Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ГЛУБОКОГО МЕЛИОРАТИВНОГО РЫХЛЕНИЯ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРО­ ЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ТЯЯЕЛЫХ ОГЛЕЕННЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ НА МОРЕННЫХ СУГЛИНКАХ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ГЛУБОКОГО МЕЛИОРАТИВНОГО РЫХЛЕНИЯ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРО­ ЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ТЯЯЕЛЫХ ОГЛЕЕННЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ НА МОРЕННЫХ СУГЛИНКАХ"

й- 290/6

»

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА. ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Щ2НИ М.В.ЛОМОНОСОВА

На правах рукописи

1уовв Всеволод Викторович

УДК 631.4

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ГЛУБОКОГО МЕЛИОРАТИВНОГО РЫХЛШВД № ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГВДРО-ЛаППЕСКОГО РЕЖИМА ТЯЖЕЛЫХ ОГЛЕ0ЩЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ШЯВ НА. МОРЕННЫХ СУГЛИНКАХ

06.01.03 - почвоведение

Авториферат

диссертации на соискание ученой степени кундшшта биологических наук

Москва 1988

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

Научный руководитель -доктор сельскохозяйственньас наук, 1фофессор Ф.Р. Зайдельман

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор В.М,Самойлова

кандидат сельскохозяйственных ■ наук, старший научный сотрудник -Е.П.Панов

Ведущее учреждение - Московская сельскохозяйственная Академия им. К. А. Тимиряз ева.

Защита состоится "44" ои,~-£й[>Л_193 5г.

на заседать ссзпиалйзированного совета К CS3.05.I6 ЩУ им. М,В.Ломоносова. ,119899, Москва, 1СП, Ленгоры, М1У, ф-т почвоведения, Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения ШУ.

Автореферат разослан " А ■■ рд_198 5 г.

Г.В.Мотузоеа

Актуальность проблемы. Широко распространенные в Нечерноземье * тяжелые.дерново-подзолистые почвы обладают одним общим гидрологическим свойство« - четкой дифференциацией профиля на верхнюю относительно водопроницаемую (дерновый и элювиальный горизонты) и нижшшо водоупорную (иллювиальные горизонты) зоны. Длительный застой влаги на границе этих зон посла выпадения осадков и снеготаяния приводит к вымоканию с ельскохозяйствеяшх культур. Дренах без агромелиорадзи малоэффективен здесь, так как поступлению гравитационной воды из пахотного слоя в дрены препятствуют плотные иллювиальные горизонты. По данным Ф. Р. Зейдельмана, К. Ф. Подпало го, X.

, Ю.Томсона в СССР; К.Шварц, А,Гора в ГДР; Р.Эггальсмаян, Н.Щульте-^ Каррияг в ОН1 и других целесообразным мероприятием на таких почвах в дополнении к дренажу является поддающееся полной механизация глубокое рыхление. Оно способно принципиально .изменять неблагоприятные физические свойства тяжелых почв выше уровня залегания дрен и обеспечивать отток воды из пахотного горизонта в дренажную систему внутрипочвенным стоком^ Вместе с тем, длительное последействие этого актуального агромелиоративного приема и его влияние на характер вторичной эволтдая различных в генетическом отношении почв выяснено весьма неполно. В частности оно неизвестно для ог-леекных де^иово-подзолистых почв на тяжелых моренных суглинках.

Пель работы. Целью настоящего исследования являлось изучение длительного последействия (десятилетнего) глубокого мелиоративного рыхления широко распространенных в Нечерноэ еиье глееватых дерново-подзолистых почв, развитых на тяжалш; моренных суглинках.

Основные,, задачи.'

-1.' Установить влияние глубокого рыхления на морфологию и некоторые химические свойства почвы, определявшие ее плодородие.

2. Изучить изменение дренажного стока, урожайности, основных элементов водного режима, физических свойств почвы и ее водоцро-

I ¡грз/: р V Т . .

' I ^ ' . • л - г- ■ I '

ницаемости под влиянием глубокого рюсления.

3. Сравнить эффективность действия активных я пассивных рыхлителей.

4. Разработать способ количественной оценки последействия глубокого рыхления.'

. Научная новизна. Дала оценка эволюции свойств и режима огяеен-ных дерново-подзолистых почв на моренных суглинках под воздействием дренажа и глубокого рыхления. Вскрыты закономерности неодяо-ртдностй гранулометрического состава исследуемой почвы и разработано понятие о коэффициенте ее облесссванности. Показана необходимость применения коэффициента облессованиоста при исследовании влияния длительного последействия глубокого рыхления на физические свойства почвы, приуроченной к коренным суглинкам,

• Практическая ценность. Впервые статистически достоверно уста. новлеш, что на протяжений длительного (по-меньшей мере восьми« летнего) периода времени после глубокого рыхления иллювиальные 'горизонты дерново-подзолистой почвы на моренных суглинках способны не уплотняться до присущих им в естественном состоянии значений плотности. Предлагается значительно увеличить срок повторного

применения глубокого рыхления оглеенной дерново-подзолистой почвы

/

на моренных суглинках (по меньшей мере в 2-3 раза по сравнения с .принятыми нормативами). Разработан новый способ оценка последействия глубокого рыхления, позволяющий устанавливать влияние этого приема на почву при отсутствии нерыхленного контроля. .

i Апробация. Результаты работы доложены на заседании кафедры йи-зика и мелиорации |гочв ф~та почвоведения МГУ им. И.Б.Ломоносова (1987), на заседании подкомиссии заболоченных почв ВОД (1986), на 711 Всесоюзном съезде Почвоведов (Ташкент,1985).

Pyrtjrvtтелята. Результаты работы опубликованы в 10 статьях, из которых £ написаны в соавторстве. .

-Z- " • ••

Об^ем шботы. Диссертационная работа изложена на страницах и включает 23 тай лиц и Q рисунков; состоит из введения,. глав, выводов. Список литературы включает (Ц 8 наименований, т, ^ятт^ттад исследований. Исследования проводились в свх. "Е1орецкий"Можайского р-на Московской обл. на активно, пассивно рыхленных в 1977 году и нерих-денном (контроль) дренированных участках площадью по 3—4 га каждый, состоявших из трех полигонов с меэдренными расстояниями 10, 20,40 м и глубиной заложения дрен 1,0-1,2 м. , Все дрены одного полигона впадали в один изолированный коллектор,- оборудованный в

Н г

устье наблюдательным.колодцем дои замера дренажного стока. Пассивно рыхленный участок бил подвергнут воздействию отечественных -рыхлителей ГУ-65.2,5; обеспечивавших сплошное рыхление на глубину 60 см, и FK-1,2, обеспечивавших разреженное <по полосам) рыхление «на глубину. 90 см. Сплошное активное рыхление проводилось рыхлят»* лями"Брениг"(ФИ>) на глубину 70 см. С 1977 по I9S7 годы площадь всех полигонов использовалась как пашня в одном поле севооборота

у

с размещением одних н тех асе культур. При этом на них применялась одна и та же агротехника и.единая система удобрений.

2. Характеристика исследуемой почуя,. ' Исследования проводились на территории Гжатско-Рузской моренной возвышенности на дренированной дерново-сидьнопод золистой гле— еватой почве,, приуроченной к кислым мдрекныы тяжелым суглинкам Московского оледенения. Почва в естественном состоянии заболочена намывными склоновыми,водами и имеет.ярко выраженные признаки пироморфизма. В .горизонте пахотном (мощностью 0-25 ем) и алювлаль— ном (25-35 см) они проявляются в виде бурых прожилок и большого количества охристых ортштейнов, в Aj>B (35-50 см), представлены сизовато-бурыми пятнами, в Bj (50-85 см) и Bg (85-120 см)"марганцовистыми примазками и вертикальными сизыми полосами оглееиия».' 4

- 3-

Таблица I. Среднее содержание суммарного количества песка и крупкой пыли (физического песка) в ¡единице объема различно шесчанен-нык фрагментов (по данным 76 разрезов контрольного участка).

Содержание песка | Содержание физического песка, r/cti* .почвы г/СсьАючвы) ' 5 40-45 см j 50-55 см { .60-65 см [ 70-75 см

меньше 0,2 \ 0.98 j 0,97 - - 0,96 1,00

0,2 - 0,4 i °»96 0,95 0,94 . 0,93

0,4-0,6 | 0,99 { 1,03 0,99 1,00

больше 0,6 | 1,09 | 1,15 .1,17 1,16 -

Поверхностные слон моренных отложений в ледниковый период подвергались энергичному физическому выветриванию. В результате периодического замерзания и оттаивают породы происходило изменение ее гранулометрического состава, выражавшееся^в дроблении песчаных зерен и накоплении пылеватых частиц (Охогин,Мазуров,1951; Попов, 1953; Сергеев,1976; Самойлова, 1983). На исследуемом в работе объекта физическое выветривание протекало неравномерно и в разных* , местах одних и тех-же горизонтальных слоев перевело в кнщную пыль различное количество песка. Так как весовое -количество появлявшейся крупной. пшш равнялось весу исчезавшего песка, то поэтому различно опесчаненвые фрагменты современных иллювиальных горизонтов содержат в своем'составе одинаковое суммарное количество песка и крупной пшга (физического песка). Среднее.содержание физического песка в I см3 исследуемой почвы естественного сложения равно примерно I г как во фрагментах, почти вообще не имеющих песка, так и во фрагментах, содержащих песка 0,2-0,4 и 0^4-0,6 г в I саР почвы. Лишь при содержании песка больше 0,6 г в I с»^.почвы содержание физического песка увеличивается до значений 1,1-1,2 г в I см^ почвы.(табл.1). С целью количественной оценки интенсивности протекавшего процесса дробления песка в крупную пыль в данной работе будет использоваться понятие коэффициента облессованности

{Юг), год которым понимается отношение содержания в почве крупной ■ пши к содержанию в ней же физического песка. В зависимости от абсолютных значений КЛ почва будет дифференцироваться на 3 группы -слабо (Кл меньше 0,6), средне (Кл=0,6-0,8), склъно облес совакиую {Кл больше 0,8). С ростом степени облессовшшости почвы естестве-^ иного сложения происходит закономерное уменьшение ее средней плотности (от 1,62-1,70 до 1,52-1,56 г/с»Р) и увеличение средней ППВ Чот 29 до 34? от объема почвы). Поэтому оценка изменения физических свойств почвы на моренных суглинках под влиянием глубокого рыхления должна производиться на однородных в почвенно-литалогическом отношении образцах.

Физическое выветривание наиболее интенсивно протекало в современных пахотном и элювиальном горизонтах. На всех экспериментальных участках лишь верхняя 30-тисантиметровая тоща полностью сложена сильнооблессованной почвой. Глубже частота встречаемости сильнооблессованной почвы постепенно уменьшается с увеличением глубины. В слоях 40-45,50-55,60-65,70-75 см она встречается, соответственно, в 42,32,17,10 разрезах из 100 на контроле; в 42,33,17, 14 разрезах из 100 на пассивно рыхленном участке; в 51,24,26,17 разрезах яэ 100 на активно рыхленном участке. --Зт Метода исследований, Водный режим исследуемых полигонов изучался по методике Роде. , Влажность почвы определялась термостатно-весовкм методом послойно через 10 см о поверхности до глубины I м. В связи с сильной неоднородностью исследуемой почвы для определения ППВ {% от веса почвы) всех изучаемых слоев осенью 1984 reata в период отсутствия верховодки я наличия дренажного стока на 3-х сравниваемы* участках i

было пробурено по 132 скважины глубиной Хм, из которых послойно . через 10 см отбирались образца для определения юс влажности. Предполагалось, что влажность почвы в этот период имела значения,

-S-- '

близкие к ППВ, Для получения статистически достоверных выводов о влияния глубокого рыхления на плотность и .ППВ {% от объема почвы) слабо, средне .и сильнооблессованных фрагментов иллювиального гори-■ зонта весной 1985 года сразу после схода снега и верховодки на активно, пассивно рыхленных и нерьосленном участках было отрыто по 76 разрезов, 36 иэ которьсс отмщались в период наличия дренажного стока,. В них вз слоев 40-45,50-55,60-65,70-75 см буром К&чинского объемом 100 см3 отбирались образцы для определения их плотности и

влажности, • а также содержания в них песка и крупной пили.' Подгото-

... ч * вка почвы к анализу гранулометрического' состава для определения

коэффициента облессованности всех отобранных образцов проводилась по методу Качинского. Вертикальная водопроницаемость подпахотных-горизонтов определялась методом заливаемых площадей (размер учетной рамы 25x25 см), Коэффициент фильтращи принимался равным количеству профильтровавшейся из рада в почву воды на 8 часу опытам Боковую водопроницаемость подпахотных горизонтов мерили методом восстановления.уровни веды в скважшв. Модули дрекажиого става оп-радэлялись объемным способом. Замеры уровня верховодка проводили через 12 часов после ¡бурения скважин. .

Химические свойства.активно.рыхленной и нерешенной почвы изу- , чаяись в 1581 году. Для этого на 2-х сравниваемых участках было вырыто по I разрезу, из которых в трехкратной повторности послой-* но через 10 см с'поверхности до глубины 80 см отбирались образцы. . Содержание углерода в них определялось мокрым сжиганием по Тюрину, при пересчете углерода на гуыуо использовался'коэффициент 1,73;рй водной и солевой вытяжек определялся потендаометрячески.

Урожай сельскохозяйственных культур-оценивался методам учетных делянок; Многолетние,травы в-1979,1980,1931 годах убирались 'в 4-х ' кратной повторноети тракторной косилкой;по полосам 2x20 м от вдренья к дрене. В 1980-11984 годах все экспериментальные полигоны'

-е-

использовайись под пастбище, что исключало возможность определения урожая на них в эти года. В 1985-1987 годах зерновые скашивались с площадок 1x1 м, располагавшихся в междреньях исследуемых полигонов, в пятикратной повторноети. " '

4.Влияяие глубокого рыхления на морфологии и хкшг^ские свойства.

Активное глубокое рыхление изменяет морфологический облик огле-енной дерново-подзолистой почвы.. Мощность гумусового горизонта после рыхления становится неравномерной и изменяется от 10 до 40 см.

Сильной трансформации подвержен подзолистый горизонт, мощность ко-

у

хорого сильно колеблется, иногда совсем выклиниваясь. Проникновение большого количества гумуса в разрыхленную иллювиальную тошцу и мелкозема элювиального и иллювиального горизонтов в пахотный слой приводит ктому, что пахотный горизонт после глубокого рыхления обедняется туту сом и имеет более. кислую реакцию среда по сравнению с пахотным горизонтом контроля. * 5. Влияние глубокого рыхлени^ .рз, дцууность почвы. Плотность подпахотных гориэодов почвы на моренных суглинках непосредственно после глубокого рыхления уменьшается с 1,61 до 1,39 г/си**,: приобретая значения 1,48-1,52-1,52 г/сд£ на 2,3,4 годах последействия (Ч ерненок ,Стартков, 1980). В нашей работе получены аналогичные данные. Новизна их состоит в том, что они покат, эывают способность иллювиальных горизонтов дерново-подзолистой . почвы на моренных суглинках не уплотняться вше отметки 1,52 г/см3 не только на протяжении 4, но и 8 лет после глубокого рыхления.

При этом однородные в почвенно-дитологическом отношении фрашен-

!

ты активно и пассивно рыхленных иллювиальных.слоев по сравнению с нерыхленными через 8 лет после рыхления сохраняют статистически достоверное менее плотное сложение (табл.2).

Активные рыхлители, энергично встряхивавшие почву во гремя работы, сильнее всего рыхлили наиболее плотные и слабее всего самые

Таблияа 2. Средние арифметические значения плотности почвы в иллювиальных горизонтах активно (А), пассивно (Ш рыхленного и контрольного (К) участков на 8. году последействия глубокого рыхления. . "

. Горизонт . 40-45 см Í . 50-55 см .! 60-£5 см i . 70-75 см

Участок А К П \ А К D 1 А ' X • Д ! А К П

Слабооблессованная почва Среднеоблессовашая почва Сильнообл ее совакная почва 1.56 1,62 íjS2{l*52 1,66,1^11^ 1.68 L6l|I¿£2 I,V0 1.52 1,59 1.48j 1.54 1,61 J^jl^ Ii5§¡Ii59 1,6$ 1,63 1,50 1,52 Ц^Ш 1,53 I^jliSl 1,56 1,54 I,53~"

Таблица 3. Распределение плотности почвы в слое '40-65 см-активно (А) и 40-55 cu пассивно (П) рыхленных участков, а также распределение плотности сильнооблессованнщ Фрашентов толщ 40-

75 см контрольного (К) участка на 8 году последействия глубокого рыхления." Значения плотности)t,29 1.32 1,35 1,38 1,41 1,44 1,47 1,50 1,53 1,56 1,59 1,62 1,65 1,68j ~М ■' ■■ ~ Вероятность встречаемости {%) различных значений плотности почвы * ■ {"" " А ' ! 2 3 "4 13 22 20 15 П 7 2 I jl,53

К { * 2 10 25 35 13 13 2 ¡1,53

д j a i 5 9 5 13 id 15 ,13 п 7 3 з з'

Подчеркнуты те средние арифметические значения плотности (М) активно z пассивно рыхленной кочни, которые статистически достоверно с вероятностью 0,95' (критерий Вилкоксона) отличаются от радоц расположенных значений плотности нерешенной почвы. '

рыхлые в естественном состоянии фрагменты, уничтожая зависимость плотности почвы от степени ее ойлессованности. На 8 году последействия активного.рыхления в зоне-его сплошного проведения 40-65см различно облессованные фрагменты имели одинаковую плотность сложения, аналогичную плотности нерыхленной сильноойлессованной почвы - 1,50-1,55 г/си^(табл,2). Пассивные рыхлители, в отличии от активных, не встряхивали, а энергично прорезали почвенные горизонты, рыхля с одинаковой интенсивностью различно уплотненные в естественном состоянии фрагменты и сохраняя присущую нерыхленнкм слоям обратную зависимость плотности почвы от степени ее ойлессованности. В зоне сплошного пассивного рыхления 40-55 см через 8 лет после его проведения плотность почвы с ростом степени ее ойлессованности постепенно уменьшалась от 1,52-1,56 до X,43-1,47 г/ см3, имея в среднем на 0,1 г/см? более низкие значения по сравнению с аналогично облессованной нерыхленной почвой (табл.2).

В результате глубокого рыхления и последующего 8-шлетнего уплотнения пассивно рыхленная иллювиальная тоща по сравнению с активно рыхленной приобрела белее рыхлое сложение. Если слабо, средне, сильнооблессованные фрагменты объединить в одну совокупность и построить распределения плотности почвы в зонах сплошного активного (40-65 см) и пассивного (40-55 см) рыхления, то окажется, . что на 8 году последействия глубокого рыхления зона сплошного паг-ссивного рыхления на 35£, а зона сплошного активного рыхления лишь на Э% состояла из вообще не встречающихся в иллювиальных горизонтах контроля'Фрагментов с плотностью меньше 1,45 г/см3. Прт

I

этом распределение плотности ■ активно рыхленной почвы статистически достоверно не отличалось от распределения плотности нерыхленной силънооблессованной(почвы, в то время как распределение плотности пассивно рыхленной почвы статистически достоверно было сдвинуто от них в сторону более низких значений (табл.3). | 3 -9-

Таблица 4. Водопроницаемость (м/сутки) в слое 30-70 см.' .-Водопроницаемость { Горизонтальная ' Вертикальная ~

Значения |»ntn. X j mln. wax_"X i ___

Контрольный участок jo.OI 0,30 0,11 0,07,0,05 0,30 0,13 0,06 ~V"1979 год}" ~ " * j0,02~l750 0,44~о7йЗ

Активно и 1980 год пассивно , 1982 год}о,25 2,09 1,40 0,33|0,26 0,36 0,33 0,03

рыхленные 1983 год участки 1985 год

jo,15 0,50 0,33 0,05

0,07 1,73 0,48 0,26j0,05 0,74 0,35 0,13 мах- минимальные и 1 максимальные значения Кф у £ ¿3 - среднее арифметическое значение и его ошибка * - по данным института Мосгипроводхоэ

6. Влиянид глтбокогр рыхления на водопррнищ^лос.т^, Глубокое рыхление оказывает длительное последействие на значения Кф подпахотных слоев. На протяжении 8-милетнего последействия глубокого рыхления подвергнутые ему иллювиальные горизонты по сравнению о нецодвергнутвми сохраняли как более низкую плотность сложения, так и более высокую водопроницаемость. Если Кф иллювиальных горизонтов естественного сложения имел значения 0,01-0,30 и/зутки, то после глубокого рыхления на протяжении 8-милетнего последействия он изменялся в более широком диапазоне - от 0,01' до 2^0 м/су-ткй (табл,4). На контрольном участке причиной варьирования водопроницаемости являлась неоднородность почвы по степени обдессова-кности. Значения Кф 0,01 м/сутки были присущи здесь слабооблессо-

I

ванной почве, в то время как более рыхлые сильнооблессованные фра-тенты имели в 30 раз более высокую водопроницаемость. На активно и пассивно рыхленных участках вариабельность водопроницаемости была в большей степени связана с неоднородностью рыхления. Максимально высокие значения Кф были приурочены к зонам прохода стоек и лемеха рыхлителей, а минимальные значения- Кф к участкам,' ра--10-

сполагавшмся меаду стойками проходивших рыхлителей.

7, ЕЦияние глубокого тишгения на дренажный сток.

Глубокое рыхление, увеличивая мощность рыхлой толщи, способствует увеличению внутриточвенного и, соответственно, дренажного стока. На исследуемом в работе объекте активно и пассивно рыхлен-шо иллювиальные горизонты на' протяжении 10 лет после глубокого рыхления сохраняли менее плотное сложение по сравнению"с аналогичными нерыхл енными слоями. В результате на протяжении 10-тилетне-го последействия глубокого рыхления на подвергнутых ему экспериментальных участках по сравнению с неподвергнутыми дренажный сток

* 4 • / был более интенсивным. На 3(1980) и 4(1981) ходах последействия

глубокого рыхления модули дренажного стока на активно рыхленном участке по сравнению с нерыхленным во все дни наблюдений имели . более высокие значения. Пассивно рыхленные иллювиальные слои по сравнению с активно рыхленными имели более рыхлое сложение: и б». стрее освобождались от гравитадаонкой воды, основная масса которой попадала в дренажную системув течении короткого периода времени после прекращения осадков., В результате на пассивно рыхленном участке по сравнению с контрольным в 1980 и 1981 годах лишь пиковые модули дренажного стока имели более высокие значения, а то время как во все остальные дни наблюдений дренажный сток имел здесь одинаковую интенсивность (рис.' I).

На 7(1984) году последействия глубокого рыхления наблюдения ■ за дренагным стоком проводились в период, когда выпадавшие осадки не являлись обильными и не затапливали поверхностные почвенные горизонты. В течении всего периода наблюдений верховодка держалась глубже 30 см и гравитационная вода была вынуадена фильтроваться к дренам через иллювиальные горизонты. Более высокую водопроницаемость иллювиальные горизонты имели на рыхленных, а не нерых-ленных полигонах. В.результате 28 сентября, 25 и 29 октября на

-а-

Рисунок I. Гидрограф дренажного стока на активно С-.......•) , пассивно (— —) рыхленных и нерыхл01 люм. {-) полигонах с междренкы-

ми расстояниями, 20 м. . ' /

л/с/га

апрель ;, май 1981 года

10 15 20 25 30 сентябрь 1981 года

-¿г-

/

Таблица 5. Модула дренажного стока (л/с/га) на активно (А), пассивно (П) :рыхленных И'контрольном <К) участках в 1984 году*

Междренкые расст, ¡Юм _ 20 м { 40 м

Участки |а К^ П А К п ГА К П

28 сентября 2Э сентября 30 сентября 0,56 0,37.0,39 0,38 0,23 0,18 0,32 0,230.16 0,60 0,23 0,50}0,35 0,22 0,43 0,45 0,18 0,24}0,26 0,14 0,25-0,4X0,16 0,21|0,23 0,130,23

25 октября ' 26 октября 27 октября-. 28 октября' 29 октября 0,49 0,29 0,38 0,33 0,20 0,18 0,22 0,14 0,13 0,25 0,25 0,14 0,48 0,36 0,42 0,42 0,21 0,46¡0,27 0,24 0,33 0,38 0,16 0,23|0,23 0,14 0,20 ¡0,31 0,13 0»1б{0,19 0,12 0,15 |0,33 0,21 0,1б|0,20 0,29 0,2з\ ¡0,54 0,26 0,49}0,33 0,36 0,36

следующий день после прекращения осадков, модули дренажного стока самые высокие значения имели на активно и пассивно рыхленных участках (0,30-0,55 л/с/га) и более низкие значения на контроле (0,20-0,35 л/с/га)(табл.5). 28-30 сентября и 25-27 октября осадки не выпадали и интенсивность'дренажного стока о течением времени постепенно уменьшалась. На пассивно рыхленном участке по сравнения: с активно рыхленным благодаря более-рыхлому сложению иллювиальных горизонтов, спад дренажного с тока' происходил быстрее. 30 сентября и 27 октября через:2 дня после прекращения осадков дренажный сток на пассивно рыхленном участке имея такую же интенсивность, что и на контроле, в то время как на активно рыхленном участке по сравнении с контролем он был интенсивней.' Модули дрзнажного стока в эти дни на пассивно рыхленных и нерыхленыых полигонах имели значения 0,12-0,23 л/с/га, а на активно рыхленных полигонах 0,200,40 л/с/га (тайл.5).

.. Наблюдения за дренажным стоком на 6(1983),8(1Э85),Ю(198?) годах последействия глубокого рымевия проводились в период отсутс- ■ тния осадков после выпадения обильных доощей. Все исследуемые по-

Таблица 6. Модули дренажного стока (л/с/га) на активно (А), пассивно (П) рыхленных-и контрольном (К) полигонах с междрешшш расстояниями 20 м (э-колодцы затоплены).

Апрель 1983 года 2Х 22 23 24 25 26 27

Дни наблюдений

■ март 1983 года 30 31 I 2 3

28

э..0,58 0,42 0,33 0,24|3 1,50 з 0,95 0,70 0,42 0,25 0,15 3 1,31 0,30 0,16 0,П[з 0,82 3 0,36 0,25 0,15 0,13 0,09' 3 0,25 0,18 0,14 0,Ю(з 0,80 з 0,40 0,25 0,13 0,10 0,07

А К П

Дни наблюдений

май 1985 года | 8 9. 10 IX 12 ¡10 II

гН

, май 1987 года 12 13 14 15

16

А. К Л

з 0,63 0,50 0,36 0,32{з 0,90 0,54 0,45 0,27 0,19 0,17 3 0,36 0,23 0,15 0,Х4[з 0,41 0,18 0,14 0,08 0,07 0,06 3 0,60 0,37 0,16 0,12|з 0,50 0,13 0,09 0,05 0,04 0,02

лигоны постепенно освобождались от гравитационной воды, поступив- -шей накануне начала найлкяений и интенсивность дренажного стока на них так же постепенно уменьшалась. Было установлено, что на контрольном и пассивно рыхленном участках по сравнению с активно рыхленным спад дренажного стока происходил быстрее. 3,27 апреля 1983 года, 12 мая 1985 года, 14 мая 1987 года через 4 дня после прекращения осадков модуль дренажного стока на активно рыхленном участке по сравнению с контрольным и пассивно рыхленным.имел в 23 раза более высокие значения (0,24 против 0,11 и 0,10 - 0,25 против 0,13 и 0,10 - 0,32 против 0,14 и 0,12 - 0,27 против 0,08 и 0,05 д/с/га)(табл.6).,

8, .Дш^ние глубокого шхлдния на режим верховодил, Застой гравитационной воды на почвах с поверхностным заболачиванием происходит в рыхлом поверхностном слое на границе его 1 соприкосновения с нижележащим плотнил водоупорным горизонтом. На протяжении всего периода исследований водоупорные горизонты и, соответственно,, верховодка, на рыхленных полигонах по сравнению с

Таблица 7. Глубина залегания верховодки (см от поверхности почвы) на активно (А), пассивно (П) рыхленных и контрольном (К) участках на 10(1987) году последействия глубокого рьшгения. .

Мездренное расстояние I [ 10 м I | 20 м ! ! 40 M

Участок ! ! А К п А К П ! | А К П

10 мая ! ! 25 ■ 20 нет| 30 25 нет 1 ! 25 20 25

И. мая ! .1. нет нет нет} 50 40 нет I .1 25 20 45

нерыхленными залегала более глубоко,. Наиболее глубоко она залегала на пассивно, а не активно рыхленном участке, так как первый ( благодаря более рыхлому сложение иллювиальных горизонтов быстрее освобождался от гравитационной воды. На полигонах с мездренными расстояниями 20.м 27 апреля, 7 мая, 15 мая 1979 года (2 год последействия глубокого рыхления) верховодка стояла, соответственно, на глубинах 10,45,90 см на контрольном участке; 30,65,глубже 100 см на активно рыхленном участке и отсутствовала в верхней метровой толще пассивно рыхленного участка. 7 и 21 мая 1980 года, 9 мая 1981 года (3 и 4 года последействия глубокого рыхления) глубина залегания верховодки от поверхности почвы равнялась 5,5,25 см на контрольном участке; 70,30,50 см ¡на активно рыхленном участке; 80,70,60 см на пассивно рыхленном участке (рне.2). На 10 (1987) году последействия глубокого рыхления после выпавших 8-9 мая обильных доддей, составивших половину месячной нормы (30 мм) ; затопление верховодкой почвенной толщи выше 70 см на полигонах с междренныш расстояниями 10 и 20 м продолжалось 1-2 суток после прекращения осадков на контрольном и активно рыхленном участках и не набладалось на следующий день после прекращения осадков на пассивно рыхленном участке. Лишь на полигонах с разреженным дрена- ■ жем (мездренные расстояния 40 м) затопление почвенного профиля верховодкой продолжалось одинаковый период времени на трех сравниваемых участках — до II мая включительно (табл.7).

-15-

Таблида 8. Средние арифметические значения ШВ (% от объема почвы) слабо(Сл), средне (Ср), сильнооблессованных (Си) Фрагментов контрольного (К), активно (А) и пассивно (П) рыхленных участков на 8(1985). году последействия глубокого рыхления.

Почва | Сл [ Ср | Си

Участки | А К П | А. К -И | А К П~~ Слой 40-55 см{з2.1 28,7 29,6{32д2 30,0 Э0,з|з4.8 33,8 34,5 Таблица 9. Средние арифметические' значения ППВ активно (А) , пас-

ч '

сивно (П) рыхленной и нерыхленной (К) почвы (.% от ее веса) на 7 (1984) году последействия глубокого рыхления.

Слой (см) | 5-Ю|15-^0}25-30|35-40|45-50}55-60}б5-70

( 94 Т ЭТ й! 91 5 к) ' РЯ.«! 99 й!

75-60|85-90

20.11 19.8.

18,0| 18,2

1 I

А .{ 29л; 27*е! 24,51 22.51 22.5{ 21.7

К | 30,2{ 28,э| 24,8} 21,1] 19,?{ 18,17,8!

П | гз.е]

Подчеркнуты те значения влажности рыхленной почвы, которые статистически достоверно с вероятностью 0,95 (критерий Вилкоксона) от-

[

дичаются от значений влалшости нерыхл енной почвы.

9. Влияние глубокого тяготения на влажность почвы. -В результате пассивного рыхления образовалась и на протяженна 10 лет сохранилась иллювиальная толща, в которой не только плотность, но и влажность почвы зависели от степени облессованности так же, как и в нерыхленных слоях. Активные рыхлители, в отличии ! от пассивных, не только уничтожили зависимость плотности почвы, но и значительно уменьшили зависимость влажности почвы от степени облессованности. Если через 8 лет после глубокого рыхления в неры-хленном и пассивно рыхленном слое 40-55 см объемная ППВ, сильнооб-лессованных фрагментов по сравнению со слабооблессованннми в среднем. была больше на 5*, то в аналогичном активно рыхленном гори- ■ зонте эта величина была в 2 раза меньше — всего 2,7£ (табл.8).

Активно рыхленные иллювиальные горизонты по сравнению с пасси--¿6-

вно рыхленными обладали лучшей водоудершвающей способностью. С апреля по октябрь 1983 года в зоне сплошного рыхления 40-70 см самые высокие значения весовой влажности имели активно рыхленные горизонты, более низкие значения влажности пассивна рыхленные горизонты и саше низкие значения влажности контрольные слои. Лишь под зоной сплошного активного и пассивного рыхления в толще 70— 100 см почва имела одинаковую более высокую влажность по сравнен нию с аналогичной нерыхленной почвой (рио.З). Лучшая водоудержи-вавядая способность активно, а не пассивно рыхленных иллювиальных слоев подтверждается также тем, что при влажности ППВ активно рыхленная почва имеет статистически достоверные повышенные, а пассивно рыхленная почва статистически'достоверные одинаковые влаго-запасы (табл.8). Таким образом, статистически достоверные повышенные значения весовой ППВ активно рыхленной почвы по сравнению с контрольной (табл.9) обязаны как более высокому влагосодержанию, так и более низкой плотности, в то время как статистически достоверная более высокая весовая ППВ пассивно рыхленной почвы по сравнению с контрольной (табл.9) связана только с более низкой шгот-

1

ностью (весовая влажность равна отношению влагозапасов к плотное- . ти).

I Способность рыхленных иллювиальных горизонтов по сравнению с нерыхленными удерживать в.своем составе повышенные объемы воды не вызывает ухудшения воздушного режима глубоко рыхленной дренированной почвы. На 2(1979),3(1980),4(1981) годах последействия глубокого рыхления на протяжении практически всего периода времени с мая по сентябрь влажность в профиле как рыхленных, так и нерых-ленного участков имела оптимальные значения - в пределах ППВ-0,7 ППВ. Лишь в экстремально сухие периоды на всех трех сравниваемых участках влажность в слое 0-50 см опускалась ниже отметки 0,7ППВ (рис.2)* _ ' '

-4Г- <

Рисунок 2. Режим влажности (в весовых процентах и категориях) и

верховодки на полигонах с■мездренными расстояниями 20 м (схема).

-1979 год* 1980 год * .1981 год ■

Осадки,мм

40-

го

а • А!!»!........

111_1_

к

Контрольный участок

'ущ шшш |чI Й'ЙЙЙ'й 'VIв'а

* - по данным института Мосгапроводхоз; ■-----г- верховодка;

Г' "' I влажность п,7птипттв,м.--.....^ влажность ниже 0,7ППВ

-¿в- •

Рисунок 3. Реясш влажности активно (.......•), пассивно (--) рыхленной н нерыхленной С—-—) почш (% ,от ее веса) на 6(1983) тещу последействия глубокого рыхления.

31.03

4.04 Н

12.04 -19';04 -

27.04 -

4.05

16.05 -

26.05 -

22.06 -Х4;о? -

26.07 -9.08 -

18.08 -

27.08 -

14.09 -, 4.10 ^

12.10 -26.10'-

40-70 см

70-100 см

, • ► - .

Гйсунок 4. Распределения влажности почвы (.% от ее веса) в периоды наличия (--} и отсутствия (*••••••) 'дренажного1 стока в слое 4060 ом на 8(1985) году последействия глубокого рыхления(шфрамй обозначены средние арифметические значения влажности). ^ _ 1 Пассивно рыхленный участок ' ■ ■ ч ■ 15 -5 -

19,9

15 ' 5

Активно рыхленный участок . 20,6—у. 22,4-

'Контрольный участок 19,0—т . 19,2. • ... •

14 15 ■ 16 17 Г8 19.20 21 22 23 24 25 26

В зоне сплошного глубокого рыхления 40-60 см активно и пассивно рыхленная почва после прекращения дренажного стока по сравнении с периодом наличия дренажного стока приобретает статистически достоверные о вероятностью 0,95 (критерий Вилкоксона) пониженные значения влажности, в то* время как нерыхлекная почва в том же _ слое до и после прекращения дренажного стока имеет, одинаковую влажность (рис.4). Способность рыхлого горизонта по.сравнению с плотным сильнее уменьшать свое влагосодержание после схода верховодка при отсутствии осадков можно использовать для количественной оценки эффективности глубокого рыхления. Предлагается в этом случае с большой повторностьп определять влажность ( % от веса почвы) рыхленного иллювиального горизонта в 2 различных периода времени - при наличии дренажного стока и после его прекращения. Дальнейшее сравнена в друг с другом распределений влажности одной' и той же почвы в эти 2 различных периода времени при помощи любого непараметрического критерия количественно оценивает степень рыхлости слоя. Наличие статистически достоверных различий указывает на наличие эффекта от глубокого рыхления, а отсутствие статистически достоверных различий свидетельствует о том, что рыхленный горизонт уплотнился до водоупорных значений. Отбо рГобразцов в обоих случаях производится на одном и том же участке, в результате чего до и после прекращения дренажного стока анализу подвергается одинаковое количество слабо, средне л сильнооблееоованных фрагментов. Это исключает влияние неоднородности гранулометрического состава почвы на точность опыта и позволяет не проводить гранулометрический анализ всех отобранных образцов.

10. Влияние глубокого тасаддцрд на урожа^.

Глубокое рыхление на протяжении десятилетнего последействия * оказывает положительное' влияние на урожай сельскохозяйственных культур. Бели все полученные на' полигонах с меадренными расстоя-

-го- .

Ячмень, 1987 год

Таблица 10. Средние арифметические значения урожая на контроль-.

ном (К), активно (А) и пассивно СП) рыхленных участках.

Мездренные расстояния j Юм ( 20 м ( 40м

Участки ■ {аКп|акп|а к Д

' : ц/га ) 125 ИЗ I22jie2 112 139:115 103 124 1980 год

Многолетние % ¡III 100 108 j 144 100 124 Ш 2 100 121

травы- ц/га fl30~"l80" - Tl67~I72~ I fl26~I38~ -■ . 1981 год . i ; __% j 72 100 - J 97 100 -, j 91 100 -

Озимая пшеница ' ц/га | 33 25 28 j 30 22 ' 25 j 25 15 18

1985 год ■ 4 % jl32 100 II2|l3e' Í00;II4|l67. 100 120

ц/га i 20 20 is! 22 20 22 17 15 15 Ячмень, 1986 год í i i

%_ jlOQ 100 90j110 100 II0|II3 100 100

ц/га j 30 27 - j 27 23 * | 24 23 - ,

% jIII 100 - jlI7 100 jl04 IDO -

ниями 10,20,40 m данные объединить в одну совокупность и постро- ,

. в

ить распределения урожая на контрольном, активно и пассивно рыхленных участках, то.окажется, что активное рыхление в 1980,1985, 1987 годах, а пассивное в 1980 году обеспечили, статистически достоверную с вероятность» 0,95 (критерий Вилкэксона) прибавку урожая. Во всех остальных случаях на рыхленных и нерыхленкых полигонах были получены статистически достоверные одинаковые урожаи сельскохозяйственных культур. Наиболее сильное влияние на урожай

зерновых культур глубокое рыхление оказало в 1985 году, когда ■

i ■ ' * прибавка урожая озимой пшеницы от активного рыхления составила

30-70?, а от пассивного - I0-20Í, В 1986 и 1987 годах прибавки урожая ячменя получены не были, или они были значительно меньше — 0-15? (табл. 10). Полученные данные подтверждают то, что прибавка урожая от глубокого рыхления при выращивании озимых культур выше, чем при выращивании яровых, так как первые продуктивнее используют увеличившиеся в результате рыхления влагозапасы подпахотных

-ai-

слоев (Томсон, 1961).. В засушливые периоды иллювиальные горизонты как рыхленных,.так и нерыхленных участков обезвоживаются и глубо- * вое рыхление перестает оказывать влияние на урожай. Прибавка урожая многолетних трав от глубокого рыхления имела место в экстремально влажном 1930 и не была получена в имевшем острозасушивое лето 1331 году. Именно способностью активно, а не пассивно рыхленных подпахотных слоев удерживать в своем составе повышенные , объемы.воды объясняется тот факт, что за весь изучаемый период 1 последействия глубокого рыхления на'активно рыхленных полигонах по сравнению с пассивно рыхленными урожай всегда был выше.

-ВЫВОДЫ. '

I. Глубокое мелиоративное рыхление сильно трансформирует физические свойства'дренированной -глееватой дерново-подзолистой почвы на кислых тяжелых моренных суглинках. Сразу после его проведения плотность иллювиальных горизонтов уменьшается с 1,55-1,75 до 1,33 г/см3. В течении первого года последействия происходит частичное уплотнение и стабилизация рыхленной толщи. К 6 году последействия рыхленные иллювиальные - горизонты не уплотняются выше отметки 1,55 т/еи?. Поэтому в течении как минимум 8-10 лет после глубокого рыхления исследуемая дренированная почва имеет:

а) в 3-Ю раз более высокую водопроницаемость подпахотных слоев.

б) в £-3 раза более интенсивный дренажный сток,

в) на 5-30 см более глубокое залегание верховодки.

г) на 1-3^ более высокую влажность ({? от объема почвы) в иллювиальных горизонтах после сходаверховодкиприналичиидренажного стока. ;' ■ '

д) на 10-40£ более высокие урожаи зерновых культур и многолетних трав в годы без длительных острозасушивых.периодов.,

2) В иллювиальных горизонтах контрольного.участка с ростом степени облессованности почвы происходит:уменьшение плотности ее слояге-

- гл- ■

ния - от I»62-1,70 до 1,52-1,56 г/см3. Активные рыхлители наиболее энергично рыхлят сильноуплотненные и наименее энергично рыхлые в естественном состоянии фрагменты. В результате через 8 лет после активного рыхления различно облессованные фрагменты юти-,

ального горизонта уплотнены одинаково - в пределах I,50-1,55 г/

3' *

см . Пассивные рыхлители в отличии от активных с одинаковой интенсивностью рыхлят различно уплотненные в естественном состояния фрагменты. Поэтому в пассивно рыхленных иллювиальных горизонтах сохраняется обратная зависимость плотности почвы от степени ее облессованности. Через 8'лет после пассивного.рыхления с ростом степени облее с ованности плотность почвы уменьшается от 1,52-1,56 до' 1,43-1,47 гЛиА -

3. В результате пассивного рыхления по сравнению с активным образуется и на протяжении 10 лет сохраняется имеющая более рыхлое сложение и более высокую водопроницаемость иллювиальная тоища, которая во влажные периоды года быстрое освобождается от верховодки, приобретая при'этом пониженное вдагосодержалие.

4. Глубокое рыхление оказывает положительное влияние на продукта. вность дренированной почвы, в частности благодаря способности рыхленных подпахотных горизонтов запасать, повышенные объемы влага. Пассивно рыхленные иллювиальные слои по сравнению с активно рыхленными слабее удерживают в своем составе воду, поэтому большая прибавка урожая имеет место при применении активных, а не пассивных рыхлителей.

5. Для количественной оценки эффективности глубокого рыхления предлагается с большой повторностио определять весовую влажность', рыхленного иллювиального горизонта в 2 различных периода времени - при наличии дренажного стока и после его прекращения. Дальнейшее сравнение друг с другом распределений влажности одной и той

же почвы в эти 2 различных периода времени при: помощи любого не- аз-

параметрического критерия количественно оценивает степень рыхлости слоя. Наличие статистически достоверных различий указывает на наличие эффекта от глубокого рыхления, а отсутствие статистически достоверных различий свидетельствует о том, что рыхленный горизонт уплотнился до водоупорных значений.

6. При изучении влияния глубокого рыхления на физические свойства иллювиального горизонта дерново-подзолист'ой почвы на моренных суглинках рекомендуется использовать коэффициент облессованносхи» равный отношению содержания в почве крупной шиш к содержанию в ней же физического песка. С ростом степени обдессованностя почвы естественного сложения закономерно уменьшается плотность и увеличивается влажность. Поэтому пря оценке влияния глубокого рдления на плотность и влажность целесообразно сравнивать друг с другом только одинаковые по степени облеесованности образцы из рыхленных и нернхленных слоев. ' - .

По материалам диссертации опубликованы и сданы в печать следующие работы: ■ " ■

1. Оценка последействия глубокого рыхления на физические свойства, режим влажности и продуктивность дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почв.-Вестник МГУ, сер.почвоведение, 1933, Й I.

2. Опыт оценки последействия глубокого рыхления тяжелых почв.-Вестник МГУ, с ер. почвоведение, 1966, 18 4, ^

3. Вещный режим тяжелых дренированных почв на моренных отложениях и его изменение при глубоком рыхлении.-Почвоведение, 1966,' № 8 (в соавторстве с Ф.Р.Зайнельманом и М. Е.Гинзбургом).

4. Изменение водопроницаемости почв. В кн. Эколого-гидрологи-ческие основы глубокого мелиоративного, рыхления почв. МГУ, 1986, с. 73-80 (в соавторстве). ' ■

5. Влияние глубокого молиорагивного рыхления на режимы влажности и верховодки недренированных и дренированных почв. В кн.

Эколого-гидролопгч ески е основы глубокого мелиоративного ршыгенвя почв. МГУ, 1986. с. 86-116 (в соавторстве).

6. Изменение урожайности сельскохозяйственных культур на не-дренированннх и дренированных оглеенных тяжелых почвах под влиянием глубокого рыхления и его эффективность. В кн. Эколого-гидро-лоЕИческае основа глубокого мелиоративного рыхления почв. МГУ, 1986, с. 116-130 (в соавторстве).

7. Длительное последействие глубокого мелиоративного рыхления на тяжелых дренированных почвах. Тезисы доклада 7 делегатского съезда ВОП, Ташкент, 1985, 4.5, о. 132 (в соавторстве с М.Е.Гин-збуртом).

8. Способ оценки эффективности и качества глубокого мелиоративного рыхления. Положительное решение по заявке Л 4044288/15 (04866) ЕНИИГПЭ от 28 сентября 1987 года.

9. Зависимость физических свойств дерново-подзолистой почвы на моренных суглинках от содержания в ней песчаной и крупнопыле-ватой фракций.-В печати.

10. Эффективность глубокого рыхления дерново-подзолистой почвы на моренных суглинках на 6-10 годах последействия.-В печати.

Подписана к печ< ■т. ч/СЗз?

Л- 87/42 Форы*т 60x90/16. Усл. поч. л. Уч.-*зд. ¡и ■¿О

Тираж 100 мз. Запал № /Ж'Л

Ордена *3мк Почета* издательство Московского университета. 103000, Москва, ул. Гериеиа, 5/7. Типография ордена "Заак Почета' нзоательства МГУ. 119899. Москвя. Ленинские гори.