Агрономически ценная структура, факторы ее образования и разрушения
Образование агрономически ценной структуры возможно только в тех почвах, в которых содержится значительное количество глинистых частиц и перегноя, являющихся существенным и необходимым фактором структурообразования.
Вступая в тесное взаимодействие, сопровождаемое явлениями коагуляции и адсорбции, глинистые частицы и перегной образуют прочные органоминеральные комплексы — основной фонд почвенных агрегатов. Чем богаче почва минеральными и органическими коллоидами, тем шире возможности агрегации.
Особенно большое значение имеет перегной. Перегной как коллоидное вещество под влиянием катионов кальция и магния способен давать не растворимый в воде клеящий материал, который и придает структурным агрегатам способность не расплываться в воде, т. е. водопрочность. А так как перегной всегда образуется в почве в процессе разложения органических остатков, то для поддержания агрегатного состояния почвы последняя должна систематически обогащаться в том или ином виде органическим веществом.
Первостепенное значение в структурообразовании почвы имеют микроорганизмы, хотя механизм их действия в этом отношении еще окончательно не изучен.
Теснейшую связь микробиологических процессов с образованием почвенной структуры впервые экспериментально доказал П. А. Костычев.
Вопрос о роли микроорганизмов в образовании почвенной структуры получил отражение в ряде позднейших исследований. При этом одни ученые полагают, что микроогранизмы, разлагая растительные остатки, образуют продукты промежуточного распада, которые склеивают частицы почвы в агрегаты, другие считают, что почвенные частицы склеиваются продуктами метаболизма микробов, населяющих почву. Кроме того, живые микроорганизмы — бактерии и грибы — могут служить и непосредственным клеящим материалом, соединяющим одни частицы почвы с другими.
Среди многих факторов структурообразования необходимо отметить травянистую растительность (сюда входят и такие растения, как рожь, пшеница, кукуруза, горох, люпин и т. д.), роль которой в этом отношении двояка. С одной стороны, по отмирании корневая система растений является источником обогащения почвы — перегноем; с другой — густая сеть корней, пронизывая на значительную глубину во всех направлениях почву, раздвигает и сдавливает отдельные ее части или комки, придавая им самые разнообразные очертания и формы.
Роль травянистой растительности в структурообразовании может заметно проявиться лишь при хорошем ее развитии и только на почвах тяжелого механического состава. На почвах же песчаных и супесчаных влияние растений на структурообразование практически не сказывается.
В образовании почвенной структуры наибольшая роль принадлежит навозу, компосту и другим видам органических удобрений при правильном и обильном внесении их в почву, в особенности в нечерноземной полосе.
Необходимо подчеркнуть также деятельность земляных червей, играющих иногда заметную роль в образовании структуры почвы.
Таковы в основных чертах главнейшие факторы, которые обусловливают образование водопрочной почвенной структуры.
Наряду с водопрочной в некоторых почвах встречаются неводопрочные структуры — столбчатая, глыбистая, плитчатая и листоватая.
Образование столбчатой и глыбистой структуры связано с накоплением коллоидов, насыщенных в значительной степени поглощенным натрием. Поглощенный натрий пептизирует коллоиды при увлажнении и содействует скреплению почвенных частиц в сухом состоянии. Особенно крепко склеиваются почвенные частички в том случае, если в составе коллоидов, насыщенных натрием, находится значительное количество перегнойных веществ. Эти органические коллоиды при высыхании коагулируют обратимо. Если почвы, имеющие глыбистую или столбчатую структуру, пашут с выворачиванием этих структурных отдельностей на поверхность, то они при смачивании расплываются, при высыхании же на поверхности образуется плотная корка. Столбчатая и глыбистая структура не представляет агрономической ценности — это скорее отрицательное явление.
Что же касается плитчатой и листоватой формы структуры, то их образование в полной мере еще не изучено.
Можно предполагать, что эти структуры образуются в связи с постепенным промораживанием влажных поверхностных слоев почвы, обедненных коллоидами. При промораживании изменяется объем почвы и происходит отслаивание.
Горизонтальные структуры образуются главным образом в северных и наиболее бедных органическим веществом почвах (в подзолистых). Но слабая слоистость в самом поверхностном слое встречается и в степных почвах. Эти формы структуры чрезвычайно непрочны, обычно они встречаются в целинных почвах и при первой же вспашке разрушаются.
Причины, вызывающие разрушение агрономически ценной почвенной структуры, разнообразны, но по своему характеру могут быть объединены в три группы: 1) механические, 2) физико-химические и 3) биологические.
Механическое разрушение структуры, преимущественно в самых поверхностных слоях почвы, вызывается атмосферными осадками, пахотой сильно влажной почвы, когда она не крошится, а мажется, залипает, обработкой пересохшей почвы и т. д.
Вторая группа факторов распыления почв носит физико-химический характер. Большое значение в этом отношении имеют атмосферные осадки, особенно в областях с влажным климатом. Выпадая на землю и просачиваясь в почву, они частично растворяют и увлекают в нижние горизонты кальциевые соли, обедняя тем самым верхние слои почвы одним из сильнейших коагуляторов. При этом поглощенный кальций заменяется водородом, а периодически и аммонием. Потеря почвой кальция приводит в той или иной степени к ослаблению возможности ее оструктуривания.
К биологическим причинам распыления почвы относится отчасти и деятельность микроорганизмов, под влиянием которых идет минерализация органического вещества, особенно энергичная при развитии аэробных процессов. Процессам минерализации подвергается и перегной, являющийся основным цементирующим веществом в образовании почвенной структуры. В результате минерализации органического вещества почва обедняется перегноем и постепенно утрачивает прочность структурных агрегатов.
Гаркуша, И.Ф. Почвоведение/ И.Ф. Гаркуша.- Л.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962.- 448 с.
Источник
Сравнительная характеристика пахотного и целинного чернозема выщелоченного
Кафедра агроэкологии, агрохимии, почвоведения
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПАХОТНОГО И ЦЕЛИННОГО ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО
Допуск к защите
на тему: Сравнительная характеристика пахотного и целинного чернозема выщелоченного.
Работа содержит 62 страницы машинописного текста, 6 таблиц, 3 рисунка, 3 приложения, 7 выводов и 7 предложений производству. Список используемой литературы – 31 источник.
Тема исследования посвящена структурному состоянию чернозема выщелоченного в пашне и на целине. Определялись степень структурности, содержание почвенных агрегатов и их соотношение.
В результате двухлетних исследований установлено, что структурное состояние целинных земель хорошее, пашни удовлетворительное. На степень структурности значительное влияние оказывает содержание агрегатов более 10 мм.
Для повышения плодородия и улучшения агрофизических свойств необходимо увеличивать содержание агрономически ценной структуры.
Введение
1 Литературный обзор
1.1 Органические вещества и их значение в формировании водопрочной структуры почвы
1.2 Роль различных органических веществ в формировании водопрочных агрегатов почвы
1.3 Объекты исследования, методы выделения и характеристика водопрочных агрегатов почвы
2 Характеристика места и условий работы
2.1 Почвенно-климатические условия
2.2 Методика и условия проведения опыта
3 Результаты исследований
3.1 Структурный анализ чернозема выщелоченного на целинных землях и в пашне
3.2 Содержание агрономически ценной структуры чернозема выщелоченного в пашне и на целинных землях
4 Безопасность жизнедеятельности
4.1 Охрана труда
4.1.1 Общее положение
4.1.2 Охрана труда при выполнении дипломной работы
4.2 Охрана природы
Предложения производству
Список литературы
Приложения
Введение
Почва – это самостоятельное природное тело, образовавшееся в результате изменения верхней части земной коры при длительном и совместном воздействии растительных и животных организмов и микроорганизмов, климата, рельефа, а также производственной деятельности человека. (Лыков А.П., Коротков А.А, Баздырев Г.И., Сафонов А.Ф., 1990)
Почва является полидисперсным и пористым телом. Ее твердая часть состоит из части различного размера – механических элементов или почвенной структуры. Качественная оценка структуры определяется ее размером, пористостью, механической прочностью и водопрочностью. Наиболее агрономически енными являются макроагрегаты размером 0,25 – 10 мм, обладающие высокой пористостью (> 45 %), механической прочностью и водопрочностью. Такая структура, придавая почве рыхлое сложение, облегчает прорастание семян и распространение корней растений, а также уменьшает энергетические затраты на механическую обработку почвы (Кауричев И.С.,1982)
Агрономическое значение структуры заключается в том, что она оказывает положительное влияние на агрофизические свойства почвы – пористость и плотность сложения, противоэрозионную устойчивость, а также водный, воздушный, тепловой, окислительно-восстановительный, микробиологический и питательный режимы почв.
Механические элементы почвы могут находиться в раздельно-частичном (бесструктурном) состоянии или в виде структурных отдельностей (агрегатов). Структурной считается почва, содержащая более 55 % водопрочных агрегатов. Важно, чтобы структурные отдельности пахотных горизонтов не разрушались при увлажнении почвы и при механическом воздействии сельскохозяйственных машин и орудий. (Ковриго В. П., Кауричев И.С., Бурлакова Л.М., 2000).
Земли, отведенные под возделывание сельскохозяйственных культур, ежегодно подвергаются механической обработке, в результате чего почва деградирует.
Деградация почв и в целом почвенного покрова – явление многоплановое и многофактурное, обусловленное как природными, так и, в основном, антропогенными факторами. (Почвовед., 1999, 9 с 1126-1131).
Под деградацией физического состояния почв понимается устойчивое ухудшение их физических свойств, в первую очередь, структурного состояния и сложения, приводящее к ухудшению водного, воздушного, питательного режимов и в конечном итоге – к снижению плодородия. (П.,2000, 9; с. 1106 – 1113). Поэтому проблема структурного состояния пахотного горизонта чернозема выщелоченного является актуальной.
Работа проводилась в 2000 2001 годах. Место исследований – целинные земли и опытное поле института Агроэкологии.
Целью исследований являлось определение структурного состава чернозема выщелоченного на ежегодно обрабатываемых землях и под покровом естественной многолетней травянистой растительности.
В задачи исследования входило:
1. Определение структурного состава в пахотном горизонте ежегодно обрабатываемых земель.
2. Определение структурного состава в пахотном горизонте под покровом естественной многолетней трвянистой растительности.
3. Провести статическую обработку данных.
4. Проанализировать полученные результаты и дать им оценку.
1 Литературный обзор
Одним из важных мероприятий в области повышения плодородия почвы является постоянное улучшение физических, физико-химических и биологических свойств почвы, что может быть достигнуто улучшением ее структурного состояния. В создании хорошей структуры большое значение имеют различные факторы: гумусовые вещества, состав минералов, поглощенные основания почвы. Все почвенные процессы находятся в тесном взаимодействии и в прямой зависимости от физического состояния почвы. Важнейшим фактором, определяющим это состояние, является степень оструктуренности почвы.
Корифей русской агрономии и почвоведения П. А. Костычев (1892) обратил внимание на структуру чернозема. По его мнению, наиболее благоприятным следует считать такой чернозем, у которого пахотный слой состоит из мелких комков. При этом состоянии вода легко проникает между отдельными комками и нижние, более плотные слои почти не высыхают. П. А. Костычев первый предложил деление структуры почвы на водопрочную агрономически ценную и водопрочную. Агрономически ценная структура почвы должна быть зернистой с мелкокомковатым строением, прочной и устойчивой по отношению к размывающему действию воды.
В. В. Докучаев (1892, 1899,1901) в классических работах о черноземе писал, что структура почвы создает благоприятные условия для аэрации почвы и передвижению влаги в нижние горизонты. Он особенно высоко ценил зерни структуру и был противником ее распыления.
Интересные исследования структуры почвы были проведены А. Г. Дояренко (1921, 1924, 1925 и др.). Он показал, что соотношение капиллярных и некапиллярных промежутков в структурной почве предопределяет характер развития главнейших физических. Химических и биологических процессов.
В. Р. Вильямс (1940) утверждал, что плодородие почвы заключается в одновременном и непрерывном удовлетворении зеленых растений необходимыми количествами воды и пищи. Максимального выражения элементы плодородия, вода и пища, достигают только при водопрочной структуре почвы. Структура почвы — это тот фон земледелия, на который накладываются все другие агротехнические мероприятия в растениеводстве: обработка, удобрение, полив и т. д.
К. К. Гедройц (1926) писал, что структурность почвы – один из самых важных моментов, определяющих величину создаваемой почвой растительной массы.
Н. А. Качинский (1933) представляет значение структуры почвы следующим образом. Структурная почва рыхлая, легко водо- и воздухопроницаема и обладает высокой влагоемкостью. Вода и воздух без затруднения проходят в такой почве по некапиллярным ходам между комками. Часть воды прочно удерживается в капиллярах комков, а избыток ее, если он есть стекает по некапиллярным ходам; накопленная структурой почвой вода длительно удерживается в ней. Структурная почва, будучи достаточно снабжена водой и воздухом, обеспечивает благоприятные условия для развития растений.
Впервые сущность и значение почвенной структуры были раскрыты Шумахером (1874), который дал удивительный по глубине анализ этого свойства почвы. Он впервые употребил в современном значении слово структура и дал ей морфологическую характеристику. По мнению В. Шумахера, соотношение капиллярных и некапиллярных промежутков в почве определяет сущность ее структуры.
Вольни (1897-1898) писал, что структура является мощным регулятором водного и воздушного режимов и тем самым определяет характер развития растений. Раманн (1888) считал, что зернистая структура – важнейшее физическое условие, необходимое для нормального развития растений. По мнению Митчерлиха (1923) почвы беструктурные вообще представляют малую ценность для наших культурных растений. Огромное значение придавал структуре Рассел (1927). Он писал, что почва в хорошем рыхлом состоянии обладает зернистой структурой, весьма благоприятной для развития растений, и, наоборот, вязкая глинистая почва совершенно непригодна для развития растений.
Приведенные выше мнения различных исследователей свидетельствуют о важнейшей роли структуры почвы как фактора плодородия. Поэтому одним из агротехнических мероприятий, направленных на повышение производительности сельскохозяйственного производства, является систематическое улучшение структурного состояния почвы.
«Понятие о почвенной структуре и факторы ее формирования».
Термин «агрегат» означает присоединение Элементные частицы или микроагрегаты присоединяются благодаря химическому, физико-химическому и механическому взаимодействию. Эти виды связи в основном и определяют прочность агрегатов почвы. Прочность служит основным критерием установления агрономической ценности той или иной группы агрегатов.
В. Р. Вильямс (1937) считал, что структурный комок почв представляет простые уплотненные и прочно склеенные перегноем отдельности почвенной массы. К. К. Гедройц (1926) называет структурной способностью почвенной массы распадаться на комки или агрегаты различной величены, которые представляют комплексы механических элементов, склеенных между собой с большей или меньшей прочностью. Н. А. Качинский (1958), как и В. Р. Вильямс, считает, что агрономически ценная структура должна быть мелкокомковатой и зернистой с агрегатами диаметром 1-10 мм, механически прочной и водопрочной, что обуславливает длительное сохранение структуры при обработке почвы и после искусственного ее увлажнения. Автор считает, что в природе имеются почвы с ореховатыми или зернистыми водопрочными агрегатами, но они характеризуются отрицательным физическим режимом и, следовательно, в агрономическом отношение менее ценны. К таким почвам относятся солонцы, слитые черноземы и некоторые другие почвы.
Структура почвы классифицируется следующим образом:
Глыбистая часть почвы: крупные глыбы > 10 см
средние глыбы 3-10 см
мелкие глыбы 1-3 см
Комковатая часть почвы: крупные комки 3-10 мм
средние комки 1-3 мм
мелкие комки 0,5-1 мм
зернистые элементы 0,25-0,5 мм
Распыленная часть почвы: микроструктурные элементы 0,01-0,25 мм
пылевато-глинистые частицы 0,25 мм) и являются типичными.
При водной обработке сухих агрегатов 3-1 мм появились водоустойчивые агрегаты диаметром 1-0,5; 0,5-0,25; 0,25 мм она не сильно отличается от чернозема, хотя последний значительно богаче гумусовыми веществами.
Из сказанного следует, что попытка установить зависимость количества агрегатов от общего содержания гумусовых веществ в почве не дает положительных результатов, хотя позволяет сделать вывод о том, что не все количество гумуса почвы участвует в формировании водопрочных агрегатов. Хан высчитал, примерно, относительное количество той фракции гумусовых веществ, которая принимает участие в формировании водопрочных макроагрегатов почвы. Оно вычислено путем сопоставления количества гумусовых веществ, содержащихся в неводоустойчивых фракциях 3 . Повторность вегетационных опытов была двукратной. Никаких дополнительных, питательных элементов в сосуды не вносилось.
Влажность в сосудах поддерживалось на уровне 60% от полной влагоемкости почвы. По окончанию опыта, продолжавшегося 1,5 месяца, учтены вес сухой массы растений и вынос азота, причем показатели для распыленных фракций размером 2 Характеристика места и условий работы
2.1 Почвенно-климатические условия
Челябинская область в силу географического расположения вдоль Уральского хребта обладает четко выраженной природной зональностью. Более 75% территории области находится в лесостепном и степном Зауралье и около 25% — в горном Урале.
Климат на территории области континентальный, характеризуется холодной и продолжительной зимой с частыми метелями, теплым летом с периодически повторяющимися засушливыми периодами. По основным агроклиматическим показателям на территории Челябинской области выделяют четыре зоны: горно-лесная увлажненная, северная и южная лесостепи и степная засушливая.
Северная лесостепная зона Челябинской области – это Зауральская холмистая равнина, куда входят Аргаяшский, Каслинский, Красноармейский, Кунашакский, Сосновский, Уйский и Чебаркульский административные районы.
Климат характеризуется умеренно теплым вегетационным периодом. Сумма эффективных температур выше десятиградусного уровня составляет, в среднем 1800-2000 С. Этот период продолжается 120-125 дней – с 9-10 мая до 15-12 сентября. Однако безморозный период заметно короче – 50-70 дней, а на почве температура без заморозков бывает 90-105 дней.
Осадков за период вегетации растений выпадает в пределах 200-250 мм. Влагозапасы в метровом слое к моменту посева зерновых культур бывают, как правило, достаточны-140-170 мм. Гидротермический коэффициент (по Селянинову) в весенне-летний период составляет 1,0-1,4. Поэтому северная лесостепь Челябинской области – одна из наиболее благоприятных для развития земледелия. Все сорта основных зерновых кормовых и овощных культур здесь обеспечены теплом и влагой, что дает возможность иметь высокопродуктивное полевое и кормовое производство.
Устойчивый снежный покров устанавливается в середине ноября, достигает 30-40 см и сохраняется 100-150 дней. Он обеспечивает благоприятные условия перезимовки озимых культур.
Почвенный покров территории северной лесостепи Челябинской области определяется развитием дернового, солончаково-солонцового и подзолистого процессов почвообразования, поэтому для зоны характерно разнообразие почв. На всей территории преобладают черноземы выщелоченные. На них приходится 30,8 % пахотнопригодных земель, в том числе 54,8% пашни северной лесостепной зоны. Значительные площади почвенного покрова занимают лесные осолоделые почвы (соответственно 6%; 4,7 и 18,85%), меньшее распространение имеют черноземы обыкновенные и солонцеватые.
Черноземы выщелоченные — лучшие пахотные земли не только зоны, но и области. Они обладают достаточно мощным перегнойным горизонтом (30-50 см) с содержанием гумуса 6-9%. Реакция почвенного раствора слабокислая или близкая к нейтральной. Содержание доступного растениям фосфора в черноземах выщелоченных бывает, как правило, недостаточным для получения высоких урожаев (Козаченко А.П.,1999)
Черноземы выщелоченные являются преобладающими почвами северной и южной лесостепи Челябинской области, встречаются также в горнолесной и степной зонах. Поэтому у черноземов выщелоченных прослеживается различная степень развития иллювиального горизонта и глубина залегания карбонатов. Сильно выщелоченные черноземы по морфологическим признакам близки к темно-серым лесным и оподзоленным черноземам: четко видна кремнеземистая присыпка на границе гумусового и иллювиального горизонтов, хорошо обозначен иллювиальный горизонт, вскипание от соляной кислоты происходит на глубине 90-110 см.
Сильно выщелоченные черноземы встречаются на остепненных пространствах горно-лесной зоны и на облесенной северо-западной части лесостепи. Для большинства же северных и южных лесостепных районов области характерны черноземы средней и слабой степени вышелоченности, а на границе лесостепной и степной зон выщелоченные черноземы по морфологическим признакам приближаются к черноземам обыкновенным. Вскипание карбонатов от соляной кислоты постепенно приближается к гумусовому горизонту (В.Е. Абрамова, Л.К. Агафонов, В.В. Бледных и др., 1996).
Механический состав черноземов выщелоченных зависит от их генезиса, состава почвообразующих и подстилающих пород. На большей части территории Челябинской области они имеют суглинистый и глинистый механический состав, причем преобладают среднии и тяжелые суглинки, легкая и средняя глина, встречаются черноземы выщелоченные и легкого механического состава.
Лучшими физическими, физико-механическими и даже агрохимическими свойствами обладает суглинистая почва, хотя оптимальный механический состав для различных групп и видов неодинаков. Легкии по механическому составу почвы хорошо аэрируются, но обладают малой водоудерживающей способностью, Хуже противостоят засухе, водной эрозии и дефляции.
Черноземы выщелоченные Челябинской области характеризуются достаточно высоким содержанием пылеватой и илистой фракций, то есть частиц размером 0,01-0,001 мм и менее 0,001 мм, поэтому имеют преимущественно мелкопылевато-иловатый и иловато-пылеватый тяжелосуглинистый состав, но встречаются и разновидности иного гранулометрического состава. Например, в АОЗТ «Черноборское» Чесменского района почва (чернозем выщелоченный) в пахотном слое имеет крупнопылевато-мелкопесчанный тяжелосуглинистый состав, который в горизонте В сменялся на илавато-крупнопесчанный легкий суглинок и в горизонте СД и Д на среднепесчаную супесь. Естественно, что эти почвы имеют различные агрофизические и физико-химические характеристики.
Наиболее благоприятное для сельскохозяйственных культур сложение имеют тяжелосуглинистые и глинистые почвы. Равновесная объемная масса пахотного слоя этих почв колеблется в пределах 1,00-1,10 г/см 3 , что обеспечивает общую порозность биологически активного слоя 57-60%, следовательно, оптимальный водно-воздушный режим. Устойчивость сложения обусловлена высоким содержанием агрегатов более 0,25 мм.
Для выщелоченных черноземах характерна слабокислая реакция в пахотном горизонте. В черноземах северной лесостепной зоны на этом уровне она сохраняется до материнской породы или становится нейтральной в горизонтах ВС и С. В районах южной лесостепи черноземы выщелоченные даже в пахотном горизонте имеют значение рН водной и солевой вытяжки близкое к нейтральному, а в иллювиальном горизонте – нейтральное и даже слабощелочное из-за скопления там карбонатов.
Гидролитическая кислотность относительно емкости поглощения и суммы поглощенных оснований невелика. При емкости поглощения катионов 30-50 мг-экв/100 г гидролитическая кислотность в пахотном слое колеблется в пределах 3,0-3,8 мг-экв/100 г, поэтому степень насыщенности, как правило, превышает 85%. Вглубь по профилю она возрастает до 95-99%.
В составе поглощенных оснований преобладает кальций и магний. Соотношение катионов Са 2+ и Мg 2+ в пахотном слое колеблется от 4,9 до 5,1, то есть на кальций в составе поглощенных оснований приходится 80-85%. В абсолютных величинах это составляет 22,8-43,1 мг-экв/100 г почвы обменного кальция и 5,2-8,4 мг-экв/100 г почвы обменного магния. Резервы кальция как элемента питания у черноземов выщелоченных достаточно большое, содержание магния достаточное.
Отличительной особенностью черноземов Челябинской области является сравнительно высокое содержание гумуса. Оно в большинстве случаев превышает 6% в относительном исчислении и 150 т/га при определении запаса в пахотном слое 0-20 см.
Определение содержания и запаса азота подтверждает известную связь между количеством в почвах этого элемента и гумуса. Самое высокое содержание азота как и гумуса установлено в черноземах выщелоченных и черноземах обыкновенных. Со снижением содержания гумуса вниз по профилю почв следует соответственное снижение содержания азота.
В пахотном слое азота содержится 0,15–0,354%, или 5,08-9,56 т/га, одноко только 3,1-4,3 % этого количества приходится на легкогидролизуемую фракцию. Низкая гидролизуемость почвенного азота обусловлена особенностями его органических соединений в составе гумуса. В черноземах выщелоченных гумус имеет широкое соотношение С:N, которое характеризует качество гумуса и биологическую активность почв.
В пахотном слое глинистых, средне- и тяжелолосуглинистых выщелоченных черноземов соотношение С : N колеблется в пределах 11,6-22,9, что (по Гришиной и Орлову) свидетельствует об очень низкой обогащенности азотом.
С глубиной содержание гумуса снижается до нуля в материнской породе. Содержание азота также уменьшается вниз по профилю, но в меньшей степени, чем гумуса, поэтому соотношение С:N с глубиной уменьшается (снижается) до 7 и даже 3,7. Это объясняется миграцией наиболее азотистых фракций гумуса и накоплением необменно-фиксированного аммония. Поэтому гумус и азот в пахотном слое черноземов выщелоченных имеет очень низкую лабильность, малодоступны почвенным микроорганизмам и слабо влияют на режим минерального питания растений азотом. Однако, низколабильный гумус обеспечивает водопрочность почвенной структуры, более высокую устойчивость к эрозионным процессам.
Содержание валового фосфора отражает наличие в почве всех форм фосфатов, их минеральных и органических соединений различной степени подвижности – от легкорастворимых солей щелочных металлов и аммония до фосфатов кальция (магния) ,полуторных окислов, фитина, фосфатидов, нуклеинов, гумусовых кислоты выветрившихся минералов материнской породы. Содержание фосфора в почве зависит от содержания его в почвообразующей породе и процессов биологической аккумуляции в биологочески активных слоях почвы.
Запасы валового фосфора весьма велики – в пахотном слое 0,15-0,27 %, или 3,98-6,61 т/га. В тоже время содержание подвижного фосфора невелико. По отношению к валовому фосфору подвижные его фракции составляют 0,5-4,2%. Лишь маломощный выщелоченный чернозем АОЗТ «Черноборское» Чесменского района, развитый на обогащенной фосфором породе, имеет в пахотном слое повышенное содержание подвижных фосфатов.
Черноземы выщелоченные имеют среднюю и повышенную обеспеченность калием, если судить по содержанию его обменной фракции. В пахотном слое ее содержится от 93 до 155, в подпахотном 75- 138 мг на 1кг почвы. В поглощающем комплексе на долю обменного калия приходится 0,54-0,90%.
Основным поставщиком калия являются илистые фракции (Адерихин П. Т., Беляев А. В.), поэтому наиболее обеспечены калием черноземы выщелоченные тяжелосуглинистые и глинистые.
2.2 Методика и условия проведения опыта
Объектом наших исследований стал чернозем выщелоченный. Целью работы было определить структурное состояние целинных земель и пашни, сравнить степень структурности и содержание каждой агрономически ценной фракции. Определить причины, влияющие на количество и размер агрегатов.
Исследования проводились в мае 2000 года и в сентябре 2001 года. Местом отбора стали целинные земли, расположенные неподалеку от опытного поля и пашня – опытное поле ежегодно обрабатываемое на протяжении 86 лет. Почвенные пробы отбирались по диагонали поля, через каждые 10 метров в пахотном горизонте. Объем выборки составил 22 пробы, каждая массой 1000 грамм.
Для просушивания почву разместили тонким слоем на поверхности стеллажа, убрали камни, мусор и другие посторонние предметы. Крупные комки и глыбы во время сушки разделили на более мелкие по образующимся трещинам.
Агрегатный анализ почвенных проб проводился по методу Н. И. Саввинова (Н.С. Степанов, И.И. Костецкий, 1981). Воздушно-сухую пробу взвесили на технических весах и просеяли через колонку сит с размером отверстий 10;7;5;3;2;1;0,5 и 0,25 мм. Для этого перенесли образец почвы на верхнее сито, примерно, 100 г, закрыли крышкой и круговыми движениями просеивали в течение 1-2 мин.
Оставшиеся на каждом сите агрегаты взвесили с точностью до 0,1 г и рассчитали их процентное содержание к массе почвы, взятой для просеивания.
Фракцию меньше 0,25 мм вычислили по-разному, между общей массой пробы и массой фракции крупнее 0,25 мм.
Агрономически ценными считаются агрегаты размером от 0,25 мм до 10 мм. Структурность выражается в процентах и рассчитывается делением массы агрономически ценной структуры на массу всей навески и умноженное на сто.
Сухое просеивание почвы позволило определить удельную массу макроструктуры в пахотном горизонте целинных земель и пашни.
3 Результаты исследований
3.1 Структурный анализ чернозема выщелоченного на целинных землях и в пашне
Для того, чтобы определить тип почвы, степень структурности и другие агрофизические свойства, на пашне был заложен почвенный разрез.
Элемент рельефа – мезорельеф. Юго-восточный склон, пойма реки Миасс.
Угодье – пашня под посадку картофеля;
Почвообразующая порода, карбонаты –
находится на глубине более 1 м;
Карбонаты залегают с Вк 53-107/54;
Полевое определение почвы:
Вид: среднегумусный (6,21%)
Разновидность: легкий суглинок;
Разряд: флювиогляциальные или водноледняковые отложения;
Влажность почвы: почва свежая на фильтровальной бумаге не оставляет влажных пятен;
Грунтовые воды не обнаружены;
Новообразования – белоглазка, мучнистая масса;
Признаки оглиения отсутствуют;
В почвенных горизонтах гипс не обнаружен;
Каменистость отсутствует – камней нет;
Описание почвенного профиля (рис. 1)
Апах 0-21/21 окраска — черный гумус; структура – комковато-зернистая; гранулометрический состав – легкий суглинок; влажность – почва свежая; корни и карбонаты не обнаружены; новообразований и включений нет; сложение плотное.
АВ 21–30/9 окраска — темно-серая; структура комковатая; влажность – почва свежая; корней, карбонатов, новообразований и включений нет, сложение плотное.
В 30–53/23 окраска бурая; структура комковато-зернистая; влажность почвы — свежая; корней, карбонатов, новообразований и включений нет, сложение плотное.
Вк 53–107/54 окраска светло-бурая; структура комковатая; корней нет; новообразований в виде белоглазки; карбонаты присутствуют – наблюдается сильное вскипание; включений нет; сложение плотное.
Структурность по горизонтам
Апах 0-21/21 структурность хорошая 65,58%
АВ 21-30/9 структурность удовлетворительная 52,4%
В 30-53/23 структурность удовлетворительная 40,8%
Вк 53-107/54 структурность неудовлетворительная 30,2%
Степень структурности почвенных горизонтов изменяется от хорошей в Апах до неудовлетворительной в Вк. Такое изменение объясняется уменьшением органического вещества, снижением гумуса и микробиологической деятельности, уплотнением почвы и т.д.
Полученные нами данные свидетельствуют о неоднородном содержании в пашне агрономически ценных агрегатов 10-0,25 мм (табл. 3). Степень структурности значительно варьирует от плохой 13,17% до отличной 84%. Среднее значение неудовлетворительное 44,11%.Под покровом естественной многолетней травянистой растительности содержание агрономически ценных агрегатов не имеет резких колебаний (табл. 2). Содержащиеся в почве агрегаты 10-0,25 мм изменяют степень структурности от хорошей 63,12% до отличной 90,5%. Среднее значение хорошее и близкое к отличному 77,26%.В таблице 1 представлено распределение оценки структурности чернозема выщелоченного на целинных землях и в пашне.
Таблица 1 – Распределение оценки структурности в общем объеме выборки почвенных образцов, отобранных на целине и на пашне
Частота распределений оценки структурности, выраженная в процентах на:
Источник