Приемы улучшения физического состояния почв

Благоприятные физические свойства почв - одно из необходимых условий их плодородия, получения высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур. Еще в работах А.А. Измаильского (1949), П.А. Костычева (1951), а также современных ученых убедительно показано, что длительное и интенсивное сельскохозяйственное использование почв в пашне приводит, как правило, к ухудшению агрофизических свойств.

Причину этого явления часто связывают с интенсификацией земледелия. В первую очередь указывают на отрицательное влияние высоких доз минеральных удобрений, уплотняющее действие почвообрабатывающих машин и агрегатов. Однако, как свидетельствуют наблюдения, физическая деградация почв имеет место и при низкой культуре земледелия. Примером может служить сокращение необходимых объемов внесения органических удобрений, несоблюдение основ чередования культур, некачественная и несвоевременная обработка почв и др. Нарушения физического состояния почв, как нами было отмечено, проявляются в первую очередь в пахотном слое. Происходит разрушение структуры, повышение плотности сложения, которые осложняют водный, воздушный, питательный и другие режимы почв.

В специальной литературе имеется достаточно сведений о влиянии минеральных удобрений на агрофизические свойства почв. Установлено, что одностороннее применение минеральных удобрений в высоких дозах, как правило, ухудшает агрофизические свойства почв, а применение органических удобрений, наоборот, сказывается положительно (Ковда 1981; Медведев, 1988; Каштанов, Явтушенко, 1997; Уваров, 1997; и др.).

По данным сотрудников ВНИИЗиЗПЭ (2005) влияние минеральных удобрений на изменение агрегатного состава темно-серых лесных почв отрицательно сказалось уже после окончания 1-ой ротации 5-польного севооборота. При внесении высоких доз минеральных удобрений содержание глыбистой фракции (>10 мм) увеличилось в слое почвы 10-30 см до 20,3 - 22,4 %, а на неудобренных вариантах оно составило 17,0-18,7 %. После 2-ой ротации эти различия сохранились. Полученные результаты авторы объясняют ослаблением связей между элементарными частицами при усилении минерализации органического вещества почвы под влиянием минеральных удобрений.

За десятилетний период этого эксперимента достоверно уменьшилась водопрочность агрегатов почвы. Если в начале севооборота сумма агрегатов размером более 0,25 мм составила 36,7-35,6 %, то в конце ротации она была 26,3-29,9%. Соответственно этому понизился и коэффициент водоустойчивости с 0,6-0,5 до 0,5-0,4.

В результате 10-летнего применения минеральных удобрений, когда суммарная доза составила N_600-800 Р_500-800 К_280-500 кг/га по д. в., плотность почвы увеличилась. На удобренном варианте она достигла величины 1,25-1,30 г/см³, в то время как на контроле она оставалась в пределах 1,21-1,23 г/см³. Согласно приведенной градации (табл.4.3) почва под влиянием минеральных удобрений перешла из средней степени окультуренности в более низкую.

Наоборот, органические удобрения улучшают физическое состояние почв. По данным опытов сотрудников ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии (Масютенко и др., 2008), внесение органических удобрений повышало содержание агрономически ценной структуры почвы (агрегатов от 1 до 5 мм). Как считают авторы, агрогенные факторы (вид севооборота и органические удобрения), оказывают положительное влияние на содержание и состав водоустойчивых агрегатов. Их количество увеличивается. При этом более значительным было влияние правильного севооборота. стационарном опыте лаборатории плодородия почв и мониторинга Белгородского научно-исследовательского института сельского хозяйства около 15 лет изучается влияние таких агрономических приемов как севообороты, способы основной обработки почвы и удобрения на некоторые физические показатели чернозема типичного. За основу были приняты следующие диагностические показатели почвы: структура, плотность сложения, водопроницаемость, влагоёмкость. Рассмотрим результаты исследований по влиянию агротехнических приемов на изменение коэффициента структурности почвы (табл.4.4).

Первое, что заметно в структурном составе почвы, это ухудшение ее в пахотном слое в 1,5 раза по сравнению с подпахотным. Далее, вид севооборота также оказывает влияние. Для верхнего слоя почвы (0-10 см) на неудобренном варианте предпочтительнее структурный состав в зернотравянопропашном севообороте. Естественно, что включение в его состав эспарцета в течение двух лет оструктуривает почву. Наоборот, в севооборотах с увеличением доли пропашных культур структурный состав ухудшается.

Таблица 4.4 Влияние вида севооборота, способа основной обработки почвы и удобрений на коэффициент структурности чернозёма типичного

* Способы основной обработки почвы: В - вспашка, Б - безотвальная обработка, М - минимальная обработка.

На структурное состояние почвы влияет и способ основной обработки. Многолетний опыт показал, что при минимальной обработке почвы величина коэффициента структурности возрастает по сравнению с глубоким вариантом обработки и особенно со вспашкой. Однако такая закономерность проявляется лишь в верхней части обрабатываемого слоя.

Заслуживают особого внимания данные по испытанию минеральных удобрений. При их внесении отмечено увеличение абсолютных величин коэффициента структурности. Так что факта ухудшения структурного состава почвы под влиянием минеральных удобрений не наблюдается.

Согласно нашим исследованиям органические удобрения лучше, чем минеральные улучшают структурное состояние чернозема. Величина коэффициента структурности возрастает. В данном случае это наглядно видно на варианте внесения 16 т органических удобрений в виде полуперепревшего навоза на гектар севооборотной площади.

Однако, как свидетельствуют данные опытов, структура почвы улучшается лучше всего при совместном внесении органических и минеральных удобрений. При органо-минеральной системе удобрения в верхнем слое обрабатываемой почвы показатели коэффициента структурности наибольшие и достигали порядка 3,6-4,6 ед. Причем лучшие показатели отмечены в зернотравянопропашном севообороте и при минимальной обработке почвы. Более того, в таком сочетании изучаемых вариантов агрегатов комковато-зернистой структуры содержится больше и в подпахотном слое. Об этом свидетельствуют высокие показатели коэффициентов структурности, равные 5,4-5,7 ед.

Как нами было ранее показано, структурный состав почвы связан с плотностью сложения. В описываемом опыте изучали плотность почвы, которую определяли после уборки культур. Ее величина в этот период соответствует равновесной плотности.

Исходные величины плотности чернозема типичного на момент закладки опыта, перед вхождением в севооборот (1988 год) составили по слоям: 0-10 см - 1,15-1,26 г/см³; 10-20 см - 1,18-1,28; 20-30 см - 1, 19-1,36 и 30-40 см - 1,16-1,25 г/см ³.

Через 15 лет проведения опыта в зернотравяном севообороте при минимальной обработке почвы на неудобренных вариантах произошло уплотнение пахотного горизонта на 0,03-0,11 г/см^{3 (}табл.4.5). На глубине 20-30 см плотность достигла даже 1,36 г/см³. В пропашных севооборотах почва уплотнялась на меньшую величину. Разница в величине плотности сложения почвы весной и в конце лета по нашим данным колеблется в пределах 0, 20-0,25 г/см³.

Таблица 4.5 Плотность чернозема типичного в 1988 году (над чертой) и после третьей ротации севооборотов в 2003 году (под чертой), г/см³

В* - вспашка, Б - безотвальная обработка; М - минимальная обработка.

Данные свидетельствуют, что удобрения способствуют разуплотнению пахотного горизонта почвы, снижению показателя плотности на 0,02-0,19 г/см³. Это заметно как при внесении одних минеральных удобрений, так, и совместно с органическими. Наименьшие величины плотности отмечаются в слоях почвы 0-10 см с внесением навоза по 16 т/га севооборотной площади при безотвальной обработке почвы. В этом случае величины плотности в зависимости от севооборотов составили: 1,04 г/см³ в зернотравяном и 1,09 г/см³ в зернопропашном, т.е. они соответствовали плотности целинной почвы.

В процессе проведения опытов было установлено, что постоянная вспашка на глубину 26-28 см с одновременным внесением минеральных удобрений способствует формированию плужной подошвы. Об этом свидетельствуют данные увеличения плотности почвы в нижней части обрабатываемого слоя до величины 1,30-1,35 г/см³. Примечательно, что в подпахотном слое, на глубине 30-40 см, т.е. в нетронутом плугом слое плотность почвы была наименьшей. Здесь, при наличии значительного количества агрономически ценной комковато-зернистой структуры, плотность колеблется в пределах 1,14-1,20 г/см³ на всех изученных вариантах опыта при разных способах основной обработки почвы и видах удобрений.

В лесостепи лимитирующим показателем формирования высокой продуктивности возделываемых культур является наличие в почве достаточного количества влаги. Влага определяет направленность и характер многих почвенных процессов, в том числе и плодородие, от неё зависит эффективность удобрений и другие факторы интенсификации земледелия. В обеспечении растений доступной влагой можно судить по полной полевой влагоемкости почвы.

Как свидетельствуют результаты проведенного опыта, среди испытанных приемов только удобрения способствуют улучшению влагообеспеченности. Так, на вариантах без удобрений влажность в метровом слое почвы составила в зависимости от севооборота 26,7-28,5 %. Внесение навоза по 16 т/га севооборотной площади повышало влажность почвы на 0,5-0,8 %, а при совместном внесении минеральных и органических удобрений примерно на 2 %.

Из представленного эксперимента следует, что для поддержания пахотных почв в хорошем агрофизическом состоянии необходимо соблюдать основополагающие принципы экологического земледелия.

Следует считать, что стабилизирующим фактором структурообразования почвы является наличие достаточного количества в ней органического вещества - гумуса, поглощенных кальция и магния, илисто-коллоидных минеральных частиц и клееобразных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Именно чрезмерное уплотнение почвы, уменьшение в пахотном слое содержания гумуса, потеря кальция, обеднение механического состава коллоидной фракцией, снижение биологической активности приводят к ухудшению структуры и других агрофизических свойств.

Сильное оструктуривающее влияние на почву оказывают многолетние травы. За счет ежегодного поступления свежего органического вещества созданная под травянистым покровом структура сохраняется в течение ряда лет и только со временем, при использовании в севообороте пропашных культур, утрачивает свою водопрочность.

Минеральные удобрения по нашим многолетним данным также стабилизируют структурный состав чернозёмов. Ухудшение структурного состояния под влиянием удобрений наблюдается лишь в первые годы, а в последующем отмечается тенденция к его улучшению. Следовательно, необходимо систематическое применение минеральных и особенно органических удобрений (не менее 8 т навоза на гектар севооборотной площади), оставление пожнивных остатков с созданием на поверхности почвы мульчирующего слоя. На смытых почвах следует внедрять зернотравяные севообороты, а многолетние травы должны составлять не менее 25 % площади.

Мероприятия по улучшению агрофизических свойств почвы включают также минимализации почвообработки. Это замена вспашки поверхностной обработкой, а в некоторых случаях и нулевой. Эффективно применение совмещенных агротехнологических операций, уменьшение числа междурядных обработок в посевах пропашных культур, улучшение организации выполнения механизированных полевых работ и др.

Большие резервы в улучшении агрофизических свойств почв заложены в принципах биологизации земледелия, направленного на внесение органических удобрений, щадящих нормах минеральных, расширении посевных площадей многолетних бобовых трав, сидеральных пожнивных культур. В области ещё недопустимо мало используются местные кальцийсодержащие вещества (мел, дефекат).

Так или иначе, процесс ухудшения агрофизических свойств (структуры, плотности и др.) носит обратимый характер и может быть устранён. Агрофизические свойства почв можно восстановить на должном уровне, используя доступные и недорогие приемы агротехники.