Мульчирование как способ регулирования температурного режима почвы в садах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Мульчирование как способ регулирования температурного режима почвы в садах

Шекихачев Юрий Ахметханович, доктор наук, профессор, профессор

Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова

В работе приведены результаты исследования температурного режима почвы в садах на горных склонах. Установлено, что мульчирование поверхности почвы растительными остатками и создание на поверхности снега ледяной корки, прошитой ледяными конусами, способствует сглаживанию кривых годового хода температуры поверхности почвы. Отрицательные температуры практически не проникают вглубь почвы.

Успешное использование мульчирующей системы земледелия немыслимо без создания сбалансированного режима питания растений, использования интегрированной системы защиты растений, а также строгого соблюдения агротехнических требований при выполнении каждой технологической операции.

В осенний период зяблевая обработка почвы должна включать в себя лущение стерни предшествующих культур, а при значительном уплотнении почвы ходовыми системами сельскохозяйственных агрегатов еще и глубокое рыхление без оборота пласта. Так как данный период в большинстве регионов страны характеризуется значительными и продолжительными осадками, то период, благоприятный для проведения механизированных полевых работ, занимает короткое время. Исходя из этого, все операции по обработке почвы должны проводится высокопроизводительными агрегатами в предельно сжатые сроки.

Для лущения стерни рекомендуется использовать комбинированные агрегаты, способные хорошо рыхлить почву, заделывать растительные остатки и уплотнять обработанный слой, обеспечивая надежный контакт заделанной массы с почвой.

Для предотвращения азотного голодания почвы при активной деятельности микроорганизмов, перерабатывающих растительные остатки, рекомендуется перед проведением лущения стерни вносить 75…100 кг азотных удобрений в зависимости от обеспеченности почвы элементами питания и количества пожнивных остатков.

С целью формирования значительных запасов влаги в почве, а также создания разветвленной сети капиллярных каналов основную обработку в осенний период необходимо выполнять рыхлительными рабочими органами без оборота пласта на глубину 35 см и более, в зависимости от степени уплотнения почвы в период возделывания предшествующей сельскохозяйственной культуры.

Необходимо отметить, что обработка почвы без оборота пласта в мульчирующей системе земледелия сохраняет в поверхностном слое растительные остатки, которые не только предотвращают развитие ветровой и водной эрозии, но и способны поглощать значительное количество влаги в периоды избыточного увлажнения.

Применение безотвальной мульчирующей системы обработки почвы в весенний период позволяет обеспечить наиболее благоприятные условия для прорастания и дальнейшего развития возделываемых культур.

С целью снижения числа проходов сельскохозяйственных агрегатов, а также снижения затрат времени в почвосберегающих технологиях возделывания сельскохозяйственных культур выполняют за один проход почвообрабатывающей машины или совмещают обработку почвы с посевом.

С целью предупреждения иссушения и разрушения почвы в летний период при выполнении мероприятий по уходу за растениями, рекомендуется минимизировать или вообще исключить механическую обработку почвы. Так как в указанный период проводятся, в основном, мероприятия по защите растений, то при использовании мульчирующей системы земледелия данные мероприятия рекомендуется выполнять с использованием организационно-хозяйственных, агротехнических и химических способов.

Органическое вещество, консервирующее энергию солнца в химически связанной форме, - единственный источник энергии для развития почвы, формирования ее плодородия. Основным источником первичного органического вещества, поступающего в почву под естественной растительностью, являются остатки растений.

Во-первых, они удобряют почву ежегодно после уборки урожая, в то время как все остальные виды органических удобрений вносят в почву периодически. Во- вторых, не требуется дополнительных затрат на их внесение. В-третьих, растительные остатки распределяются в почве наиболее равномерно. В них содержатся все макро- и микроэлементы, необходимые растениям и животным.

На пахотных почвах с отчуждением большей части урожаев полевых культур источником органического вещества служат надземные и корневые остатки растений, а также вносимые в почву органические удобрения.

Растительные остатки разделяют на три группы:

1. пожнивные остатки растений;

2. листостебельные;

3. корневые.

Пожнивные остатки представлены стерней злаков, частями стеблей, листьев и всех других надземных частей растений, которые остаются в поле после уборки урожая. Листостебельные части растений включают корневища, столоны картофеля, корневые шейки клевера, люцерны и других трав, остатки клубней, корнеплодов, луковиц.

Корневые остатки растений представлены корнями выращиваемой культуры, сохранившимися живыми к моменту уборки, а также корнями, отмершими к моменту уборки.

Размеры корнепада, по данным Т. И. Макаровой, могут достигать у озимой пшеницы 124-480 кг/га, у овса - 330-620 кг/га сухого вещества. Запасы гумуса за счет корнепада и корневых выделений могут пополниться на 130-230 кг/га. Корни растения еще при их жизни активно участвуют в почвенных процессах. Разветвляясь, они контактируют с почвенными частицами и тем самым способствуют равномерному распределению органического вещества и образованию структурных агрегатов.

В почве при выращивании растений происходят одновременно два противоположных процесса: синтез, накопление органического вещества, и его разрушение. Интенсивностью обоих процессов, их соотношением определяются конечные результаты, по которым оценивают влияние данной культуры на почву.

Если конечный результат положительный, за культурой признаются свойства улучшать плодородие почвы и наоборот. Между тем на процесс разрушения органического вещества влияют не столько сами культуры, сколько приемы их возделывания.

О влиянии минеральных удобрений на развитие корневой системы существуют различные мнения. Н. А. Качинский высказал предположение, что «чем благоприятнее для растений почва, тем относительно к надземным частям слабее развита его корневая система».

Наряду с количеством растительных остатков важное значение имеет их химический состав и скорость разложения в почве.

На ход и скорость разложения влияют, во-первых, внешние условия среды: влажность, температура, рН почвы, содержание в ней кислорода и питательных веществ и, во-вторых, химический состав растительных остатков.

Превращение первичного органического вещества в почве проходит в несколько этапов. На первом этапе происходит химическое взаимодействие между отдельными химическими веществами отмершего растения (например, ароматические соединения клеточных оболочек могут вступать в химические реакции с белками растительных клеток), которое можно значительно ускорить за счет биологических и минеральных катализаторов.

На втором этапе происходят механическая подготовка и перемешивание с почвой растительных остатков с помощью почвенной фауны. Нельзя отрицать и определенную биохимическую подготовку первичного органического вещества к микробному разложению при прохождении растительной массы через желудочно-кишечный тракт почвенных животных.

На третьем этапе превращения свежего органического вещества в почве происходит минерализация его с помощью микроорганизмов. В первую очередь минерализуются воднорастворимые органические соединения, а также крахмал, пектин и белковые вещества. Значительно медленнее минерализуется целлюлоза, при разложении которой освобождается лигнин - соединение, весьма устойчивое к микробиологическому расщеплению. Конечными продуктами превращений первичного органического вещества являются минеральные продукты (СО2, Н2О, нитраты, фосфаты, в анаэробных условиях Н2O и СН4). Кроме того, в почве накапливаются в качестве продуктов метаболизма микроорганизмов низкомолекулярные органические кислоты (муравьиная, уксусная, щавелевая и др.). Процессы минерализации органического вещества в почве имеют экзотермический характер.

Часть продуктов биологического разложения первичного органического вещества превращается в особую группу высокомолекулярных соединений - специфические, собственно гумусовые вещества, а сам процесс называют гумификацией.Основная часть органического вещества почвы (85-90%) представлена специфическими высокомолекулярными гумусовыми соединениями. Принято подразделять специфические гумусовые вещества на три основные группы соединений: гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины.

Гуминовые кислоты (ГК) - фракция темно-окрашенных, высокомолекулярных соединений, извлекаемая из почвы щелочными растворами, при подкислении вытяжки выпадает в осадок в виде гуматов.

Исключительно важная роль органического вещества в формировании почвы в значительной степени основана на их способности взаимодействовать с минеральной частью почвы. Образующиеся при этом органо-минеральные соединения - обязательный комплекс любой почвы. Образованию органо- минеральных соединений в почве способствует высокая биологическая активность, обеспечивающая поступление в систему реакционно-способных органических веществ. Внесение в почву биологически малодоступных органических веществ, например торфа, не приводит к образованию органо- минеральных соединений.

Органическое вещество почвы, аккумулируя огромное количество углерода, способствует большей устойчивости круговорота углерода в природе. В этом, а также в накоплении еще ряда элементов в земной коре состоит важная биогеохимическая функция органического вещества в земной коре.

Наличие на поверхности снега ледяной корки и мульчирующего слоя на поверхности почвы оказывает существенное влияние на температурный режим террасированного склона. Нами установлено, что мульчирующий слой способствует образованию воздушной прослойки между снегом и поверхностью почвы и тем самым способствует возникновению парникового эффекта. Ледяная корка усиливает этот эффект. Данное обстоятельство способствует уменьшению глубины промерзания почвы на террасированном склоне. Кроме того, растения обладают повышенной гигроскопичностью и хорошо поглощают влагу, а при конденсации пара выделяется определенное количество теплоты, которая также способствует усилению парникового эффекта и уменьшению глубины промерзания почвы. Следует также отметить, что под слоем снега мульчирующий слой начинает преть, происходит химическое разложение, при котором также выделяется дополнительное тепло.

Исследование процесса промерзания поверхностного слоя почвы, покрытого мульчей из растительности и «армированным» снежным покровом весьма интересно ввиду отсутствия достаточного количества направленных научно-исследовательских работ и экспериментальных данных.

С целью определения влияния мульчирующего слоя растительности и ледяной корки на поверхности снега на годовой ход температуры поверхности почвы и температуру почвы на глубине 30 см в 2004-2006 гг. были заложены опыты в ОАО «Племсовхоз «Кенже» Кабардино-Балкарской республики в двух вариантах: оголенная почва и мульчированная почва с созданием в зимний период на поверхности снега ледяной корки, «армированной» ледяными конусами.

Полученные данные (табл. 1) позволяют заключить, что температура поверхности оголенной почвы в январе выше температуры воздуха в среднем на 3-4оС.

почва мульчирование температура ледяной

Таблица 1. Результаты замера температуры в варианте с оголенной почвой на террасированном склоне ОАО «Племсовхоз «Кенже» КБР

Эта разница сглаживается примерно до 1оС с марта до конца мая. С начала июня температура поверхности почвы становится опять выше температуры воздуха. Эта разница достигает максимума в июле месяце (6-7оС). Затем температура поверхности почвы медленно снижается, и сравнивается с температурой воздуха в начале сентября. В сентябре-октябре месяцах температура поверхности почвы на 0,5-1оС ниже температуры приземного воздуха. Затем с начала ноября температура поверхности почвы снова превышает температуру приземного воздуха.

Что же касается температуры почвы на глубине 30 см, то здесь наблюдается несколько иная закономерность. В январе месяце температура почвы на глубине 30 см на 4-5оС выше температуры приземного воздуха, и на 1-2оС выше, чем температура поверхности почвы. Затем с января месяца по апрель месяц эта температура приближается к температуре поверхности почвы и приземного воздуха. Но в отличие от температуры поверхности почвы температура почвы на глубине 30 см почти равна температуре приземного воздуха с середины апреля до середины мая.

В отличие от температуры поверхности почвы температура почвы на глубине 30 см с конца мая становится несколько ниже температуры приземного воздуха (на 0,5-2оС). Эта разница достигает максимума в июле месяце. Затем температура приземного воздуха и температура почвы на глубине 30 см постепенно сравниваются. С начала сентября температура почвы на глубине 30 см уже начинает превышать температуру приземного воздуха. В конце годового цикла (в декабре месяце) температура почвы на глубине 30 см уже выше температуры приземного воздуха на 4-5оС и выше температуры поверхности почвы на 1-2оС.

Таким образом, можно заключить, что оголенная поверхность почвы подвержена резким перепадам температуры в течение года. Следует подчеркнуть, что в среднем температура поверхности оголенной почвы всегда выше температуры приземного воздуха, что ведет к интенсивному иссушению почвы. Отмеченное превышение достигает максимума в июле месяце.

При использовании разработанных нами технологических приемов были получены результаты, приведенные в табл. 2.

Анализ полученных результатов показывает, что мульчирование поверхности почвы растительными остатками и создание на поверхности снега ледяной корки, «армированной» ледяными конусами, способствует сглаживанию кривых годового хода температуры поверхности почвы и температуры почвы на глубине 30 см. Особо следует отметить, что при использовании разработанных технологических приемов температура поверхности почвы в летние месяцы не превышает температуры приземного воздуха, что способствует сохранению почвенной влаги. В частности, максимальная разница в рассматриваемых температурах приходится на июль месяц. В этом месяце температура почвы на глубине 30 см ниже температуры приземного воздуха на 4-5оС, и ниже температуры поверхности почвы на 2-3оС. Температура поверхности почвы в этом месяце на 2-3оС ниже температуры приземного воздуха.

Таблица 2. Результаты замера температуры в варианте с применением разработанных технологических приемов на террасированном склоне ОАО «Племсовхоз «Кенже» КБР

В зимние месяцы температура поверхности почвы, покрытой слоем из растительных остатков и ледяной коркой на поверхности снега, и температура почвы на глубине 30 см выше на 3-4оС, чем в варианте с оголенной поверхностью почвы. Так, в декабре температура приземного воздуха в среднем составляет -6оС, температура поверхности почвы 1оС, температура почвы на глубине 30 см 3оС. В варианте с оголенной поверхностью почвы эти значения следующие: -6; -2; -1оС. В январе месяце получены следующие данные: в варианте с оголенной поверхностью почвы: -7; -3; 0оС. В варианте с использованием разработанных технологических приемов: -7; 0; 1оС. Температура почвы на глубине 30 см всегда была выше 0оС, что является подтверждением того, что применение разработанных технологических приемов способствует исключению промерзания почвы.

Исследование глубины промерзания показало, что мульчирование поверхности почвы растительными остатками, а также создание на поверхности снега ледяной корки, «армированной» ледяными конусами способствует улучшению температурного режима почвы на полотне террас. Полученные данные свидетельствуют о том, что отрицательные температуры практически не проникают вглубь почвенной поверхности при использовании разработанных агротехнических приемов.

В настоящее время теоретические и экспериментальные исследования в данном направлении продолжаются.

Список литературы

1. Цымбал А.А., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Губжоков Х.Л., Бекалдиев P.P. Совершенствование опрыскивателей для горного садоводства / Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2006. - № 1. - С. 3-5.

2. Цримов А.З., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Исследование влияния основных параметров и режимов работы кукурузной молотилки на эффективность обмолота початков / Международный технико-экономический журнал.- 2007.- № 1.- С. 86.

3. Шомахов Л.А., Бербеков В.Н., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А. Ресурсосберегающие технологические процессы и технические средства защиты плодовых насаждений от неблагоприятных метеорологических и агробиологических факторов / Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2012. - № 3. - С. 178-184.

4. Габачиев Д.Т., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Измельчитель грубых кормов для крестьянских и фермерских хозяйств / Новая наука: Современное состояние и пути развития. 2015. № 3. С. 69-72.

5. Шекихачев Ю.А., Шомахов Л.А., Шекихачева Л.З. Математическое моделирование процесса падения дождевой капли и ее воздействия на поверхностный слой почвы / Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. - 2000. - № 1. - С. 77.

6. Фиапшев А.Г., Кильчукова О.Х., Юров А.И. Aльтернативная энергетика на Северном Кавказе. // М.: ГНУ ВИЭСХ. Вестник ВИЭСХ. 2014. №4 (17). С. 16-19.

7. Кушаева Е.А., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. К вопросу совершенствования дождевальных аппаратов для полива склонов / Символ науки. - 2015. - № 9-1. - С. 87-89.

8. Шомахов Л.А., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А., Богатырева А.Э. Математическая модель траектории движения дождевальной струи на горном склоне с учетом ветра / Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2009. - № 20. - С. 284-287.

9. Шекихачев Ю.А., Шомахов Л.А., Пазова Т.Х., Балкаров Р.А., Алоев В.З., Шекихачева Л.З., Медовник А.Н., Твердохлебов С.А. Обоснование параметров искусственного дождя / Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2014. - № 99. - С. 650-659.

10. Кудаев Р.Х., Дышеков А.Х., Егожев А.М. Агромелиоландшафт как объект управления / Инновационные технологии в науке нового времени: сборник статей Международной научно - практической конференции (18 апреля 2016 г, г. Пенза). - ч.2.- Уфа: МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2016.- С. 21-23.

11. Шекихачева Л.З. Террасирование - эффективный способ борьбы с водной эрозией и освоения горных склонов / NovaInfo.Ru. - 2016. - Т. 2. - № 42. - С. 47-49.

12. Дышеков А.Х., Кудаев Р.Х., Егожев А.М. Общий мониторинг природно-ресурсного, агроэкологического и мелиоративного потенциала земель Кабардино-Балкарской Республики / Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции «Потенциал современной науки» (The potential of modern science).- Прага: Vydavatel «Osviceni», 2016.- С. 73-76.

13. Шекихачева Л.З. Математическое моделирование процесса обмолота початков кукурузы / Материалы Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика». - 2015. - Т. 3. - № 7-3 (18-3). - С. 212-215.

14. Дышеков А.Х., Кудаев Р.Х., Егожев А.М. Минимизация экологических рисков за счет совершенствования системы обеспечения безопасного функционирования агромелиоландшафтов / Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции «Научная мысль XXI века» (Scientific thought of the XXI century). - Кишинев: Editura «Liceul», 2016. - С. 36-39.

15. Апхудов Т.М., Шекихачева Л.З. Анализ факторов, лимитирующих применение ручных инструментов в садах / В сборнике: Современные концепции развития науки Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович. - 2016. - С. 8-9.

16. Шекихачева Л.З., Каширгов Р.А., Шидов А.З. Влияние снегозадержания на температурный режим почвы террасированных склонов / В сборнике: Теоретические и практические аспекты развития научной мысли в современном мире // Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович. - 2015. - С. 107-109.

17. Апхудов Т.М., Шекихачева Л.З. Исследование зависимости твердости древесины плодовых деревьев от ее влажности / В сборнике: Современные концепции развития науки // Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович. - 2016. - С. 9-11.

18. Апхудов Т.М., Шекихачева Л.З. Обоснование технологической схемы агрегатат и принципиальной схемы пилы с электрическим приводом / Символ науки. -2015. - № 7-1 (7). - С. 14-16.

19. Фиапшев А.Г., Кильчукова О.Х., Фиапшева К.А. Источники альтернативной (возобновляемой) энергии на Северном Кавказе / Сборник научных статей по итогам всероссийской научно-практической конференции «Научный взгляд на современный этап развития общественных, технических, гуманитарных и общественных наук. Актуальные проблемы» СПб.: «КультИнформПресс». 2014. С. 64-67.

20. Юров А.И., Фиапшев А.Г., Кильчукова О.Х. Ресурсосбережение и экология - стимул экономического роста и основа безопасности жизнедеятельности региона. // Научно-практический журнал «Вестник АПК Ставрополья». Ставрополь. 2014. №3(15). С. 81-86.

21. Темукуев Т.Б., Фиапшев А.Г. Экономические и технические механизмы стимулирования энергосбережения. - Нальчик, 2009. - 130 с.

22. Фиапшев А.Г., Хамоков М.М., Кильчукова О.Х. Разработка альтернативных источников энергосбережения фермерских хозяйств / Владимирский земледелец.- № 2.- 2012.- С. 35-36.

23. Апажев А.К. Использование принципов системного подхода при обосновании технологических и технических решений / Международной (заочной) научно-практической конференции «Интеграция науки и практики в современных условиях» (Integration of science and practice in modern conditions).- Минск: Выдавецтва «Навуковы свет», 2016.- С. 8-11.

24. Кудаев Р.Х., Дышеков А.Х., Егожев А.М. Ресурсовоспроизводящая система агромелиоландшафта: функционально-адаптивные характеристики их количественная оценка / Новая наука: от идеи к результату: Международное научное периодическое издание по итогам Международной научно-практической конференции (29 мая 2016 г., г. Сургут), в 3 ч.- Ч.2.- Стерлитамак: АМИ, 2016.- С. 173-175.

25. Апажев, А.К. Модель повышения устойчивости агромелиоландшафта / А.К. Апажев, Ю.А. Шекихачев, А.Г. Фиапшев // Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции «Научная мысль XXI века» (Scientific thought of the XXI century). - Кишинев: Editura «Liceul», 2016. - С. 32-35.

26. Дышеков А.Х., Кудаев Р.Х., Егожев А.М. Стабилизация ресурсовоспроизводящих процессов агромелиоландшафта / Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции «Вопросы современной науки: проблемы, тенденции и перспективы» (Questions of modern science: problems, trends and prospects).- Астана: Баспасы «Академия», 2016.- С. 33-36.

Размещено на Allbest.ur