняя удельная поверхность, и плотность поверхностного заряда.

-на уровне элементарных почвенных частиц возрастает дезагрегация материала и способность к тиксотропному разжижению, форт мируется конденсационный тип структурообразовавия. ' ■

- на агрегатном уровне'.'ухудшается структурное состояние почв, уменьшается объем макро- и мезопор. / у .,

- уменьшается водоудерживающая'способность почв"» интервале от первого критического потенциала до нуля и увеличивается в области вьше первого критического потенциала. ^

2 Ирригационная деградация черноземов состоит из двух процессов - дезагрегации и.уплотнения сельскохозяйственной техникой. Процесс дезагрегации диагностируется на молекуларно-ионном . уровне и уровне элементарных почвенных частиц, а процесс уплотнения - на агрегатном. Предложена диагностика этих процессов по морфометрическим критериям порового пространства. Разработаны . критерии потенциальной опасности агрофизической деградации черноэемов при орошении. , '

V. Определены базовые показатели, характеризующие физическое состояние почв, включающие: удельную поверхность твердой фазы, плотность сложения и плотность твердой фазы, влажность. На основе базовых показателей предложена концепция блока функционально связанных физических параметров. '

■ На основе базовых показателей разработаны принципы мо-

ниторинга физического состояния почв посредством, системы моделей:

- выявление критических значений плотности пахотного.слоя и прогноз уплотнения почвы сельскохозяйственной техникой с оценкой возможных потерь урожая на полях с переуплотненным пахотным слоем. С^ределение технологических и физико-механических свойств

. ■ ' '' ■. . - аз - ■; . ;■.■ ■-

почв (удельное сопротивление при пахоте, набухание, липкость).

- определение основной гидрофизической характеристики почта, коэффициента фильтрации, мездренного расстояния.

- определение норм внесения извести.

- 2 Предложен апробированный экспресс-метод определения обвей удельной поверхности для целей мониторинга почв, дающий ^значительные преимущества при массовых'определениях. ■ •

- 44 -

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Е.А.Дмитриев, П.М.Сапожников Легальный анализ изменения объемного веса и удельной поверхности в дерново-подзолистых почвах ПОЯ лесом. //Почвоведение, 1978, N11, СЛ47-157.

2. Е.А.Дмитриев, Л.О.Карпачевский, П.М.Сапожников Некоторые физические свойства морфонов и морфологических элементов дерново-подзолистой почвы. // Почвоведение, 1981, N1, с.75-85.

3. П.М,Сапожников Изменение поверхностных свойств пород при ог-леении в ус-чрвиях модельного эксперимента. // Вестник МГУ, серия почвоведение, 1981, N3, с.65-69.

4. П.М.Сапожников, А.С.Манучаров Набухание почв, связь с поверхностными свойствами и возможность прогноза по кривой водоу-держиваемости. // Тезисы доклада YI делегатского съезда почвоведов. Тбилиси, 1981, с.И.

5. П.М.Сапожников, П.н.Береэин Изменение структурно-гидрофизических свойств дерново-подзолистых почв при оглеении. // Почвоведение, 1982, N5, С. 121-126. ■ /

6. П.М.Сапожников Связь набухания с поверхностными свойствами энергетикой почвенной влаги. // Вестник МГУ, серия почвоведение, 1982, N2, С.48-51.

7. Н.С.Орешкина, П.М.Сапожников Пространственное варьирование удельной поверхности в дерново-подзолистых почвах. // Вестник iffy, серия почвоведение, 1982,. N2, с7-12.

в. П.М, Сапожников Структурно-функциональные физические свойства обыкновенных черноземов Куйбышевской области, // Тезисы докладов X региональной конференции почвоведов Среднего Поволжья и Преду-ралья. Уфа, 1982, с.65.

9. П.М.Сапожников Усадка как функция энергетического состояния состояния воды в почве. //Бкшютень Почвенного института им.В.В. Докучаева, 1983, вып.33, с.21-24.

10. В.Н.Бганцов, П.М.Сапожников Соотношение микроморфологических признаков и Физико-механических свойств почв. // Тезисы докладов конференции "Микроморфология - генетическому и прикладному почвоведению. "Тарту, 1983, с,59.

11. П.М. Сапожников О возможности прогноза набухания черноземных почв. // Тезисы доклада конференции "Докучаевское почвоведение -100 лет на службе сельского хозяйства", Ленинград, 1983, с.97.

12. М.В.Петрова, П.М.Сапожников Статистические методы оценки водно-физических свойств при математическом моделировании процессов влаголереноса в почвогрунтах. // Тезисы докладов конференции "Современные методы исследования почв". М., МГУ, 1983, с114.

13. А.Г.Бондарев, П.У.Вахтин, П.М.Сапожников и др. Изменение физических свойств и плодородия серых лесных почв при уплотнении и разуплотнении.- В сб. Научных трудов Почвенного института им.В.В.Докучаева "Плодородие почв, его изменение при уплотнении и разуплотнении". М., 1984, с.9-18.

14. П.М.Сапожников, В.Ф.Уткаева, В.Н.Щепотьев Охрана серых лесных почв от уплотняющего действия сельскохозяйственной техники. // Тезисы докладов конференции "Актуальные вопросы охраны, рационального использования и воспроизводства ресурсов" Минск, 1985, с.72-73.

15. П.М.Сапожников Связь набухания некоторых типов почв с категориями удельной поверхности и энергетикой почвенной влаги. // Почвоведение, 1985(a), N3, с.40-45. ' ■ ■

16. П.М.Сапожников, В.Ф.Уткаева, Е.Б.Скворцова Закономерности изменения физических свойств й микростроения порового пространства при уплотнении почв. // Вестник сельскохозяйственной науки, 1965, N5, С.144-146.

17. А.Г.Бондарев, П.У.Бахтин, П.М.Сапожников и др. Изменение фи-

• ■ - 45 - .....

энческих свойств и плодородия серых лесных почв под воздействием селюкохозяйственной техники. // Сб..научных трудов ВИН, Т. 102, 1985. С.07-104.

18. П.И.Сапожников Регрессионная модель оценки набухания почв солонцового комплекса. // Бюдлютень Почвенного инс-та им. В. В. Докучаева, вып.36. 1985, C.49-5Ö.

19. П.Н.Сапожников Связь механических свойств с категориями удельной поверхности и энергетикой почвенной влаги. // Тезисы доклада Y1 делегатского съезда почвоведов, Ташкент, 1985,' т,1,

С.36. ......

20. Е.Б.Скворцова, П.М.Сапожников, В.Н.Бганцов Изменение микростроения порового пространства при уплотнении' почв. // Там же, т.5, с.169.

21. П.М.Сапожников Регрессионная модель оценки набухания некоторых типов почв. // Почвоведение, 1985 (б), N10, с.69-75.

22. В.Н.Бганцов. П.М.Сапожников Особенности микростроения и физических свойств дерново-подзолистых почв на озерко-ледниковых глинах. // Вестник МГУ, серия почвоведение, 1985. N4, с.£8-36.

23. Ü.H.Сапожников, В.Ф.Уткаева, Е.В.Скворцова,- В.Н.Бганцов, М;В..Седов Изменение гидрофизических свойств и микростроения дерново-подзолистой почвы при уплотнении. // Почвоведение, 1985. N12. е.35-43.

24. В.Ф.Уткаева, П.М.Сапожников, В.Н.Щепотьев Изменение параметров структруры почв при уплотняющем действии сельскохозяйственной техники. // Почвоведение, 1986; N2, с.54-62

25. П.М.Сапджников Оценка набухания некоторых типов почв по' физическим í свойствам. //В сб." Роль гидрологических факторов в. пдодо^одии почв^ Научные труды Почвенного инт-та им.В.В.Докуча-

26. П.М.'Сапожников. А.С.Манучаров, В.В.Абрукова, В.Ф.Уткаева, В.Н.Щепотьев Особенности изменения физических свойств серой лесной почвы при действии нагрузки. // Вестник МГУ, сер.почвовед., 190Ö, N4, с.59 - ©б, : ■

27. ГОСТ 26955-86 Норш воздействия сельскохозяйственной техники на почву. М., 1986' ( От Почвенного ин-та Л.Л.Шитов, А.Г.Бондарев, П.М.Сапожников, В.М.Сорочкин).с.1-7.

28. ГОСТ 26954-86 Методы определения воздействия движителей на почву. М., 1Ö86 (От Почвенного ин-та Л.Л.Шишов, А.Г.Бондарев, П.М.Сапожников, В.М.Сорочкин), с.8-18 .

29. ГОСТ 26953-86 Методы определения максимального напряжения в почве. М., 1986, (От почвенного ин-та Л.Л.Шишов, А.Г.Бондарев, П.М.Сапожников, В.М.Соро"!Син), о. 19-24.

30. n.M. Сапожников, й.В.Скворцова Изменение энергетического состояния воды и структуры порового пространства при уплотняющем цействрн^сельскохозяиственной техники. . // Доклады ВАСЙШ, 1986,'

31.' и!В.Петрова, П.М.Сапожников, А.А.Устинов Статистические модели кривых водоудерживания, // Почвоведение, 1987, N2, с.42-51.

32. П.М.Сапожников, Б.Б.Скворцова, В.Ф.Уткаева, В.Н.Щепотьев Физические свойства и структура порового пространства серой лесной почвы при нормированном нагружении. // Почвоведение, 1987, N3, е.48-57. (

33. П.М.Сапожников, В.Н.Бганцов Генетикс-производственная характеристика дерново-подзолистых почв Северо-Запада. // Тезисы доклада конференции "Диагностика деградации и воспроисводства лесных почв." Тарту. 1987, е.37-38.

34. П.М.Сапожников Динамика гидрофизических функций при уплотнении и разуплотнении почв. // Тезисы докладов конференции "Гнвро-фивические функции и влагсметрия почв", Ленинград, МИ, 1967*

С.31. .......

35. П.Н.Сапожников, Ю.А.Чеботарев Функциональная оценка гидрофизических параметров плодородия почв. // Там же, с.64.

36. А.Г.Бондарев, П.М.Сапожников, В.Ф.Уткаева, В.Н.Щепотьев Серые лесные почвы. // В монографии "Переуплотнение пахотных почв", М.. Наука, 198?, с".67-86.

37. А.Г.Бондарев, В.А.Русанов, П. Н.Сапожников, В.Ф.Уткаева.

B.Н.Щепотьев Определение нормативов допустимых давлений на почву. // Там же , с.166-172. ■

38. П.Н.Сапожников, Е.Б.Скворцова, В.Н.Бганцов, Ю.А.Чеботарев Энергетическое состояние воды и структура порового пространства при уплотняющем действии сельскохозяйственной техники. // Почвоведение, 1987, N10, С.127-135.

39. П.М.Сапожников, Е.Б.Скворцова, В.Н.Бганцов Роль процессов замерзания-оттаивания в разуплотнении почв. // Доклады ВАСХНИЛ,

1987, N9, С.12-15. ■

40. П.М.Сапожников, В.Ф.Уткаева, И.М.Скиданов, Б.М.Когут Удельная поверхность и адсорбционные свойства типичного чернозема при длительном применении удобрений. // Доклады ВАСХНИЛ. 1988, N4,

C.19-22.

41. П.М.Сапожников, В.Н.Щепотьев К оценке уплотняющего действия сельскохозяйственной техники на черноземы// Труды конференции "Мелиорация и химизация земледелия Молдавии" Кишинев, 1988,

42. П.М.Сапожников, В.Ф.Уткаева, В.В.Абрукова. В.Н.Щепотьев Структурно-механические и гидрофизические свойства типичного 4ej>-нозема при длительном применении удобрений. // Почвоведение,

1988, N10, С.67-74.

43. А.Г.Бондарев. .П.М.Сапожников, В.Ф.Уткаева, В.Н.Щепотьев Изменение физических свойств . и плодородия почв под воздействием движителей. // Сборник научных трудов BUM, 1988, т118, с. 46-57.

44. А.Г.Бондарев, П.М.Сапожников, В.Ф.Уткаева, В.Н.Щепотьев О нормамх допустимых удельных давлений на почву в зависимости от ее ■ физических свойств. // Там же, стр.67-75.

45. П.М.Сапожников, Е.Б.Скворцова Изменении ориентации порового пространства при уплотнении и разуплотнении почв. // Бюллетень Почвенного инт-та им.В.В.Докучаева. 1989, выпуск 51, с.8-9.

46. П.М.Сапожников Изменение физических параметров плодородия черноземов в условиях длительного применения удобрений//. Тезисы доклада конференции "Антропогенная и-естественная эволюция почв и почвенного покрова" Москва-Пущино, 1989,i с. 178-180.47. П.М.Сапожников Физические параметры плодородия черноземов в

условиях антропогенного воздействия. // Тезисы докладов VII деле-' гатекого съезда почвоведов. Новосибирск, 1989, кн.1, с.140.

48. В.Ф.Уткаева, П.М.Сапожников, В.Н.Щепотьев Физические свойства и плодородие серых лесных и черноземных почв при интенсивной технологии возделывания озимой пшеницы. // Там же, с.142. ■

49. П.М.Сапожников, А.В.Шевченко Экспресс-метод определения общей удельной поверхности. // Почвоведение. 1989. N11, О.148-150.

50. Г.Я.Брагинский, П.М.Сапожников Оценка устойчивости почв Молдавской ССР к уплотнению сельскохозяйственной техники. // Доклады ВАСХНИЛ 1989, N3, С.37-39.

51. П.М.Сапожников, Е.Б.Скворцова, Е.В.Достовадова Способ диагностики уплотненных горизонтов почв. Авторское свидетельством 1569703, И..1989.

52. П.М.Сапожников, А.В.Шевченко Способ определения удельной поверхности почв. Авторское свидетельство N1659844 М., 1990.

53. П.М.Сапожников Физические параметры плодородия почв при уплотняющем действии сельскохозяйственной техники. // Вестник сель-

- Ч/ -

екохоэяйетвенной науки, 1990, W6. с.59-67. 54. П.М.Сапожников, А*Н.Прохоров Модель уплотнения почв движителями сельскохозяйственной техники и расчет потерь урожая.*// Доклады ВАСХНИЛ,. 1990. N2, 0.56-59.

К. Л.М.Сапожников, В.Н.Щепотьев Действие сельскохозяйственной техники на переувлажненные почвы. // Мелиорация и водное хозяйство, 1990т N6, с.9-11.

56. П.М.Сапожников Динамика энергетического' состояния воды и структуры ' порового пространства при уплотнении и разуплотнении почв. // В со." Изменение агрофизических свойств почв под воздействием антропогенных факторов. " Научные труды Почеєиного ин-та, 1990(a), с.28-35.

57. П.М.Сапожников. В.Ф.Уткаева, В.Н.Щепотьев Характеристика процессов^плотнения-разуплотнения типичных черноземов. // Там

58. П.М.Сапожников Структурно-гидрофизическая характеристика выщелоченного чернозема при длительном применении органических и фосфорных удобрений. //В сб. "Плодородие почв при интенсивном ■ земледелии: " научные труды Почвенного ин-та, 1990(6), с.124-131.

59. П.М.Сапожников, А.Н.Прохоров Модель уплотнения пахотных почв , движителями сельскохозяйственной техники, // Почвоведение, 1990; N5. с.95-106. '

60. П.М.Сапожников Удельная поверхность и адсорбционные свойства осушенных лерново-подзолистых почв. // Доклады ВАСХНИЛ. 1990, N11, с. 33-57.- - '

61. П.м.Сапожников, А.Н.Прохоров, А.В.Шевченко Способ определения техногенного уплотнения пахотного горизонта почвы. Авторское, свидетельство N 1677626, M.V 1991.

62. П.М.Сапожников, А.В.Шевченко, В. Г. Витя зев, А.Н.Прохоров Способ определения междренного расстояния почв.Авторское свидетельство М 1700470, М., 1991.

63. П.М.Сапожников Мониторинг физического состояния орошаемых почв по базовым показателям. // Тезисы докладов конференции "Экологические аспекты использования и охраны почвенных ресурсов и окружающей среды",Кишинев, 1990, с.64-65.

64. П.М.Сапожников, В.Ф.Уткаева, А.О.Макеев Комплексная оценка ивменения физических: параметров почв южной тайги при осущении// Почвоведение, 1991, N7, с.87-101.

65. П.м.Сапожников, Н.И.Бодокан, В.Н.Щепотьев Уллотняюкее действие сельскохозяйственной техники на черноземы. // Вестник сельскохозяйственной науки, 1991, N4, с.102-108.

■66. П.М.Сапожников, А.Р.Шевченко Способ выбора участка для орошения. Авторское' свидетельство N 4792751, М., 1991.

67. П.М.Сапожников, А.Н.Прохоров, Л.В.Гришко Расчет нормы известкования по величине общей удельной поверхности твердой фаза и рН солевой вытяжки. // Доклады ВАСХНИЛ, 1991, N7, с.10-13.

68. П.М.Сапожников, А.Н.Прохоров Мониторинг физического состояния почв по базовым показателям. // Научно-технический бюллетень ВНЮШиЗПЭ N1-2(68-69). Курск, 1991, сТ32-42.

69. А.Н.Прохоров, П.М.Сапожников Информационное обеспечение мониторинга агрофизического состояния почв хозяйства. // Тезисы доклада Международной конференции "Механизация и электронизация сельского хозяйства". Краснодар. 1991, с.76.

70. П.М.Сапожников, А.Н.Прохоров Способ определения потребности почв в известковании. Авторское свидетельство N 1798688 , М., 1992

71. П.М.Сапожников, Е.М.Гончарова, А.Н.Прохоров Модель расчета основной гидрофизической характеристики почв по базовым показателям. // Доклады ВАСХНИЛ, 1992, N2, С.22-25.

72. П.М.Сапожников, Е.М.Гончарова. А.Н.Прохоров Способ оаределе-

ння удельного сопротивления при пахоте. Положительное решение на выдачу патента N 50211190/15 (068161) от 26.00.91.

73. П.М.Сапожников. А.Н.Прохоров Ыониторийг физических и мелиоративных свойств дерново-подзолистых почв по оаеовьм показателям // В сб." Генетические особенности осушенных оглеенных почв Нечерноземья И их эволюции" М., 1992, с.55-70.

74. П.м.Сапожников, А.Н.Прохоров Подходы к расчету показателей мониторинга физического состояния почв. // Почвоведение, 1992, Н9. C75-64. А .

75. П. U. Сапожников Удель ная поверхность и адсорбционные свойства орошаешх черноземов Молдовы. // Вестник Российской сельскохозяйственной академии, 1992, N8, с.18-22. „ ' „_„

76. П.М.Сапожников. В.Ф.Уткаева, И.К.Васенев Оценка изменения

fH3H4eciaix свойств черноземов при орошении. //Почвоведение,

992 N11 с.43-54.

77. *Н. П. Пешкова, * П. Ы. Сапожников. Д.Ю.Иванов Влияние удобрений и; пара на тонкодисперсную часть почв.■ // Почвоведение, . 1992, N12. сГ&3-105.

78. П.И.Сапожников, Б.М.Гончарова, А.Н.Прохоров Вазовые показатели физического состояния почв.-, // Тезисы докладов III научной конференции по применение» математических методов и ЭЕм в почвоведении. Барнаул, 1992, с.18.