Морфологическое строение и агрофизические свойства черноземов выщелоченных Новосибирского Приобья в длительных разновидовых севооборотах

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМОВ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ НОВОСИБИРСКОГО ПРИОБЬЯ В ДЛИТЕЛЬНЫХ РАЗНОВИДОВЫХ СЕВООБОРОТАХ

Н.В. Семендяева

Л.А. Карловец

Т.Н. Крупская

Черноземы были и остаются главной основой, на которой базируется сельскохозяйственное производство. По данным Д. И. Щеглова [1], их площадь в мире составляет 260 млн га. Около половины - 180 млн га приходится на долю бывшего Советского Союза. В Западной Сибири черноземы занимают площадь около 8624,6 тыс. га, из них в Новосибирской области - 1642,9 тыс. га, включая их комплексы с солонцами, или 9,6 % от площади всех почв [2].

В результате интенсивного сельскохозяйственного использования в них происходят глубокие изменения, которые зачастую носят негативный характер. В частности, гумусово-аккумулятивный горизонт А в настоящее время превращен в пахотный (Апах). Под действием ежегодной механической обработки он, как правило, дезагрегируется, значительно уплотняется (выпахивается) и после атмосферных осадков «заплывает». Его водопроницаемость существенно снижается, появляются почвенная корка и глыбистость. Поэтому весьма актуальными являются исследования, направленные на выявление влияния антропогенных процессов на свойства черноземов. Без современной оценки характера антропогенного воздействия на эти почвы невозможно прогнозировать как их будущее, так и будущее биосферы в целом.

В почвенном покрове Западной Сибири встречаются 5 подтипов черноземов: оподзоленные, выщелоченные, типичные, обыкновенные и южные. Наибольшие площади заняты черноземами выщелоченными (совместно с оподзоленными) - 4924,5 тыс. га. Меньшую площадь занимают южные и особенно типичные черноземы. Формирование подтипов черноземов подчинено пространственному размещению по почвенно-климатическим зонам в лесостепи и степи, где они занимают обширные пространства [2]. В связи с тем, что наибольшее распространение в Западной Сибири получили черноземы выщелоченные, наши исследования были сосредоточены на изучении изменений свойств именно этого подтипа под влиянием антропогенеза.

Цель исследований - выявить влияние длительного воздействия разновидовых севооборотов на морфологическое строение и агрофизические свойства (плотность, плотность твердой фазы и пористость) чернозема выщелоченного Новосибирского Приобья.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для решения поставленной цели нами были заложены почвенные разрезы на черноземах выщелоченных центрального опытного поля СибНИИЗиХ в ОПХ «Элитное» Новосибирского района Новосибирской области, расположенного в лесостепном Приобском агроландшафтном районе [3] в севооборотах, заложенных в 1996 г. Общийрельеф опытного поля - слабоволнистая равнина с хорошо выраженными микрозападинами.

Перед закладкой опыта мощность гумусового горизонта А черноземов в среднем была равна 38 см, горизонта АВ - 13 см. Во всех почвенных горизонтах в гранулометрическом составе преобладали фракции пыли (41-48 %) и мелкого песка (19-26 %). Плотность почвы изменялась от 1,02 г/см3 в пахотном горизонте до 1,46 г/см3 в горизонте Вк. Плотность твердой фазы соответственно составила 2,4-2,5 г/см3. В метровом слое влажность завядания находилась в пределах 109 мм, наименьшая влагоемкость - 195, полная - 370 мм. Гумуса в пахотном слое содержалось 4,2-4,8 % [4].

Поля изучаемых севооборотов площадью 475 м2 размещены рендомизированно по блокам в трехкратной повторности. Севообороты изучали на двух фонах интенсификации: 1) малоинтенсивный - без применения удобрений + гербицидная обработка по базовой технологии (контроль 0); 2) интенсивный - комплексное применение удобрений и средств защиты растений (комплексная химизация К). Дозы удобрений рассчитаны по среднемноголетней норме Р30 на 1 га севооборотной площади, или ^40Р120 за четырехлетнюю ротацию. Удобрения в виде и Рсф вносили осенью под основную обработку: фосфорные - в запас на ротацию севооборота из расчета 30 кг д. в./га под культуру, азотные удобрения вносили под ячмень: в зернопаровом севообороте в дозе 100 кг д. в./га, а в зерновом - 60 кг д. в./га. В качестве основной обработки почвы проводили осеннее глубокое рыхление стойками конструкции СибИМЭ на глубину 25-27 см.

Почвенные разрезы заложены на заключительной культуре - ячмене на полях с комплексной химизацией в следующих севооборотах 1) зернопаровой: пар чистый - пшеница - пшеница - ячмень; 2) зерновой: пшеница - овес - пшеница - ячмень; 3) бессменная пшеница. Комплексная химизация позволяет более четко выявить влияние антропогенеза на свойства почвы. В почвенных образцах определяли плотность почвы методом Качинского, плотность твердой фазы - пикнометрически, скважность - расчетным методом [5]. Математическая обработка результатов исследований проведена с использованием пакета программы SNEDECOR.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Как показало изучение морфологических профилей черноземов в зерновом севообороте и под бессменной пшеницей, их строение примерно одинаковое; в них нет признаков оглеения и оподзоливания, хотя линия вскипания залегает глубже 100 см: в зерновом севообороте вскипание со 123 см, под бессменной пшеницей - со 115 см.

Рассмотрим морфологический профиль чернозема выщелоченного под ячменем в зерновом севообороте. Участок поля - выровненный, без западин, вскипание от 10 % НС1 - со 123 см, линия вскипания ровная. Состояние посевов ячменя хорошее.

В слое 0-15 см видна разлагающаяся солома, которая предает горизонту рыхлость. Переход в следующий горизонт постепенный.

А 27-42 см - темно-серый, однородно окрашенный, местами имеются буроватые пятна - бывшие ходы землероек, комковато-зернистый, мелкопористый, увлажненный, среднесуглинистый, пронизан корнями растений, слегка уплотнен. Переход заметный по цвету и значительно перерыт землеройками.

АВ 42-66 см - буровато-темный, неоднородный, 24 перерытый кротовинами, которые за полнены как гумусовым материалом, так и материнской породой, увлажнен, слегка уплотнен, непрочно-комковатый, мелкопористый, среднесуглинистый, пронизан корнями, много корневищ, переход в следующий горизонт постепенный.

В 67-100 см - желто-бурый, неоднородный, так 33 же перерыт землеройками, увлажнен, слегка уплотнен (меньше предыдущих), непрочно-комковатый, хорошо видны тонкие корни растений, мелкопористый, среднесуглинистый. Переход постепенный.

ВС 100-115 см - желто-бурый, увлажнен, слегка 15 уплотнен, непрочно-комковатый, местами видны глянцевые потеки, среднесуглинистый, пористый, единичные корни растений. Переход ясный по цвету.

С 123-150 см - палево-желтый, увлажнен, слабо 27 уплотнен, среднесуглинистый, карбонатный. Карбонаты в виде псевдомицелия и скопления в виде «белоглазки».

Под бессменной пшеницей почвенный профиль более уплотнен. В нем четко выделяется слой 0-5 см повышенной рыхлости. Далее идут горизонты примерно одинаковой плотности. В зерновом севообороте визуально профиль чернозема более рыхлый. Весь 27-сантиметровый слой пронизан соломой предыдущих лет, что придает профилю повышенную рыхлость. Если под бессменной пшеницей структура пахотного горизонта комковато-пылеватая, то в зерновом - комковато-зернистая как в горизонте А , так и в горизонте А, причем здесь преобладает хорошо выраженная зернистая структура.

Местоположение почвенного разреза в зернопаровом севообороте несколько отличается от предыдущих двух разрезов. По рельефу разницы в местоположении всех разрезов нет - они заложены на выровненных участках без западин, но данное поле зернопарового севооборота ближе расположено к лесополосе (около 50 м) по сравнению с предыдущими разрезами. На свойствах данной почвы, в первую очередь, сказалось влияние лесополос, так как усилилось развитие промывного типа водного режима за счет дополнительного снего- и влагонакопления. Кроме того, введение чистого пара также способствовало дополнительному влагонакоплению, что в целом привело к проявлению в профиле почвы в нижней части горизонта АВ признаков оподзоливания в виде кремнеземистой присыпки.

Морфологический профиль почвы в зернопаровом севообороте не вскипает даже с глубины 150 см. Состояние посевов ячменя хорошее.

А 0-27 см - темно-серый, однородно окрашен, увлажнен, комковато пылеватый, преобладает пылеватость, рыхлый, среднесуглинистый, мелкопористый, корни растений и остатки соломы прежних лет. Переход в следующий горизонт постепенный.

А 27-47 см - темно-серый, однородно окрашен, 20 увлажненный, комковато-зернистый, мелкопористый, пронизан корнями растений, по граням структурных отдельностей виден слабый «глянец», легкосуглинистый. Переход заметный по цвету.

АВ 47-62 см - буровато-желтый, хорошо видны заклинки и затеки, увлажнен, пронизан корнями растений, комковато-непрочно-плитовидный, книзу видна хорошо выраженная кремнеземистая присыпка, среднесуглинистый, мелкопористый, сильно пронизан корнями растений. Переход постепенный.

В 62-90 см - желто-бурый, замето перерыт землеройками, есть кротовины, заполненные гумусовым материалом, комковато-непрочно- призмовидный, глянец по граням структурных отдельностей и небольшая кремнеземистая присыпка, слегка уплотнен, мелкопористый, среднесуглинистый, корни растений. Переход постепенный.

ВС 90-130 см - желто-бурый, уплотнен, увлажнен, хорошо видна кремнеземистая присыпка, непрочно-комковатый, мелкопористый, корни растений, мелкие вкрапления ржаво-охристых пятен, среднесуглинистый, близко к легкосуглинистому, имеются кротовины, переход постепенный.

С 130-150 см - желто-бурый, бескарбонатный, легкий суглинок, имеются поры, видно слабое огление в виде небольших сизых пятен.

Данную почву следует назвать луговато-черноземной среднемощной малогумусной среднесуглинистой на легком суглинке.

Таким образом, близкое расположение лесополос и наличие пара в севообороте способствуют созданию особых экологических условий почвообразования в северной лесостепи Приобья, которые отразились на морфологическом профиле почв в виде усиления признаков подзолообразовательного процесса, на что указывают и результаты других исследователей. Даже в степной зоне Предуралья наличие лесных массивов существенно влияет на почвообразовательный процесс

В зерновом севообороте и под бессменной пшеницей при отсутствии пара данные явления не проявляются.

Изменения морфологических признаков в профиле черноземов выщелоченных оказывают влияние на агрофизические свойства - плотность твердой фазы почвы (ПТФ), плотность почвы (ПП) и их порозность.

Плотность твердой фазы почвы зависит от природы составляющих почву минералов и от содержания в ней органического вещества. Чем больше гумуса содержит почва, тем меньше плотность твердой фазы. В среднем плотность твердой фазы почвы для большинства почв равна 2,50-2,65 г/см3.

При сравнении первичных результатов исследований, установленных лабораторией севооборотов СибНИИЗиХ перед закладкой опыта, с полученными нами установлено, что после трех ротаций севооборотов и под бессменной пшеницей прослеживалась тенденция к некоторому увеличению ПТФ чернозема (табл. 1).

почвенный чернозем выщелоченный сибирь

Таблица 1. Плотность твердой фазы и плотность чернозема в севооборотах и под бессменной пшеницей (п = 3), г/см3

На фоне комплексной химизации ПТФ менялась от 2,45 до 2,61 г/см3. При переходе от слоя 0-10 см к слою 10-20 см отмечена тенденция к увеличению ПТФ в зернопаровом севообороте и под бессменной пшеницей. Д. И. Щегловым [1] установлено, что во всех подтипах черноземов происходит увеличение ПТФ вниз по профилю, что обусловлено, по его мнению, изменением свойств (гранулометрического состава, содержания гумуса и т.д.) в этом направлении. Данная закономерность выявлена и в наших исследованиях.

Таким образом, значения ПТФ в результате летнего использования черноземов в зернопаровом севообороте (2,49 г/см3) выше по сравнению с бессменной пшеницей (2,37 г/см3), что вполне может быть объяснено пестротой свойств почвенного покрова. По севооборотам и бессменной пшеницей плотность твердой фазы возрастала в следующем порядке: бессменная пшеница < зерновой < зернопаровой. Комплексная химизация не оказала достоверно значимого влияния на изменение показателя ПТФ.

Однако при применении удобрений и средств защиты растений прослеживалась тенденция к ее незначительному снижению.

Показатели плотности сложения, полученные нами при сравнении первичных данных и после трех ротаций севооборотов, свидетельствовали о некотором увеличении ПП (см. табл. 1). Наибольшее уплотнение среди севооборотов установлено в зернопаровом, где она изменялась от 1,12 до 1,22 г/см3 в слое 0-10 см, а в слоях 1020 и 20-40 см плотность сложения была одинаковой (1,16-1,09 г/см3). Наименьшее уплотнение было отмечено в зерновом севообороте, что связано со значительным накоплением в профиле полу- перепревшей и перепревшей соломы, которая хорошо видна при вскрытии морфологического профиля. При оценке плотности почв по Качинскому пашня под севооборотами соответствовала уплотненной.

Д. И. Щеглов [1] установил, что в профиле всех подтипов черноземов плотность сложения с глубиной закономерно возрастает, однако этот показатель увеличивается неравномерно. Наиболее существенные изменения величины ПП характерны для верхней части гумусового слоя, что подтверждено и нашими исследованиями. Меньшее уплотнение было установлено в слое 0-10 см. С глубиной отмечена тенденция к незначительному снижению ПП. Плотность сложения в севооборотах и под бессменной пшеницей была оптимальной (1,0-1,2 г/см3) для развития зерновых культур [8].

Таким образом, в севооборотах и под бессменной пшеницей в результате 11-летнего использования черноземов наибольшее значение плотности сложения отмечено в зернопаровом севообороте (1,17 г/см3), что на 0,08-0,09 г/см3 выше, чем под посевами в зерновом севообороте и бессменной пшеницей. В целом в севооборотах и под бессменной пшеницей ПП возрастала в следующем ряду: зерновой < пшеница бессменная < зернопаровой.

Объем пор в почве и их размер зависят от гранулометрического состава и структуры. Порозность определяет важнейшие свойства почвы, и прежде всего воздушные. При сравнении полученных данных с первичными отмечено незначительное снижение данного показателя. На фоне комплексной химизации наблюдалась тенденция к некоторому увеличению скважности, однако достоверно значимых различий не установлено. Наибольшая скважность отмечена в зерновом севообороте, наименьшая - в зернопаровом (табл. 2).

Таблица 2. Скважность черноземов и пористость аэрации в севооборотах и под бессменной пшеницей, % (п = 3)

Таким образом, в севооборотах и под бессменной пшеницей в результате 11-летнего использования чернозема наибольшее значение порозности почвы отмечено под посевами ячменя в зерновом севообороте в слое 0-10 см. С глубиной порозность снижалась. В целом по севооборотам и бессменной пшеницей скважность возрастала в следующем порядке: зернопаровой < пшеница бессменная < зерновой.

Наибольшую агрономическую ценность имеют поры активные, занятые капиллярной водой, и поры аэрации. Последние должны составлять не менее 20-25 % общей порозности [5]. Среди севооборотов меньшая величины порозности аэрации была в зерновом севообороте, а наибольшая - под бессменной пшеницей.

Достоверно значимые различия по порозно- сти аэрации установлены между зернопаровым, зерновым севооборотами и бессменной пшеницей. Увеличение порозности аэрации на фоне применения удобрений и средств защиты растений связано со снижением ПП и содержания продуктивной влаги. Общая порозность при этом возрастала. С глубиной порозность аэрации снижалась. В целом по севооборотам и бессменной пшеницей этот показатель возрастал в следующем порядке: зернопаровой < зерновой < бессменная пшеница.

Таким образом, по севооборотам и бессменной пшеницей скважность в черноземах выщелоченных под посевами была удовлетворительной для пахотного слоя. Поры аэрации составили более 25 % скважности, что свидетельствовало о создании оптимальных условий для возделывания сельскохозяйственных культур.

ВЫВОДЫ

1. Близкое расположение лесополос и наличие пара в зернопаровом севообороте способствовали созданию особых условий почвообразования, которые отразились на морфологическом профиле черноземов выщелоченных в виде кремнеземистой присыпки и образования ржаво-охристых пятен и конкреций. Эти признаки позволили перевести черноземы выщелоченные в тип луговато-черноземных почв.

2. Изменения морфологических признаков в черноземах выщелоченных оказали влияние на их агрофизические свойства. Плотность твердой фазы почвы увеличилась в севооборотах с 2,45 до 2,61 г/см3. Плотность почвы в севооборотах возрастала в следующем ряду: зерновой < бессменная пшеница < зернопаровой и по оценке плотности почва соответствовала уплотненной.

3. Наименьшее значение пористости почвы установлено в зернопаровом севооборотеи возрастало в следующем порядке: зерно-паровой < пшеница бессменная < зерновой.

4. Скважность почвы была удовлетворительной для пахотного слоя, что свидетельствовало о создании оптимальных условий для возделывания сельскохозяйственных культур.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Щеглов Д. И. Черноземы центральных областей России: Современное состояние и направление эволюции // Вестн. Воронеж. гос. ун-та.- 2003.- № 2.- С. 187-195.

2. Хмелев В. А., Танасиенко А. А. Земельные ресурсы Новосибирской области и пути их рационального использования.- Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009.- 349 с.

3. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Новосибирской области / РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим.- Новосибирск, 2002.- 388 с.

4. Формирование агроэкологических условий для агроценозов яровой пшеницы / В. К. Каличкин, Г. М. Захаров, Т. Н. Крупская и др. // Сиб. вестн. с.-х. науки.- 2003.- № 4.- С. 3-11.

5. Вадюнина А. Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов: учеб. пособие.- Изд. 2-е.- М.: Высш. шк., 1973.- 399 с

6. Сорокин О. Д. Прикладная статистика на компьютере.- Новосибирск: ГУП РПО СО РАСХН, 2004.162 с.

7. Физические свойства черноземов обыкновенных на сопредельных с лесными массивами участках степных ландшафтов / А. Н. Русанов, Е. Ю. Милановский, Ю. П. Верхошенцева и др. // Почвоведение.- 2012.- № 7.- С. 763-769.

8. Практикум по почвоведению / И. С. Кауричев, Н. П. Панов, М. В. Стратонович и др.- Изд. 3-е, перераб. и доп.- М.: Колос, 1980.- 272 с.

Размещено на Allbest.ru