Механическая обработка и агрофизические свойства почвы

агрономия

_______________________________________________________________________________

Размещено на http://www.allbest.ru/

_______________________________________________________________________________________

Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии.-2009.-№6.

54

Размещено на http://www.allbest.ru/

Механическая обработка и агрофизические свойства почвы

В.Ю. Тимонов, Н.М. Чернышева,

С.С. Балабанов, Н.И. Картамышев

Аннотация

В работе показано значение и важность агрофизических свойств почвы в деле повышения урожайности сельскохозяйственных культур, вредность, причиняемая движителями мощных тяжелых машин и транспортных средств, и меры по предотвращению переуплотнения почв. Показаны границы отрицательного действия переуплотнения. Роль органических веществ по сохранению агрофизических свойств почвы.

Ключевые слова: уплотнение, деформация, обработка почвы, влажность почвы, гумус, высушивание, увлажнение, объемная масса, замораживание, оттаивание, мульчирование, физическая глина, почвенные частицы.

Агрофизические свойства почвы есть управляющий орган всей жизнедеятельности возделываемых растений. Если равновесная плотность почвы соответствует оптимальной для культурных растений, то все жизненные процессы идут нормально, все режимы находятся в норме. Поэтому земледельцу ученому и практику нет надобности регулировать, скажем, водный режим или пищевой в отдельности, надо регулировать одно - главное и все отрегулируется сразу. Поэтому забота о физических свойствах почвы - есть главная основная забота земледельца. Выращивая растения, он постоянно должен стремиться не ухудшать условия роста их.

Академик Рабочев И.С. подчеркивал, что применение тяжелых машин и транспортных средств приводит к уплотнению почвы до глубины 1 м, разрушает структуру, ухудшает водно-физические свойства почвы, что отрицательно влияет на их плодородие. По исследованиям Кононова A.M. и В. Гарбара, проводимым в Белорусской ССР, уплотнение почвы шинами и гусеницами снижает урожай зерновых на 10-20 %. По сведениям B.C. Гапоненко из Украинской сельскохозяйственной академии урожай кукурузы при уплотненных междурядьях уменьшается на 10-22 % [1]. Дерново-подзолистая среднесуглинистая почва, уплотненная тракторами, в течение вегетации не разуплотняется. Накопление остаточной деформации в дерново-подзолистой почве при систематическом воздействии ходовых систем тракторов привело к возрастанию депрессии урожайности полевых культур сплошного сева. При одном проходе трактора деформация дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы распространяется не менее чем на 35-70 см в поперечном горизонтальном направлении в зависимости от напряжения под движителями трактора (Пупонин и др., [2]). Эти и многие другие данные свидетельствуют о необходимости анализа процесса деформации почвы, выявления условий, способствующих и сдерживающих протекание его, поиска технических и технологических решений, исключающих или ограничивающих сам процесс деформации почв и его отрицательное влияние на плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур.

Обработка почвы, как фактор регулирования агрофизических свойств, в этих условиях может иметь важнейшее значение. Однако, зная отрицательные стороны интенсивной обработки почвы, важно определять обязательные условия эффективного применения этого приема с целью исключения процесса дальнейшей деградации почв. С этой целью в опытах Картамышева Н.И. (1987) было проведено изучение влияния естественных и антропогенных факторов на изменение объемной массы основных типов почв. Для этого были отобраны образцы различных типов почв: черноземов типичных, черноземов южных карбонатных, черноземов обыкновенных, серых лесных, дерново-подзолистых, дерново-аллювиальных, пойменных (торфянистых), дерново-карбонатных, каштановых и после специальной подготовки подвергнуты последовательному направленному влиянию естественных (увлажнение, замораживание, оттаивание, высушивание) и антропогенных (уплотнение - давление с силой 0,9 кг на 1 см², имитация давления движителями трактора Т-70С с шириной гусеницы 200 мм) факторов. Исследования проводили в лабораторных условиях. Все образцы почв были высушены до абсолютно сухого состояния и измельчены. Отделены фракции крупнее 1 мм. Затем из фракций 1 мм и менее каждой почвенной разности были отобраны в трехкратной повторности навески одинаковой массы, помещены в мерные цилиндры и подвергнуты действию указанных выше факторов. После действия каждого фактора учитывали изменение объема почвы.

Из естественных факторов наиболее сильно влияют на изменение объемной массы почвы увлажнение и высушивание. Увлажнение почвы до полной полевой влагоёмкости снимает уплотнение почвы - уменьшает объемную массу даже после принудительного уплотнения - имитации действия движителей тракторов. Высушивание, наоборот, повышает плотность почвы, увеличивает объемную массу. Замораживание и оттаивание незначительно влияло на изменение объемной массы почвы.

О большом влиянии на изменение физических свойств почвы, в первую очередь объемной массы, естественных факторов свидетельствуют исследования Бутова В.К. [3]., Зайцева B.C. и Ахвердиева А.Р. (1984); Колмакова П.П. и Казанцева К.И. [4]и других исследователей. Так, Бутов А.К. отмечает, что переменное промораживание и оттаивание почвы зимой вызывает разрыхление невспаханных с осени делянок. Если после уборки риса объемная масса слоя 0-10 см невспаханной почвы была равна 1,16-1,19 г/см³, а слоя 10-20 см - 1,25 г/см³, то весной перед предпосевной обработкой она составила соответственно 1,09 и 1,22 г/см³. Аналогичные результаты получены в опытах Зайцева B.C. и Ахвердиева А.Р., Колмакова П.П. и Казанцева К.И.

На основании этого можно заключить:

- в условиях достаточного увлажнения с периодическим выпадением осадков временное переуплотнение почвы не может существенно отрицательно сказываться на уровне урожайности сельскохозяйственных культур. В то же время в условиях засушливых, с недостатком влаги, переуплотнение почвы может усугубить положение, усилить отрицательное действие засухи, наиболее резко снизить урожайность сельскохозяйственных культур;

- борьба за сохранение влаги в почве это борьба за сохранение наиболее благоприятного агрофизического режима почвы. Все приемы регулирования влажности почвы есть приемы регулирования агрофизических свойств почвы. Следовательно, мульчирование поверхности почвы, мульчирующие обработки, обеспечивающие наиболее полное сохранение и продуктивное использование влаги, являются одновременно и наиболее важными приемами регулирования агрофизических свойств корнеобитаемого слоя;

- при выборе способов и орудий обработки почвы следует учитывать возможность изменения физических свойств почвы, в первую очередь объемной массы, под действием естественных факторов. Если условия зоны таковы, что в период от уборки предшественника до посева основной культуры имеет место обязательное естественное увлажнение в пределах наименьшей полевой влагоемкости или орошение, то в этой зоне есть объективные реальные условия для минимализации обработки почвы. Здесь нет необходимости в применении глубоких интенсивных обработках почвы, как средстве регулирования агрофизических свойств ее, в частности объемной массы. Этот вывод подтверждается исследованиями Кащеева А.Н., который считает, что в связи с тем, что плотность сложения пахотного слоя при повышении его влажности уменьшается, невспаханные почвы с содержанием влаги в пределах наименьшей влагоемкости, при возделывании на них зерновых культур, достаточно обрабатывать культиваторами (Кащеев А.Н., 1984).

Действие принудительного уплотнения, например, в результате прохода тяжелых тракторов, проявляется по-разному, в зависимости от типа почв, наличия в них гумуса. На почвах с содержанием гумуса от 3,7 % и выше (чернозем южный карбонатный, чернозем обыкновенный, чернозем типичный и дерново-аллювиальные и пойменные почвы - одновременное принудительное уплотнение с силой 0,9 кг на 1 см² (антропогенные факторы) не достигает возможного максимума объемной массы почвы. Наиболее сильно это выражено на почвах с высоким содержанием органического вещества (12 % и более) - дерново-аллювиальные и пойменные. Следующее за принудительным уплотнением, после замораживания и оттаивания, высушивание почвы производит дальнейшее максимальное уплотнение почвы - увеличение объемной массы ее. На почвах же с содержанием гумуса менее 3,7 % однократным принудительным уплотнением достигается максимум плотности, максимум объемной массы почвы. Последующее за ним замораживание, оттаивание и высушивание практически не изменяет объемной массы почвы. Это почвы серые лесные, дерново-подзолистые и дерново-карбонатные и каштановые, т.е. на почвах с малым содержанием гумуса (меньше 3,7 %) действие уплотнителей, например, движителей тяжелых тракторов более резко выражено, более ощутимо и, следовательно, должно иметь более длительное и более губительное последствие. Величина объемной массы здесь от однократного принудительного уплотнения возрастает до 1,33-1,62 г/см³. На почвах с более высоким содержанием гумуса (свыше 3,7 %) действие однократного принудительного уплотнения менее выражено, объемная масса почвы при этом возрастает всего лишь до 1,16-1,29 г/см³. При содержании органического вещества в почве более 12 % действие однократного принудительного уплотнения практически незаметно. Т.е. почвы с высоким содержанием органического вещества успешно противостоят действию деформаторов. Отрицательного действия движителей тяжелых тракторов здесь не наблюдается или оно слабо выражено.

Величина объемной массы почвы и величина варьирования ее под действием естественных и антропогенных факторов находились в тесной зависимости от содержания гумуса в почве. С его увеличением объемная масса почвы и величина ее варьирования уменьшаются.

Эти исследования полностью согласуются с выводами академика Рабочева И.С., который отмечает, что почвы с большим содержанием органического вещества проявляют большую силу упругости и восстанавливают свой объем после снятия воздействующей на них той или иной нагрузки (Рабочев И.С. и др., 1980).

Аналогичные выводы содержатся в исследованиях Мухамеджанова И.B. (1983) и Потапова Б.И. (1983).

Это следует иметь в виду при планировании и проведении работ по регулированию агрофизических свойств почвы. В таком регулировании, прежде всего, нуждаются почвы бедные гумусом, смытые почвы склонов и т.п. Основным приемом регулирования агрофизических свойств и в первую очередь объемной массы этих почв должно быть не рыхление, не столько рыхление, сколько приемы, обеспечивающие превалирование процесса гумусообразования над его минерализацией. Это в первую очередь минимализация обработки почвы, применение мульчирующих обработок и внесение повышенных доз органического вещества. Повышение содержания гумуса в почве следует рассматривать и как средство улучшения агрофизических свойств почвы, и как средство сокращения эрозионных процессов, и как средство сокращения затрат труда и времени на обработку (Картамышев Н.И., 1987) [5].

Вторым важным фактором, влияющим на величину варьирования объемной массы почвы под влиянием естественных и антропогенных факторов, является наличие в ней физической глины, частиц < 0,01 мм. При одинаковом содержании глины в почвах с разным содержанием гумуса, величина варьирования объемной массы почвы под действием естественных и антропогенных факторов определяется содержанием в ней гумуса. С увеличением содержания гумуса в почве величина варьирования объемной массы почвы уменьшается. При одинаковом содержании гумуса в почвах с разным содержанием физической глины, величина варьирования объемной массы почвы под действием естественных и антропогенных факторов определяется содержанием в ней физической глины. Чем больше физической глины в почве, тем больше величина варьирования. То есть действия физической глины в почве обратное действию гумуса. С увеличением количества физической глины в почве не только возрастает величина варьирования объемной массы ее, но и не увеличивается амортизирующая роль почвы, действию деформаторов. То есть основным фактором, определяющим физические свойства почвы, является гумус.

Первостепенное влияние гумуса на изменение физических свойств почвы Лыков А.М. объясняет главным образом сильно выраженными коллоидными свойствами гумусовых веществ [6]. Под действием естественных факторов (увлажнение, промораживание) происходит изменение свойства гумуса, свойств гумусовых кислот (Арчегова И.В., 1987) [7], поэтому, чем больше гумуса содержат почвы, тем быстрее и полнее восстанавливаются агрофизические свойства их после принудительного уплотнения.

Итак, результаты этих исследований и анализ литературы свидетельствуют о том, что теоретическое обоснование интенсивного глубокого рыхления почвы, имеющего главной задачей (функцией рациональной обработки почвы) - придать пахотному слою благоприятное, для культурных растений, строение, под которым следует понимать внешнее выражение плотности и порозности почвы в ее ненарушенном строении (Наумов С.А., 1978) [8], требует уточнения. Основой для такого уточнения могут служить исследования Муромцева Г.С. и других ученых, которые свидетельствуют о том, что активное рыхление почвы резко усиливает жизнедеятельность аэробных микроорганизмов и разложение органического вещества, то есть основы, которая существенно улучшает физические и физико-химические характеристики почвы - ее структуру, сорбционные свойства и т.д. (Муромцев Г.С., 1978). Здесь наблюдается проявление в биологии закона «Отрицание отрицания». Интенсивные механические рыхления, крошение почвы до мелкокомковатого состояния улучшают на определенном этапе сложение почвы, приводят ее в соответствие с требованием культурных растений, но этим же ускоряют минерализацию гумуса и еще больше ухудшают физические свойства почв. Однако это не означает, что механическая обработка почвы утратила способность регулировать агрофизические свойства, формировать оптимальные агрофизические характеристики корнеобитаемого слоя для культурных растений. Это означает то, что механическая обработка, улучшая агрофизические свойства в период ее применения, обеспечивая успех земледельца в виде дополнительного урожая в год применения интенсивной обработки, имеет серьезнейшие отрицательные последствия, накапливаясь, которые приводят к деградации почв (Картамышев Н.И., 1985, 1987, 2006).

Гончаров И., Селецкий И., Инкин Л. (1972) считают, что грубообработанный слой уплотняется быстрее, чем мелкообработанный. Минимализацию обработки в целом Медведев В. (1978), Рабочев И., Бахтин П. и Бондарев А. (1983) относят к мерам сохранения и улучшения физического состояния почв в условиях применения интенсивных систем земледелия.

Если бы речь шла об однократном применении приема обработки и распространении его действия на длительный промежуток времени, на несколько лет, то существенной угрозы деградации почв не было бы. Но ведь мы обрабатываем почву ежегодно, часто по нескольку раз в год. В результате этого создаем угрозу для интенсивного «сжигания» органического вещества. Поэтому, чем больше и чаще мы обрабатываем почву, чем чаще углубляем и «окультуриваем» обработкой пахотный слой, тем «эффективнее» разрушаем почву, способствуем ее деградации. В этих условиях очень важно определить условия обязательного применения механической обработки почвы, как средства регулирования агрофизических свойств ее.

Исследования Картамышева Н.И. (1987, 2006) свидетельствуют о том, что почвы с содержанием гумуса 3,7 % и более не нуждаются в регулировании агрофизических свойств. Эти почвы способны под действием даже однократного проявления естественных факторов разуплотняться до уровня оптимальной для культурных растений объемной массы (1,0-1,25 г/см³). Поэтому здесь применение механических обработок почвы, как средства регулирования агрофизических свойств, нецелесообразно.

На почвах же с содержанием гумуса менее 3,7 % регулирование агрофизических свойств почв не только целесообразно, но крайне необходимо. Однако средством такого регулирования в первую очередь должны быть приемы, обеспечивающие увеличение содержания гумуса.

Это приемы мелкой мульчирующей обработки, обеспечивающей более полное накопление и сохранение влаги в почве и способствующей превалированию процесса гумусообразования над минерализацией, внесения органических удобрений и т.п. В этих условиях, учитывая, что процесс увеличения содержания гумуса в почвах весьма длительный, возможно периодическое применение глубоких механических обработок, особенно на почвах, имеющих водонепроницаемый иллювиальный пахотный горизонт и на склоновых землях с интенсивным развитием эрозионных процессов. При этом глубокие обработки должны сопровождаться внесением высоких доз органических удобрений (Доспехов Б.А., 1978; Егоров В.В., 1978; Нарциссов В.Л., 1977; Пупонин А.И., 1978; Синягин И.И., 1978).

Глубокая механическая обработка почвы, как основное средство регулирования агрофизических свойств, должна сохраниться в условиях избыточного увлажнения, при орошении, а также солонцеватых почвах и им подобных (Кирюшин В.И., 1978; Минеев В.Г., 1978).

механическое переуплотнение почва агрофизический

Резюме

Обработка почвы, даже не столько обработка, сколько действие движителей почвообрабатывающих машин, вызывает деформацию, т.е. ухудшение физических свойств почвы на глубину до 90 см под ними. Сам процесс обработки почвы, за счет многократного применения, приводит к распылению структуры, значительному увеличению мелкой фракции - пыли. Это тоже значительное, существенное ухудшение структуры. Восстановление ее в почвах с содержанием гумуса более 3,7 % происходит даже за однократное намачивание и высушивание. В районах, где в течение года происходит естественное промачивание и высушивание почвы, в обработке, как средстве регулирования агрофизических свойств, нет необходимости.

Список использованных источников

1 Рабочев, И.С. Индустриализация земледелия и плодородие почвы/ И.С. Рабочев, П.У. Бахтин // Проблемы земледелия.-М.: Колос,1978.-С. 156-160.

2 Пупонин, А. Агротехническая и экономическая эффективность минимализации основной обработки дерново-подзолистой почвы в зерновом севообороте / А. Пупонин, Н. Хохлов // Изменение плодородия почв в условиях интенсивного использования. - М, 1981.-С. 8-11.

3 Бутов, А.К. Минимальная обработка почвы под рис / А.К. Бутов // Минимальная обработка почвы.-М.: Колос, 1984.-С. 135-143.

4 Колмаков, П.П. Результаты плотности почвы / П.П. Колмаков, К.И. Казанцев // Земледелие. - 1983.-№7.-С.29-30.

5 Картамышев, Н.И. Совершенствование теории и практики обработки почвы / Н.И. Картамышев.: Дис. докт. с.-х. наук.-Курск, 1987.-426 с.

6 Лыков, A.M. Органическое вещество и плодородие дерново-подзолистой почвы / A.M. Лыков // Земледелие.-1983.-№2.-С.12-15.

7 Арчегова, И.В. Изменение свойств гумуса в образцах некоторых почв после их промораживания / И.В. Арчегова // Почвоведение. - 1984.-№8.-С. 63-70.

8 Наумов, С.А. Теоретические основы обработки дерново-подзолистых и серых лесных почв / С.А. Наумов // Проблемы земледелия.-М.: Колос.-1978.-С. 221-234.

Размещено на Allbest.ru