Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Физические свойства дерново-подзолистых почв и чернозема типичного в условиях длительного полевого стационарного опыта

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Физические свойства дерново-подзолистых почв и чернозема типичного в условиях длительного полевого стационарного опыта"

СИ

00461315?

Сакункончак Туангсуанг

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ И ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ПОЛЕВОГО СТАЦИОНАРНОГО ОПЫТА

Специальности: 06.01.03 -агрофизика 03.02.13 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 8 НОЯ 2010

Москва - 2010

004613157

Работа выполнена на кафедре физики и мелиорации почв факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова

Научные руководители:

Доктор биологических наук, профессор Доктор биологических наук, доцент

Е.В. Шеин Е.Ю. Милановский

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственный наук Сапожников Петр Михайлович

Кандидат биологических наук Басевич Виктор Францевич

Ведущая организация: Владимирский НИИ сельского хозяйства, г. Суздаль

Защита состоится «30» ноября 2010 г. в 15 ч. 30 мин. в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.002.13 при МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1, стр. 12, факультет почвоведения

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова

Автореферат разослан « Ок-М^рЗ 2010 г.

Приглашаем вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета. Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1, стр. 12, факультет почвоведения, Ученый совет, по факсу: (495) 939-36-84 и э-почте tuangsuang@gmail.com

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Физические свойства почв во многом являются важнейшими для роста и развития растений и транспорта веществ и энергии в наземных экосистемах. Эти свойства определяют аэрацию в почве, подвижность воды и распространение корней. В практике сельского хозяйства часто недооценивается значение физических параметров почвы, несмотря на то, что многолетние обработки почв, использование удобрений, пестицидов, различные севообороты изменяют физические свойства почв. Имеются данные (Медведев, 1988; Боронтов, 1998; Королев,2004; Цыбулька, 2007; Николаева, 2007; Перегуда, 2008; Haynes, 1998; Chenu, 2000; Subbian, 2000; Hernanz, 2002; Munkhlom, 2002; Emadodin, 2009 и др.), что изменяются даже фундаментальные свойства, такие как гранулометрический состав, удельная поверхность и т.д. Следовательно, понимание процессов изменения физических свойств почв различного генезиса под влиянием агротехнологий, соблюдения условий для создания и поддержания физических свойств почв в оптимальном интервале является важной задачей современного почвоведения и агрофизики.

Цель работы. Изучение физических свойств дерново-подзолистых почв и черноземов в условиях длительного полевого стационарного опыта.

Задачи.

1. Определить гранулометрический и структурный составы, удельную поверхность, плотность, содержание углерода, сопротивление расклиниванию и теплоту смачивания дерново-подзолистых почв и черноземов, находящихся длительное время под влиянием применения органических и минеральных удобрений, извести и других агрономических воздействий.

2. Разработать математическую модель для зависимостей сопротивления расклиниванию от влажности исследованных почв и использовать параметры аппроксимации модели для сравнительной оценки вариантов исследования.

3. Оценить достоверность различий физических свойств и зависимостей исследованных вариантов использования дерново-подзолистых почв и черноземов.

4. Выявить наиболее чувствительные к агротехнологическому воздействию физические свойства и зависимости для целей прогнозно-сравнительной оценки изменения почв в результате длительного влияния удобрений.

Научная новизна. Показано, что физико-механические свойства почв, в частности, прочность агрегатов и зависимость сопротивления расклиниванию от влажности, наиболее заметно (достоверно) реагируют на применение минеральных и органических удобрений в дерново-подзолистых почвах и черноземах, так как отражают изменяющиеся при длительном применении удобрений межчастичные структурные связи. В условиях длительного

и

полевого стационарного опыта такие фундаментальные физические свойства, как гранулометрический состав, удельная поверхность дерново-подзолистых почв и черноземов существенно не изменяются под влиянием применения органических и минеральных удобрений; изменения отдельных свойств определяются гранулометрическим составом и генезисом почв

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для обоснования мероприятий по сельскохозяйственному использованию дерново-подзолистых почв и черноземов.

Апробация работы. Результаты исследований и материалы диссертации доложены и обсуждены на заседаниях кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, на Конгрессе почвоведов в Турции (2010 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов, результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 1*2-1 страницах текста, иллюстрирована 13 рисунками, включает 2 таблиц. Список литературы состоит из источников, в том числе 4-4 на иностранных языках.

Благодарности. Автор искренне благодарен за постоянное внимание к работе и неоценимую помощь своим научным руководителям, д.б.н., проф. Е.В. Шеину и д.б.н., доц. Е.Ю. Милановскому. Кроме того, автор выражает глубокую благодарность к.б.н., Д.Д. Хайдаповой; к.б.н., З.Н. Тюгай за помощь в организации исследований, консультации и всестороннюю поддержку. Автор благодарит всех профессоров, преподавателей и сотрудников кафедры физики и мелиорации почв за постоянную и неоценимую помощь и поддержку.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Влияние длительного применения удобрений и приемов агротехнологий на физические свойства почв (литературный обзор)

Анализ литературы показал, что под влиянием длительного сельскохозяйственного использования, применения минеральных и органических удобрений и известкования в ряде случаев отмечается закономерное изменение физических свойств в виде утяжеления гранулометрического состава, изменения структурного состояния, порозности почв и агрегатов и других физических свойств. Однако, эти изменения либо не всегда достоверны, либо различаются даже по направлениям для почв различных регионов, либо касаются только свойств и не относятся к зависимостям (например, зависимостям сопротивления расклиниванию от влажности и др.). В связи с этими проблемами и были сформулированы основные приведенные выше задачи работы.

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования

Объекты исследования:

Дерново-подзолистые среднесуглинистые почвы опытных участков Российского государственного аграрного университета - Тимирязевской сельскохозяйственной академии имени К.А.Тимирязева (г. Москва, опыт заложен А.Г.Дояренко в 1912 г.). Варианты исследования - «контроль», «известь», «ЫРК» и «ОТК+навоз». Участок опыта разделен на две части. На одной половине участка размещены бессменные культуры и чистый пар, на второй - севооборот. На участке бессменных посевов каждое поле перпендикулярно длинной стороне разделено на 11 делянок площадью 50 м2, на которых размещены варианты: контроль, известь, ЫРК, ЫРК+навоз. В опыте менялись дозы минеральных элементов питания и навоза, что систематизировано по 4 периодам: 1912-1938 г. (18 т/га навоза и Щ5Р15К22,5), 1939-1954 г. (20 т/га навоза и Ы75Р60К90), 19551972 г. (10 т/га навоза и №0Р75К60) и 1973 по настоящее время (20 т/га навоза и М00Р150К120). Известкование проводилось один раз в 6 лет с 1949 г. Дозы извести рассчитывались на основе гидролитической кислотности почвы и составили (год - доза): 1954 - 4,5; 1960 - 1; 1966 - 2; 1973 - 3; 1978 - 2; 1984 - 3; 1990 - 2 и 1996 - 3 т/га (Кирюшин и Сафонов, 2002).

Чернозем типичный легкоглинистый расположен в Курском НИИ агропромышленного производства (Курская обл.). Этот стационарный опыт заложен в 1964 году. Площадь стационара составляет 24,2 га. Полевые исследования и отбор образцов проводили в мае 2009 г. на вариантах чистого пара, чистого пара с внесением Ы80Р60К60, чистого пара с внесением 16 т/га навоза, залежи и на пашне под традиционным зерновым севооборотом (координаты расположения разреза: 51° 37' 12.84", 36° 15' 41.28").

Методы исследования

Плотность была определена буровым методом (бур Польского). Гранулометрический состав дерново-подзолистых почв определялся в два этапа: на первом почву растирали и просеивали через сито с отверстиями диаметром 1 мм и 0,25 мм; тем самым определяли грубодисперсные фракции. Гранулометрический состав тонких фракций (<0.25 мм) был определен лазерно-дифракционным методом на приборе FRITSCH Analysette 22 с предварительной обработкой ультразвуком в чистой воде. Таким образом получали процентное содержание грубодисперсных фракций (>0.25 мм) и гранулометрический состав тонких фракции (<0.25 мм). Эта процедура была необходима в связи с тем, что дерново-подзолистые почвы имеют высокое содержание грубодисперсных фракций (песка среднего и крупного, гравия), которые затрудняли анализ распределения частиц размерами менее фракции среднего песка лазерно-диффракционным методом.

Определение удельной поверхности проводили методом десорбцион-ного равновесия над насыщенными растворами солей (Шеин и др., 2001) и методом тепловой десорбции газов (азота). Удельную поверхность рассчитывали по методу БЭТ (Шеин, Карпачевский, 2007). Удельная поверхность также была определена на приборе СОРБТОМЕТР-М, позволяющим определять удельную поверхность методом тепловой десорбции газов (азота) (Шеин, Карпачевский., 2007).

Агрегатный состав почв в верхних слоях (0-10,10-20 и 30-40 см) определялся методом сухого просеивания на приборе RETSCH (Retsch GmbH., 2005) и методом просеивания в стоячей воде (Шеин, Карпачевский, 2007). Содержание органического углерода было определено с помощью автоматического анализатора АН-7529 при температуре 900-1000°С в потоке очищенного от примесей кислорода (Когут и др., 1993).

Теплота смачивания (ТС, кал/г) была определена на калориметре типа Х12К и вычислялась по формуле: ТС=Кк х 7р , где Кк - теплоемкость кало-

/ с

риметра, tn- истинное повышение температуры, Рс- масса абсолютно сухой навески (Шеин и др., 2007).

Исследование прочности сухих агрегатов проводилось на агрегатах размерами 3-5 и 5-7 мм в 20-кратной повторнодш на коническом пласто-метре П.А. Ребиндера. Прочность сухих агрегатов и сопротивление расклиниванию вычисляли по формуле Ребиндера: , где F - нагрузка в кг, h - глубина погружения конуса в см, 1,108 - коэффициент для угла раскрытия конуса 30°, Рш- сопротивление расклиниванию в кг/см2 (Шеин, Карпачевский., 2007). Зависимость сопротивления расклиниванию от влажности была изучена приборе Penetrometer (Шеин, Карпачевский, 2007).

ГЛАВА 3. Обсуждение результатов исследования

3.1. Влияние длительного применения удобрений на фундаментальные физические свойства

3.1.1 Дерново-подзолистые почвы

В табл. 1 представлены результаты исследования основных свойств дерново-подзолистой почвы. Как видно из табл. 1, почвы по гранулометрическому составу относятся к среднему суглинку и к легкому суглинку в поверхностных слоях варианта «Контроль». Следует отметить резкое облегчение (до супеси) гранулометрического состава почвы и высокий процент грубых фракций в слоях 30-40 см варианта «ЫРК» В целом, такое двухвершинное распределение гранулометрических элементов характерно для моренных плохо отсортированных отложений. На характерное распределение по профилю указывает и удельная поверхность как по азоту, так и по воде: удельная поверхность невысока и сравнительно однородна в пределах исследованного профиля. Отметим, что в нижних исследованных слоях (30-40 см) вариантов «Контроль» и «ЫРК+навоз» происходит увеличение удельной поверхности, связанное, видимо, с увеличением содержания физической глины, а в варианте «ЫРК+навоз» и с увеличением содержания илистой фракции. Следует отметить и повышенную водоудерживающую способность почв в этом варианте, что хорошо иллюстрируется заметно более высокой влажностью при пределах текучести и пластичности.

Как известно, в большинстве случаев плотность почвы, определенная методом бура Польского, имеет несколько завышенные значения в сравнении с буровым методом по Качинскому. Однако использование этого метода позволяет произвести сравнительную оценку плотности почв по вариантам. Плотность почвы (табл. 1) заметно увеличивается по глубине во всех вариантах. В пахотном слое варианта «ОТК+навоз» плотность снижена в сравнении с другими вариантами, т.е. внесение навоза улучшает плотность почвы в пахотном слое. В варианте «Известь» отмечается наибольшая плотность почвы. Изменение плотности в варианте «Известь» отмечалось также и в исследованиях Тимирязевской Сельскохозяйственной Академии в 1996-1998 гг. Однако в этих исследованиях указывается, что плотность варианта «Известь» выше плотности варианта «Контроль» незначительно и сделан вывод о том, что это уплотнение в пределах ошибки опыта (Алферов и др., 2002).

Теплота смачивания почв в исследованных вариантах варьировала в пределах 0.78-3.13 кал/г, т.е. эта почва может быть отнесена к слабо гидрофильной. Следует отметить, что наибольшие значения теплоты смачивания наблюдаются в варианте «ЫРК+навоз», что, видимо, связано в первую очередь с наличием гидрофильного органического вещества.

На рис. 1 приведены дифференциальные кривые гранулометрического состава частиц <0.25 мм, проведенного лазерно-дифракционным методом.

Таблица 1

Некоторые физические и химические свойства дерново-подзолистой почвы

варианты глубина см физич. глина % содер. ила % содер. ГФ % плотность г/см3 содер. агрег. % % по воде, м2/г по азоту, м2/г ТС кал/г ПП, % ПТ, %

0-10 27,61 3,92 24,64 1,56 71,9 1,04 22,0 2,9 1,68 14,5 19,2

контроль 10-20 20-30 28,17 29,27 3,90 4,59 28,34 34.18 1,58 1,80 71,7 1,04 0,65 20,8 18,7 3,3 3,8 1,56 1,37 15,1 12,6 18,2 15,3

30-40 34,04 4,98 28.64 1,75 - 0,24 26,2 10,8 1,39 12,3 15,3

0-10 31,48 4,23 25,30 1,67 76,8 1,20 22,6 2,5 2,18 15,1 19,9

известь 10-20 29,54 3,35 24,34 1,65 82,6 1,20 21,8 2,5 1,46 15,6 19,4

20-30 31,34 4,23 25,56 1,88 - 1,05 20,8 2,8 1,46 15,5 20,0

30-40 25,82 3,41 32,32 1,97 - 0,75 14,1 3,6 1,25 12,6 14,0

0-10 32,53 4,77 24,88 1,58 72,4 1,16 21,8 3,2 1,44 15,2 19,9

КРК 10-20 31,10 4,26 26,50 1,50 71,9 1,22 17,7 2,9 1,78 14,5 19,0

20-30 29,13 3,88 35,30 1,67 - 0,67 19,0 3,9 1,47 12,9 16,6

30-40 17,39 2,42 59,10 1,75 - 0,26 13,8 4,4 0,78 13,0 13,7

0-10 32,12 4,23 20,26 1,44 81,1 1,77 27,8 2,4 2,20 12,8 26,5

ЫРК+навоз 10-20 31,08 4,20 25,86 1,40 75,1 2,09 31,4 2,4 3,13 21,4 27,2

20-30 27,42 3,76 29,02 1,75 - 0,57 20,4 3,4 1,23 13,2 17,1

30-40 35,57 6,55 25,20 1,84 - 0,21 46,7 17,8 2,11 13,3 19,5

Примечания: Содер.агрег. - содержание агрономически ценных агрегатов, Содер. ГФ - содержание грубых фракций(>0.25 мм),

Сорг - содержание органического углерода, Бпол - полная удельная поверхность, ТС - теплота смачивания, ПП - влажность при пределе пластичности, ПТ - влажность при пределе текучести

Анализ дифференциальных кривых гранулометрического состава частиц <0.25 мм указывает на следующие особенности в их распределении для исследованных вариантов опыта: (1) в поверхностных слоях содержание самых тонких частиц (<5 мкм) во всех вариантах примерно равно, различия касаются диапазона частиц 10-50 мкм (фракция крупной пыли по Качинс-кому), где наибольшими содержаниями незначительно выделяются варианты «ЫРК+навоз», «ОТК» и «Известь», а наименьшими - «Контроль»; (2) в слое 20-30 см фракция пыли наиболее выражена в вариантах «Известь» и «ЫРК+навоз»; (3) в слое 40-50 см содержание же крупных частиц (>100 мкм) наивысшее в варианте «ЫРК+навоз», а в варианте «Контроль» эти частицы отсутствовали; (4) в самых глубоких слоях (90-100 см) заметно доминируют крупные частицы (мелкий песок) в варианте «Контроль», что еще раз подчеркивает отличие этого варианта по исходным характеристикам. Остальные варианты, особенно в области тонких частиц, близки. Из приведенных данных можно сделать вывод о том, что контроль несколько отличается по исходному (природному) гранулометрическому составу от участков с вариантами агрохимического воздействия облегченным гранулометрическим составом. Кроме того, следует отметить и повышенное содержание тонких частиц в варианте «ЫРК+навоз» практически на протяжении всего профиля, что, вероятнее всего, также связано с особенностями исходного гранулометрического состава участка данного варианта, хотя вероятность образования органо-минеральных коллоидальных и предколлоидальных фракций за счет внесения навоза нельзя отвергать.

Для оценки гидросорбционных свойств твердой фазы почв в вариантах исследования мы воспользовались уравнением, предложенным Г.В.Харитоновой (2009) для описания десорбции паров воды почвами: У?=А(р/р1) + В(р/ро), + С(р/ра) + Д гдер/р,-относительное давление паров воды, № - влажность почвы, А,В,С,И - параметры аппроксимации. Если параметры аппроксимации будут значимо отличаться по вариантам исследования, это будет однозначно указывать на их различные способности к адсорбции воды. Исследования показали, что достоверно выше был параметр А в варианте «ЫРК+навоз», что указывает на повышенную водосорбцион-ную способность почв в этом варианте, связанную, видимо, с отмеченным выше повышенным содержанием тонких частиц.

Итак, сравнительный анализ некоторых физических и химических свойств поверхностных горизонтов почв различных вариантов длительного агрономического опыта показал следующее: (1) почвы слабо различаются по фундаментальным физическим свойствам, которые характеризуют твердофазную основу почвы; (2) наблюдается заметная пространственная изменчивость свойств как по профилю, так и между вариантами.

40-50 си

1 I» 10» 109«

1 1 1С 1» 1009

1 1 1« 1«» 100« дгояк*!' хюх

90-100 ск

и

к- -, ;

- когспюга — шяесть -------НРК -М РК> кавоз

Рас. 1. Дифференциальные кривые гранулометрического состава объектов исследования (для частиц <0,25 мм)

Полагаем, что несколько облегченный гранулометрический состав варианта «Контроль», и повышенное содержание тонких частиц в варианте «КРК+навоз» обусловлен в первую очередь пространственной неоднородностью почвенного покрова участка и в меньшей мере, - агрохимическим и агротехническим воздействиями. В целом же можно сделать вывод, что основные фундаментальные физические свойства существенно не изменяются под влиянием длительных агрохимических воздействий. Лишь вариант «ИРК+навоз» заметно отличается повышенным содержанием тонких гранулометрических частиц, и, соответственно, более высокой водоудерживающей способностью (влажностью) при пределах текучести и пластичности. 3.1.2. Черноземы

Основные физико-химические свойства исследуемых почв представлены в табл. 2. Содержание физической глины во всех вариантах опыта составляет 61,82-69,14%. Плотность твердой фазы изучаемых почв практически одинакова по всем вариантам в слое 0-20 см, колеблется в пределах 2,55-2,57 г/см3 и 2,56-2,60 г/см3 в слое 30-40 см. Плотность сложения в пахотных горизонтов изменяется от 1,18-1,37 г/см3 снижается вниз по профилю

Некоторые физические и химические свойства черноземов

Таблица 2

варианты глубина см плотность г/см3 плотн. гверд.фазы г/см3 содер. агрег. % содерж. водоуст. агр >0,25 мм% С , орг. % Я , пол по воде, м2/г в пол, по азоту, м2/г ТС кал/г ПП, % ПТ, %

залежь 0-20 1,37 2,54 80,0 48,9 3,28 101,2 12,4 5,02 26,4 39,3

30-50 1,13 2,56 78,7 49,9 2,85 108,2 14,0 5,25 28,0 42,4

контроль 0-20 30-40 1,29 1,12 2,56 2,59 66,2 78,3 11,0 48,2 2,87 2,42 100,6 93,9 11,4 16,3 4,96 5,46 24,3 26,9 36,6 41,2

ОТК 0-20 1,31 1,16 2,57 63,7 11,5 2,70 93,0 13,3 4,64 23,4 37,1

30-40 2,58 79,2 48,0 2,42 96,3 17,7 4,76 26,1 41,4

навоз 0-20 1,36 2,57 60,7 78,3 14,5 2,73 89,4 14,4 4,54 24,2 36,8

30-40 1,21 2,60 30,8 2,10 92,2 16,5 4,04 23,8 39,7

пашня 0-20 1,18 2,55 75,8 15,3 3,26 100,1 12,2 4,70 26,6 39,3

30-40 1,07 2,56 78,9 46,5 2,98 105,3 14,8 4,76 29,5 45,3

Примечания: Содер.агрег. - содержание агрономически ценных агрегатов,

Сорг - содержание органического углерода, Бпол - полная удельная поверхность, ТС - теплота смачивания, ПП - влажность при пределе пластичности, ПТ - влажность при пределе текучести

до 1,07-1,21 г/см3. Такое распределение плотности в черноземах под сельскохозяйственным использованием отмечала и И.В.Кузнецова (1983), особенно в случае монокультур и в осенний период. Существенных различий плотности почв по вариантам с учетом пространственного варьирования не отмечено. Вариант «пашня» лучше всего по этому физическому показателю, другие варианты несколько уплотнены. Содержание углерода в изучаемых черноземах в слое 0-20 см составляет 2,73-3,28% и в слое 30-40 см колеблется в пределах 2,10-1,98%. Варианты «пашня» и «залежь» имеют наибольшее содержание углерода. Как правило, чем больше содержание углерода, тем меньше удельная поверхность. Поэтому, в варианте «пашня» и «залежь» удельная поверхность несколько ниже, чем в других исследованных вариантах.

Из табл. 2 следует, что при сухом просеивании количество агрономически ценных агрегатов во всех вариантах в 0-20 см горизонте составляет 60,780,0% и 78,3-79,2% в слое 30-40 см. Это указывает на отличное агрегатное состояние этих почв. При мокром просеивании количество водоустойчивых агрегатов размером >0.25 мм в слое 0-20 см составляет 11,0-48,9% и 30,849,9% в слое 30-40 см. По сравнению с «залежью» водопрочность остальных вариантов несколько снижается, но только в поверхностном слое.

Следует отметить незначительное уменьшение содержания ила и увеличение доли мелкой пыли в варианте «пашня» (табл. 3). Содержание ила в этом варианте минимально в подпахотном слое (30-40 см). Несколько тяжелее становится вариант с навозом, а контроль и ЫРК слабо отличаются при некотором опесчанивании подпахотного горизонта в варианте с применением минеральных удобрений. В целом же следует признать, что отмеченные различия незначительны.

Таблица 3

Гранулометрический состав черноземов

варианты глубина, см содержание фракции (мм), %

сч о Л ш о о 1Л о о о о о о о о о о 1§. о о о о о V

залежь 0-20 30-50 0.00 0.00 0.00 0.00 31.69 35.84 20.43 20.32 35.07 33.13 12.82 10.71

контроль 0-20 30-40 0.00 0.00 0.00 0.00 32.62 37.79 19.65 19.99 35.65 31.99 12.08 10.23

0-20 30-40 0.00 0.00 0.00 0.00 32.84 30.86 19.79 23.01 35.18 34.73 12.19 11.40

навоз 0-20 30-^0 0.00 0.00 0.00 0.00 31.90 38.17 19.74 19.52 35.59 31.58 12.77 10.72

пашня 0-20 30-40 0.00 0.00 0.00 0.00 31.24 37.42 22.04 20.99 35.94 32.25 10.79 9.35

Итак, существенного изменения фундаментальных физических свойств, определенных по традиционным методам физики почв и агрофизики, под влиянием длительного применения минеральных и органических удобрений в изученных вариантах полевых опытов не обнаружено. При внесении навоза и минеральных удобрений не отмечена тенденция заметного улучшения или ухудшения фундаментальных физических свойств черноземов, ранее интенсивно используемых. Это согласуется с исследованием В.А. Королева (2004), которым установлено, что при длительном сельскохозяйственном использовании черноземов изменяются физические свойства, но они происходят в течение первых 45-50 лет и при последующем пятидесятилетнем использовании в пашне эти свойства приобретают относительно устойчивое состояние на достаточно высоком уровне.

3.2. Влияние длительного применения удобрений на физико-механические свойства

Физико-механические свойства, такие как механическая прочность агрегатов и сопротивление расклиниванию почвенных паст при различной влажности, дают возможность оценить движение частиц друг относительно друга, т.е. оценить межчастичные взаимодействия. Для целей нашего исследования эти свойства могут оказаться более чувствительными и важными, чем фундаментальные физические свойства, определяемые традиционными методами.

3.2.1 Физико-механические свойства дерново-подзолистых почв

Как видно из рис.2, прочность воздушно-сухих агрегатов вариантов «Известь» и «ЫРК+навоз» выше вариантов контроля и «ЫРК» для обеих глубин (0-10 и 10-20 см), а также и для обоих диаметров агрегатов (3-5 мм и 5-7 мм). Эти различия достоверны. Если в отношении известкованных почв полученные результаты укладываются в общепринятую концепцию повышения механической устойчивости кислых почв при известковании (Кауричев и др., 1969), то в отношении варианта «КРК+навоз» следует сделать несколько пояснений. Как известно, химическая природа органических веществ создает условия для формирования устойчивых коагуляцион-ных связей, которые в случае сухих агрегатов могут трансформироваться в смешанные и цементационные (Воиа]Ца, 2008). Это увеличивает прочность агрегатов почвы, цементируя микроагрегаты и макроагрегаты в сухом состоянии (Воиара, 2008; БШаЛге, 1993). Таким образом, внесение органического удобрения не только увеличило содержание органического вещества в почве (см. табл. 1), но также привело к увеличению прочности агрегатов почвы в воздушно-сухом состоянии.

со

□ 3-5 мм В 5-7 мм

0- 10- 0- 10- I 0- ¡10- : 0- 10-

10 : 20 10 I 20 I 10 ! 20 I 10 : 20

контроль известь №К НРК+навоз

Рис. 2. Прочность воздушно-сухих агрегатов дерново-подзолистой почвы Примечание: значения прочности, обозначенные разными буквами на одних глубинах и одинаковых размерах агрегатов, различаются по 1-кри-терию с вероятностью 0.95 (С, Б - различие достоверно, СБ - различие недостоверно от вариантов С иЩ

Наиболее интересным, на наш взгляд, представляется поведение почв разных вариантов опыта под механической нагрузкой в виде зависимости сопротивления расклиниванию (Рш) от влажности (\\0 почвы. В этом случае почва подвергается как деформациям сдавливания, так и деформациям сдвига, когда в полной мере проявляются её дилатантные свойства и свойства, характеризующие сцепление почвенных частиц (Гольдштейн, 1973), что в целом характеризует механическую прочность почвы. С этой целью были получены зависимости сопротивления расклиниванию от влажности почв в диапазоне от влажности предела текучести до влажности предела пластичности для различных вариантов опыта.

На рис.3 представлены указанные кривые. Практически для всех исследованных глубин заметно, что кривая зависимости Рт-\¥ для варианта <^РК+навоз» находится в области более высоких влажностей, т.е. при одинаковой влажности почвы этого варианта обладают более прочными межчастичными связями, формируя структуры типа коагуляционных. Отметим также, что известкованный вариант также проявляет более заметные прочностные и дилатантные свойства, что подтверждается более высокой крутизной вида зависимости Рт-\\'. Как видно из рис.3, прочность почвенной структуры во всех вариантах опыта резко возрастает в довольно узком диапазоне влажности. Такое реологическое поведение почвы характерно для почв с наличием грубодисперсных гранулометрических компонентов, что и подтверждается данными по гранулометрическому анализу почв. Однако, учитывая, что влажности паст при пределе текучести разных вариантов заметно различались (см.табл. 1), для сравнительного анализа резуль-

юктрсш —ш- (стееть -А- КРК —^-ЫРК+каюз

Рис. 3, Зависимости сопротивления расклиниванию (Л«, кг/см1') дерново-

подзолистой почвы от влажности (У, % к массе абсолютно-сухой почвы) по вари антам исследования на глубинах 0-10, 10-20, 20-30 и 30-40 см

таты представлены на рис.4 в виде относительной влажности: отношения влажности к влажности предела текучести (\У/\Упт). Это позволило провести графическую сравнительную оценку угла наклона полученных кривых сопротивления расклиниванию от относительной влажности, указывающего на проявление дилатантных свойств, изменения внутреннего трения от влажности и других особенностей межчастичных взаимодействий на качественном уровне. Как видно из рис. 4, при уменьшении относительной влажности в наибольшей степени растет сопротивление расклиниванию в варианте «Известь», а наименее - в варианте «КРК+навоз», что вполне объяснимо «смазывающим» действием гидрофильного органического вещества в этом варианте. Наибольшее сопротивление расклиниванию отмечается в варианте «Известь», что также согласуется с известными из литературы данными (Хайдапова и др., 2002). Варианты «ЫРК» и «Контроль» занимают промежуточное положение. Однако, сравнительный графический анализ является качественным и не дает возможности оценить достоверность раз-

личий объектов исследования по зависимостям сопротивления расклиниванию при различной влажности.

Поэтому для анализа достоверности различий в механических свойствах почв различных вариантов опыта был использован следующий подход: полученные экспериментальные данные аппроксимировались степенным

уравнением вида у = | ~ |, где в качестве функции использовалось

сопротивление расклиниванию, а независимой переменной выступала влажность почвы; полученные параметры аппроксимации Ы и Ь2 анализировались на достоверность, а также определялась достоверность различий параметров аппроксимации полученных кривых соответствующих вариантов опыта.

йэнгроль -А~ Известь -а- МРК НРКйшоз

Рис. 4. Зависимость прочности дерново-подзолистой почвы от относительной влажности (уМУ/т)

Ь2 ответственен за поло-

В степенной модели параметр У~

жение зависимости: чем он больше, тем выше расположена кривая, т.е. при одинаковой влажности сопротивление пенетрации выше. А это значит, чем больше Ь2, тем сильнее межчастичные взаимодействия, лучше выражены межчастичные связи и меньше возможностей двигаться частицам друг относительно друга. Параметр Ы указывает на крутизну исследуемой зависимости: чем он больше по абсолютной величине, тем круче кривая Рт-\\г возрастает при снижении влажности. Физически это указывает на то, что в почвах с повышенным параметром Ы при уменьшении влажности быстрее растут межчастичные взаимодействия, частицы при снижении \У быстрее приходят в соприкосновение друг с другом, сильнее выражены дилатантные свойства и внутреннее трение. Результаты расчета параметров аппроксимации и оценки достоверности различий между вариантами опыта приведены в табл.4. Из табл. 4 следует, что на всех исследованных глубинах параметр Ь2 почв варианта «НРК+навоз» достоверно выше, чем в других вариантах исследования, что с высокой степенью достоверности указывает на наиболее высокое положение этой кривой в сравнении с кривыми для других вариантов опыта. Это визуально хорошо отмечается на рис. 3 (а-г), на которых кривая зависимости Рт-\У лежит значительно правее, а значит и выше, чем другие кривые. Достоверно более низкие значения параметра Ы отмечаются в нижних слоях этого варианта, что указывает на большую пологость кривой зависимости Рт-\У. Это визуально отмечалось и на рис. 4. Отмеченные достоверные отличия в параметре Ы для варианта «ИРК+навоз» от соответствующих параметров аппроксимации других вариантов указывают на достоверно иной характер межчастичных связей в этом варианте опыта: они более прочные и мало изменяются в изученном диапазоне влажностей. Отметим также достоверно более высокие значения параметра Ы вариантов «Контроль» и «Известь» в сравнении с другими вариантами опыта, в особенности для глубины 30-40 см. Это указывает на достоверно более высокий рост межчастичных взаимодействий с уменьшением влажности, чем в других вариантах опыта, что связано с отмеченным выше облегченным гранулометрическим составом почв варианта «Контроль» и агрегацией частиц вследствие влияния извести.

Таблица 4. Оценка влияния применения удобрений, извести и навоза на изменение прочности почвы моделью убывающей функции

Глубина 0-10 см Глубина 10-20 см

Варианты Контроль Известь NPK Варианты Контроль Известь NPK

Ы Ь2 Ы Ь2 Ы Ь2 Ы Ь2 Ы Ъ2 Ы Ъ2

Известь Ы 8,72 Известь Ы 10,52*

9,37 7,11

Ь2 13,61* Ъ2 13,70*

15,04 14,58

NPK Ы 8,72 9,37* NPK Ы 10,52* 7,11*

8,14 8,14 6,99 6,99

Ь2 13,61* 15,04* Ъ2 13,70* 14,58*

14,23 14,23 14,52 14,52

NPK+навоз Ы 8,72 9.37* 8,14 NPK+навоз Ы 10,52* 7,11* 6,99

7,85 7,85 7,85 6,42 6,42 6,42

Ь2 13,61* 15,04* 14,23* Ъ2 13,70* 14,58* 14,52*

18,13 18,13 18,13 18,32 18,32 18,32

Глубина 20-30 см Глубина 30-40 см

Варианты Контроль Известь NPK Варианты Контроль Известь NPK

Ы Ь2 Ы Ь2 Ы Ь2 Ы Ь2 Ы Ь2 Ы Ь2

Известь Ы 10,68 Известь Ы 9,60

13,60 10,68

Ь2 11,82* Ь2 11,86*

15,57 10,40

NPK Ы 10,68 13,60* NPK Ы 9,60* 10,68*

8,22 8,22 10,68 5,79

Ь2 11,82* 15,57* Ъ2 11,86* 10,40*

11,94 11,94 8,76 8,76

NPK+навоз Ы 10,68* 13,60 8.22 Ы 9,60* 10,68* 5,79

6,93 6,93 6,93 8,17 8,17 8,17

Ь2 11,82* 15,57* 11,94 NPK+навоз Ь2 11,86* 10,40* 8,76*

12,09 12,09 12,09 13,79 13,79 13,79

Примечания: числитель - данные в колонке, знаменатель - данные в ряду, * - значимо (с вероятностью 0.95) различаются

3.2.2 Физико-механические свойства черноземов

Из рис. 5 следует, что на глубине 30-40 см прочность воздушно-сухих агрегатов обоих диаметров агрегатов (3-5 мм и 5-7 мм) черноземов всех вариантов достоверно не различаются. Для слоя 0-20 см прочность агрегатов диаметром 3-5 и 5-7 мм варианта «залежь» достоверно наиболее высокая. В варианте «контроль», «ЫРК» и «пашня» прочность агрегатов диаметром 3-5 мм существенно ниже. Достоверные различия прочности между вариантом «залежь» в сравнении с вариантами «контроль» и «пашня» связаны, видимо, с различием содержания ила (см. табл. 3), которое возможно способствует формированию цементационных связей при сухом состоянии (МипкЬо1т, 2002),

А

СЮ

30-1 0- 30- | 0- I 30-

40 20 | 40 10 40

ЫРК навоз пашня

О 3-5 мм Я 5-7 мм

Рис. 5. Прочность воздушно-сухих агрегатов черноземов по размерам

агрегатов

Примечание: значения прочности, обозначенные разными буквами на одних глубинах и одинаковых размерах агрегатов, различаются по ^критерию с вероятностью 0.95 (С, Б - различие достоверно, СБ - различие недостоверно для вариантов С и Б) На рис.6 представлены зависимости сопротивлении расклиниванию от влажности черноземов для изученных вариантов опыта. Отметим (рис. 6 (а) и (б)), что кривые варианта «пашня» находятся в области самой высокой влажности. Для глубины 30-40 см кривая варианта «навоз» расположена в

Зависимость прочности черюзема от влажности (0-20 см)

ООО 10. со

20.00

(а)

-запеть -»-контроль -*-МРК —извоз -»-панна ;

Зависимость прочности чернозема от влажности (30-40 см)

(б)

30.00 40.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 VI,%

контрогъ -*-КРК — кавш -»-гот

Рис. 6. Зависимость сопротивления расклиниванию чернозема от влажности на глубинах 0-20 см (а) и 30-40 см (б), области более низких влажностей. Таким образом, вариант «пашня» обладает наиболее прочными межчастичными связями, а вариант «навоз» наименее. Варианты «залежь», «контроль» и «ОТК» занимают промежуточное значение. С помощью параметров аппроксимации Ы и Ь2 степенной модели зависимости сопротивления пенетрации от влажности была оценена достоверность различий в механических свойствах почв разных вариантов опыта (табл. 5).

Результаты табл. 5 показывают, что в слое 0-20 см параметр Ы варианта «навоз» достоверно самый высокий, указывающийся на то, что межчастичные взаимодействия быстро повышаются при снижении влажности и сильнее выражены дилатантные свойства. Это согласуется с исследованием И.В.Николаевой (2008), в котором говорится о том, что внесение навоза ведет к увеличению ди-латансии черноземов, т.е. упрочняет внутриагрегатные связи. Параметр Ь2 варианта «пашня» достоверно выше, чем аналогичные параметры других вариантов. Это указывает на более прочные межчастичные связи при одинаковой влажности. Следует отметить, что на глубине 30-40 см параметр Ь2 варианта «пашня» достоверно наиболее высокий, а наименьший - в варианте «навоз».

Сравнивая исследования физико-механических свойств в вариантах опыта на дерново-подзолистых почвах и черноземах следует отметить, что применение органических удобрений по-разному сказывается на формировании межчастичных связей в исследованных почвах. Это связано как с различиями в гранулометрическом составе исследованных почв, так и с тем, что черноземы в естественном состоянии обладают высоким содержа-

нием органического вещества, в основном гидрофобного характера (Мила-новский, 2008). Внесение же гидрофильного органического вещества способствует снижению межчастичных связей при одной и той же влажности.

Таблица 5

Оценка влияния применения удобрений и навоза на изменение прочности почвы моделью убывающей функции

Глубина 0-20 см

Варианты Залежь Контроль ОТК Навоз

Ы Ь2 Ы Ь2 Ы Ь2 Ы Ь2

Ы 7,47

Контроль 8,70

Ь2 28.32

27.90

Ы 7,47* 8,70

Ш'К 9,57 9,57

Ь2 28,32» 27,90

27,68 27,68

Ы 7,47* 8,70* 9.57*

Навоз 15,35 15,35 15.35

Ь2 28,32* 27,90* 27.68*

28,99 28,99 28.99

Ы 7,47* 8.70* 9.57 15.35*

Пашня 10,40 10,40 10,40 10,40

Ь2 28.32* 27.90* 27.68* 28.99*

30.19 30.19 30.19 30.19

Выводы

1. В дерново-подзолистых почвах, в вариантах длительного опыта «Контроль», «Известь», «ИРК» и «ЫРК+навоз» и в черноземах типичных, в вариантах «Залежь», «Контроль», «ЫРК», «Навоз» и «Пашня» традиционными методами почвоведения и агрофизики были изучены фундаментальные физические свойства (гранулометрический состав, плотность почв и агрегатов, удельная поверхность, структурный состав, теплота смачивания) а также зависимости сопротивления расклиниванию от влажности в диапазоне от влажности предела текучести до влажности предела пластичности.

2. В условиях длительного агрономического опыта фундаментальные физические свойства дерново-подзолистых почв и черноземов значительно не изме-

нились под влиянием применения извести, удобрений и навоза. В дерново-подзолистых почвах отмечается некоторое увеличение количества тонких частиц в профиле почв варианта «NPK+навоз», увеличение водоудерживающей и гидросорбционной способности почв этого варианта. В черноземах типичных отмечается некоторое уменьшение содержания ила варианта «пашня».

3. Физико-механические свойства (прочность агрегатов и зависимость сопротивления расклиниванию от влажности почв) оказываются наиболее чувствительными и статистически более надежными для целей сравнительной оценки изменения почв в результате длительного влияния удобрений. Эти свойства и характеристические зависимости оценивают межчастичные взаимодействия, связи, формирующиеся между отдельными почвенными частицами, реологическое поведение почв различных вариантов агрономического опыта.

4. Достоверные отличия в параметрах аппроксимации степенной модели зависимости сопротивления расклиниванию от влажности для дерново-подзолистой почвы варианта «NPK+навоз» от соответствующих параметров аппроксимации других вариантов указывает на более прочные и мало изменяющиеся межчастичные контакты в изученном диапазоне влажнос-тей. Большие значения параметра аппроксимации вариантов «Контроль» и «Известь» в сравнении с другими вариантами опыта указывают на достоверно более высокий рост межчастичных взаимодействий с уменьшением влажности, что связано с облегченным гранулометрическим составом почв варианта «Контроль» и агрегацией частиц вследствие влияния извести.

5. Анализ параметров аппроксимации зависимости сопротивления расклиниванию от влажности черноземов показал, что при внесении навоза в черноземе возрастают дилатантные характеристики, однако в целом снижается сопротивление расклиниванию при одной и той же влажности. Достоверно большее сопротивление расклиниванию наблюдается в варианте «пашня», что связано с некоторым облегчением гранулометрического состава в этом варианте.

Материалы диссертации опубликованы в работах:

1. Е.В. Шеин, Т. Сакункончак, Е.Ю. Милановский, Д.Д. Хайдапова, М.А. Мазиров, Н.Ф. Хохлов Физические свойства дерново-подзолистых почв в длительном агрономическом опыте. Вестник МГУ, 2009 № 4. С. 51-58.

2. Сакункончак Т., Милановский Е.Ю., Хайдапова Д.Д. Изменения некоторых физических свойств дерново-подзолистых почв в длительном агрономическом опыте. Вестник ОГУ, 2009, № 6. С. 605-608.

3. E.V. Shein, T. Sakunkonchak, E.Y.Milanovskiy, D.D. Khaydopova. Physical properties of soddy-podzolic soils under long-term field experiment. Proceeding of International Soil Science Congress on Management of Natural Resources to Sustain Soil Health and Quality, Ondokuz Mayis University, Samsun, Turkey, May 26-28,2010. P. 39-46.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Сакункончак Туангсуанг

Введение.

Глава 1. Состояние проблемы (литературный обзор).

1.1 . Физические свойства почв.

1.1.1. Гранулометрический состав.

1.1.2. Удельная поверхность.

1.1.3. Плотность твердой фазы и почвы.

1.1.4. Агрегатный (структурный) состав,.

1.1.5. Теплота смачивания.

1.1.6. Гидросорбционные свойства почв.1 б

1.2. Физико-механические свойства,.

1.3. Влияние удобрений извести на физические свойства почв,.

1.3.1. Влияние известкования на физические свойства почв.

1.3.2. Влияние минеральных удобрений на физические свойства почв,.

1.3.3. Влияние органических удобрений на физические свойства почв,.

1.3.4. Влияние обработки почвы на физические свойства почв,.

1.3.5. Расчет различия между вариантами.

1.4. Физические свойства в длительном опыте.

Глава 2. Объекты и методы исследований.

2.1. Объекты исследования.

2.1.1. Дерново-подзолистые почвы.

2.1.2. Черноземы.

2.2. Методы исследования.;.

2.2.1. Плотность и плотность твердой фазы почв.

2.2.2. Гранулометрический состав.

2.2.3. Удельная поверхность.

2.2.4. Агрегатный состав.

2.2.5. Содержание органического углерода.

2.2.6. Теплота смачивания.

2.2.7. Прочность агрегатов.

2.2.8. Сопротивление расклиниванию.

Глава 3. Обсуждение результатов исследования.

3.1. Влияние длительного применения удобрений на фундаментальные физические свойства.

3.1.1. Дерново-подзолистые почвы,.

3.1.2. Черноземы типичные.

3.2. Влияние длительного применения удобрений на физико-механические свойства.

3.2.1. Физико-механические свойства дерново-подзолистых почв.

3.2.2. Физико-механические свойства черноземов.

Выводы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Физические свойства дерново-подзолистых почв и чернозема типичного в условиях длительного полевого стационарного опыта"

Актуальность проблемы. Физические свойства почв во многом являются важнейшими для роста и развития растений и транспорта веществ и энергии в наземных экосистемах. Эти свойства определяют аэрацию в почве, подвижность» воды и распространение корней. В практике сельского хозяйства часто недооценивается значение физических параметров почвы, несмотря на то1 что, многолетние обработки почв, использование удобрений; пестицидов, различные-севообороты изменяют физические свойства почв. Имеются^ данные (Медведев, 1988; Боронтов,- 1998; Haynes, 1998; Chenu, 2000; Subbian, 2000; Castro Filho, 2002; Hemanz, 2002; Munkhlom, 2002; Королев,2004; Wairiu, 2006; Цыбулька; 2007; Николаева, 2007; Перегуда, 2008; Emadodin, 2009 и др.), что изменяются даже фундаментальные1 свойства; такие как гранулометрический состав, удельная поверхность и. т.д. Следовательно, -понимание процессов изменении*, физических свойств почв- различного генезиса под влиянием агротехнологий, соблюдения условий для создания-и поддержания физических свойств почв в оптимальном интервале является' важной задачей современного почвоведения' и агрофизики.

Цель работы. Изучение физических свойств, дерново-подзолистых почв и? черноземов ^.условиях длительного1 полевого стационарного'опыта.

Задачи.

1. Определить гранулометрический и структурный составы, удельную* поверхность, плотность, содержание углерода, сопротивление расклиниванию и теплоту смачивания дерново-подзолистых почв и черноземов, находящихся длительное время под влиянием применения органических и минеральных удобрений, извести и др.агрономических воздействий.

2. Разработать математическую модель для зависимостей сопротивления расклиниванию от влажности исследованных почв и использовать параметры аппроксимации модели для сравнительной оценки вариантов исследования.

3. Оценить достоверность различий физических свойств и зависимостей исследованных вариантов использования дерново-подзолистых .почв и черноземов.

4. Выявить наиболее чувствительные к агротехнологическому воздействию физические свойства и зависимости для целей прогнозно-сравнительной оценки изменения почв в результате длительного влияния удобрений.

Научная новизна. Показано, что физико-механические свойства почв, в частности, прочность агрегатов и зависимость сопротивления расклиниванию* от влажности, наиболее заметно (достоверно) реагируют на применение минеральных и органических удобрений в дерново-подзолитстых почвах и т черноземах, так как отражают изменяющиеся1 при длительном применении1 удобрений межчастичные структурные связи. В условиях длительного полевого стационарного опыта такие фундаментальные физические свойства, как гранулометрический состав, удельная поверхность дерново-подзолистых почв и черноземов существенно не изменяются под влиянием применения» органических и минеральных удобрений; изменения» отдельных свойств определяются гранулометрическим составом и генезисом почвт

Практическая* значимость. Результаты исследований могут быть использованы для. обоснования мероприятий по сельскохозяйственному использованию дерново-подзолистых почв и черноземов.

Апробация работы. Результаты исследаваний и материалы диссертации доложены и обсуждены» на заседаниях кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, на Конгрессе почвоведов в« Турции (май 2010 г.).

Публикация. По материалам диссертации опубликовано 3 печатные работы .

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов, результатов и их обсужения,

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Сакункончак Туангсуанг

выводы

Г. В подзолистых почвах почвах вариантов длительного опыта «Контроль», «Известь», «№К» и «НРК+навоз» и в черноземах типичных вариантов «Залежь», «Контроль», «1чПРК», «Навоз» и «Пашня» традиционными методами почвоведения и агрофизики были изучены фундаментальные физические, свойства, такие как гранулометрический состав, плотность почв и агрегатов, удельная поверхность, структурный состав, теплота смачивания, а также зависимости сопротивления расклиниванию от влажности, в диапазоне от влажности предела текучести до влажности предела пластичности.

2. В условиях длительного агрономического опыта1 фундаментальные физические свойства дерново-подзолистых почв и черноземов значительно не изменились под влиянием применения извести, удобрений и навоза. В" дерново-подзолистых почвах отмечается некоторое увеличение количества тонких частиц, в профиле почв варианта «ЫРК+навоз», увеличение водоудерживающей способности почв этого варианта. В черноземах типичных отмечается некоторое уменьшение содержения ила варианта «пашня».

3. Физико-механические свойства (прочность агрегатов и зависимость сопротивления- расклиниванию от влажности почв) оказываются наиболее чувствительными и статистически более надежными для целей сравнительной оценки изменения* почв в» результате длительно влияния удобрений. Эти свойства и характеристические зависимости оценивают межчастичные взаимодействия, связи, формирующиеся между отдельными почвенными частицами, реологическое поведение почв различных вариантов агрономического опыта.

4. Достоверные отличия в параметрах аппроксимации степенной модели зависимости сопротивления расклиниванию от влажности для дерново-подзолистой почвы варианта «№К+навоз» от соответствующих параметров аппроксимации других вариантов указывает на более прочные и мало изменяющиеся межчастичные контакты в изученном диапазоне влажностей. Большие значения параметра аппроксимации вариантов «Контроль» и «Известь» в сравнении с другими вариантами опыта указывают на достоверно более высокий рост межчастичных взаимодействий с уменьшением влажности, что связано с облегченным гранулометрическим составом почв варианта «Контроль» и агрегацией частиц вследствие влияния извести.

5. Анализ параметров аппроксимации зависимости сопротивления расклиниванию от влажности черноземов показал, что при внесении навоза в черноземе возрастают дилатантные характеристики, однако в целом снижается сопротивление расклиниванию при одной и той же влажности. Достоверно большее сопротивление расклиниванию наблюдается в варианте «пашня», что связано с некоторым облегчением гранулометрического состава в этом варианте.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Сакункончак Туангсуанг, Москва

1. Алферов A.A., Сафонов А.Ф. Водопрочность структуры и плотность почвы // Длительному опыту ТСХА 90 лет: итоги научных исследований. М.: МСХА, 2002.

2. Бахтин П.У., Семенов H.A. Изменение физических свойств дерново-подзолистых почв культурных постбищ под влиянием орошения и удобрений // Почвоведение. 1982. - №1. - С. 67-76.

3. Боронтов O.K., Никульников И.М. Влияние обработки почвы и предпредшествующей культуы на структуру черназема выщелоченного // Почвоведение. 1998. - № 6. - С. 674-679.

4. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М.: Вышая школа, 1973. - 399 с.

5. Всесоюзная оренда Ленина академия сельскохозяйственных наук. Вопрасы агрономической физики / Под. ред. Иоффе А.Ф. и Самойлова И.И. Ленинград, 1957. - 328 с.

6. Гаевая Э.А. Влияние разных способов оброботки почвы на ее физические свойства // Научный журнал КубКАУ. 2008. - № 39(5).-С.

7. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. М.: Стройиздат, 1973.

8. Дмитриев Е.А., Витязев В.Г. Плотность твердой фазы почв, ее определение и анализ данных // Почвоведение. 1994. - № 11. - С. 91-98.

9. Зубкова Т.А., Суханова Н.И. Механическая прочность агрегатов чернозема обыкновенного в разновозрастных залежах // Земледелие, почвоведение и агрохимия. 2009. - № 2 (15). - С. 2833.

10. Кауричев И.С., Гречин И.П. Почвоведение. М., 1969.

11. Качинский H.A. Физика почв. Ч. 1. М.: Изд-во «Высшая школа», 1965.

12. Кирюшин Б.Д., Сафонов А.Ф. Этапы развития длительного опыта ТСХА // Длительному опыту ТСХА 90 лет: итоги научных исследований. М.: МСХА, 2002.

13. Королев В.А. Современное физическое состояние черноземов центра русской равнины: Дис. док. биол. наук: 03.00.27. -Воронеж, 2004.-318 с.

14. Кузнецова И.В. Роль органического вещества в образовании водопрочной структуры дерново-подзолистых почв // Почвоведение. 1994. - № 11. - С. 34-41.

15. Кузнецова И.В. Содержание и состав органическаго вещества черноземов и его роль в оброзавании водопрчной структуры // Почвовендение. 1998. - № 1. - С. 41-50.

16. Кузнецова И.В. Оценка изменения физическх свойств пахотных дерново-подзолистых суглинистых почв нечерноземной зоны России в зависимости от характера антропогенного воздействия // Почвоведение. 2009. - № 2. - С. 152-162.

17. Лазарев В.И., Айдиев А.Ю., Залоторева И.А., Трутаева H.H. Динамика эффективного плодородия чернозема при его длительном сельскохозяйственном использаовании / Под ред. Лазарев В.И.- Курск: Изд-во Курской гос. с.-х. ак., 2007. 122 с.

18. Матюк Н.С., Баздырев Г.И., Захаренко A.B., Лошаков В.Г., Сафонов А.Ф., Илатонов И.Г., Усманов Р.Р., Алферов A.A. Указатель полевых опытов. М.: МСХА, 2001.

19. Медведев В.В. Оптимизация агрфизических свойств черноземов. -М.\ Агропромиздат, 1988. 159с.

20. Медведев B.B. Механизмы образования макроагрегатов черноземов // Почвоведение. 1994. - № 11. - С. 24-30.

21. Милановский Е.Ю., Шеин Е.В. Структура почв // Природа. 2003. - № 3.

22. Николаева И.В. Реологические свойства дерново-подзолистых почв и черноземов при различном селскохозяйственном использовании: Автореф. канд. дис. М., -2008.

23. Николаева И.В., Початкова Т.Н., Манучаров A.C. Влияние длительного применения удобрений на реологические свойства чернозема типичного // Вестник ОГУ. 2007. - №12. - С. 91-95.

24. Николаева И.В., Початкова Т.Н., Манучаров A.C. Влияние азотных удобрений и известкования на реологические свойства дерново-подзолистых почв // Вестник Алтайского государственного агрорного университета. 2008. - №2 (40). - С. 31-35.

25. Оптимизация условий повышения плодородия почв: Со. науч. тр. / Под ред. Минеева В.Г. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 187с.

26. Пачепскийй Я.А. Математические модели процессов в мелиорируемых почвах. М.; Изд-во МГУ, 1992. - 85 с.

27. Перегуда Т.И., Воронин А.Н., Смирнов Б.А. Влияние агротехнических приемов на агрофизические свойства дерново-подзолистой слабоглееватой почвы // Агроэкология. — 2008. № 9 (47).-С. 33-36.

28. Понизовский A.A., Корсунская Л.П., Полубесова Т.А., Салимгареева O.A., Алесане Е.С., Пачепский Я.А. Определение удельной поверхности почв по адсорбции поров воды // Почвоведение. 1993. - № 1. - С. 33-43.

29. Прошина Н.В. О методике определения содержания гумуса в почвах с помощью автоматического анализатора // Научные доклады высшей школы, биологические науки. — 1974. № 4. — С. 132-135.

30. Пятковскийй Н.К., Бендерская Е.И., Шиманская Н.К. Влияние минеральных удобрений на структуру // Почвоведение. 1983. - № 7. - С. 108-111.

31. Сапожников П.М., Уткаева В.Ф., Абрукова В.В., Щепотьев В.Н. Структурно-механические и гидрофизические свойства типичного чернозема при применении удобрений // Почвоведение. 1988. -№10.-С. 67-74.

32. Уткаева В.Ф. Удельная поверхность и теплота смачивания различных типов почв Европейской территории России // Почвоведение. 2007. - № 11. - С. 1336-1346.

33. Хайдапова Д.Д., Пестонова Е.А. Прочность межчастичных связей в почвенных пастах и агрегатах // Почвоведение. 2007. - № 11. -С.1330-1335.

34. Хайдапова Д.Д., Прудникова А.Г. Предельное сопротивление сдвигу как показатель структурного состояния почв //

35. Тезисы докл.Межд.научной конференции «Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель», Томск, 2002.

36. Хан К.Ю., Поздняков А.И., Сон Б.К. Строение и устойчевость почвенных агрегатов // Почвоведение. — 2007. № 4. - С. 450-456.

37. Харитонова Г.В. Физически обоснованное уравнение сорбции паров воды почвами (уравнение Харитоновой). С. 145-155 // Теории и методы физики почв. Коллективная монография под ред. Шеина Е.В., Карпачевского JI.O. М.: Гриф и К, 2007. 616 с.

38. Харитонова Г. В. Молекулярные межфазные взаимодействия в почвах. Автореф. Дисс.на соиск. Ученой степени докт.биолнаук. М. МГУ, 2009.

39. ШеинЕ.В. Курс физики почв. М., 2005. -432 с.

40. Шеин Е.В., Т.А.Архангельская и др. Полевые и лабораторные методы исследования свойств и режимов почв, М.: Изд. МГУ, 2001.200 с.

41. Шеин Е.В., Карпачевского JI.O. Теории и методы физики почв. -М.,-2007.-616 с.

42. Шеин Е.В., Русанов A.M., Николаева Е.И., Хайдапова Д.Д. Параметрическая оценка почвенно-физических фунций// Вестник Московского университета.- сер. 17, Почвоведение. — 2007. № 2. - С. 47-52.

43. Шконде Э.И., Благовешенская З.К. Изменение физических свойств почвы при длетельном применений минеральных удобрений. М.: ВАСХНИЛ, 1982.-51с.

44. Achmad Rachman, Anderson S.H., Gantzer C.J., Thompson A.L. Influence of long-term cropping system on soil physical properties related to soil erodibility // Soil Sci. Soc. Am. J. 2003. - Vol. 67. - P. 637-644.

45. Benjamin J.G., Mikha M., Nielsen D.C., Cakleron F., Henry W.B. Cropping intensity effects on physical properties of a no-till silt loam // Soil Sci. Soc. Am. J. 2007. - Vol. 71. - P. 1160-1165.

46. Bielder C.L., De Backer L.W., Delvaux B. Particle density of volcanic soils as measured with a gas pycnometer // Soil Sci. Soc. Am. J. 1990. -Vol. 54.-P. 822-826.

47. Blanco-Canqui H., Lai R., Owens L.B., Post W.M., Izaurralde R.C. Mechanical properties and organic carbon of soil aggregates in the Northern Appalachians // Soil Sci. Soc. Am. J. 2005. - Vol. 69. - P. 1472-1481.

48. Bouajila A., Gallali T. Soil organic carbon fractions and aggregate , stability in carbonated and no carbonated soils in Tunisia // Journal of Agronomy. -2008. Vol.7.

49. Bronick C.J., Lai R. Soil structure and management: a review // Geoderma. 2005. - Vol. 124. - P. 3-22.

50. Castro Filho C., Lourenco A., Guimaraes M. de F., Fonseca I.C.B. Aggregate stability under different soil management systems in a red latosol in the state of Parana, Brazil // Soil & Tillage Research. 2002. -Vol. 65.-P. 45-51.

51. Chenu C., Le Bissonnais Y., Arrouays D. Organic matter influence on clay wettability and soil aggregate stability // Soil Sci. Soc. Am. J. -2000.-Vol. 64.-P. 1479-1486.

52. Davies D.B., Payne D. Management of soil physical properties // Russell's Soil Conditions and Plant Growth. / Edited by Wild A. -Harlow, Esssex, Longman, 1988. P. 412-488.

53. Dexter A.R. Advances in Characterization of soil structure // Soil & Tillage Research. 1988. - Vol. 11. - P. 199-238.

54. Dutartre Ph., Bartoli F., Andreux F., Portal J.M., Auge A. Influence of content and nature of organic matter on the structure of some sandy soils from west // Geoderma. 1993. - Vol. 56.

55. Ekwue E.I. Effect of organic and fertilizer treatments on soil physical properties and erodibility // Soil & Tillage Research. 1992. - Vol. 22. -P. 199-209.

56. Epstein E., Taylor J.M., Chaney R.L. Effects of sewage sludge and sludge compost applied to soil on some physical and chemical properties. J. Environ. Qual. 1976. - Vol. 5. - P. 422-426.

57. Eshel G., Levy G.J., Mingelgrin U., Singer M.J. Critical evaluation of the use of laser diffraction for particle-size distribution analysis // Soil Sci. Soc. Am. J. 2004. - Vol. 68. - P. 736-743.

58. Franzluebbers A.J. Water infiltration and soil structure related to organic matter and its stratification with depth // Soil & Tillage Research. 2002. - Vol. 66. - P. 197-205.

59. Gupta S.C., Dowdy R.H., Larson W.E. Hydraulic and thermal properties of a sandy soil as influenced by inforporation of sewage sludge // Soil Sci. Soc. Am. Proc. 1977. - Vol. 41. - P. 601-605.

60. Hayne R.J., Beare M.H. Aggregation and organic carbon storage in meso thermal humid soils // Adv. Soil Sci. 1994.

61. Haynes R.J., Naidu R. Influence of lime, fertilizer and manure applications on soil organic matter content and soil physical conditions: -a review // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 1998. — Vol. 51. — P. 123-137.

62. Hensler R.F., Olsen R.J., Witzel S.A., Altoe O.J., Paulson W.H., Johannes R.F. Effects of method of manure handling on crop yields, nutrient recovery and runoff losses // Trans ASAE. — 1970. — Vol. 13. -P. 726-731.

63. Hillel D. Environmental soil physics: fundamentals, application and environmental considerations. USA: Academic press, 1998. - 771 P.

64. Hoyt P.B. Improvement in soil tilth and rape seed emergence by limeapplication on acid soils in the Peace River region // Can. J. Soil. t1981.-Vol. 61.-P. 91-98.

65. Joann K. Whalen, Chi Chang Macroaggregate characteristics in cultivated soils after 25 annual manure applications // Soil Sci. Soc. Am. J. 2002. - Vol. 66. - P. 1637-1647.

66. Kenan Kilic, Engin Ozgoz, Fevzi Akbas Assessment of spatial variability in penetration resistance as related to some soil physical properties of two fluvents in Turkey // Siol & Tillage Research. 2004. -Vol. 76.-P. 1-11.

67. Khaleel r., Reddy K.R., Overcash M.R. Changes in soil physical properties due to organic waste applications: a review // J. Environ. Qual.-1981.-Vol. 10.-P. 133-141.

68. Kladivko E.J., Nelson D.W. Changes in siol properties from application of anaerobic sludge // J. Water Pollut. Control Fed. 1979. - Vol. 51. -P. 315-332.

69. Koolen A.J. Deformation and compaction of elemental soil volumes and effects on mechanical soil properties // Soil & Tillage Research. -1987.-Vol. 10.-P. 5-19.

70. Lipiec J., Hatano R. Quantification of compaction effects on soil physical properties and crop growth // Geoderma. 2003. - Vol. 116.-P. 107-136.

71. Mazurak A.P., Chesnin L., Tiarks A.E. Detachment of soil aggregates by simulated rainfall from heavily manured soils in eastern Nebraska // Soil Sci. Soc. Am. Proc. 1975. - Vol. 39. - P. 732-736.

72. Metzger L., Yaron B. Influence of sludge organic natter on soil physical properties //Adv. Soil Sci. 1987. - Vol. 7. - P. 141-163.

73. Molina N.C., Caceres M.R., Pietroboni A.M. Factors affecting aggregate stability and water dispersible clay of recently cultivated semiarid soils of Argentina // Arid Land Research and Management. -2001.-Vol. 15.-P. 77-87.

74. Munkholm L.J., Schj0nning P., Debosz K., Christensen B.T. Aggregate strength and mechanical behaviour of a sandy loam soil under long-term fertilization treatments // European Journal of Soil Science. 2002. - Vol. 53. - P. 129-137.x

75. Operating manual for ultrapycnometer 1000, micro-ultrapycnometer 1000 model: UPY-20, UPY-20T, MUPY-20, MUPY-20T & above; v 2.4 and ultrafoam 1000 model: UPY-20F, UPY-20FT, & above; v 3.0 (Ultrapycnometer mode). Quantachrome instruments, 2007.

76. Pagliai M., Guidi G., La Marca M., Giachetti M., Lucamante G. Effects of sewage sludges and composts on soil porosity and aggregation // J. Environ. Qual. 1981. - Vol. 10. - P. 556-561.

77. Pernes-Debuyser A., Tessier D. Soil physical properties affected by long-term fertilization // European Journal of Soil Science. 2004. -Vol. 55.-P. 505-512.

78. Rampazzo N., Blum W.E.H., Wimmer B. Assessment of soil structure parameters and functions in agricultural soils // Die Bodenkultur. — 1998. Vol. 49 (2). - P. 69-84.

79. Rehana Rasool, Kukal S.S, Hira G.S. Soil organic carbon and physical properties as affected by long-term application of FYM and inorganic fertilizers in maize-wheat system // Soil & Tillage Research. 2008. -Vol. 101. P. 31-36.

80. Retsch GmbH, Operating instructions for sieving machine type AS200 Control. Germany, 2005.

81. Rimmer D.L., Greenland D.J. Effects of calcium carbonate on the swelling behaviour of a soil clay // J. Soil Sci. Vol. 27. - P. 129-139.

82. Roth C.H., Pavan M.A. Effects of lime and gypsum on clay dispersion and infiltration in samples of a Brazillian Oxisol // Geoderma. 1991. -Vol. 48.-P. 351-361.

83. Ryzak M., Bieganowski A., Walczak R.T. Application of laser diffraction method for determination of particle size distribution ofgrey-brown podzolic soil // RES. AGR. ENG. 2007. - Vol. 53 (1). -P. 34-38.

84. Sebastian Ulrich, Bodo Hofman, Olaf Christen, Soil physical properties in the long-term field experiment "eternal rye" after 120 years of different fertilization// 4th International Crop Science Congress, 26 September-1 October 2004, Australia.

85. Shainberg I., Sumner M.E., Miller W.P., Farina M.P.W., Pavan M.A., Fey M.V. Use of gypsum on soils: a review // Adv. Soil. Sci. 1989. -Vol. 9.-P. 1-11.

86. Shirani H., Hajabbasi M.A., Afyuni M., Hemrnat A. Effects of farmyard manure and tillage systems on soil physical properties and corn yield in central Iran // Siol & Tillage Research. 2002. - Vol. 68. -P. 101-108.

87. Skopp J.M. Soil Physics // Handbook of Soil Science / Edited by Sumner M.E. USA, 2000. - P. A-3 - A-17.

88. Subbian P., Lai R., Akala V. Long-term effects of croppoing systems and fertilizers on soil physical properties // Jounal of Sustainable Agriculture. 2000. - Vol. 16 (2). - P. 89-100.

89. Tiarks A., Mazurak A.P., Chesnin L. Physical and chemical properties of soil associated with heavy applications of manure from cattle feedlots // Soil Sci. Soc. Am. Proc. 1974. - Vol. 38. - P. 826-830.

90. Weil R.R., Kroontje W. Physical condition of a Davidson clay loam after five years of heavy poultry manure applications // J. Environ. Qual. 1979. - Vol. 8. - P. 387-391.