Основным средством сельскохозяйственного производства является почва. Она сформировалась благодаря долговременному воздействию на материнскую почвообразующую породу климата, рельефа, растениям и животным и антропогенному фактору. Физические свойства почвы тесно связаны с основными процессами, проходящими в ней.
Между важными составными частями в ней формируются поры, в которых находится почвенный раствор и воздух. Размер, форма и способ группировки механических частиц и агрегатов почвы определяют соотношение между объемами, что занимает твердая часть, жидкость и газы. Твердая часть является основой в изучении структуры ее свойств. В почве объемное соотношение между твердой, жидкой и газовой фазами непрерывно меняется. Это обусловлено ее увлажнением и подсыханием, в результате чего почва набухает и оседает, а также проведением обработки и ее уплотнением. Особенно непостоянным является соотношение между содержанием воды и воздуха, которые настолько взаимосвязаны между собой, что в случае увеличения количества одной фазы другая на такое же количество уменьшается. Соотношение между твердой и жидкой частями почвы существенно влияет на газообмен и аэрацию. Воздух в почве размещается в свободном от воды объеме. Это в свою очередь отражается на тепловом режиме почвы и в целом на росте и развитии растений. Взаимодействие твердой и жидкой частей почвы также влияет на физико-механические свойства (пластичность, липкость, связность и другие).
Долговременная эксплуатация почвы агропроизводителями с применением различных агротехнических средств привела к существенным изменениям ее свойств. Экстенсивное использование почвы как средства производства обусловило значительную ее деградацию. Особую актуальность этот вопрос приобретает в условиях интенсивного и длительного землепользования. Такая проблема возникла прежде всего из-за несоблюдения научно обоснованных севооборотов, их насыщения техническими культурами и использования традиционной отвальной обработки. Негативное влияние деятельности человека сказалось на физических свойствах и содержания органической части почвы.
Для формирования сравнительной оценки чернозема обыкновенного по содержанию гумуса и основным агрофизическим показателям на целине и пашне провели исследования на Эрастовской опытной станции ГУ Институт зерновых культур. На территории опытной станции сохранилась целина - участок целинной степи с эталоном чернозема обыкновенного. Исследование чернозема обыкновенного и его свойств проводили на почвенных разрезах по пашне и целине. Разрезы почвы имели глубину 0-200 см, целинные участки и пашня были размещены на одной территории на расстоянии 200-250 м возле села Байковка Пятихатского района Днепропетровской области.
Параметры показателей агрофизических свойств почвы определяли по имеющимся методам. При изучении структуры целинной почвы на основе полученных результатов исследований методом сухого просеивания было установлено, что в верхнем слое 0-5 и 5-10 см находятся достаточно высокие показатели агрономически ценной фракции (10-0,25 мм). В этих слоях количество ценной фракции составляла 84,3 и 82,2%, в горизонте 10-15 и 15-20 см - соответственно по 75,1% и в слое 20-25 см - 72,9 и горизонте 25-30 см - 70,6%. Наибольшие изменения показателей агрономически ценной фракции почвы состоялись на пашне в пахотном слое 0-30 см при длительном ее использовании. Доля ценных агрегатов на пашне в слое 0-5 см составляла 69,9%, в слое почвы 5-10 и 10-15 см - соответственно 70,0 и 68,6%. Количество агрономически ценной фракции в показателях на целине по вышеуказанным слоям почвы уменьшилась соответственно на 14,4; 12,2 и 6,5%. На пашне в нижних слоях почвы (20-30 см) этот показатель снизился на 5,2-6,1%, а в подпахотном слое - на 2,9-5,5%. Подробная сравнительная оценка показателей ценной структуры чернозема обыкновенного по пашне и целине приведена в графике (рис. 1).
При длительном интенсивном использовании пахотных земель существенные изменения чернозема обыкновенного состоялись и по другим агрофизическим показателям. Традиционная вспашка имела негативное влияние на почву и также изменила агрегатный состав, особенно в верхних слоях, где интенсивно проводилась обработка. Так, в слое почвы 0-5 см и 5-10 см глыбистая фракция на пашне составила 23,3 и 25,3%, что превышало показатели на целине соответственно на 9,9 и 8,6%.
С глубиной эта брилиста фракция несколько возрастает по сравнению с целиной, но разница существенно сокращается. В слое почвы 10-15 и 15-20 см она уже отличается соответственно на 4,0 и 4,8%. В слое почвы 20-25 см и 25-30 см разница на пашне по сравнению с целиной составляла 4,8 и 5,4%. Рост показателей глыбистой фракции отмечали до глубины 100 см, а дальше они были почти одинаковы (рис. 2).
Проведенный анализ показателей почвы на целине по содержанию пыли показал, что в слое 0-5 см было 2,3%, в горизонте 5-10 см - 1,1% и в 10-15 см - 1,9%. В слое почвы 15-20 и 25-30 см этот показатель составлял 1,3 и 1,4%. В более глубоких слоях почвы (до 70 см) количество пыли колебалась в пределах 1,5-1,7%, а с глубины 70 до 150 см - от 1,9 до 2,5%.
Проведенный учет фракции пыли на пашне показал, что во время интенсивной обработки при использовании отвальной вспашки значительно увеличилась доля пыли в слое 0-5 см. Содержание ее выросло почти втрое и достигло 6,8%, а в слое 5-10 и 10-15 см - соответственно 4,7 и 4,4%. Пылевая фракция почвы диаметром менее 0,25 мм при вспашке на глубине 30-40 см выравнивается, но с последующим углублением ее количество вновь несколько возрастает (рис. 3).
Характеризуя комплексный показатель коэффициента структурности почвы, следует отметить, что под действием долгосрочной отвальной обработки в черноземе обычном на пашне происходит его существенное снижение из-за увеличения глыбистой и пылеватой фракции и уменьшения агрономически ценной структуры почвы. На целине общий коэффициент структурности в слое 0-5 и 5-10 см составил 5,37 и 4,62, а по пашне - соответственно 2,32 и 2,33. Этот показатель на целине в слое 10-15; 15-20 и 25-30 см составлял по 3,02 и 2,40, а на пашне - соответственно 2,18; 2,10 и 1,82. В более глубоких слоях почвы (30-100 см) на целине коэффициент структурности колебался от 1,67 до 1,88, а на пашне - в пределах 1,36–1,62.
Одним из важных информационных показателей агрофизических свойств строения почвы является плотность, характеризующая соотношение твердой и газообразной фаз. Плотность строения является основным показателем уровня разрыхленности или уплотнения и зависит от механического состава, органического вещества, а также указывает на строение и структуру почвы. Показатели плотности почвы существенно снижаются при лучших условиях при формировании большей доли структурных агрегатов, что отмечалось на целине.
Впрочем процесс формирования агрегатов проявляется наилучшим образом и плотность была близка к 1,0 г/см3 или ниже этого уровня. Таким образом, процесс формирования наилучшей плотности, отмеченный на целине, является важным фактором, определяющим оптимальные его параметры для чернозема обыкновенного.
По полученным результатам учета плотности почвы наименьшие ее показатели были характерны для целины. Так, в слое 0-5 см она составляла 0,73 г/см3, а в слое почвы 5-10, 10-15 и 15-20 см - соответственно 0,85; 0,87 и 0,92 г/см3.
При имеющейся отвальной системе основной обработки почвы и длительном ее использовании плотность в горизонте 0-5 см составляла уже 0,88 г/см3, в слое почвы 5-10 и 10-15 см - соответственно 0,95 и 0,96 г/см3 . При таком применения пашни плотность в слое почвы 0-5, 5-10 и 10-15 и 15-20 см возросла соответственно с вышеуказанными слоев на 20,5; 11,8; 10,3 и 7,6%. В более глубоких слоях почвы (20-25, 25-30 и 30-40 см) уплотнения росло от 5,3 до 8,2%. На глубине 40-50 см показатели плотности уже выравниваются и приближаются к уровню целины. Однако по вспашке они все же были несколько больше. Это связано со снижением количества гумуса и применением энергонасыщенных тяжелых тракторов и сельскохозяйственных орудий, а также негативным воздействием их ходовых частей, что значительно уплотняют подпахотные слои по всему профилю почвы (рис. 4).
В почве постоянно происходят два взаимопротивоположных процесса: с одной стороны, это гумификация, то есть формирование новых соединений гумуса благодаря органическим удобрениям и растительным остаткам, а с другой - минерализация, то есть обратный процесс распада органического вещества. Направление изменений гумусного состояния в почве зависит от того, какой из этих процессов занимает доминирующие позиции. Чтобы оценить направленность этих изменений, нужно определить начальное и конечное количество гумуса за конкретный период времени.
В результате проведенных сопутствующих исследований осуществлена всесторонняя сравнительная оценка чернозема обыкновенного по содержанию гумуса на целине и пашне. Через каждые 5 см по профилю почвенного разреза отбирали образцы почвы, в которых определяли имеющееся количество гумуса.
Так, содержание гумуса на целине в слое 0-5 и 5-10 см составило 8,25 и 6,76%, на пашне - всего 4,2 и 4,1%. Проведенный анализ данных по содержанию гумуса на пашне свидетельствует о существенном его снижении в верхнем слое 0-5 см почти на 50%, 5–10 см — на 41,2%.
Несколько меньшие показатели снижения уровня гумуса отмечали на пашне в слое 10-15 см, что составляло 27,3%, в слое 15-20 см - 29,6% и 20-25 см - 24,0%. В нижних горизонтах пахотного слоя (25-30 см) уровень снижения гумуса составил 9,5% по сравнению с целиной. Содержание гумуса за время нашего длительного хозяйствования в верхних горизонтах пахотного слоя снизилось почти вдвое, в нижних - более чем на четверть, что подробно отражено в графике (рис. 5).
Черноземам обычным ранее хотя и была характерна высокая стойкость против деградации, однако при интенсивной традиционной обработке они теряют эту способность из-за значительных потерь гумуса и ухудшения физических свойств почвы. Экстенсивный путь использования земли привел к ухудшению агрофизических свойств, снижению количества органического вещества почвы. При разрушении агрономической ценной структуры на пашне увеличилось количество фракции глыб и пыли, отмечается переуплотнение и, как следствие - ухудшение водно-воздушного режима и условий для роста и развития растений, их корневых систем. Снижается общий уровень создания благоприятных условий для роста и развития растений, существенно сокращает производительность сельскохозяйственных культур.
К уменьшению запаса гумуса приводит частое рыхление почвы и вспашка с использованием отвальных орудий. К тому же быстро разлагается активная гумусовая часть. Такой негативный процесс особенно интенсивно происходит в первые годы распашки целинных земель.
Процессы минерализации активизируются благодаря высокому уровню аэрации, насыщенности севооборотов пропашными культурами, незначительному использованию органических удобрений. Если в дальнейшем будут проходить такие негативные процессы и вынос питательных веществ с урожаем не будет компенсирован научно обоснованной системой удобрения, то почвы деградируют и в будущем станут просто непригодными для использования в земледелии и растениеводстве. На сегодня уровень внесения органических удобрений является недостаточным и требует применения повышенных доз для восстановления плодородия почвы.
Проведенный комплексный анализ плодородия черноземов обычных по физическим свойствам и содержанию гумуса после их интенсивного и длительного сельскохозяйственного использования по сравнению с целиной свидетельствует о существенной деградации по всем показателям. Поэтому нужно систематически внедрять все агромероприятия, направленные на существенное уменьшение негативного влияния антропогенного фактора на почву.
Также следует повысить дозы внесения органических веществ в виде навоза и компостов, широко использовать сидераты, многолетние травы и бобовые культуры в севообороте. Это стабилизирует содержание гумуса за счет большего количества корневых остатков.
Нужно привлечь и использования растительных остатков для улучшения поступления органической части, а также обязательно внедрять научно обоснованные многопольные севообороты, правильную систему минимальной обработки почвы. Все эти меры обеспечат постепенное накопление ценных форм гумусовых веществ, улучшит агрофизические свойства чернозема обыкновенного.
С. Артеменко, канд. с.-х. наук
Я. Алексеев, научн. сотрудник
ГУ Институт зерновых культур НААН
Источник:
Пропозиція
