Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СТРУКТУРА ПОЧВЫ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ ( СПОСОБЫ АГРОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ, МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ, ФАКТОРЫ ИЗМЕНЕНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ)

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "СТРУКТУРА ПОЧВЫ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ ( СПОСОБЫ АГРОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ, МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ, ФАКТОРЫ ИЗМЕНЕНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ)"

$-29241

ГОСАГРОПРОМ СССР

ленинградский ордена трудового красного знамени сельскохозяйственный институт

На правах рукописи

УДК 631.432.Г2+21*34—631.44.3

СОРОЧКИН Вячеслав Максимович

СТРУКТУРА ПОЧВЫ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ (СПОСОБЫ АГРОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ, МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ, ФАКТОРЫ ИЗМЕНЕНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ)

Специальность 06.01.03— Почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Ленинград — Пушкин — 1989

-1Ха -

' . . Я I

Работа вып^. ■ * институт« да- и >}

Красного Знамени Почвенном

'' .••■..¿.»алшие олтжгенты;

члеа-'коррвотомден-г ВАОХНИЛ, доктор техшч«хжиж наук, профессор С. В. Нерпии,

домтор ймсоогдагаских (наук Л. О. К ар паче веки Я,

лектор сйяьсжиозяйстбйниых на'уш, профессор И. И. Донских.

Ведущее учреждешье — Украинский н ау чиио-«сшед оэ а тел ьскж'| вдет и-туг шчвошедемия И агрохимия ¡ям. А. Н. Сомхгювакого

Защита осктоится 1989 г. в 13 ч. 30 мни.

К'Т згеедгшпн' Сжциалиготрованвдого ученого Совет« Д120.37 02 по защите диссертаций »а сш1с1ка1ш№ укиоЛ стелена доктора наук при Лекявдгр'ад-сигА! ордена Трудового Кр'аоиого Знамен« «\тьоктешя й ст.венлом шетитуте по адресу: 189620, Лешнпрзд — Пушкин, Ленинградское шоссе, 2, конференц-зал.

С диссертацией можно озн акомиться -в библиотеке Л ен.вдг р'а.дск от о с.-х. икс-потуга.

Аштореферагг разослан «

иее^

1989 г.

Учеиый секретарь Специалнзиравдашого Совета, доктор сельсжояозяйствентык наук

И. П^ЕПкВ

аич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность раДоты,В о вате решен« ХХУ11 оъезда КШС и Постановления "ПК КШС"и "Совета Министров СОСР от 9 шия 1987г. "О совершенствовании научного обеспечения развития агропро«каленного комплекса страны" вахяайлэе значение приобретает наука о структуре почв ж методах ее вфТ«ктж»ного регулирования в земледелии.

Структура почва определяет уровень "фиэичвского'плодородия почв, поэтому в« регулирование является цельс многих вадных тру до-' емких ж энергоемки технологических операций в системах земледелия. ' Структура почвы определяет стойкость почва к эрозия ж дефляция ж является важным элементом в проблеме оо гранения культурних ландшафтов,

В современных условиях и всегда существовавшей задаче оптимизация структура малогумуснах почв - дерново-подзолистых, серы ле-скнт-ихЗавелась проблема закати высокогумусных почв-черноэемов, темно-серых деснах, темно-каотановых-от агрофизической деградации, стоапдев шх плодородие я »атрудняпдеЯ технологии виращвванжя культур.

Эффективное решение проблем оптимизация структуры почв в агрономических целях трепет знания механизмов ее преобразования в сжстемаг земледелия. А грояомячес кие свойства и оценка почвенных структур на макроуровне определяются состоянием агрегарованнасти почвенного материала, выражащемся в размерах и свойствах преовла-дахяих почвенных агрегатов. Однако эти качества структуры почвы являются функцией состава к свойств структурных элементов на макроуровне, их еэаииодеВствяй, характеризуемте определенными структурными связями. Поэтому изучение в раскрытие механизмов формирования почвенных структур во взаимосвязи структурных элементов яа макро-к микроуровнях, способов агрооценкя структур, методов их оптимизации в агрономических цепях весьма актуально в теоретическом ж практическом отношении.

Цели ж задачи работы.Основной целы) проведенного исследования явилось 'установление 'физических закономерностей формирования почвенных структур как дисперсных систем, живя а виду необходимость адекватных агрономических оценок и методов эффективной оптимизации в интенсивном земледелии. В связи с этим в работе поставлено решение следующих задач.

1. Установление связи малду характером сельскохозяйственного

' \

(1 Няучьак 1-1:1^,;■■■*. (

Е о;>л Л*. "

I Е5-

В I/ а \

использования почв, изменением агрономических качеств их структуры и эффективным плодородием в системах земледелия.

2. Разработка приемов агротехнического воздействия на структуру дерново-подзолистых почв для ее оптимизации и повышения эффективного плодородия.

3. Исследование зависимости качества почвенной макроструктуры от организации почвенной массы на макроуровне с выявлением действующих механизмов Формирования агрономических качеств структуры почв.

4. Разработка эффективных и доступных методов исследования состояния микроструктур почвы для оценки агрономических качеств

ее-

5* Установление допустимых нормативов внешних.воздействий/ давление ходовых систем, интенсивность дождя/ в зависимости от агрономического состояния структуры почв.

Научная иовдэна. Впервые процесс окультуривания дерново-подзолистых аочв ж явление физической деградации черноземная почв выражены через агрономические формы /типы/ структуры пахотного слоя на основе критериев, связанных о эффективным плодородием их. В многолетних экспериментах дана оценка скорости перехода структуры почв из одной агрономической Торма в другу», впервые показана связь агрономического качества структуры поч» с характеристиками, и показателями их микростроения, определяемого типом контактов и структурных связей. Это позволило объяснить Физическую причину частой неэффективности в агрооценке структуры почв существуодих методов макроагрегатного и шкро агрегатного анализов.

Агрономические <Тормы почвенных структур "пронормированы" как через структурные показатели микростроения почвы в'целом - объем и давление набухания, пределы усадки, величину реологических параметров —, так я соотявляющая ее твердой фаэи -"внешнюю" удельную поверхность.

Выявлены различия в вещественном составе гумуса агрономических ?орм структура верново-подзолистых и черноземных почв, определяемые характером систем земледелия, а конкретно - оборотом и балансом органического вещества в пахотном слое.

Разработаны и доведены до уровня изобретений методы агрооцен-ки почвенных структур по показателям внешней удельной поверхности, набухания-усадки и вискоздаетрия. Разработаны простые а э^литлв-ные модификации приборов по изучению кинетики объема, влажности и давления набухания.

Тотздовлено изменение прочностных свойств почв 9 зависимости от форы агрономической структуры. Оценена рол» механически* воздв-йстаий на характер связи между элементами отруктуры почв.

Установлены количественные оценки связи между отдельными мак-роструктурнкми показателями пахотного слоя н урожаен сельскохозяйственных культур. Получети оценки связи мажяу отдельными показателями макроструктура пахотного слоя различных почв для целей агроо-цеикя пашни в целом»

Практическое анапесте Работы и'реализация Результатов. Раскрытие физической сущности и механизмов окультуривания и деградации структура дерново-подзолистых к черноземных шчв служит основой для оценки систем земледелия в целом к отдельных элементов их, как-то: чистых паров, доводам полей» приемов минималиэецин обработки паши, позволяет эффективно решать проблемы агрооценки и бонитировки почв, мер но повышение их плодородия /Сорочкин, 1980, 1934В, 19856.Г, 1986б,в, 1987/.

Разработана система методов оценки структур почвы в агрономических целях, отлжчапцаяоя оперативность», простотой, надежностью и основанная на установлениях зависимостях агрономических форм структуры от типа контактов и структурных связей на микроуровне / Сорочюш, 1385а, 1986г( Сорочкин и др., 1983, 1Э86/.

Предложен вариант классификации агрономических форм структуры дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почв.

Установлены прочностные свойства почв различного типа и оку-льтурвнностк, послужившие материалом для разработки "Временных рекомендаций во ограничению уровня воэдеЗотвая движителей"..., 1985, ГОСТов 1Ы 26953-86, ¿26954-86, 26965-86 на сельскохозяйственную технику.

Установлены допустимые параметры искусственного дождя для различных почв к различных способов подачи дождя, внедренные на площади 55 тыс. га.

результаты многолетних опытов на дерново-подзолистых почвах использованы при разработки рекомендаций по ведении земледелия в Озеро ком районе Московской области.

Разработки автора по структуре пахотных почв, методам ее анализа используются в учебных курсах "Почвоведение" и "Земледелие" в Харьковском и Горьковском сельскохозяйственных институтах.

Методы1агрооцевки структуры почв по авторским свидетельствам 1226309, 1237109, 1293193 используются "Волговятгипроэемом" при оценке земель колхозов ».совхозов в регионе.

На аашитт выносятся слатгашид положения. --- " 1, Теоретико-экспериментальное обоснование нового перспективного научного направления - физихо-химячвско! механики почвенных структур. Для него характерна высокая актуальность( обусловленная тем, что становится возможным раскрыть ^-кзическуо сущность процессов х механизмов структурообразования почв, проявляющихся в явлениях окультуривания и деградации почв при их сельскохозяйственном ио-польэоваявя.

2. Способы оценки агрономических качеств структуры почв о ие-льс их классификации и разработки систем агротехнических мер по

, повышению их плодородия.

3. Экспериментально установлениие зависимости прочностных свойств почвенных структур от их агрономической формы, связанной о типами структурных связей в микро-, макроагрегатах.

4. Обоснование допустимы* параметров - интенсивность к перко-личность подачи - иску сот венного дойдя в ороситьльных системах для различных почв.

Агротехническое обоснование рационального уровня окульту-ривання дерново-подзолистых почв в интенсивных системах земледелия.

flfflwtarrflg работы. Результаты исследовании докладывались к o<J-сувделись на 23 научных к научно-практических коН"Ьервнциях и совещаниях, В том числе на всесоюзном совещании 1977г. по теме "Улуч-вение волно-фиэмческих свойств почв,,,"в Харькове; У1 съезде почвоведов 1981 г.в Тбилиси: 1-оЗ межвузовской конференции в Тикени ■ "Современные методы исследований...", 19)34; всесоюзных совещаниях . в Москве, 1381, Ровно, 1985; всесоюзных конференциях в ИГУ, 1984 и ЛГУ, 1986; республиканских и региональных конференциях в Волге- ■ граде, 1974, Кишиневе, 1983, Горьком, 1980, 1982. 1987, Одессе, 1986; на подкомиссии ВОН "Физико-механические свойства и плодородие почв" - в апреле и декабре 1936г.,Ученом Совете Почвенного ия-' ститута им. В,В.Докучаева в 19вЗг., международной конференции "Агромелио-88", Hrrpa.'ICCP, 1963 и др.

ПтАЛШУЩП, Автором опубликовано более 70 печатных работ, в том числе по материалам диссертации более 55 работ. Основные положения диссертации отражены в 50 публикациях.

. Структура и обърм работа, Диссертация состоит из введения, 7 глав и выводов. Работа включает 306 с. машинописного текста, 40 рисунков и 124 таблшщ. Список литературы состоит из 458 названия, '

в том числе 27 иностранны!. Приложение к даосертации состоит из 60 с. таДлиц к рисунков.

Экспериментальные материалы получены автором еря выполнен ил планово» тематики в Почвенном институте им. В.В.Докучаева, Всесоюзном институте механизации я техника полива г па Костромской ЛОС НШИЛИ. ' . '

Автор выражает благодарность руководству Почвенного института в лш» директора, члена-корреспондента В1СШ, профессора Л Л. Шитова, за предоставлениив благоприятные возможности в выполнении настоящее работы.

Автор признателен коллегами товарищам, оказывавшим в разное время содеаотвие и сотрудшчавеим в выполнении экспериментальных работ, Л.С.Ковалеву, С* И,Соколовой, И, Ы.Тимошенко, В.Н.Шептухову, Т. А »Новиковой, 3. В. Андреевой, ЛЛКЗацепшюЙ, Е.В.Кучеряевой, Л.П, Орловой, Г.Ф.Щуклину,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Развитие идуч^цц тдйдст^влвниЙ о структуре по^вц Корифеи почвенной неуки /Докучаев, 1983, 1986; Ко<тгеев,194Э, 1951; Вильяме, 1902, 1919/ рассматривали структуру как физическое строение "материи" почвы, определяющее при данном химическом, минералогическом а гранулометрическом составе физические к агрономические свойства почвы. В дальнейшем возобладало представление о структуре почв как о совокупности агрегатов определенной величины, формы, свойств я т.д. /К&чинокиА,1963/. Механизмам формирования водопрочных агрегатов уделялось пристальное внимание в течение длительного периода /Антипов-Каратаев,КаллерманДйн, 1948; Вершинин, 1958; Хан, 1969 и др./. Делались многократные попытки заменять или усовершенствовать методику Н.И.Савинкова по структурному анализу почвы /Тплян. 1936; Долгов, 1966, 1973; Ьерюошн, 1953; Ревут, 1960; Качннский, 1963; Рыжов, 1968; Францесои, 1963 и др./. Однако характеристики составе и качества почвенных агрегатов очень часто не коррелировали о эффективным плодородием самих почв /Ревут, 1968; Рыжов, 1968; Иванов, 1969; Францесон, 1963; Левин, 1972; Ротини, 1970; Деянг, 1967; Лекер, 1971 и др./. Поэтому до сих пор в системе почвенных олужб по технологическое обеспечении земледелия аг-рооценка почвенной структуры представлена наиболее слабо. Отсутствует классификация почвенных структур для агрономических целей.

В последние годы произошел возврат к понятию структуры почвы как многоуровенной иерархической системы организации поч&енкоа ма-

сои /Розанов, 1983; Воронин, 1974/, В агрофизическом отноиеняя почвы стали характеризовать составом, качеством, взаиморасположением агрегатов я плотность» почвенных слоев /Ревут, 1963; Медведев, 1983 и др./, Но статическая характеристика структура пахотных почв недостаточна для отражения эффективного плодородия, т.к. диапазон динамики в период вегетации растений может быть различен. Многократное измерение названных показателей может улучшить агрооцеяку структуры в практических целях, по механизмы, лежащие в основе структурных преобразований, останутся нераскрытыми. Поэтому почвенная структура в агрономических целях должна характеризоваться не только составом, качеством и взаиморасположением структурных . элементов, но в их взаимодействием, т.е. структурными связями. В табл.1 по литературным данным представлены уровни организации, структурные элементы и структурные показатели, яыевщае наиболее существенное значение при агрооцеяке почвенных структур. Горизон-тнай к макроагрегатный уровни объединяются в агрономический уровень.

2. Объекты и методика доследований

Исследовалась структура целинных к зеккедельческн используемых почв: дерново-подзолистых Московской и Костромской областей, серых лесных и выщелоченных черноземов ГорьковскоВ области, юных черноземов и каштановых почв в Саратовской и Волгоградской областях. На дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почвах тяжелого механического состава исследовалось изменение-структуры пахотного я подпахотного слоев в различных системах земледелия, физическая сущность окультуривания и деградации структуры в их связи с плодородием, взаимосвязь структурных показателей - плотности, агрегатного состава, водопрочности агрегатов, гууусировалкости я влажности, С этой целы) было проведено 4 многолетних опыта'обще* продолжительности) 28 лет, в течение 9 лет проводились наблюдения на, 10 постоянных "ключевых" участках в зоне лесостепи. Устанавливав ' лись классиФихационные нормативы выделяемых агрономических Форм структуры почв. Устанавливались прочностные свойства почвенных, го- . ризонтов в связи с содержанием гумуса и агрономической формой ах структуры.

На дерново-подзолистых почвах, обыкновенных и южных черноземах, темио-каштановых, каштановых и светло-каштановых почвах исследовалось поведение структуры пахотного слоя в естественной динамике гилротермячоских условий я при наложении на нее фактора искусственного дождевания. Водопроницаемость почв связывалась с струк-

Соотнсдаяде струату;та »леиеятов ■ показателей вд разаых урошях оргааазацая почвеалой массы

Тайте» I

Уровни

оргаш-

застз

Структурные элгыеята

Стотктушые показателя. хат>астех>1з;татб

состав i jcpg структурны»

стдатурша вмшвюЬ СЙЙЭЙ

Cnocoí «попзопами spa агрооценкв

СТР7КТ7ГН

Горгзоат-

-

Лгрегагн

ЦЕяроагрегага .

Зереа ' húju

Вдага

Оргаадческое OTffgTW."^

ХЛоргсгос» до фордам 2, Состав агрегатов ш гранулоаитривсюД состав аЛ^кус.растлильавв я др. сргакнчвйям остаткж

4.Влагаость so категориям

(борщи).....

Ирочвость sa сдаст« сжатие, пеявтрада. Сдаротавлшш Oípa-ÚOTM

Водасрошпаяиость

- По дяааиика в семааом вше

Цакроагре- Itapoarjeraru I. Состав, фэрыа I ворвгковостъ гатяь'З 3epea,Eojyarpera- агрегатов; эераа я плязма

тн,веаГ1вгяраваа-2,Содвраа1цш гущгса л opraai-а&я олазиа.гучуо, чесгп веществ по групшш, растятелши оо- m¡an я форлш

3. Порастость но формам

4. Влакяость до категориям

таил Поры.'Basra

Ииаяэтеская вроч^

ЯОСТЬ

ВадоустоЗчгвосга Удельаая повврх-аость во i B¿0

Разовое я пграс^ даческов опредв-хввяя

Цикроагре- Частям. Гуиус аехащтшшй ,ише ралогиче скиЗ гатвай Hopj. Блага s яшчбский состав; форщ я

гягш ворстостл; трус ло тепли i фсрши

Набухаеыость.Гсадка Вязкостк.Еласмч-восгь. Удельная ло~ верхвость

По .шашке я кя-ветш» свойств в одкехьша опытах о естестэеяяши я растерший проОагз Состаз по ратин определения!

-ш-

родми-'покаеат елями почв и состояние« их поверхности перед поли-дои» Устанавливалась допустимая интенсивность дождя применительно щ различным способам дождевания.

Для анализа и выводов описано« исследовано и использовано 65 разрезов дерново-подзолистых почв« 15 • серых лесных* 31 - выщелоченных я оподзоленных черноземов, 12 - обыкновенных и пжяых черноземов, 31 - каштановых поте.

Фкзкческая и агрохимическая характеристика соча опытных участков и стационаров в «вяза о агрономическими формами структуры дана в табл. Z. . ■ :■ .

Все использованные в работе методы исследования макроструктурного состояния почв относятся к общепринятым /Долгов, 19661 Качя-нский, 1953; Валюнина и Корчагина, 1973/. Модификации мокрых рассевов - Саввлнова, АФИ, Долгова - сравнивались с цель» выбора адекватной. ■

Структурные показатели на микроагрегатном уровне /удельная поверхность, яабухаемость» усадка, вязкость и др./ получены не только »а стандартных проборах, но также модернизированных ш изобретенных автором. При этом разработано 6 методик агрооценки почвенных структур* па 4 из которых получены авторские свидетельства.

Повторности определений применялись для получения точности не менее 5-1Сс£ при 95S вероятности.

Математическая обработка экспериментального материала проведена с использованием стандартных программ корреляшюнн»-регрессионного методов /БеЯли, 1963; Рожков, 1973/ и информационно-логического /Пузачемко я Нощкин, 1969/ на ЭВМ "Наври", Ыгаск-22, ЕЙ-1022, а также с использованием программируемого калькулятора МК-46, Полевые опыты проведены с соблюдением правил я требований стандартной методика /Доспехов, 1965/ при оптимальных агротехнических сроках и качестве.

3* Почвенная стсткотгоа на агрономическом урррме организации! &прмы проявления и способы оценки .

Рассмотрено значение плотности пахотного и подпахотного слоя почвы как Фактора плодородия а агрооценки структуры. Плотность почвы опосредуется через объем и характер пористости, это определяет водно-воздушные отковгеная в почве, в том числе количество подвижной влаги tt пористость аэрации. На примере почв различного типа, механического состава и охультуренности показана практически функциональная связь водно-воздушных свойств пахотного слоя с его; _ плотностью, - д .

Таблица 2

1ар&хтеристюса гунусяых горизонтов почв сштннх участков ж стацасааров

Езэванав 1 разреза.воща Иеганаческга Млзсроагрегат-Удалъная Дюамака струг-состав, * " ^ " "

почва

горизонт

ТЛИ

.......„ ______ _ _ Гумус,

юД состав,* шверта- .¿¡¡^ %

-стл.

*0»00140,01 <0,001 <0,01 Ър

»¿/г г/с«3

СТОСТ1

рН Са*4 Подвижна« -——

* р&ф мг-эк иг/100г

Дерново- 233 Ад 1. 14 40 20.

юлэоото-тая

67

Серые лэсше

Выщело- 2

чекан» 63

черно- 50 зекн

г 1 з

X г з

24

33 33 32 37

49

50

57

8? 56

1 1

3 1 2

24

в

16 13 15

73

.80 53

104 3

110 и 123 15

6 1,0-1,4 35-65

14*) 1 -1,25 17-00 1,9

6 1-1,5 24-70 2,в

3 0,9-1,0 5-15 10,0

1 -1,45 гЬ-П 7,8

1 -и27 17-56 8,0

1 -1,20 10-20 7,7

1,9 4,6 13 10 В

2,53,50 ^ *х&вяьт 36 55 3 15

109 30 • 112 25 1 -1,3

6,5.13 12 12

5,4 23 20 .14 1

6,2 62 135 42 »

6,2 46 22 25

6.2 45 14 . 25 *

6.3 45 1Й 22

5-14 7,7 6,3 45 10 20

Пряиетавм:. Фсдаа структур« . 1 - неудовлетворительная как лаградарованная» 2 - удовлетворительная, V. . 3 - оптюальвая;

■ рй - в дэрвово-тдаолгсткс почвах солээоа, 9 серах лесных и черноземах - водай ■*'■•,;^ на ереднво культур едаоН дерново-подзолистой. почве с опыта З.АЛрэ хоровой

•'•Г -'I -

Равновесная плотность пахотного слоя'дерново-подзолистых почв, являющаяся важным критерие оценки их "физическое" окультуре-нностн /Формы структуры/, определяется содержанием гумуса и механическим составом - это показано на большом экспериментальном материале автора.

Агрономические формы структуры дерново-подзолистых почв выде-делены на основе сезонной динамики структурных показателе! и урожайности выращиваемых сельскохозяйственных культур* Оптимальная Форма /высокая окультурекность/ характеризуется отсутствием сезонной пульсации плоти ости и агрегатного состава Лук, 1970; Кузнецова, 1976/. Она характерна для приферыскдх и приусадебных участков . я позволяет получение максимально возможного урожая при минямали-зацнж системы обработки почвы. Создание такой структуры требует внесения высоких и экономически неоправданных доз органических удобрений. Средняя /удовлетворительная/ Форма структуры позволяет получение урожаев 2-го планируемого уровня /45 ц/га зерна/ при оптимизация всех элементов земледельческой системы. Оря условии насыщенности почвенной плазмы - частицы менее 5 мкм - гумусом на уровне 7% такая Форма структуры достигается а течение одной 7-8 польяой ротации севооборота с положительным балансом гумуса - ' табл. 3. Для неудовлетворительной формы структуры характерна высокая сезонная пульсация плотности- я агрегатного состава пахотного слоя. Применение минеральных удобрений и рациональной обработки пашни позволяет достичь на землях о такой структурой'лишь урожаев 1-ГО планируемого уровня /до 30 ц/га зерна/. Большинство земель полевых севооборотов в нечерноземном центре характеризуются неудовлетворительной формой структуры пахотного слоя при средней и даже высокой насыщенности минеральными удобрениями. В табл.3 такая структура почвы была до начала опыта. ■ '

Опытом установлено, что 77-88? урожая яровых культур определяется учитываемыми аналитическими показателями, из которых на плот-'ность и содержание гумуса приходилось половика влияния - табл.4. Показателя структурного состава и водопрочности агрегатов, определявшиеся в те же сроки, что и плотность, оказались неян*ормптин- -ними. Объясняется это высокой динамичностью состава агрегатов, определяемого рассевом на ситах, нес коррелированном ью показателя по срокам. Показатель же вояопрочности больше связан'с теми качествами почвенных комков, которые имеют отрицательное агрономическое значение - низкой пористостью и переходным типом структурных связей.

Таблица 3

Изменение урожайности, поступления в пахогны! сло4 органических остатков ж структурных показателей при окультуривании дерново-подзола сто! почвы - разрез А 233

Грохааность, Послеубороч- Гукус по Тюрину,$ .Равновесная Водопрочные -.*..:

Год Культура ц/га вы» остатки, н/га ОРГаМ. (ы. плотность, г/ем3 агрегата >0,25м»Л

_ Еаоиаятн ^юйрешй '

1* 2 2 1 2 1- 2 1 2

1975 овес 7,0 б/у 13,9 2,0 1,4 19-44

1978 озимая - пшеница 24,1 33,6 37,4 1,78 1,94 1,4а 1,33 40 37 ,

1979 ячмень 37.0 60,0 42,5, 1,92 1,60 1,36 1,30 ' 42 32

1930 мешанка 52,4 51 »9 27,6 1,70 1,72 1,33 1,32 32 41

1931 яровая пшеница 18,8 22,5 34,4 . 1,71 1,86 1,42 1,35 " 32 33

1962 ячмень + травы 42,2 43,5 34,4 ^ ■ .1,64 1,39 1,36 30 26 .

1983 травы . 108 101 61,6 . 1,74 1,83 * 1,35 1,26 41 44

1994 * 228 - зеленая масса . -43,1 1,92 1,93 1,32 1,22 41 44 '

1935 озяиая шашш 49,5 56,3 45,5 1,86 1,99 1,30 1,27 36 .35

Примечание Удобрятельяыв Ш; 1- МО Р50 К60, 2 - то «в + навоз 8 г/га Б год; Точность опыте по Зфо«а4ностЖ '5,8 %; ■ Часдо повторностеИ при агрегатном анализе в среднем 65 в год на вариант удобрений

Таблица 4

Сьяаь вффбктавного плодородия д«рново-подзодяотой почвно отруктуршша показателям .

Опыт

Год

Корреляция свойств почвы о урожа«ы

-¡мааииазаа.

АВ

Детерминация урожая дейотвиеи 2-х факторов

Иотри- 1975 -0,60 -0,60 0,0 --0,69 -0,61 0,10+2 --0,31 - о.ха*2 -

копий 1976 Зеле- 1976 яогре- 1979 дский 1980 1961 1982

0,60

0,250,52 0,0

+3

0,40

0,0 0.0 0,16-

-0,68 - 0,0

-0,73 -0,44-0,04- -

0,0* - 0,12^1,00 0,0 -0,10

_ +2 ■

-0,43 - 0,34 - 0,25-. 0,0

Л

0,62 0,66 0,31 0,59 0,53 1.00 0,43

Среднее (без 1981)

0,50

Х^ - плотностьI 12 - содержание гуиуов; х3 - структурный состав по сухому рейсеву; - влажность!

15 - Содержание водопрочных' агрегатов крупнее 0,25; +) - действительно для вероятности 0,90, остальные - 0,96; +2) - статистического значения не имеют; Прочерк означает очевидное (без расчета) отсутствие корреляции

Агроноыняескив форт структуры черноземов выделаны яд оо-нове характера пукьсации структурных показателей (плотность, агрегатный соотав) пахотного олод код зераовши культурами в вегетационном периоде. Отсутствие пульсация свойств - сптимадь-аая структура, предельно високая пульсация (по плотности - до 1,5 r/cic, so глабиотоети - до 80-100%) - агрофизически деградированная отргктура; промажут очный 'вариант удовле творительной отдостуда характерен вноской пульоаоией агрегатного состава (до 6Q% глыаистой фракции) при умеренной плотности (до 1,25

,В высоко17Цуо1шх деооотвшшх и отепвых почвах (ебыкяовен-них, выщелоченных в оподзоленних черноземах,темно-сёрих лесных) отруктура верхних перегнойных горизонтов мохет Сыть б фиктивно охарактеризована двумя линиями связи; "влажность — плотность* а •плотность - гдабиотость". При этой аиэхие коэффициента связи будут указанием аа агрояомачеокую штшадьнсють отруктуры пахотного слоя, а высокие - ва деградацию ее* Общее содержание гуыу-оа не влияет на агрономическое качество структур! черноземных почв. Водопрочнооть агрегатов ве является фактором, вдиянцам на плотность сложения аосдедовадямх почв, В сеца. лесных почвах' плотность пахотного слоя является функцией содержания гумуса (как в дерново-подзолистых) и функцией влажности (как в черноземах о деградированной структурой,. * ■

Микроагрегатвай анализ, предаюяеияый.в чаотноотя,для ояен-ка "потенциальной способности почв к оотруктуриваиип" (К&чино-кий, 1958; Воронин, 1986), в анализе агрономических $oju otpjfk-гудо дерново-шщзолиотнх и черноземных почв практического результата не дал. Объяснение этого факта состоит а неудовлетворительности методики анализа, т.к. доевдоковденсациоаные агрегата не размокают аа 1-2 суток, а анализом фиксируется та дно-перси ость, которая создав тоя лабораторной подготовкой проб* Подробно это исследуется в 4-ой главе,

4, Почвенная структура flq микроагпагатном уровне ее оиганмэании

4,1. В трудах Ребиндера (1979) и его многочасленных учеников и последователей (Щукин, 1985; Амелина, 1985; Михайлов, . 1979; Соломчешсо, тЗерб-Серйдда, 19бб; Еартенев, Брюллова, XSCfi и др.) показано, что структурообразование в дисперсных мате-

риалах, к каковым относятся и почвы, являвтоя результатом контактных взаямодв ВствиИ между частицами, зависящим от о те пеня дисперсности кх х овойств ыежфазяой границы раздела. Вследогвяе етого, ыекду структур« ши элементами возникают отруятуряьм связи, яроявляпциеся через физические к структуряо-механжчеокжв свойства; прочность, упругость, пластичность, вязкость, тякоо-: троаность, набухаемость, усадку я т.д. Потеря жидкой фазы ведет к развитии контактов между частщамх - коагулята онных,' точечках (проме«уточных) иди фазовых (коядевсатцюнпо-крюталлааа-щюняых), влияя па величину удельной поверхности, овьем я характер пораотооти почвы* В обратном процеоое увлажнения почвы преобладаний тип коатахта определяет объем ж скорость набухания, пластичность, вязкость д т.д. Следовательно, структурные связи составлях« основу механизмов структурообраэования, прояв-дяпцкхоя в условиях изменения фазовых равновесий, ооадяеия.а разрушеаая контактов между структурнши элементами,

4.2, Измерение тдддьной поверхности. как метод, позволяет оценивать степень сконденсировали ости механических «элементов а микроагрегатов, а при снятии изотермы адсорбции - десорбции -распределение пораотооти в агрегатах. В выоокбгуцусаых лесостепных почвах качество макроструктур (агровалаче склх форд структура) выражается через динамику удельной поверхности агрегатов» отношение S*u. агрегатов к <й>акций механического соо-

тава, составляющих эти агрегаты, характер н распре деде вив пористости в агрегатах - табл.5. Сравнение агрономических фор! оптимальной (р.Я 50- п д»градированной (p.S 2) структур выще-лоченвого чернозема показало стабильность я высокое отношение

/ ЗмзО » равное 25-30£ в перэоИ и динамичность - во второй при снижении Svt. f Sh*0 до 8-Jffií. Сравнение -внешней удельной поверхности агрегатов о суммарной поверхностью механических фракций, на которые они разлагается, показало. в деградированной фор» структуры юс равенство,- В агронома чески ко оптимальной форте структура агрегата В 1,4-2 раза

превышает сушу поверхностей элементарных частиц. Этот факт свидетельствует о наличии протеса "конденсации" механических элементарных частиц и микроагрегатов в хюкроагреГатах чзркозема при его физической деградация. Естественно,, чем выше конденсация, тем сильнее проявляется дегродадня структур»; В даосертации

Таблица б

Внешняя удельная поверхность ( ) а порист оо ть (1Ю агрегахоп выщелоченного чернозема в зависимостж от ' агрономической форм его структура

' ft» разгазов. горизонты. слоя, см

Показатели

О-Й TS-3§ h 30-45 0-00 20-30 30-^6

Агрономическая форма -структур!. Вид агрегат-нооти Hay довле твори-Подпа-тедьаая (да- хотная градироваавая) "явуп-трешидовато- ка глыбастая Оптимальная, комковатая Еодла-хотвая sr

Динамика за от 8 Т&77-1934Г. г, до 22 от 8 ДО 22 25-32 .21-22 21-22 20-25

Уг Измеренная в агрегатах 13,6 13,4 25.1 21,8 25,4 24,0

Вычислена по фракциям механического ооотава 12,7 14. S I7.I 15,2 13,6 15 ,'7

Трещины 6,1 6,2 0 • 0 0 0

в, Макропорм 24,4 18,5 28,9 26 „7 не изм. 29,0

% Цеэопор* (15-150 Я) 6,3 6,3 7.2 9,2 7.0

Иикропорл (<I5 19,2 19,2 15,4 19,7 —н— 16.0

его положевяв подтверждено а лабораториях опытах в механическим разрушением структур (растирание или прессование при уа-лахаешиО о последулцкн нАбухааием, высушиванием и измерением

. Снятие полных изотера адсорбции - десорбции азота показало, что при деградация структур* чернозвиа более всего уменьшается объаи мзэодор (15-150 £) в агрегатах, к тону яа различающихся по размерам Ьо много раз.

-18В деряово-подзолвотых почвах улучиёяае структуры« т.е. "физическое" окультуривание, ведет л росту процента оноокопо-риотых (о высокой удельной поверхностью} агрегатов я ооодеоно

Ьлистой фракции. Суммарная поверхность мехаяичвокях Фракций ера двеокультуренной (до состоянии структуры) двряово-псщзодистой средяесуглянистоЦ почвы по орашвнию с исходной . одабоокультурвняой вироола в 2,5 раза.

4*3* Поглощение влаги при набухаши почв пропорционально величава' "свободной" пористости (ва исключением объема гигроскопической влаги) ив зависимо от' агрономической форш структур ры. Набухание виражавтоя через объем набухания (степень набухания) ада давление набухания,. Степень набуханий (\й ) зависит от исходной пористости почвы tn) н ее влажности (W ) в общем вике! -i- ín-*cW .'Зависимость о тепе а* набуха-

ния от агрономической федш структуры выволоченного чернозема представлена в табл.в*

Таблица 6

Зависимость степени набухания выщелоченного чернозема от агрономической форды его структур« ( % к исходному)

АГрономичео- Чиоло Коэффициенты Козыри- Уровень Средняя

коя ¿"«{ма опре- . уравнения швнт эната- ошибка

структуры деле- Р ¿>п * ли/ корре- мости апрок-

ндй Ун-Я'»*'! ^" дяшш разли- о^мацвн

_О Й е. _

I Сатпмальная 20 66,31 -Í,197 -0,656 0,Э8Э(± 5,9

p.p.íW 1.50, * *-■■.* 'под горизонты Ат черноземов * '

0,01

П Деградиро- 26 29,08 -0,299 -0,273 0,857+ • • 9,6

ванная _ • ■ • п ей

■ p.p.Ji 2,50А и,ио

В диссертации показано, что образцы етдх ijojw структура в растертом состоянии различаются по набухаемости всего на 10?. В то же время набухание образцов естественных структур черной зема различается в 1,5 раза* Это позволяет по отноиенпю набухающей способности естественных проб к набухай во растертых порошков давать агрономическую оценку структуры: 1:1,8 - оптимальная ifop.in структуры; Ii2,7 — деградированная £орла. Эт°

правхдо справедливо • и для дерново-подзолистьи, и для серых лесных паяв.

Давление набухания проявляется в случае невозможности найуха-пцеВ пробы к расширен»». Связь его о формой структур! представлена в тайя.7.

Таблица 7

Давление набухания /Рн, кПа/ в зависимости от агрономической Форш структуры выщелоченного чернозема

Порно- разрезов,' форма структуры

то ^ть. 1 50 2 104

Опти— маль-вал То же после Оптк-раэрупенвя маль-перемятиш вал во ьлаяяом состоянии То ха после разрушения перамятием во влаякоы состоянии Деградированная в естественном отроении

46 ^ 83 • 45 — 66

43 203 48 169 27 .94 59

50 152 - 121 *. 62

52 110 - 72 - 40 _

54 81 — - - 24 г

Истолкование данных набухания почвенных структур приводит к выводу, , что агрономическое улучшение почв связано о ростом гидрофильных коагуляционных связей ыагау структурными элементами. Уменьшение объема и давления набухания при деградация структуры указывает на явление конденсации в структурных элементах, определяемое заменой частя коагуляциокных контактов яа точечные о переходными связяма.

Воггроо обратимости уплотняют* воздействий при набухании почв стоит так, что разовые уплотнения полнооть» обратимы в слоях о оптимальной фермой структуры. Ври цикличном приложении нагрузки для каждой почвы существует предел прочности, превышение которого ведет к потере свойства полной

обратимооти деформации и создается вариант "механически деградированной" структуру* Почва о деградированной формой структуры в тачание первого никла набухания разуплотняется только частично. В повторных циклах набухания - высушивания набухающая способность этой почвы снижается в равновесная плотность ее формируется более шоокая, чем в первом случав о оптимальной структурой.

4.4. Рассмотрение процесса усадки набухшкх чврноэедаих . почв о различной агрономической формой от рук туры (оптимальной в деградированной) показало существующую между ними разницу в типах контактов н овяэей. в текучей консистенции потеря вкати оптимальной структурой сопровождав тся роотом порлотоотя аэрация , тогда гак в деградированной - пористость сокращается» В первой усадка вдет по "липки набухания* в обратном направ-лааии, а во второй на единицу потерянной влаги происходит 2,2-кратное сокращение лористооти. При влажности 47í заполненность пор водой в оптимальной структуре составила 652, тоща как в Де градировали ой 8£{. Эта разница* сохраняется до влажное-. .тж перехода капиллярно-пленочной влаги в олеа очно-стыковую, после лоторой происходят перегиб в линяя усадки, причем в деградированной структуре этот перегиб гораздо больше. Наибольшая усадка наблвдается в области влажности, подчиаяюцейоя пленочно-стыковому механизму удержания, когда возмоиеа прорив гидратных пленок и происходит заилена коагулявдонных контактов переходными. Конечный итог — агрономически оптимальная структура остается в границах агрономического оптимума плотности, т.е. до 1,25г/сы^ при влажности в диапазоне между гигрооко-пичносты) и максимальной гигроскопичноотш. Деградированная структура в полевик условиях уплотняетоя в зависимости от степени деградации до предельных для чецюзема величин 1,45-1,5 г/см^. Отобранные в поле монолиты таких структур в лабораторных условиях при высуаиванки уплотняются до плотности 1,6-1,7 . г/см.. Таким образом, при усадке в оптимальной структуре создается механической кг.ркас, препятствующий уплотнению, а в декодированной - масоа "плывет", что в физическом сшслв представляет на начальном этапе отсутствие кпрсаса сеточнах структур, а на конечном - прорыв водных пленок с образованием переходных. контактов и к oreзнойным сжатием. Причина такого различия состо-

иг естественно, в различной величине свободной поверхностной . энергии в чаотицах и мнкроагрегагах рассмотренных $opi отрук-туры». 4 ■

4,5» Вкокозиметричвокий метод позволяет выявить твш структурных связей я контактов и количественно оценивать прочность связей на разных участках реологической кривой* В табл.8 представлены реологические парше три различных структур выде-лочвваого чернозема в текучей консистенции (в диооертадага приведена ах статистическая значимость),

Таблица В

Показатели вязкости (пуаз) выщелоченного *ирнозема в текучей консистенцияv (V/ * 65^) в зависимости от агрономической* фор^и отруктур!

Реологические —

пара- 50 А-О-ЭО 50,2 Ат30-45

метр! — ■■■ и.,.., *

Äi разрезов, горизонты, опои

58 А_ 0-20

D-I5

Агрономическая ^орма структуры

Оптимальная

Подпахотная Удовлетвора-"крупка" тельная

■ Неудовлетворительная (даграднро-• ванная)

Срок выдврвки во влажном состоянии, суток

0-7 0-7 0-1 7-8 0-1 7-е

220 179 146 220 175 410

90Ö 779 . 470 - * 200 59Ö

7Í 72 70 - 39 74

64 47 34 50 33 67

ч-

ч-ъ

Щведовская вязкость; Бингамовская вязкость; вязкость предельно нарушенной структуры; обратная ветвь реологической кривой.

Данные свидетельст5<у*>т о.связи агрономических .оорм структуры с величиной реологических параметров■ и nx данамикоИ в процессе в»дерткя во влажно;t состоянгл. Это ж.а показано в диссертации длч естестиешшх cTivKTyp в пластично!! консистенции.

Атрономическа оптимальные структура чернозема характеризуются тем, что структурные оаязи в них проявляются сразу после ув-даляеаия а максимуме. Это свидетельствует об их коагуляадон-яом характере я об отсутствии овяэай переходного типа. В деградированной форме структуры того же чернозема количество коагуляционяых связей уменьшено вдвое, а за о чат атого имеют меого переходные связи, проявлящиеся а постепенном увелгчв-важ вязкости аочвевясй массы при ее выдержка во влшшсы соо-толяии. Полный, период превращения переходных овяэай в коагуяя-цвошше составляет в дней* В частично деградированной структуре чернозема соотношение коагудяцпонных я переходных «вязе! б олива одядицц.

На реологических кривых. проявляется структурное различие между образцами пахотного олоя о оптимальной отруктурой а подпахотное "крупкой" горизонта А^ (35-45 см); адэкооть в вооведдвй ашетяо снижена (пра-о^нома том же грануяометричао-ш составе а равном содержании гумуса), что свидетельствует о значительной роли в образовании "крупка" структурных саяавй переходного тада» Отрицательная агрономическая сущность действия пвреходаых структурных связей в агрегатах не модат быть выявлена ни о помощью агрегатного анализа (водопрочнооти), аи - микроагрегатного, т.к. срок действия водй на агрегаты в этих методиках в несколько раз меньше периода превращения переходных связей в коагудяционяые. Вследствие этого фрагменты деградированных структур чернозема показывает повышенную (по сравнению о реальным состоянием) водоп робость я низкий кавЩалр-ваты дасперснооти (Качинского)* ' •

В процессе окультуривания как деградированной структуры, так н подпахотной "крупки*, происходит замена части переходных связей на* коагуляцлощше. При «том нужно иметь ввиду наличке в любых фордох структур конденсационных связей между гумусом а минеральной частью почвы* В табл.9 представлена относительная количественная оценка проявления структурных связей в почвенных структурах дерново-лодэоянстшс Я черноземных лочв.

В дарпопо-подзолиотых средша суглинистых почвах в процеосе окультуривания в зерно-травяном севообороте происходит росе количества коагуляционных связей между структурнши элементами почти вдвое* Высокоокультуренный (огородный) вариант этой почвы характеризуется четырехкратным' увеличением вязкости

(и, следовательно, коагулякиоияшс связей) по сравнению о не-' йкульгуреяной полевой почвой в по' етону показатели сравнивается о "хорошея" структурой чернозема. Но в отличив от чернозема, огородные варианты дерново-лодзолиотых (я других типов) иоч» обладают еще двойным "запасок" шрехсйаих оаязей, дроявляпдихся за 8 дней при выдерете их в вабухпюм состоянии. Это свидетельствует о разном характере связи основной массы гумуоа этих почв о минеральной частью ек.

Таблица 9

Относительная количественная оценка действугаих структурных связей в агроаомических {ормед структуры почв

Сюрма структуры

Тип структурны* связей

Коагуячцжонные Переходные

Конденсацион-но-кристалли-эш тонные

Выодлоченний черюзем, тяжалосугленлстый , гумус

I . О 1,7+1

Оптимальная

Удовлетворительная .

Не удовлетворительная (деградированная)

0,75 0,5

0,2$ 0,5

1,7 + Х 1,7 + X

Оптимальная (огородная), гумус 6,5/1

Удовлетворительная (среднеокуль-

И''

Неудовлетворительная (неокультуренная К ryi.íj'C 2S

Дерново-подзолистая тяжелосуглинистая I 1,7 X

0,42

0.24

0,14

0,06

2,14 + X

2,4 + X

При деградации структура чернозема до половины действующих коагуляциондых контактов (я соответстаугвдах им связей) авменяется ва переходные, котЬраа в твердом ("сухом") состоянии действуют как конденсацаоняые» обуславливая отрицательные физические и фзанко-махаянчвскяв свойства структур, а после продолжительного размокаяня - как коагудяционяыв, о характерной вязкость», пластичностью и тшшотропией. Дервово-додзо-лиотае a cepie лесам почвы полевых севооборотов обладают значительно меньшим числом коагуляциондых контактов - в два-три раза по сравнен и» о чар юзе мши. Окультуривание до огородного варианта ведет к увеличению коагуляшюняых связей в 2-Э роза я связей переходного типа - во много pas. Это свидетельствует в пользу диффузного размещения гумуоа в етих структурах, работающего яа агрономические овойотва макроструктур, тогда как в черноземах подавляпадя масса гумуса тратится на реакции о минеральной чаогьо почш и изменение овойота микроструктур» через повериюстице и «нергетические овойотва адвывнт арных чао-тпц в мияроагрегатов, Отсюда розная прочность связи, резная гядрофшшюсть и резная устойчивость к деградирующим факторам и агентам 8 роз ни в атих вариантах шссскогумусиш: почв.

4.6. Раосмотренный в диссертации литературшй материал (Вильяыо; 1938, 1949; ГбдроНц, 19551 Вершниа, 1958; Аатипов-Каратаев, 1948} Хан, 1969; Александрова» 19№; Лактионов» 1982; Кульман, 1982 и Apï) показал, что сйецЁ5ичеокая структурообразующая роль почвенного гущгса складывается из грех оо-новяых функций* Это функция соотавной части органо-минеральнах комплексов, в которых органическое вещество црочно связано, изменяя физические свойства почвенных частиц я (при достаточном количестве) - свойств почвенной массы в цвлЪм. В фор*а высояодисиврснах коллоидов я повереностно-активных веществ гумус взаимодействует физически о ахтишыми поверхностями почвенных частиц и химически с их противоположно заряжанныииучаот-хамн гетеродолидисперсной поверхности. Агрондаически фяная агрегация почвенного материала, как показано нижа, более всего зависит от sтой функции гумуса. Какая-то часть гумуса является активный "наполнителем" в порах, трещинах, фибрах, создавая неоднородности в дисперсной массе почвы и обусловливая ее дополнительную фрагментация. Значительную роль в структуреоб-

разованни такой 17x70 может иметь жшь а ваоокоокулътуранвнх. (огородных) почвах. •

В диссертации на экспериментах»!ом материале показано, что балано оргоаиче ского вещеотва в пахотном слое почв определяет агрономическую форду структуры. При »том изменятся количество я качество подвдяяых фракций почвенного гумуса, особенно воднораотворимого. При деградации отдоктурч черноземов воднорастворимая фракция гумуса лишается анионных л нейтральных по знаку заряда групп, резко обедняется функциональными группами,' снижается ее: молекулярная масса. Аналогичные явления; направленные в протгфоподонную сторону, найлюдаюггея при окультуривании дервово-подэолиотых. почв, В этих экспериментах выявлен агент, ответственный за агроношческу» форму отруктуры почв, а также эффективный показатель агрооцепхи почв, их окультуренности.

Тадлм обраэсм, формирование агрономической структуры дер-иово-подзоллстнх, серя лесных я черноземных почв зависят от количества и соотношения коагултиюнных и переходных контактов мевду частицами. Нарастание доли переходных контактов в структуре почт ведет в твердой консистенции к "кокденоацпп" ее массы в крупные агрегаты-блоки. Это проявляется через внешние удельную поверхность, пористость, прочностные и структур-по-механичвекне (реологические) свойства. В явлениях окультуривания пли двгрйдаши структур любых почв лежат процесса, связанные о■оборотом и балансом органического•вещества в пахотных, горизонтах и зависните от результатов систем земледелия.

5, Изменение агрономического состояния структуры,почв под воздействием уплотнения и искусственного дозде-вания ".."■

5.1. В каждой почве есть предел солротпвдлаиоотд механическим нагрузкам, а танке предел обратимости механических деформаций в естественных циклах изгленения малости и температуры. Превышение эткх пределов пр!!водят к агрономическому ухудшению структура почв, а. при повторен;«* - к "механической" деградация структуры. ¡йехгшпчески деградированная структура в дальпейаем, в течение 2-3 сезонов, ведет себя как агрофизически гегргу^фованшш, т.е. с резкой самодроиз-. вольноЛ пульсацлеГ; плотности агрегатного состава в .сеэсн- .

-ге-

ном цикле.

5.2* Изменение плотности почвы в результате единичной нормально! нагрузки можно прогнозировать вмпиричеокя. В ошпях о выщелочена«* червозамом и темно-серой лесной почвой тяжелого механического оостава найдена форт уравнения в которой описывается 99? изменений функции ( Д* - плотность после нагрузки) от факторов (исходной плотаоо^и , влажности я механической нагрузки Р)( ^р ,

Где СЧ | •• • Ой — едашричеокие ко&$фшшевты.

Это уравнение позволило сравнивать юрочноотные свойства различных по мехаяическоцу ооотаву, генезису и окудьтуреяноо-ти почв* В табл.10 приведено сравнение упдотняемостн различных почв по данным испытаний в одометре. Соотношение дефоршшй почв, полученных в одометре и под штампом, при рыхлой сладенив н доотаточной влажности, т.е. состоянии, именуемом в специальной литературе "почва подготовленная к посеву" составляет 1(1, 10+1(1,16 при нводзкех до 1,6 кг/см2, а при более июоких" ДавЛейиях Х> 1,2+1:1,3. С втим коэффициентом л следует принимать результаты и рекомендации, полученные на ооновании испытаний в одометрах, в частности и наши (Сорочкнн, Шептухов, 1979 а и О).

В диссертации рассмотрено значение механического состава дерново—подзолистое почвы в ее црочнооти яа сжатие.* При легкосуглинистом составе прочность резко снижается, но.в случае более грубого супесчаного оостава прочность на .сжатие опять рао-тет, Коле ^образование, по данным штакаошх испытшяй, приведенных в диссертации, зависит от агрономической ОДыц структура в значительно' большей степени, чем уллотняемооть. Следовательно, при превышении допустимых удельных давлений движители в первую очередь ухудшгкт технологическое состояние поверхности полей особенно о низким агронсмическим состоянием структуры почв* В соответствии о опытами допустимый уровень максимальных нагрузок ходовых систем на дврюво-подзолистые средне-, тяжелосуглинистые почвы в весеннее время не должен превышать 80 кПа (ГОСТ 26955-86), а на черноземах лесостепи - 95-100 кПа. '

Таблица 10

Уплотняемость пахотных горизонтов различных почв о*"" нормальной натр узки в сравнении о дерново-подзолистой, одабоокуль турена ой почвой тяжелого механического соотата (нагрузки от 25 до 600 кПа)

Агрокомичео- Число Относительная

Почва, Гумус, кая Лорма опре- упдотняемость,

№ разрезе <г структуры деле- - »

* най ■ *

Дерново-яодао- 2,0 Неудовлетво- 10 100

листая, 233 ■» ритеаьная •

Тоже, огород- 4,3 Оптимальная .100 - 84 ная* Л/я ' ——

То же 6,4 25 80 * 0,1

Темно-остая 10.0 6 76 ± 0,4

лесная, 67 - • - -

Выщелоченный 6,0 Удовлетвори- '. 187 84

чернозем, 58" * тельная

То кв. I: 8,0 Оптимальная 65 75 ±0,2

То же, Подла- ■ 8,0 Подпахотная 25 86* .

хотный горизонт "кигпка"

Распределение декораций по глубиае почвенного провидя зависит от однородности (изотропности) его по плотности п влажности массы. В весенйее время такой однородности часто не наблюдается, сама предпосевная подготовка почвы направлена на создание неоднородности. Это следует учитывать при подборе тягачей для посевных агрегатов и операций по уходу за растениями

5.3, В почвах степной к сухсстепио& зон Заволжья установлено, что показатели впитывания - фильтраций пахотных пота могут бить удовлетворительно impose ны через показатели их структуры' (плотность, максимальная гигроскопичность, структурой состай, иороэность аэрации, содержание гугуса). При этом водопроницаемость есть не только фнлгдм'сттуктури почвы, но, в свою рчередь, является ее характерпстккой, позволяющей судить об иаденениях структуры пот под действием агротехяиче маис (.мероприятия я, в тал числе, довдеванияЧСорочкия, 1975, 19776)

Характер в полнота впитывания доздя, д:шш.та эодопропп-г.аегостн во ррегл полпва и в течение вегетационного периода

являйся основными показателями при агротехнической оценке дождевальной системы как технического средства, так и дождевания как способа орошения (Сорочюш, 1972 б, 1973, 1977 а>. Основное требование к искуоотвенноцу дождю состоит в тем, чтобы вода впитывалась в мосте выпадения без перераспределения по поверхности, В диссертации показано влияю» различных факторов (тип почвы, характер, поверен ости поля, число поливов и др.) на*допустимую интенсивность деегдд. Вольное значение имеет гакке таков технический исшят, как характер пещачи дождя на орошаемую площадь.' j ,

Вели дождевальная машина поливает в движении, то допустимая интенсивность равнозначна непрерывному позшоюяншф дождеванию. Передвиган в дождеватели и отшиона^еые оистеда со струйными вращаодшися аппаратами создают прерывистый дсядь, агротехнически допустимая интенсивность которого зависит от скорости вращения аппаратов. При окорооти вращения I оборот в мин. она составляет 50% по отнеазнаа к непрерывному,' а при 0,2 обор./та. - только

Характер инфильтрации влага зависит от однородности профиля почвы по механическому составу и плотности. В виоокопронл-цаемих почвах или при расположении сяабопроницаемнх слоев (прослоек) в верхней части профиля, $ор«1рувтоя "клин смачивания* о утечкой части поливной нормы за пределы расчетного слоя увлажнения*. Воли же водопроницаемость вниз по профилю почвы уменьшается, то поливная aojua в этой случае не увлажняет весь расчетный слой. В обоих случаях следует вводить поправки в поливные нормы, ' t ■ ■

При бессточной подаче дождя механическое воздействие -его на почву ограничивается самым поверхностным слоем (0-2 см), заключающимся в нивелировании поверхности, формирований 'уплотненной корочки до - 5-6 m толщиной. Эти изменения поверхностного слоя ведут в последующих поливах к снижению водопроницаемости на 26-30^ при 2-ом дооедевании и на 40-50£ - при последующих, хотя бы структура всего когнеобитаемого слоя и -улучшалась при атом. Следовательно, в практическом о,теле, либо следует восстанавливать исходную шероховатость поверхности (обработкой, сохранять мульчированием), либо снизать интенсивность дождевания при повторных поливах.

6« Роль системы земледелия в оптимизация отруктурт почв ,

6.1. Баланс органического вещества в пехотном сдое, являясь результатом системы земледелия, определяет агрономическое состояние (форлу) структуры почв. В 0-летнем опыте на деряово-псдзолйотой среднеоуглинистой почве с 23 гумуоа в эерно-тревянои севообороте удалось увеличить ежегодный возврат органического вещества в пахотяый слой о удобрением (1/3J и послеуборочными оотат-камм (2/3). о 14 дс 61 rt/ra, Это позволило оптимизировать структуру' почвы до средней окультуренное-ти при получении урожаев, соответствупщк 2-му шинируемому уровни (45-50 ц/га septa). Показано значение дп^шерендярсвая-ного повода к обработке почвы, как фактора повьчлаетцего продуктивность культур, а следовательно, работащего на оптимизацию структуры почвы. Только'один этот фактор позволяет повысить урожайность культур на четверть (Сорочкин, 1983, 1964 а, 1965 в, 1996 а, в). . ц ■ . '

6.2. В работе показано, что дегрпд.-щил структуры черю-аегашх почв происходит на <1онс высокого содержания гумуса в результате неудовлетворительного хозяйственного использования: одностороннее насыщение эерноваш культурл.ш, ликвидация зернобобовых, концентрирошШ'; удобряемых навозом культур (кукуруза, картофель, технические) и восстанавливающих плодородие шого— летних трав в mi водные поля.. Следствием отого является дефицитность расчетного балинса органического вещества в пах огнем слое (1-4 и/та в год в пересчете на ry.'.tyo) и изменение качественного состава подвижных »ракцкД ryt.yca в сторону обеднения сункцпоналыодз! группам», обладающими агрегнруэтда Ji ^ушашеС.

Интенсивное использование ш!:»елоче!Шмх черноземов с дри-менекием высоких доз ьишерадыик. удобрен ail 12-14 ц/га туков . на (доне умеренного применения навоза (5-7 т/га в год) обеспечивает пошоенпе производительности гл при сохранении оптимальной структуры пахотного.слоя (Сорочкин, I9&1 в; 1966 б).

На черноземах с деграяпооэшноЛ структурой в севооборотах необходим» чистке пари дач обеспечения оптимального агрономического состоляпя структуры пахотного слоя в период всходов а укоренения озя.гх.

6.3. На оскоэ;>-чпл литературных нсточн:а:ов (Захаров, 1527;

Ьерагаин, I9Ö9; Качин опий, 1958; Медведев, 1983; Розанов, 19831 Воронин, IS84; Ларионов, IS7I а Др.) и материалов, расомотреи-них в дисоертацяи, предложена четырехступенчатая классификация структуры почв в агрономических «елях; клаос - подклаоо - тип -вид. Классы'доделены на основе признака агрегирован-

ностй почвенной массы э райках классификации по мехдаича о г: ому составу Качинекого (1958). В подклассах структура детализируется з генетических Tiuiax почв по насыщенности ллазш гуцусом, причем огородные вариант» всех типов' почв выведены в одну группу из-за сходства гумуса, и сельскохозяйственного использования. В типе выделяются группы оптимальной, удовлетворительной и неудовлетворительной (деградированной для черноземов), слабоокуль-туренной (гдя дернЬвочподзолхстых И серих лесных почв) струк-" , тур. Детализация типов структура производится по динамике агрофизических показателей и на основании предложенных наш методов агрооцекки. Определение вида структур» общепринятое (Розанов, 1983) о детализацией по морфологии л твердости (КачйнскиЯ, 1958). ' . *

7. Методы исследования и агрономической оценки почвенных * структур приведены в табл. 12. Они основаны на оценке структур-' них овязеП и контактов в ыаосе почвы. В комплексе о методдаи традиционной агрофизики (механический состав, плотность, -состав и пористость агрегатов, прочностные свойства) предлагаемые способы arpo оценки отруктур позволяют получать- сператншую я объективную ишздодци» о физических уолвштх поэдшого плодородия для целей технология векяедвжм, кедастраи моякторияга. . В оравнекил о методом агровдеякя структура почв» оонсваяяом.ва измерении динамики макроогруктурных показателей {агрегатный состав, пористость общая и агрегатная, мехаялчеоЯая прочность) предложенные методы дают очень большое шигрня во времени. Тек, чтобы выделить агрономические фор« структур выпзелочвяяых- чер- . иоземов Горьковской области, потребовалось неокошео лет вкспе-, дшдоаяых «следования (с1Э77 so 1964 г,г.), Кроме того, пред.. дохеrhu« ноше методы а^рооодакн раскрывая фаэячаокую оущ-иость к механизмы структурообраэования, что в. традиционном яюиричеоком методе недоотнжимо. '

• Таблица IT

Перспективные находи агрономической оценки структуры иасотяых яочя в иелях кадастра, ионаторщга и технологического обеспечения земледелия -

1 Структурный показатель

Сущность метода

Применимо для почв; уровень разработки

Предел» изменения показателя

Оптя- Неудовлет-

Оператвв-ность

НАБШЗЩ Х.Отноаешза объема Для дв ряоаочюдзолл-■ набухания естествея-стих,серых детых, них проб почвы к . чзряозеиов; . - растерты» Подана заявка на язпбмтеиле 0.56 0,37 недельный срок прибор разработаны

2,То га до давлен® Чернозеш ■ ¡цбу^аявд Пмано 2 эаяшш 4 г

УСАДКА Измерение плотности Черноэеш, тешо-усадкя после умаяне-оерыв ,лесн»«; няя.саатля яеразруша-вдей нагрузкой, вы су- а.с.й 1226309 шгааяля lv/щ • 1,25 1,65

тешш ЯСВЗП- зость 1. Отношение ' Чериозеищ . •к $цгв . £ а.оГй I237I09 25-35 5-Ю . месячный СРОК яшоргаая алпдт)атгра

2. Отношение £<*1 Дерново-подзо-ила к ¿¡„я ■ лястые почвы.* а.с.К 1300384 100 эо' —1

ВЯЗКОСТЬ Отношение (или Чернозему,' cepje другого реаяогнчес-' лесш»,де1яово-■ кого параметра),оире- подзолистые; деленного сразу к я* а. с, Я 1296193 после 8-дяевкой т- • - •

дершг

месячный приборы 0,5 срок разработали

ОСШВШВ ШВОШ И ПРШОШМЯ

1. Разработана концепция формирования агрономических структур дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почв среднего и тяжелого механического состава, которая основана на понятии структуры, вшшчашем состав, взаиморасположение н взаимодействие структурных элементов. При этом состав и взаиморасположение агрегатов характеризую агрофизические условия плодородия почвы на момент определения, а их взаимодействие - возможную динамику структурных состояний в сезонных циклах, а/ Обосновано и предложено выдавшие трех агрономических форм или типов структуры пахотного слоя, соответствующих высокому, среднему и низкому уровню "физического" плодородия, Это вместе о агрохимической оценкой создает возможность -объективной бонитировки почв, их кадастра и мониторинга, б/ На его в основе предложена 4-ступеячатая классификация Форм почвенных структур в агрономических целях, в/ Предложена система методов аг-рооценки почвенных структур на основе удельной поверхности агрегатов, набухания к усадки почв и внскозиметрнческих параметров.

2. Установлено, что агрономическая Форма структуры почв определяется количеством и соотношением структурных связей коагуля-цнокного и переходного типа между структурными элементами почвенной кассы, а/ Оптимальная форма структуры чернозема характеризуется наличием двух типов связей: конденсационных между основной массой гумУса и минералами почвы и коагуляционных связей между чао-тицеми и агрегатами. Оря деградации структуры чернозема происходит замена части коагуляционных связей на переходные, до половины в крайних вариантах деградации, а/ Агрономическая структура дерново-подзолистых и серых лесных почв всегда формируется под дейсш-твпем трех типов связей, причем по мере окультуривания растет ках количества коагуляционных связей, так и переходных. В соотношениях связей и контактов почвенных частиц между собой выражается яе только форма агрегации их, но и характер почвенного гумуса, Накопление гумуса при окультуривании почв идет в значительной мере за счет гияро+яльных Фракций, связанных о минеральными частицами ко-агуляпиотшми и переходными связями.

3. Дифференцировано значение органического вещества почвы как структурного показателя, а/ В дерново-подзолистых и серых лесных почвах общее содержание гумуса функционально определяет равновесную плотность сложения - от оптимальной формы структуры до удовлетворительной. Между удовлетворительной и неудовлетворительной формами структуры разница заключается в количестве и составе

"подвижных* фракций гумуса, находящихся в связи о оборотом органического вещества в пахотном слое.Окультуриваяаепочв сказывается в увеличения молекулярной массы подвижного гумуса и насыщенности его Функциональными группами. На макроуровне это сказывается в уменьшении равновесной плотности пахотного слоя до 1,3-1,3 г/см3, б/ В черноземах я темно-серых л ее них почвах вое три выделенные агрономические формы структуры имеет место при высоком общем содержании гумуса /6-84/, а различие состоит в качественном составе подвижных фракций гумуса. Ори этом различия аналогичны таковым в дерново-подзолистых почвах разной окультурениости.

4. Агрономическая форма почвенных структур определяется системами земледелия в конкретных природных, условияг в соответствии о балансом и обороте»! органического вещества в пахотном слое.

Срок оптимизации агрономической структуры дерново-подзояво-тых почв до среднего уровня укладывается в одну ротацию севооборота о обоснованное системой удобрений и дифференцированной системой обработки почв при условии достаточного насыщения почвенной плазмы гумусом, т.е. на уровне ?{. 'Огородная" форма структуры этих почв экономически невыгодна и практически трудно достижима.

Оптимизация структуры пахотного слоя черноземных почв достигается путем ооэданая слабополокительного расчетного баланса гумуса в севооборотном цикле. Применение минеральных удобрений стимулирует урожайность культур я оборот органического вещества в почве, "работая" на оптимизацию структуры.

5. Рекомендуется предельно допустимые нормальные нагрузки на пашню лерново-пожэолкстых почв суглинистого состава на уровне

80 кПа, а на выщелоченных'черноземах 35-100 кПа,

6. Рекомендуется допустимые интенсивности искусственного дождя при позиционной непрерывной подаче на уровне 0,3-0,5 мм/мин в условиях лесолуговоЗ зоны и 0,2-0,3 мм/мин - в степной зоне. Прерывистый дождь дотируется по непрерывному.

Список основных публикация, отражавших содержание диссертации

/ * работы, выполненные в соавтчглвв / 1.0 качественном составе гумуса почв Горьковекой лесостепи. 2ая

конТ|. почвоведов Зр.Поволжья я О. Урала, Казань, 1У62, с.135-146. 2ш 0 ^рках. ■Косиора в лесостепных почвах Горьковской области. Тр. . Горьковского СХХ т. XII, 1У63. с.24-23.

3, Варьирование свойств дерново-лодзолистах почв в лесу, "Почвоведение", 1966, 0.41-46,

4, О влиянии различных способов обработки де щово-подаолиотых почв нарост культур сосны я ели* 'Почвоведение*, 1972,

» 2, с.136-143.

5, Впитывание иди в почву в Снрговом Заволжье, Тр. ВШШТЙ». т.2 1972, о.ЭД-107.

6, Некоторые оообеняооти шктывания влаги в почву при дожде ва-няи. Почвоведение, 1973, & 8, с.60-67.

7," Дождевальная техника для Поволжья, "Агротехникеекая и технико-эксплуатационная оценка способов полива с/х культур", Волгоград, 1374, 0.72-82.

8, Водопроницаемость и ¿яэическне свойства почв. Почвоведение, 1975, Л 10, с.00-70.

9, Увлажнение почвы при дождевании и расчет поливных норы, Теаи-оа докл.н, -ы. ооьещанвя "Улучювние водао-ч>иэипвских овойотв почв в целях повышения их плодородия". Ц., 1977, о.113.

КЗ* О применении информационно-догического метода в почвенных исследованиях. "Почвоведение", 1977, Я 9, с,131-138,

11. Изменение структуры и ологмаия почвы при орошении дождеванием. "Физические условия почвенного плодородия",и,, 1976,

12. * Уплотнение почвы ходовыми системами машин* "Земледелие",

1978, »5, 0.74-77.

13. * Черноземные почвы. "Почвы Горьковсхой области", Горький, " 1578, о.ТЗ-94.

14. * Изменение структуры почвы яри уплотнении, "Почвоведение",

*■ »и, 1679, с.7е-аг.

15. * Зависимость £«зкко-мвхенических свойств почв от их плотности и влажности. Тр.Почвенного института ш.В.В.Докучаева,

1979, с,?Э-71.

16. X вопросу, о регулировании агрофизических свойств почв. "Спо-темно-экологвческий подход к современным проблемам сельского хозяйства И науки", Горький, 1980, с.43—14.

17. * физические свойства черноземов'и тешо-сершс лесных почв Нежпьянья. "Генеаяо и плодородие почв Горьковской области", Горький, 1981, с,44-5Х.

18. * Особенности сложения черноземов а темно-серых лесных почв Горьковской области как основа для их агрономической сценки

"Влияние сельскохозяйственной техники на почву" ,К, 1981 0,13-20. .

19. Данные "к генввяоу лесостепных почв. Тр. Горьковокого ОСИ,

■:* т.152, 1931, 0.3-13.

20* * Об установлении допустимых удельных давлений тракторов л с/х машин на почву. Тев,докл.л делегатского съезда почвоведов» Тбилиощ 1981, (I), 0,61-62.

21. * Измене яле фпзнко-мейяичеЬкях свойств дарново-подзолио-' »ой суглинистой почвы при окультуривания, "Почвоведение",

1981, А 7, 0*63-66. %

22, Критерии оценки (Тязическгос свойств почв, "Ваотяик с/х науки"» 1962, К в, с,36-12. ■ ■ -

23, * Прочностные свойства почв как основа для расчета допуо-* тимых удельных давлений на почву* "Проблемы снижения уплотняющего воздействия на почву,.,". Клев, 7СХА, 1982, С.ЭТШ02.

24. Подго+о'вка почв к посеву. "Сельское хозяйство Нечерноземья*. 1982, )» 4, 0,32.

26, Равновесная плотность дерново-подзолистих почв и ее изменение при обработке, "Почвоведение", 1982, И 2, о.129-133,

26. * Влияние с/х использования на структуру шлцзлоченннх че]>-нозеьюв Гор1л,обл. "Генезис и плодородие земледельческих почв"» Горьки!!, 1?83, с,29-31.

2?. * Использование методов Гизнйо-химипесноИ механики для оценки степени окультуранностп черноземных почп, "Черноземы Мовдиаги и их раиюняпьиое использование". Тез.докл., Кишшев, 1983, с.74.

26. ОД^вренгллцпя приемов об]*гботкп пышш под ранние ярошв культуры ив дсрново-подэоякстнх почнах,- В сб.: Оптшнза-. ция свойств пет Нечерноземья н повтизние их плодородия»/ Плучн.труда Почв.лп-та им.В.В.Йокучаева.-II., 1983, с.58-55,

29? Способ определения тош:ого норового пространства агрегатов лочв по изотермам адсорбции азота. Тезисы 1-й мелоду-зовскоК н.конф., Тшепь, 1964, с.35.

30. Обработка тлжешх почв в Нечерноэеюл. "Земледелие", ' 19«, й I, с.16-17.

31, Агротехнические, задачи "Сельский механизатор", 1Э84, )« 8, , с.23. ■ .".'-.'.

32. К вопросу о системе эвляедвдия и структуре чернозешых почв Горьковской области, "Генеаио и регулирование плодородия почв". Горький, 1964, с,16-24.

33. Временные рекомендации по ограничению уровня воздвйотвая движителей с/х техника на почву, Агропромиздат, 1985, о.16. .

34. Способ агрономической оценки структуры черноземов.

' А,о. » 1226309. 1865.

35. Степень вадекйоотк. Ж. "Сельский механизатор", 1965, К 6, 0.10-П*

36. Роль физических свойств в дяагсоотнке плодородия деряово-подволистой почвЬ. Теэ.доклЛП Всесоюзного совещания. Ровно, 1985, 0.45.

37. Живая почва. "Сельский механизатор", 1965, И 12, о.26-27.

38. * ГОСТ 26955-66 Нормы воздействия движителей На почву "Техника сельскохозяйственная мобильная", и., 1986, 0.1-7.

39. * ГОСТ 26953-86 1Детоды определения воздействия движителей на почву*» тем же, о.8-18,

40. * ГОСТ 26954-86 Метод определения максимального нормзльно-" го напряжения в почве, там же, с.19-22.

41. х Структура почв в показателях удельной поверхности.

" "Агролочвоведенпе и плодородие почв", Тезисы докладов, Д., 1986, ч.2, 0.23.

42. Изменить подход. "Сельское хозяйство Нечерноземья*, 1966, В 9, с.14-15.

43. Об'агрономической ценности структуры леоостешшх почв.. Сб,Н.трудов Горькоэского СХИ, Горький, 1986, с.31-45.

44. Структура почв как фактор их плодородия 'в интенсивных -системах земледелия. Тезисы конф. в Ленинградском университете "Агропочвоведенпе и плодородие почв", ч*2, Л», 1986, с*22-23.

45. Способ оценки агрономической структур! почв* А.с. Л 1298193, 1986.

46. * Способ выявлений агрономически ценной структур) пывдло-чснных черноземов. А.о, й 1237109, 1986.

47. * Способ исследования структур) почва. А.с. й 1300384, 1986, бил. В 12, 1087р.

46* ИроОлеми штенсшюго земледелия на черноземах Горьковс-ко11 области* Тез,докладов коп-л. "Пути регулирования по»- .

ввкного плодородия*, ЧеляОинок, 1987. ■49, * VyzKum ' vzanovací scbâpnoiti pùdy pzi -poslticu „McCiotäce* Rochík (0 (XLVi;, P*eh«, s. »-m

50. àtzUKtUx«. pidy «ko ftiaftty 0$y+K,t táv-gahovych m+£iotaçU ,„ H Ayzom*£ter f?Öd" Ultta, CSSK, s, Ôi

л-се419 Гт гт.тг.еег. гормат ссхвл/т заказ 2С54 Г00.

Типография ЗА СХШЖ Москва, Б. Харитоньевский nef. ,21