Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕРНОЗЁМОВ ТИПИЧНЫХ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕРНОЗЁМОВ ТИПИЧНЫХ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ"

Л-2937-/

г

иосковсний орданл Ленина, ордаиа октябрьской

РЕЭОЛЩИИ И ОРдеНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНА1ЕНИ ГОСУДАРСТВШМ УШШГСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕдаИЯ

На правах докописи

ПРСЦНМО АДИСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

уда 631.445,4:631.43

МЭИЧВСКОБ СОС1ШМЕ ЧЕРНОЗЕМОВ ШШЧШХ В РАЗЛИЧИИ УСЯОШЯХ ИСПСЯЬЭОВАЖЯ

Специальность 06.01,03 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА - 1968

Днссвртшфошшя работа выполнена на кафедре фишки у реляо-рацш почв факультета почвоведения Московского государственного унвверсвтета имени Ы.В.Ломоносова.

Научный руководитель; кандидат биологических наук, старадй научный сотрудник П.Н. Бе резан

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, Бондарев А,Г,

' кандидат биологически* наук, Григорьев В, Я.

Ведущая организация: Институт почвоведения и фотошвдгем iU ОССР.

Защита состоятся "(J " ле>тлЗГДя 1965* г, в 15 «с. 30 шн в ауд, М-2 ва заседания спецвализированного совета К 06S.0S.I6 » «7

С даосертадаев ипшо ошшоштя в dMünotm« лним«"«

Автореферат равосдан " " й^-.ГййЙ? X3£u ,

Приглашаем Вас принят* viae да.-',

а ас еда них одешшлваированисго^-'»»;-. ~ ".ы ва аг двух ехаашдярах» ааверелкч*. cülju направо.". *.-

oyt 119699 ICQ, Дешнокше v.- - ч/.,А«.те» цочвох?: г-л,

Ученые Сове«.

Ученый оеврвтарь опешадн аи рошшюго совета

__»■

Г. В. Йотузова

, ¿кт.талышогь проблемы. Среди большого многообразия почв натай страны особое место принадлежит чернозема»« № них приходится половина воей пашни, производитса 00/5 товарного хлеба /Кру-

пвнникоа',1973/. Несмотря на относительно благоприятные условия »

вырацивания основных сельскохозяйственна* вддыур, постоянного .роста энерговооруженности и увеличения капитальных вловенаЯ, уро*аанооть большинства продовольственных культур возрастает ве-анэчитеаьно. Одной из существенных причин является часто наблюдаемое ухудиелие физического состояния чернозема при интенсификации сельскохозяйственного'производства. Эти изменения, я основном, выражаются в увеличении их плотности« глыби о гости, трешно-ватости, появлении признаков саитостя, что ведет к значительно-ну изменению теплового» водно-воздушного и питательного режимов почв* физическое оостоянна почвы определяется особенностями орга-

ь-ут,яиааави твердой фазы почвы, энергетикой жидкой фазы, структурно. ^ -функциональными свойствами почв, характером связей этих парапет-

ров, отражающихся в динамике и статика структуры порового про* странотва /Воронин, Беразив, теин,1983/; Все это диктует настоятельнее веобходимооть углубленного поававия природы и ыехавиэма формирование физического состояния черноземов, находящихся я раз-яичных условиях использования.

Цель работы, целью настоящего исоладовавии явилось изучение физического ооотояган черноземов типичных в различных условиях использования, ?

ва^ачи исследования:

I, Изучить влияние различного сельскохозяйственного использования на физическое состояние типичных черноземов.

2* Изучить физическое состояние типичных черноземов вгр¿ценозов и естественных угодий.

«О ■ ! • "

3. Дчть сравнительную одевку физического состояния черноземов типичных, находящихся под вехе с пенники и культурными цвяа-вами.

Дать оценку направленности изменения отруитурно-фуннцио-нальных свойств типичных чарвозейог в различных уологнях экспяja тацви. '.'*'■

даучвая новизна. Получена количествеanaя оценка современного физического состояния чернозема типичного в различных услови-ах использования. впервые расчетно-экспериыемапьным методом получена динамика структуры норового пространства вод естественными я культурными ценозами, установлены закономерности-изменения основных характеристик порового пространства в вавиоимоота от условна их использования.

Практическая ценное^.: Дана конкретная характеристика совре менаого (физического состояния черноаемов типичных Яурокой оадас^" ти, находящихся в различных условиях мспоаьзовэния. Полученные результаты дают основу для разработки рекомендаций по оценке 4ю-аичеокого состояния типичных черноземов) о целью сохранения егро вой и чески ценной структуры* Данные исследования позволят не основе количественных характеристик структуры порового пространства прогнозировать изменение черноземов под действием природных и антропогенных факторов.

Дггробе пня радр?цт Основные положения диссертации были доложены на УП научной конференции молодых ученых факультета ночвове деняа ЦГУ /1985/¡ на.заседании кафедры физики в мелиорации почв мгу /I98é/i на конференции молодых ученых "Изучение* охрана и рациональное использование природных ресурсов") Уфа /198?/j на научно-производмвенвой конференции "Роль молодых ученых и специалистов в развитии Агропромышленного комплекса", Свердловск

/1988/i на воесоозной научно-технической конференции "Проблемы повышения вподородяя почв в условиях интенсивного земледелия1', Москва /I9BS/. __

Публикации.' So reus диссертации опубликовано Ю работ.. » .

Объем работы. Диссертация соотоит яз введения, £ глав, выводов, приложения, содержит ЛЭ-Г страниц макинописиого теacts, ¡к рисунков, /Л. таблиц. Слисок литератора величает ЛАЗ наименований, в тон числе ЛО иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

На основе литературных данных проведен анализ изменения физических свовотв пличных черноземов естественных угодив, вовлеченных в сельскохозяйственное иопоиьаование. Показана неовходико оть комплексного исследования структурно-функциональных и физических свойств, роль которых в условиях иктенейфакации зеиледели я возрастает и становится одной из нимитиругких в повышении продуктивности этих почв.

Глава 2. ОБЪЕМЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекта исследования. Основным критерием при подборе объектов исследования явился различный характер использования типичных черноземов Курской области. Изучение только типичных черяо-веков, сформированных на водоразделе*, позволило конкретизировать задачу исследования о цель» исключения эрозионных процессов! имевших ыесто в научаемом районе. Объектами исследования поолу-хяин мощные тяжеко-суглинистае типичные черноземы абсолютно заповедной степи; леоа и 40-летнего пара центральво-Черяоавмного

заповедника им. В.В.Алехина, орошаемый типичный чернозем нв}чно--ороизводст венного поля ОПШ ВНИЙЭиЭПЭ и типичный чернозем неорошаемого поля курского откормсовхоза, Ка*дый ойьект является отраве ни ей некоторого равновесного состояния в эволюции типичных черноземов, находящихся в различных условиях использования,

Цетд^ы исследования, в процессе работы особое внимание удалялось изучение отруктурно-функциональных и-агрофизических характеристик типичных черноземов в современных условиях использования, Гидрофизические исследования включали; определение порозноо-, ти и усадку естественных агрегатов размером 3-5 мм от влажности /кероскво-вояьшетрнческнм методом/, кривую водоудергаваемоотк /Воронин,1984; Кэрпачевский и Ер• ,1960/ и зависимости коэффициенте влагопроводности от давления почвенной влаги /Воронин и др., , I987J Глобуо,1987/. При определении базовых энергетических характеристик твердой фазы цочвы и рессчете диаграмм структуры норового пространства типичных черноземов мы попользовали методики и формулы'предлагаемые Ц,Н.Березины« /1987/ • Остальные физические, физико-химические аналивы и определенна проводились по общепринятым методикам /качинокия,1955,1569} вадшмна, Корчагина,16731 Аринуикина,1970} Орлов, Гришина,198I; Зырин, Орлов,1980/.

Глава 3»ОРГАНИЗАЦИЯ СТРУКТУРНЫХ УРОВНЕЙ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ТИПИЧНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ

Условия сельскохозяйственного использования влияет на организации структуры твердой фази тияачвых черноземов и i разной степени отражается на всех ее иерархических уровнях,

I. Гранулометрический состав типичных черноземов Код действием почвенных процессов протекающих » черноземах /Адериин,1964/ и сельскохозяйственных культур,, произрастающих на

них /Гарифулан,1979/ наблюдается некоторое изменение гранулометрического состава в сторону оглишвания. В условиях возрастаюцей интенсификация использования чернозёмов отмечается усиление этого процесса преимущественно £ пахотных горизонтах /Медведе в,1988/. Анализ вероятностных характеристик гранулометрического состава и. , п. rf , дал возможность значительно глубже понять направленность этих процессов./рио Л/. Обнаружено, что под культурными ценозами /40-летний пар, орошав).»е поле, неорошаемое поле/ в пахотных горизонтах наблюдается уменьшение дисперсности глинистых компонентов, а на глубине 40-60 см некоторое увеличение. Возрастание дасперсяости. глинистых компонентов под целиной происходит на глубине 60-ДО0 см, а под лесом увеличение "К" приходится на глубину 40-60 см. Выявленные закономерности подтверждаются изменениями дифференциальных теплот десорбции /рассчитанных по БЭТ/ на этих же глубинах. Перераспределение глинистых компонентов в верхних гумусоаккуиулятквиых горизонтах типичных чернозёмов, по-видимому, связано как с глубиной активного влагообмена, тая -и с процессами промерзания - оттаивания (Коровина, 1974; Большаков,1961). • Но степени выраженности »того процеоса в верхних горизонтах исследуемые угодия можно расположить в ряд: пар > . неорошаемое поле > степь> лео >орошаемое поле. Изменение величины "К" в гумусоаккуыулятзвных горизонтах в определенной мере отражает характер использования почв. По содержании тонкодисперсного материала почвы тяготеют к скелетно-плазменному типу-отрунтурм /Воронин, Березин,1983/, Согласно классификации ^.А.Качянского /1Э56/ все почвы относятся к иловато-врупнопылеватым суглинкам, на основании вероятностных характеристик гранулометрического состава /Воронин.Береза n,I 981/ они оценивается как тяяелосуглинасше, не зернистые, сред* неотсортированные, среяаеколлондные. ■ ,

Вероятностные характеристика гранулоыетрач вского состава

и дифферент! атгъная теплота десорйцаи типачньи чернозёмов,

, Содержание Зернистость Отсорти- Диспэрсвость ДифЗ>ерещзиадь' глинистых песчаных рован. ' глинистых пая теплота ' компонентов компонентов деоч.вом.. компонентов десорбции.

Фс;. % «С. ,МКЫ ft- К (Кда/модь}

IV1-■—- Ц,

50 54 16 18 з 4 0,2 0,3 0,4 '4 б 6 ?

Рве К 3.

. ' 2» Микроагрегатнвй состав

Устойчивость агрегирующих связей иякрострукгуры по отношению к воде у всех черноземов достаточно высокая, что подтверждается в общих закономерностях распределения кикроагрегатов по фракциям. Основное количество ннкрозгрегатов от 63^ до приходится на фракци® крупной пыли, 25-50$ ва средний и мелкий песок, оставшуюся везначительнуо часть 10-15^ составляют фракции мелкой пшш и иле* основная масса водопрочных иикроагрегатов сосредоточена во фрекцш«>0,01 ш, на них значительная часть приходится ка фракции 1-0,25 ш > 0,25-0,05 им. закономерности распределения иикроагрегатов в нижних горизонтах агроцекозов то же, что к на заповедных участках. Однако водоустойчивость макроструктуры пахотных горизонтов культурных угодий значительно ниже устойчивости гумусовых горизонтов естественных ценозов. Характер использования черноземов в наибольшее степени отражается на содержании фракция > 0,05 мм. Особенно сильная дезагрегация наблюдается в верхнем 5 си пахотной слое. Так в сравнении с гори- ' зонтом содержание иикроагрегатов 1-0,25 «и в черной пару надает о 21,3^5 ДО 8,5$. на орошаемом поле с 20,8? До 12,5$, на неорошаемой поле о £6»0£ до II, фракции иикроагрегатов 0, £5-0,05 км левее подвержены раэруиению, чей структурные отдельное- , те 1,0-0)25 ьш, хотя в о-5 см слоях пахотных угодий их содераа-яие падает на 5-В£. Вероятно, значительней неустойчивость крупных фракций ыикроагрегагного состава /1.0Ч1.Е5 им и 0,25-0,05 ми/ л антропогенному воздействию обусловлена, как различный минералогическим и химический составом ЭПЧ /Воронин*1984/ входящих в микроагрегаты, так и прочностью связи'органического вецества с минералами /Орлов е гр.,197Э/. Микроагрегаткый еазлке показал* что интенсивный характер использования агроцеяозов в 1,5-0 рева уве-

личиваех выход илистой фракции на пахотных горизонтов по сравне-нио о естественными уголияыи, Однако, в процессе взаимодействия с водой количество никроагрегетов фракции 1-0,25 ыы культурных угодой уменьшилось ва 7-123, а количество илистой фракции увеличилось всего на. 156. достаточно высокое содержание илистых частиц /25-333/ и значительная их активность приводит к тону» ч*о процесс структурооОрааавания в.черноземах, в основной, проявляется в мадии иакроструктуреобразования, как бы минуя иикроструктуро-оорааование /Димо, кумпав,1Э79/. По всбИ видиыости в условиях н нт ев сивног о использования^ пахотных горизонтах наблюдается обратный процесс« т.е. происходит разрушение.крупных структурных оиельностей с незначительным высвобождением.и образованием мелких.' Водоустойчнвооть пахотных горизонтов, как правило^ ниже' подпахотных слоев, фактор дисперсности по Ка чинен ому пахотного горизонта 40-летнего паре почти в 2,5 раза превышает атот же показатель верхнего горизонта степи и 1,8 резв лесе* Существенное уменьшение водоуотойчивоств структуры вгроценоаов, в пераул очередь, отражаете« яа протввоерозиокной. оюйкости верхних горизонтов, приводящее согласно градаций Воронина и Кузнецова /1970/ ос высокой степени к средней /тебл,2/.

Агрегатный уровень структуры типичных черноземов

Хорошо вырезанная коиковато-еерниотаа структура естественных ценозов /степи ■ веса/ в процессе интенсивного использования претерпевает значительные изменения: уменьшается количество агрономически ценных фракций, водоустойчивости, возрастает глыбнетооть, наОявдаетса усреднение в распределении процентного содержания структурных отдельностей ло фракциям, Максимум содержания агрегатов в гумуооанкуиулятивных горизонтах всех исследуемых почв, при-

ходитса на фракции 2-1 ш, за исключением ласа, в котором оно приурочено к фракция» 5-1 ми. Длительная распашка приводит к снижению содержания агрегатов агрономически ценного размера /10-0.25 ш*/ в пахотных горизонтах культурных угодий и сопровождается одновременным увеличением глыб />10 ми/ до 20-4Гипоте-тически-оптималькым соотношениям структурных отдельностай для тяжелосуглинистых типичных черноземов /Медведев и др.,1Э78; Бондарев, Медведев,1980/ удовлетворяют только почвы степи и леса. Для культурных ценозов характерно увеличение-глыбистой структуры при уменьшении суммы агрономически ценвых агрегатов размером 10-0,£5 мм с увеличением "пыли" /частиц < 0,25 мм/, по в количестве еще ие выходящей за гипотетически-оптимальные пределы. Коэффициент структурном* /Вадюнина, Корчагина, 1973/, рассчитанный по результатам сухого просеивания для орошаемого н неорошаемого полей почти одинаков, однако ок 1,5-2 раза вика, чем в верхних гу-мусоанкумудягивных горизонтах естественных ценозов. Для пахотного горизонта 40-летнего пара он составляет 0,9, что в 4-5 раз меньше о структур вин о оти почв степи и леса и в 2-8 раза вя«е орошаемого и неорошаемого полей. Оструктуренность подпахотных горизонтов, как правило, вше пэхотвых к варьирует от 1,6 до 8,1*

. Глава 4. ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИ5ИК0-ХШЧЕСКНЕ СВОЙСТВА ТИПИЧНЫХ.ЧЕРНОЗЕМОВ

В условиях интенсивного использове ния наибольшей трансформации подвержены верхние горизонты. Так, плотность твердой фазы аочв пахотных слоев орошаемого поли возросла до 2,59 г/см? против £,50 г/см9 под лесом. Для верхних гуму»аккумулятивных горизонтов естественных угодий характерна плотность 0,9-1,1 г/см3, которая с глубиной возрастает до 1,15 г/см^; Достаточно высокое

ю

пространственное к сезонное варьирование плотности пахотного слон агроценозов определяется не только характером обработки почвы, числом прохождений обрабатывающих машин, во и нечесibом и особенностями .структуры поров ого пространства» величина и размеры которого зависят от естественной динамики влажности, поэтому для пахотных угодий» используемый ванн водный метод /Ие-rUn. £ , 1948/ имеет самостоятельное значение» поскольку учитывает крупные каверны, трещины, ыехкомколые пустоты в определяемых.объемах, Отклонения отдельных определений от среднего для бурового метода составляет О,1-0,OS г/см3, а для изкромегода 0,05-0,01 г/см8. На орошаемом поле, в микропонижениях достаточно часто' встречается относительно уплотненный слой. 1-1,5 см Икорке", плотность которого достигает-1,18 г/с»5, увеличение плотности пахотных4 горизонтов черноземов до IG г/cu3 и подпахотных до 1,22-1,2Э г/см3 приводит к резкому снижению общей порознооти почв до SS-SW в пахотных горизонтах и до 53J6 в подпахотных слоях агроценозов. уменьшение общей влагоемковтн почв естественных угодий с 87¡í до ¡ВЦ под агроцаноэами при высоким значениях 10--I2JS /ИГ/ и 13-14% /ВЗ/ приводит к снижению содержания продуктивной 'влаги, длительное сельскохозяйственное использование способствует ивмененно не только плотности упаковки агрегатов, но и.отражается на внутриагрегатяой порознооти. Для всех наследуемых угодив характерно увеличение плотности агрегатов с уменьаенаем их размера, что связано о проявлением масштабного фактора /воронив, 1386/» размах колебаний порознооти сухих агрегатов в зависимости от их размера наиболее присущ естественным ценозам к составляет 7,8$ и 10,дла степи и леса соответственно. £ пахотном горизонте 40-летнего пара это различив достигает всего г»3£, что является еледстлавы значительного увеличения плотности крупных

II • •

. ' Таблиц I

, „ порозность сухих агрегатов разного размера, %

угодий ; : ю : ю-? : 7-5 : 5-з : з-2 : 2-1

^ . __ * * » _ •¿«•»¿».»»е.

Степь' 10-20 44,4 43,4 40,3 89,4 38,5 86,6

Лес 10-20 46.1 45,4 41,4 36,8 36,5 35,8

.Неорошаемое поде 10-20 '42,2 41,3. '40,5 38,1 37,5 36,6

20-40 - 40,4 39,9 89,4 88,6 37,3 35,9

Орошаемое поле Ю-ЙО 39,4 . 37,7 37,5 37,0 86,3 85,7

20-40 40,0 39,6 39,1 33,8 37,6 86,8

40-летнйЙ пар 10-20 36,3 35,9 35,5 35,4 34,5 84,0

* 20-40 41,5 40,1 39,3 88»0 87,4 36,2

агрегатов, следует отметить, что порозность агрегатов орошаемого и неорошаемого полей уменьшилась, как по отношение к подпахотным слевы этих угодий, так и относительно степи и леса. Если в процессе крошевиз почв» при ее обработке происходит образование новых структурных отдельное гей,- которые возобновляй общую порозность, то. текстурная/а в случае агрегированных почв - внутриаг-рвгетная/порозяооть восстанавливается только по прохождению ряда циклов: увиаинения-иссуюения, замораживания-оттаивания и приемов* повышавших процессы биологической активности в почва, в верхних слоях агроценозов существенное изменение порозностя-претерпевает не только крупные агрегаты, но и мелкие. Однако, порозность мелких агрегатов значительно стабильнее чей крупных /табл. К I/, В

)

процессе сельскохозяйственного использования происходит перегруппировка норового пространства, которая обусловливается, в основном, разрушением крупных структурных отдельноотеЛи созданием вторичных агрегатов о менее развитым паровым пространством. По всей видимости гтн изменения обусловлены ие только новыми терма-

Ьюико-хиыичесвая характеристика типичных чернозёмов

■Таблица V 2.

ф £ в) о Г я) о

я о ж аз-. ф

3 а оояа о

о ■ 5 «О и

и Й. Ч ь О"-" ¥

>» „о ОС

и о

Обменные основания

Плотность почвы,г/см3

основания, к,— иг-экв/1(Йг .

^ (см3)

макро У-250 }У«0,025

(мэ)

\И/ %

Порозность.Й

I

сие

а!

х и

Уд. поверх. —:

о

¿5

ив

ОВ 1.

иг

_ о 1а. • к рай

в

* рй

Л

(•ОН

паи л вг * «(-о

о 8,8.

аса

А

дер

с и

о ЛХ

° л '

Дер I

я

15

& о

8 с х

V

I®

О О

Г

£ -Л

« I

Ф в А 9

Апаг А1

^аах' ^аах

.

3-10 8,75 33,2 7,2 0,90 0,92' 23,9 64,3 24,2 40.Г 112,6 40,8 36,9 11,8 4,6 10,7 2,7

10*30 7,81 33,6 5,2 0,93 0,95 32,2 63,5 22,8 40,7 103,0 39,9 35,5 11,4 4,5 10,8 3,4

20-40 6,21 31,4 ' 4,0 • 1,И 1,07' 30,2 56,8 28,0 28,8 97,9 38,1 35,0 10,6 6,1 10,0 3,7

40-«0 ' 4,32 26,2 5,6. 1,13 1,12 - 26,0 56,5 29,5 27,0 87,8 36,4 33,6 9,7 5,5 8,5 2,1

'2-10 9,15 45,0 2,5 0,97 ; 0,95 26,8 61,2 22,6 38,6 103,7 38,8 35,2 11,6 6,8 6,7 7,1

№30 6,30 36,6 4,5 1,00 0,97 21,5 60,8 23,7 37,1 96,9 38,8 37,3 11,4 6,4 6,8.4,4-

20-40 4,22 31,1 3,4 . 1,06 1,01 16,6 59,1 24,4 34,7 95,8 37,6 36,1 10,3 8,5 5,2 4,2 .

40-60 . 3,47 29,8 3,1 1,11 - 14,8 57,6 27,3 30,3 83,5 35,5 34,0 9,6 8,4 4,7 3,4

10-20 5,88 22,8 4,4 1,16 1,14 24,0 55,2 25,6 26,6 92,9 38,5 28,4 9,9 10,5 3,9 .1,7

20-25 5,91 22,6 4,4 1,22 1,22 21,2 52,5 29,2 23,3 94,7 39,0 27,9 10,2 11,1 3,7 2,5 ;

25-40 4,50 23,2 ' 5,0 1,14 1,12 18,1 56,0 27,7 28,3 95,1 37,9 26,3 10,4 13,2 2,9 2,8

40-60 3,53 21,6 3,6 1,12 - 15,1 57,6 23,5 29,1 87,8 36,4 27,8 9,7 12,8 3,1 1,9

' 0-5 6,69 28,В ' 3,2 1,13 1,12 28,5 56,0 29,5 26,5 113,8 42,5 32,0 11,8 ' 7,1 6,5 : 1,6'

5-10 6,41 26,6 3,в 1,14 ' 1,13 23,8 55,6 20,3 27,3 ИЗ,5 41,8 31,3 11,7 . 8,8 5,4 2,4

-20-25 . 6,43 28,0 . 3,0 1,21 1,20 25,4 52,9 28,1 24,8 108,8 41,0 31,2 11,9.10,9 4,3' 2,0.

25-40 5,88 2Ё,6 3,4 1,22 1,22 . 24,1 52,7 30,0 22,7 108,8 40,5 21,3-11,3 10,4 4,0 1,6

,0-20 4,75 22,4 5,5 1,11 0,99 25,2 56,8 23,7 33,1 107,2 40,0 28^5 10,7 11,7 3,8 0,9

20-40 4,07 24,0 4,4 1,15 1,16 '23,4 55,6 30,2 25,4 105,2 35,7 29,1 12,0 -8,8 4,5 1,7* '

40-60 3,28 22,8 4,8 1,11 - 23,3 б7,б'29,9 29,7 94,7 37,8 26,8 11,0 12,7 2,8 1,6

• 13

динамическими условиями, а коюртх происходит формирование структуры норового пространства пахотных угодий, но и значительный увеличением технологических воздействии яа пехотные горизонты в условиях'интенсификации. Эти воздействия проявляется в виде механического разрушения и деформации почвенных агрегатов приводят к -■ уменьшению меиагрегатного и ввутриагрегатяого норового пространства /£ондарев,1973; Кузнецове,1967/ и поверхностных физико-химических свойств твердой фазы почвы /Сапожников,1932/ определяю- . них процессы формирования'структуры. Это, кан правило, приводит к накоплению неблагоприятных последствие при многократных технологических воздействиях.

, Как известно) черноземы типичные характеризуется хорошей водопроницаемостью, однако по отдельным исследуемым объектам она различна. Значительная впитывающая способность в I чао наблюдении 586 мм/чао для леса и 330 ми/час для степи фактически обеспечивает поглощение левого количества осадков выпадапщих в.теплое время года в районе исследования и по оценке Н,Л.Качиненого характеризуется Как излишне высокое и наилучшее, снижение агрегатной и не«агрегатной оороэности приводит к существенной? уменьпе-нно водопроницаемости* Не неороваемом поле она составляет 170 мм/час, что оценивается как наилучшая, на орошаемом поле к 40-летнем пару.уменьшается до 77,4 мм/чао и 99,5 им/чао соответственно и характеризуется как хорошая, фильтрационная способность /по пятому чаоу наблюдения/ под естественными ценозами леса и степи достаточно высока и составляет 5,4 мм/мин я 3,2 мм/мин соответственно. На неорошаемой поле она уменьшается до 2,3 мм/мин, а после семилетнего ороиення снижается в в разе.Сорокалетняя вспашка /черный пер/ привела х уменьшению фильтрационной способности до о,Б км/мин /рио.г/.

.Во допр они ца ей ооть типичных чарнозеиов

/ыетод и в пых заливаемых площадок, н=5 си, Т«=10°(У

Рио, »2.

Типичные чарнозеиы характеризуются достаточно развитой поверхностей, на которой развивается основные.процесоы иэжфаэовых взаимодействий, изотермы десорбции паров води значительяо ог«и-чамся по величине, икают отчетливо выраженную сигиоиднуо форму и относятся к 1У типу и во тары /Грег, Синг, 1384/. Из анализа изотерм можно качеотвенно ответить,- что а пахотном горизонте 40-летнего пара находящегося в достаточно жестких условиях эксплуатации наблюдаетоя-сучвотвенное возрастание «икропористооти ва счет уыеяыэекиа меэопористости,'Дифференциация профилей всследуеиых угодив по общей удельной поверхности 114-75 и^/г обусловлена не

' — -1б

только содержанием гумуоа, по в его качественным составом /Бондарев, 1Э7Э/. Уменьшение общей удельной поверхности под левом относительно целинного чернозема /при близком соотношении гуму- ' са/ объясняется повышенной гидро^льиоотыо гуминоьых кислот под лесом /Орлов, Денисова,1962; Кононова,1956/. Высокие значения общей удельной поверхности гуиусоаккумулятивних горизонтов /114-108 м2/г/ орошаемого чернозема,также овязано о увеличением гидрофильностн гуминовых кислот, поскольку на смену теплого и сухого периода пришел теплый и влажный /Розанов,I975J Орлов в др.,1975/. характер зависимости внешнее удельной поверхности от условий использования такой «а как н для обпей поверхности. Ва долю внутренней поверхности приходится в сиднем*60-65S& от общей поверхности, что характерно для почв, в минералогическом составе : которых преобладав« минералы о расширявшейся решеткой.

Об изменении удельного аернда /А// диффузной части двойного электрического слоя/ДЭС/ судили по электр окинем чес нии показателям /я?, , j3 , / отракавщим полиморфизм приставных слоев / Hep пик, ЧуДвовский,1967/. Наиболее информативной-характеристикой ЛЭС, связывающей алектрокинетически» и энергетические па- -раметры системы твердея фазапочвенный раствор, является-веди-чина поверхностной проводимости /яе^/. Дли гумусозккумуаятивных горизонтов исследуемых черноземов наблюдается уменьшение stf с глубиной, от 0,21 ом"1 м-1 до 0,12 ом-1 и-1. Незначительная развитость ЛЭС верхних горизонтов почв абсолютно заповедных угодий .характеризуется минимальными значениями »«у 0«I3 что

объясняется как высокой насыщенностью ПШС двухвалентными ионами калышя í имевшими большой радиус /0,106 А°/ о невысокой ста- -пеньв гидр о те ци и /Горбу нов, 1974/1 так и значительной гидро-iotf-иостыо.гумусовых веществ /Орлов,.Денисова, 1962/. Условия иитен-

сиваorо использования огроценозов способствует увеличению средней эффективной концентрации ионов ДЭС. 6 пахотных слоях 40-летне го пара, орошаемого и неорошаемого полей jf/ достигает 0,23 ou"1 и~1, 0.24 «i-1 м-1, о,20 ом"1 м"1 соответственно. По-видимому, это оаусяовпанно увеличением дисперсности твердой фа-аы почвы /Кунов, Сридрихсберг,194 /, возрастенаем гидрофильнос-ти гумивовых кислот и составом лочвенно пог лощащего комплекса. Сед влиянием антропогенных факторов количество поглощенного кальция ■ снизилось до 29-21 иг-экв/100 7 против 45-23 «г-экв/ГООг почвы в гуиусоеккуыуяятивкых горизонтах естественных угодий« Однако, независимо от условий использования, решающая роль среди обменных катионов остается за кальцием, на который приходится свыше от суммы, обменный магний составляет лишь 5-10$ общей емкости /табд.гЛ

Для всех исследуепых черноземов гуминовые кислоты /ГК/ значительно преобвадапт над фу яьвоки слотами Отношение

i . V

Ср^/Сфд составляет 1,0-2,2, однако Для пахотных горизонтов характерно сближение этого соотношения за счет относительного увеличения содержания фк* в условиях бессменного пара,где происходит более интенсивное разложение гумуса это изменение так же связано о уменьшением содержания ГК. Антропогенное использование черноземов приводит к снижение подвижных ГК фракций ®х до 4,I¡S. Основная доля ГК представлена фракцией связанной о кальад-ен которая играет существенную роль в с трук тур ообра з ова нии, • Содержание зтой фракции колеблется от гад до 40$. Относительное; возрастание ее происходит за счет снижения процентного содержания ПС во доакцкях íj ш фд.

Глава б, СТРУКТУР ВО-ФУНКЦИОНАЛЬНЕЕ СВОЙСТВА' ТИПИЧНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ

Кривые водоудерживаемооти всех иосл»дуемых почв имеют оди- ' накову» форму /рис.э/. (Лещениа кривой горизонта Вд в сторону большихвдажяоетвй при одной и той *е потевциэав, что и в *пах.' указывает на утяжеление гранулометрического составе, хорошая макро- и микроагротированное» верхних горизонтов степи в леса приводит к более высокому содержанию воды в области выооких давлений. £ то «е время о утяжеление« гранулометрического состава и увеличением эффективное удельной поверхности верхних горизонтов агроценоэов возрастает содержание воды в диапазоне низких* потенциалов, т.е. в области трудно доступной, прочной.и рыхло-связанной воды, что приводит к сокращении продуктивной влаги«, особенности в пахотном горизонте 40-летнего пара. Для пахотных слоев при уменьшении потенциала от О до 2,3 рГ происходит существенное уменьшение влажности с 42fS до 28^, в горизонте при этих же значениях потенциала влажность снииаетон о 48^ до Р2£. Tenas выпсложенность кривой водоудерхиваембсти-/значительное Изменение влажности при малых измененияхпотенциала/ указывает на возрастающую межагрегатную порозность 48-S2ÍÍ» По-видимому, основное скахение влаги, идет не только за счет высокой естественной порознооти агрегатов, но и эа счет потери воды из макро-пор на фойе значительной усадки при иссушении. Дальнейшее незначительное уменьшение елейности не влечет за собой резкое снижение потенциала почвенной влаги до р? в 3. Это указывает на пониженное - содержание количества доступной растениям влаги в аг-роценозах. кроме того, эта влага обладает различной подвижностью. Исходя на кривых водоудерживаемости видно, что в верхних горизонтах, культурных ценозов гидравлическая проводимость ори высоких.

Кравые водоудврКявавмооти типичных чернозёмов.

— Орошаемое поле — — — Абсолютно задоведкая сФепь

Лдд^' (10-20 см) ' А1 (20-25 см) Ах (25-40 см)

— Неорошаемое поле - - — Абсолютно заповедный лес

А^ (.0-20 см) (20-40 ом) АВд (70-80 см)

— 40-летний пар - — Абсолютно заповедная степь

влшшостях шше чем в естеотвенкюс ценозах степи и леса. В arpo-ценозах монотонное понижение гидравлической проводимости начинается при влажности перехода от капиллярной воды к пленочно-кавил-лярной, которая бдлзяа к величине полевой влагоемкоста. При даль- . нейшеы пошшииш влажности гидравлическая проводимость понижается а модно отиетать лишь незначительный перелом на кравоД этой зависимости, отмечащейоя при влажно с гак соответствующих первому критическому потенциалу, т.е. в скЗластд перехода пденочно-стыковой воды в шгеночно-рихдосвязанную. Уменьшение содержания воды в диапазоне низких потенциалов, т.е. в области труднодоступной, прочной и рыхло связанной воды приводит х сокращении продуктивной влаги в плохо агрегированных а уплотненных горизонтах агроценозов.

Для всех объектов исследования определялись отруктурно-вяерге-i тнческве характеристики! В - энергия взаимодействия твердой фазы почвы с норовым раствором, Дд кг"1; Дг - удельный об®ем текстурной порозности при влажности предела усадая, м3 кг~*; - количество прочносвязанной адсорбированной воды, нэкг~* ¡ KyQ- коэффициент ок-одонвицнальной усадаи, Потенциальную энергиювзааио действия или анергию диффузной части ЕЭС определенную по блектрошшетическоыу потенциалу при известной активности концентрация равновесного раствора, рассчатывали всходя из величины прирацешш концентрация, адекватного поверхностной проводшостн /Верезав,1987/.

В Т - ^ В Т

где: р^ - плотность твердой фазы почш, кг м-3,

,- влажность.пасты -при определения поверхностной проводимости, д С - величина условного приращшая концентрация по электропроводности раствора KCl, В Т - газовые постоянные -

- эффективный электрический заряд поверхности, ыоль .

Таблица » 3.

Вазовые структурно-энергетические характеристики .типичных чернозёмов

(г/сиэ) эе* омы' Ю'2 моль кг"1 & М -I ноль Vw-м3/кг Ю"5 ма/кг ю-5 и /кг Ю"5

2,52 13,1 24,8 60,1 0,1 27,1 58,5

2,55 14,7 24,8 59,8 tí,2 24,5 51,0

2,67 15,1 •23,6 57,1. 7,7 25,2 47,6

2,60 13,2 21,4 51,7 7,2 26,1 42,6

2,62 13,8 21,6 52,2 6,7 25,1 40,7

2,65 . 17,1 21,0 50,9 6,8 25,6 38,7

2.69 22,2 23,4 56.6 6,1 27,3 38,2

2,60 13,2 22,4 54,1 8,2 23,3 53,9

2,55 13,5 21,6 52,3 8,1 23,7 49,0

2,59 13,0 21,4 51,9 7,4 23,2 43,0

2,62 15,0 21,6 52,2 7,0 24,8 39,2

2,64 15,9 ■22,6 54,8 6,6 25,3 зэ,а

2,65 10,6 22,9 55,5 . 5,9 26,1 ■ 37,0

2,59 20,1 29,0 70,1 7,3 24 42,1

2,57 19,4 28,7 69,5 7,7. 24,0 .43,3

2,59 10,5 . 27,4 66,3 7,8 24,3 42,9

2,64 18,0 24,8 60,1 7,2 25,4 40,4

2,57 15,6 24,0 58,2 6,9 26.2 37,4

2,63 20,0 23,9 57,9 6,2 26,9 37,0

2,57 24,1 36,6 88,6 8,4 23.0 46,0

2.57 22,1 33,9 82,2 8,3 24,8 44,6

2.57 19,0 29,3 70,е 8,4 23,2 46,1

2,58 15,2 23,0 55,6 8,3 24,5 44,9

2.60 16,1 23,6 57,1 8,0 25,2 43,0

2,66 17,3 25.0 60,4 7,4 25,7 39.5

2.65 14,7 24,6 59,5 6,9 26,6 39,1

2,67 22,0 31,8 76,9 7,3 21,3 41,1

2,59 19,2 28,8 69,7 7,7 26,3 42,9

2,62 22,5 32,6 73,9 7,0 25,9 40,2

2,64 19,6 28,1 68,1 6,8 26,6 39,6

2,65. 18,0 25,6 62,0 ' 6,2 27,4 39Л

2,66 23,4 32.6 78,9 6,1 28,2 37,1

Угодил

. Горизонт глубина

(см)

Лдер 3-Ю

8 At

АВ

Я.

Дер

АВ

пах

АВ Апах

АВ

пах

П

вс„

20-40 40-60 60-60 90-100 I10-120

2-10 10-20 20-40 40-60 60-80 I10-120

10-20 20-25 25-40 40-60 60-00 90-120

0-5 5-10 20-25 25-40 40-65 65-60 B2-I0Q

0-20 20-40 50-60 70-80 100-IItf 120-130

— гг

Диаграымы структуры парового пространства типичных черноземов

40-летний пар - - - Абсолютно заповедная степь *

Рис. »4.

На основании структурно-энергетических данных /таба.8/ рассчитывались диаграммы поров от о пространства, в которых осн'оввыа характеристики норового пространства /ис-;,^;,«^ / выраяаотся от давления почвенной влаги. Из диаграмм видно, что при одном и том же давлении влаги объемы занимаемые водой, порозность агрегатов занятая воздухом и объемы трещин соответствующего порядка значительно различается под естественными и культурными ценозами* В агроцекозах наблюдается увеличение энергии взаимодействия твердой фазы и перового раствора до 77-89 Дж моль-1, увеличение содержания прочяосвяэаяяоЗ воды, повышение кабухаеиостн почв, что ведет к уменьшению содержания продуктивной влаги, резвому уменьшению лор аэрации^ увеличении треишвоээтости, особенно первого порядка /т.е. увеличении гякОистости/ при общем уплотнении почвы. Из полученных диаграмм структуры перового пространства и естественной динамики влажности исследуемых почв следует, что величина динамики плотности и пористости почв в течение вегетационного периода является основным показателем стабильности перового пространства черноземов находящихся в различных условиях использования. Антропогенное воздействие существенно изменяет организацию структуры лорового пространства, которой становится свойственна высокая динамичность в соответствии о динамикой влаж-вооти, в то время как'на почвах естественных угодий ока проявляется в мекьпей мере.

ВЫВОДЫ

I. Черноземы типичные находящиеся в различных экологических условиях херактеркзуются хорошим физическим состоянием, что обусловливает их высокое плодородие.

а. введение ттшчввх черчоэеыов ? сепьсквхрзяяствечиов использование приводит к ухудшению агрофизических свойств пехотного слоя к соответственно снинени» качества чернозема в целом, что выражается в увеличении плотности, усилении динамичности отруктуры /на буха ни е-уо адка/ некоторое потере мнкро-макроегрегя-рованнооти, уменьшение водопроницаемости,

3. наибольшее изменение черноземы претерпевает в рехиме производственной эксплуатации при орошении, значите1ьные иеце-нення также набяюдеюхоя а зерновой севообороте беа орошения,

4* С точки зрения оптимальности комплекса $явичесннх свойств черноземов в соответствии о общепринятыми градациями по водопроницаемости! порозноотк некоторое ухудшение физических свойств целинных черноземов при введении их в экоплуагацию не ■ является отри отельным, поскольку ряд физических характеристик целинных черноземов часто превышает оптимальные значение /нелишне высокие водопроницаемость, порозиость и т.д./»

5, физические свойотва почвы стабилизируются при длительной эксплуатации в некотором однозначном рехиме, уровень стабилизации физических свойств чернозема зависит как от характера исполь зования почв, так и от уровня интенсивности сельскохозяйственного использования, ' .

6* изменение свойств орошаемых типичных черноземов /в зерновом севообороте/ по сравнению о неорошаемыми более значительное и не всегда направлено в отрицательно сторону, о чем свидетельствует тенденция р .некоторому увеличении содараавня гумуса, Увеличение плотности, иабухаемооти, уменьшение предела усадки свидетельствуют об усилении динамичности структуры и о значительное чувствительности этих почв к технологическим воздействиям.

7. Do навлм данным изменение структ1рно-функциональвых свойств черноземов в различных .условиях их использования связаны о изменением тонко-коллоидной части в гранулометрическом состава* уменьшением содержания органического.вещества в увеличением относительного содержания гуминовых кислот« связанных о кальцием.

8. Комплекс физических свойств определяется тайка изменениями физико-химических« энергетических свойств поверхности твердой фазы, которые определяет все мекфазовна аэбймбДействия почвы ftak дисперсной системы и соответственно характер почвенной структуры.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: I. Антропогенное изменение агрофизических свойств черноземов среднерусской возвышенности. //lea. докл. совещания, посвященного 100-летию книги в.¿.Докучаева "Руосквй чернозем", Полтава, 09, С.15. 1989 /в соавторстве/. 2* Способ определения электропроводности почв, //со, "Ученые

ИПГ науке и производству". - 1984 /в соавторстве/. 8. Изменение агрофизических свойств черноземов под воздействием сельскохозяйственного использования* //Tea. докл. областной науч. конференции« посвященной 50-летию деятельности центрально-черноземного заповедника, - Курск, 1985 /в соавторстве/.

4. Сравнительный анализ различных споообон уплотнения в условиях -вегетационво-полевых опытов. //Науч.-тех. боя. ВНИЯЗизпэ. Хурсх. - ВЫП. « 4/51/. - С. 22-27, 1986 /в соавторстве/.

5. Электрические свойства темно-коричневой почвы. -"Вести. МГУ. Серия Почвоведение"* 1966. -ft 4. - С* 43-48 /в соавторстве/.

6. Структура почт - физическая основа почвенного плодородия, //Тез, доки, П съезда почвоведов и агрохимиков укр.ССР, Харьков, 21-24 окт,, 1986. - С, 54 /в соавторстве/*

7. Порозность агрегатов типичных черноземов под еотествешшин в культурными ценозами, рукопись.депонирована в ВИШИ 09,02.87. Не Э52-Ва7, . '

6. Влияние почвенно-экологических уоловнв типичных черноземов на микробиологическую активность почв, //tea. дои. неуч* техвнч совещания "роль молодых ученых и специалистов в развитии Агропромышленного комплекса". - Свердловск, 1988. - С. 94 /в соавторстве/. - „ .

9. Изменение дисперсности глинистых компонентов типичных черноземов под естественными и культурными ценовамк. //тез. докл.* иановф, молодых ученых "Изучение, охране к рациональное использование природных ресурсов". - Уфа, 1387. - С. 94 /а.соавторстве/, .

10. Изменение структурно-фувкциояальных овоиств типичных черноземов от ннтеноивноотн их использования, //?еано. докл. не Всесоюзное научно-технической конференции' "цробдеки повцаенци плодородия почв в условиях интенсивного земледелия"• - Москва, 1S68. - С, 125.

■ J154136 oí г/Х1-88г.Зак.1Ббгр.Тир.1СЮ.Тпп.В/0 "Знание"

/