Дипломная работа: Влияние водопроницаемости биологически активного слоя чернозема выщелоченного на развитие водной эрозии

При увеличении влажности почвы в слое 0-10 см с 14 до 23% водопроницаемость почвы при дождевании уменьшилась с 47 до 11 мм (64,3 раза), а при влажности 30% впитывание прекратилось.

В опытах М.Н. Заславского (1970) увеличение влажности чернозема карбонатного среднегумусного с 16,8 до 35,5% в слое 0-10 см привело к уменьшению водопроницаемости. При интенсивности дождевания i = 1,0 мм/мин в течение одного часа скорость впитывания уменьшилась с 41,8 до11,4 мм/час, а при интенсивности дождевания i = 2,0 мм/мин в течение 30 мин – уменьшилось с 24,9 до 9,4 мм/час (в 2,6 раза).

Однако существует мнение, что «сухая почва, трудно смачиваясь, оказывает большое сопротивление движению воды, чем относительная влажность». Правда, при этом он отмечает, что в почвах богатых коллойдными соединениями, способных к сильному набуханию, может наблюдаться обратное явление, то есть с увеличением влажности почвы уменьшается ее водопроницаемость.

Для каждого генетического типа почвы существуют свои зависимости между инфильтрацией и различными почвенными характеристиками. Так, инфильтрация подзолистых почв имеет наиболее тесную связь с механическим составом почвы, а инфильтрация черноземов – с содержанием органического вещества.

2. ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования явился чернозем выщелоченный, на склоне опытного поля Института агроэкологии. Поле используется с 1914 года, и находилось в землепользовании Красноармейского совхоза, а затем с образованием Красноармейского аграрного колледжа этот участок отошел к нему. Основными культурами, возделываемыми на поле, были яровые зерновые и картофель. Исследования начаты в 2003 году. Выкопав почвенные монолиты, на целине и пашне мы отметили, что мощность гумусово-аккумулятивного горизонта на пашне вверху склона значительно отличалась от его мощность у подножия склона. Вверху склона она составляла 18 см, а внизу – 37см. На целине же мощность гумусово-аккумулятивного горизонта изменялась в пределе ± 2 см.

С помощью нивелира марки Н-3 определили уклон участка вдоль склона по схеме (геометрическое нивелирование «вперед»), предварительно забивали через каждые 10 метров колышки и отбирали пробы почвы для анализа их в лабораторных условиях. Масса пробы составляла приблизительно 1 кг(Приложение А, таблица А1)

В лабораторных условиях выполнили моделирование степени оструктуренности почвы и выполнили определение водопроницаемости отлично, хорошо, удовлетворительно, плохо и очень плохо оструктуренной почвы (Приложение Б, таблица Б1).

2.1  Почвенно-климатические условия проведения опыта

2.1.1 Общая характеристика климатических условий

Опытное поле Института агроэкологии расположено в лесостепной зоне Челябинской области.

Челябинская область в силу географического расположения вдоль Уральского хребта обладает резко выраженными природными особенностями. Климат континентальный, характеризуется холодной и продолжительной зимой с частыми метелями, теплым летом, с периодически повторяющимися засушливыми периодами (А.П. Козаченко, 1997).

Сумма температур воздуха за период с температурой выше 100С составляет 2000-22000С, продолжительность этого периода 125-135 дней (5-10 мая по 15-19 сентября). Период с температурой выше 150С длится 80-90 дней. Заморозки прекращаются в конце мая. Продолжительность безморозного периода составляет 100-120 дней. Лимитирующим фактором для успешного ведения сельскохозяйственного производства в районе, является влага. Годовая сумма осадков в северной лесостепной зоне Челябинской области составляет в среднем 200-250 мм. За время активной вегетации растений осадков выпадает 172-225 мм.

Нередко встречаются годы с явно выраженной летней засухой. При этом наибольшая вероятность засушливого периода приходится на май, июнь, а наиболее вероятный максимум осадков – на июль.

Быстрое нарастание температуры вызывает в конце апреля и в начале мая сильное испарение влаги из почвы и ее подсыхание. Осадки в мае практически не пополняют запасов влаги в почве. Имея ливневый характер, они быстро испаряются из почвы.

Лето жаркое, сухое, особенно первая его половина, наблюдается недостаток влаги. Август и сентябрь более благоприятны для роста и развития растений, в этот период невысокие дневные температуры сочетаются с достаточным количеством влаги для растений.

Осень обычно ранняя, пасмурная, нередко дождливая, что затрудняет уборку зерновых культур (Г.В. Воронцов, 1998).

Бывают годы, когда осадков выпадает меньше средней многолетней нормы, а большая часть годовой суммы осадков приходится на тёплое время.

Наблюдения Г.В. Воронцова (1998) показывают, что в зимнее время путем проведения различных мероприятий можно задержать на полях значительную часть выпадающего снега. Обычно к концу марта толщина снежного покрова достигает 25-35 см, что может дать 80-90 мм влаги. П.И. Кузнецовым (1980) установлено, что снегозадержанием толщину снежного покрова можно увеличить на 15-25 см, а запасы влаги в снеге довести до 120-130 мм.

В последние годы наблюдается большая засушливость климата. Осадков выпадает недостаточно, распределяются в году они неравномерно.

Для формирования высоких урожаев нужно, чтобы растения не испытывали дефицита влаги, т.е. необходимо проведение ряда мероприятий по накоплению и сохранению влаги (орошение, снегозадержание и другие), а также подбор засухоустойчивых сортов.

2.1.2 Характеристика почв лесостепи

Челябинская область расположена на Южном Урале. Более трех четвертых ее территории лежит в степном и лесостепном Зауралье, около одной четверти заходит в пределы горно-лесного Урала. Рельеф и почвенный покров Южного Урала чрезвычайно разнообразный.

Челябинская область отличается многообразием форм поверхности. В ее пределах имеются низменности и холмистые равнины, плоскогорья и горы. Причем повышение поверхности идет в виде уступов с востока на запад.

Горная часть Челябинской области занимает южный, наиболее низкий и узкий участок среднего Урала и северную наиболее широкую и высокую часть Южного Урала. Географической границей между ними является гора Юрма, которая является северным форпостом южной высокогорной зоны.

Челябинская область находится на стыке трех крупных природных зон: лесной, лесостепной и степной, что имеет немаловажное значение для создания разнообразного хозяйства на ее территории (Ф.Я. Кирин, 1969).

Солонцово-солончаковые почвы занимают значительные площади в административных районах Челябинской области, расположенных на Западно-Сибирской низменности. В березовых колках встречаются солоди. Солодь – тип почвы, характеризующийся сильно вымытым верхним горизонтом, имеющим белесоватый цвет. Они чаще всего встречаются в лесостепной зоне в блюдцеобразных западинах и лиманах с повышенным увлажнением (Ф.Я. Кирин, 1969).

Основу почвенного покрова лесостепной зоны Челябинской области составляют черноземы выщелоченные, в том числе и тучные черноземы. На долю выщелоченных черноземов приходится 58% всего фонда пахотно-пригодных почв лесостепной зоны.

В этих черноземах удачно сочетаются благоприятные физические свойства с обеспеченностью основными элементами питания растений (А.П. Козаченко, 1997).

На большей части Челябинской области по свидетельству Г.А. Маландина (1963), Ю.Д. Кушниренко (1968) и А.П. Козаченко (1997), черноземы выщелоченные имеют суглинистый гранулометрический состав.

Одним из важнейших факторов плодородия почв являются элементы питания азот, фосфор и калий. Анализы показали, что в пахотном слое концентрация азота на опытном поле составляет в Апах – 0,264 %. С глубиной количество элемента уменьшается и в горизонтах В1 и В2 содержится 0,172 – 0,174 %. Запас азота пахотном слое составил 7,84 т/га.

Чернозем выщелоченный, опытного поля, характеризуется большей степенью потерь азота при сельскохозяйственном освоении – 7,09 т/га или 24,4 % и крайне низкой подвижностью азотных соединений. Поэтому при достаточно высокой гумусности и общей обеспеченности азотом многие сельскохозяйственные культуры при возделывании на черноземах выщелоченных Южного Урала будут нуждаться в азотных удобрениях даже после хороших предшественников (И.В. Синявский, 1998).

Фосфор, как один из важнейших элементов питания растений, изучен еще в меньшей степени, чем азот. Работы Г.А. Маландина (1963), Н.Н. Макеева (1954), А.Ф. Бахаревой, А.В. Терпугова (1969) и Ю.Д. Кушниренко (1993) свидетельствуют, что содержание Р2О5 в пахотном слое черноземов выщелоченных колеблется в широких пределах – от 0,057 до 0,168%. Этот вывод подтверждают и исследования опытного поля. В пахотном слое Апах концентрация фосфора составила 0,135%, в горизонте АВ – 0,089%. С глубиной его содержания резко уменьшается в В1 и В2 – 0,36 – 0,50%, а в переходном горизонте ВС составило 0,034%. Валовое содержание Р2О5 в материнской породе опытного поля – 0,035, в горизонтах Апах в 3 – 4 раза больше. Обогащение фосфором гумусовых горизонтов обязано длительной биологической аккумуляции Р2О5 растительностью.

Валовой запас фосфора в черноземах выщелоченных, во-первых, невелик, во-вторых, он сосредоточен в аккумулятивном гумусовом горизонте Апах и составляет 3,72 т/га. Все приведенные данные свидетельствуют о напряженном режиме фосфорного питания растений и необходимо применения удобрений под все сельскохозяйственные культуры.

Чернозем выщелоченный опытного поля имеет высокое содержание калия. В пахотном слое и горизонте А содержится 2,22- 2,23%, а в материнской породе (горизонте С) – 2,03 %. Запас калия в почвенном слое составляет 351 т/га.

Таким образом, азотный фонд чернозема выщелоченного опытного поля достаточно большой, но содержание подвижных форм азота невысокое. Содержание и запасы фосфора в черноземах низкие даже в гумусово-аккумулятивном горизонте. Калийный фонд, судя по результатам анализа чернозема выщелоченного опытного поля Института агроэкологии ЧГАУ, относится к группе высокой обеспеченности (И.В. Синявский,1998).

На основании вышеизложенного, можно отметить, что почвы опытного участка обладают хорошим естественным плодородием и агрофизическими свойствами.

2.2 Описание почвенных монолитов

Описание профиля чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого, отобранного на целине.

Шурф №1.

А0 0-5/5 см. Травянистый войлок; состоит из не разложившихся или полуразложившихся растительных остатков. Окраска темно-серая (черная).

Структура мелкокомковатая, размер агрегатов 1-0,25 мм. Сложение рыхлое. Много корней многолетних травянистых растений.

А ---------- Гумусово-аккумулятивный. Окраска черная. Структура мелкоглыбистая, размер агрегатов от 10 до 1 см. Сложение плотное. Встречаются новообразования в виде корней растений и включения в виде гальки.

АВ --------- Переходный, горизонт гумусовых затеков. Окраска языков серая, а горизонта В коричневая, Структура столбчатая. Сложение очень плотное. Встречаются новообразования в виде корней растений и включения.

В1---------- Иллювиальный, в нем откладываются вещества, которые вымываются из выше расположенных горизонтов. Окраска коричневая. Структура крупнопризматическая, размер агрегатов 5-3 см. Сложение плотное. Новообразования в виде корней многолетних растений.

Вк---------- Карбонатный. Окраска коричневая. Структура крупнопризматическая. Сложение очень плотное. Карбонаты начинают вскипать на глубине от 70 см, встречаются в виде белоглазки и присыпки. Новообразования в виде корней многолетних растений.

Описание почвенного профиля чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого, отобранного на целине. Шурф №2.

А0 --------- Травянистый войлок; состоит из не разложившихся растительных остатков. Окраска черная. Структура мелко комковатая, более или менее правильной формы, поверхность ровная, грани не выражены, размер агрегатов 7-5 мм. Сложение рыхлое. Большое количество корней многолетних травянистых растений.

А ---------- Гумусово-аккумулятивный. Окраска черная. Структура ореховатая, размер агрегатов от 10 до 7 мм. Сложение плотное. Новообразования в виде корней растений.

АВ --------- Переходный, горизонт гумусовых затеков. Окраска языков серая, а горизонта В темно-бурая, Структура столбовидная, от 3 до 5 см – отдельности слабо оформлены, с неровными гранями и округленными ребрами. Сложение очень плотное. Новообразований нет.

В ---------- Иллювиальный, выщелоченный от карбонатов горизонт. Окраска темно-бурая. Структура крупнопризматическая, размер агрегатов 5-3 см, грани хорошо выражены, с ровной глянцевой поверхностью, с острыми ребрами. Сложение очень плотное. Новообразований нет.

Вк---------- Карбонатный. Окраска коричневая. Структура столбчатая – правильной формы с довольно хорошо выраженными гладкими боковыми и вертикальными гранями, размер < 3см. Сложение очень плотное. Карбонаты вскипают от 2% HCl на глубине 80-90 см, встречаются в виде белоглазки и присыпки. Включения в виде гальки.

Описание почвенного профиля чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого, отобранного на пашне. Шурф №3.

Апах-----------Пахотный горизонт, расположенный с поверхности на пахотных землях, образуется за счет поверхностных слоев почв в него входит весь гумусовый горизонт. Окраска черная. Структура зернистая, размер агрегатов 3-1мм. Сложение рыхлое. Новообразования в виде корневых остатков злаковых растений.

АВ --------- Переходный, горизонт гумусовых затеков. Переход в горизонт В виде «кармана». Окраска темно-серая. Структура крупноореховатая. Сложение плотное. Новообразований нет.

В ---------- Иллювиальный, выщелоченный от карбонатов горизонт. Окраска коричневая. Структура крупнопризматическая, размер агрегатов 5-3 см. Сложение плотное. Включения в виде гальки. Переход в горизонт Вк постепенный.

Вк---------- Карбонатный. Окраска коричневая. Структура крупнопризматическая. Сложение очень плотное. Карбонаты начинают вскипать на глубине от 85 см, встречаются в виде белоглазки. Включений нет.

Описание почвенного профиля чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого, отобранного на пашне. Шурф №4.

Апах-----------Пахотный горизонт, расположенный с поверхности на пахотных землях, образуется за счет поверхностных слоев почв в него входит весь гумусовый горизонт А. Окраска темно-серая. Структура зернистая, размер агрегатов 3-1мм. Сложение рыхлое. Новообразования в виде корневых остатков злаковых растений.

АВ --------- Переходный, горизонт гумусовых затеков. Переход в горизонт В извилистый в виде затеков. Окраска черная, местами темно-бурая. Структура крупноореховатая. Сложение плотное. Включения в виде гальки на глубине 70 см.

В ---------- Иллювиальный, выщелоченный от карбонатов горизонт. Окраска коричневая. Структура крупнопризматическая, размер агрегатов 5-3 см. Сложение очень плотное. Включения в виде гальки на глубине 80 см. Переход в горизонт Вк постепенный.

Вк---------- Карбонатный. Окраска коричневая. Структура крупнопризматическая. Сложение очень плотное. Карбонаты начинают вскипать на глубине от 90 см, встречаются в виде присыпки. Включений нет.

2.3 Определение водопроницаемости в полевых условиях методом заливки площадок

Ход определения:

Выбирают типичную для почвенных условий площадку и врезают в почву на глубину 5-10 см металлическую или деревянную раму размером 25´25 см и высотой 20-25см. Вокруг рамы врезают вторую раму 50´50 см такой же высоты. Почву у стенок рамы уплотняют. Внутри каждой рамы устанавливают линейку, чтобы по ней следить за уровнем воды.

Вначале опыта одновременно наливают в обе рамы воду слоем 5 см. В дальнейшем непрерывно поддерживают постоянный напор воды (5 см) в обеих рамах, подливая ее мерными кружками, цилиндрами

Учитывают расход воды по внутренней раме. Первый учет подливаемой воды проводят через 2 минуты после начала опыта, затем через 3 минуты, далее через 5-10 минут. С уменьшением расхода воды интервалы увеличивают до 30 минут и 1 часа.

Наблюдения за водопроницаемостью ведут до более или менее постоянной скорости впитывания, на не орошаемых участках не менее 3 часов, на орошаемых 6 часов.

Для каждого интервала времени водопроницаемость вычисляют по формуле:

(1)

где: V – скорость впитывания и фильтрации (в мм в 1 минуту);

Q – расход воды (в см3);

S – площадь инфильтрационной колонки (в см2);

t – время опыта (в мин).

Результаты, полученные при температуре воды t0C (Vt), приводят к температуре 100С по формуле Хазена: а затем строят график. Водопроницаемость определяют в 2-3-кратной повторности.

часы

Рисунок 5 – Изменение во времени водопроницаемости чернозема выщелоченного среднесуглинистого (по Н.Ф. Созыкину).

Затем по шкале М.А. Качинского оценивают водопроницаемость почв (таблица-5).

Таблица 5 - Шкала оценки водопроницаемости почв по М.А. Качинскому

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Эрозия почв, как фактор деградации почвенного покрова и экологической опасности оценивается, прежде всего, интенсивностью смыва и объёмом перемещаемого почвенного субстрата. Проектирование противоэрозионных и почвозащитных мероприятий требует количественных оценок этих показателей, которые получают в настоящее время с помощью опытно – статистических моделей эрозий. Наиболее точно интенсивность эрозии оценивается многолетними наблюдениями на стоковых площадках, служащих основной базой при разработке количественных моделей. Однако на территории России до 80-х годов не проводилось регулярных наблюдений за смывом почв при выпадении осадков. Все модели опираются на региональные данные и требуют проверки альтернативными методами.

Настоящий раздел посвящён разработке модели зависимости водопроницаемости гумусового аккумулятивного горизонта от структурности почвы.

3.1 Водопроницаемость опытного участка и его связь со степенью эродированности

Водопроницаемость эродированных почв значительно убывает по сравнению с почвами не эродированными. Сокращение водопроницаемости эродированных почв объясняется ухудшением их водно – физических свойств. Они обладают меньшим количеством водопрочных агрегатов, поэтому в процессе выпадения осадков в поверхностном слое агрегаты быстро разрушаются и почва оплывает. Пылеватые частицы забивают поры, вследствие чего на поверхности образуется уплотнённый слой (почвенная корка), который препятствует впитыванию воды в почву. Суммарное количество воды поглощённой выщелоченным чернозёмом на слабо эродированной почве на 28 %, на средне эродированной – 34 % и на сильно эродированной – 53 % меньше, чем на не эродированной почве.

М.Н. Заславский (1970) в своей работе приводит данные по водопроницаемости неэродированных и сильноэродированных чернозёмов (таблица 6).

Таблица 6-Водопроницаемость неэродированного и сильноэродированного чернозёма выщелоченного на разных экспозициях склона

У сильно смытых почв мощность гумусового горизонта в 3 – 4 раза меньше, чем у не смытых; значительно сокращается содержание гумуса в верхнем горизонте почвы; увеличивается объёмный вес почвы. Всё это взаимосвязано и приводит к значительному сокращению водопроницаемости сильноэродированных почв. Установившаяся к концу первого часа опыта скорость впитывания на сильно смытых почвах в 3 – 4 раза меньше, чем на несмытых.

Увеличение смытости гумусового горизонта у чернозёма на 1 % приводит к увеличению коэффициента стока тоже на 1%, а при смытости всего гумусового горизонта коэффициент стока увеличивается приблизительно в 2 раза.

Г.И. Швебсом (1974) были поставлены опыты по изучению влияния смытости почв на впитывание методом искусственного дождевания, когда все прочие условия, включая влажность почвы, были примерно одинаковые (таблица 7).

Таблица 7-Водопроницаемость почв различной степени смытости при интенсивности дождевания 1,50 мм/мин

Затем опыты были продолжены на стерне пшеницы и на вскопанном участке. Здесь также наблюдалось сокращение интенсивности впитывания по мере увеличения смытости почвы. Влажность несмытых почв при этом на 7 – 10 % выше, что в какой то мере уменьшило различие в величинах впитывания. Причём при интенсивности дождевания 1,5 мм/мин влияние смытости почв на вскопанном участке проявлялась больше, чем на стерне, при интенсивности же дождевания 2,5 мм/мин влияние сытости было больше на стерне (таблица-8).

Таблица 8-Влияние смытости чернозёма выщелоченного на его водопроницаемость и сток при различной интенсивности (i) и слое дождя (Р)

При увеличении интенсивности дождя в 1,67 раза интенсивность впитывания истока на несмытых почвах возросли примерно одинаково, на средне смытых же почвах увеличение стока происходило интенсивнее, чем впитывание, особенно на стерне (в 2,3 раза – сток и в 1, 25 раза – впитывание).

Г.И. Швебс отмечает также что уменьшение впитывания наблюдается не только при установившимся режиме, а проявляется с самого начала опыта. Правда, по мере развития стока, влияние эродированности увеличивается на (рисунке 6) показана динамика величины относительного изменения впитывания ( f = K'0/K0, где K'0 и K0 – интенсивности впитывания на смытой и не смытой почвах) во времени для почв с различной степенью смытости гумусового горизонта.

Рисунок 6 – Изменение относительной величины впитывания (f) во времени:

1 слабосмытые почвы, 2 – среднесмытые, 3 – сильносмытые.

Из графика видно, что величина f по мере развития стока постепенно уменьшается. Так как это уменьшение не столь значительно, то для практических целей Г.И. Швебс предлагает принимать следующие средние значения f: для несмытых – 1,0, для слабосмытых – 0,80, для среднесмытых - 0,65 и для сильносмытых – 0,55.

Обобщение наблюдений позволяет построить график относительного изменения впитывания (f) при относительном изменении величины гумусового горизонта (Н'/Н, где Н' и Н – мощности гумусового горизонта смытой и несмытой почв). На основании этого графика можно прийти к выводу о существовании вполне определённой зависимости установившейся интенсивности впитывания от смытости почв: с увеличением степени смытости почвы водопроницаемость чернозёма выщелоченного уменьшается в криволинейной зависимости.

3.2 Зависимость водопроницаемости гумусового аккумулятивного горизонта от структурности

Почвы разной структурности отличаются химическим составом и физико-химическими свойствами, физическим состоянием, водно – воздушным и тепловыми режимами, вс это обуславливает различный уровень их плодородия. Поэтому степень структурности почв непременно связана с учётом решения многих вопросов нерационального использования земель, повышения урожая культур, восстановления плодородия. Структурность необходимо учитывать при размещении сельскохозяйственных угодий, подборе культур, планировании видов, норм и способов внесения удобрений, обоснование способов вспашки и других приёмов обработки.

В лабораторных условиях нами была смоделирована различная степень оструктуренности почв: отличная, хорошая, удовлетворительная, плохо оструктуренная и очень плохо оструктуренная почва. Затем в лабораторных условиях была определена их водопроницаемость по выше описанной методике. Обработав данные, мы получили криволинейную зависимость водопроницаемости от структурности почвы, приведенную на рисунке 7.

Эта зависимость описывается уравнением, по которому, подставляя данные структурности можно установить водопроницаемость чернозема выщелоченного, не проводя трудоемких инструментальных измерений в поле. Согласно рисунку 7 водопроницаемость зависит в значительной мере от структурности почвы. При очень плохо оструктуренной почве (содержание агрономически ценной структуры 20%) водопроницаемость неудовлетворительная (< 30 мм), а при отличной структурности (содержание агрономически ценных агрегатов 80 %) водопроницаемость наилучшая (около 100 мм).

3.3 Структурность чернозема выщелоченного и ее агроэкологическая оценка

Структурность почвы является важным и характерным признаком генетической и агропроизводственной характеристики почв. Под структурностью почвы понимается ее способность естественно распадаться на почвенные отдельности и агрегаты, состоящие из склеенных перегноем и иловатыми частицами механических элементов. Распределение структурных агрегатов в массе почвы в соответствии с их размерами называется структурным составом почвы. Показатели агроэкологической оценки почв определяются наличием агрономически ценных агрегатов, имеющих размеры от 0,25 до 10 мм [1]. Образование почвенной структуры происходит под влиянием физических, физико-химических, химических и биологических факторов. Особенно большое влияние на структурный состав почвы оказывает механическая обработка. Под воздействием основной обработки почвы с оборотом пласта усиливается минерализация органического вещества, сокращается количество цементирующего механические элементы вещества, и это вызывает распыление агрономически ценных агрегатов.

Известно, что структурность и плотность сложения почвы тесно коррелируются с содержанием органического вещества [2]. Эти показатели агрофизических свойств могут регулироваться, в том числе и внесением органических удобрений. Большую тревогу научной общественности вызывает ухудшение гумусного состояния чернозема [3]. Вследствие этого наблюдается ухудшение водно-физических свойств: уплотнение почвы, снижение влагоемкости, водопроницаемости, развитие процессов водной эрозии.

От структурности в значительной мере зависят водно-физические свойства вообще и водоудерживающая способность почвы в частности. Это свойство обеспечивает устойчивую жизнедеятельность биогеоценоза в длительные бездождные периоды и характеризует почву как важнейший компонент биосферы. Водоудерживающая способность чернозема определяется объемом капиллярной пористости, которая тесно коррелируется с содержанием агрономически ценной структуры почвы [4].

Почвенная структура - это динамичный показатель, она разрушается и восстанавливается под влиянием комплекса факторов. Управление ими позволяет поддерживать почву в необходимом структурном состоянии и на этой основе управлять плодородием. Поскольку плодородие первично по отношению к урожаю, его воспроизводстве - обязательное и незаменимое условие интенсивного земледелия. В этой связи изучение структуры чернозема выщелоченного проблема актуальная.

В процессе исследований решали следующие задачи; структурный анализ чернозема выщелоченного при различном балансе органического вещества в пахотном горизонте (0-20 см). Поставленная цель может быть достигнута путем последовательного и поэтапного решения задач. Задачи исследований включали в себя:

-  анализ структуры чернозема выщелоченного в пашне;

-  анализ структуры чернозема выщелоченного под покровом многолетней естественной растительности;

-математическую обработку и агроэкологическую оценку структуры чернозема при различном балансе органического вещества в пахотном горизонте.

Объектом исследований служил чернозем выщелоченный, который сформировался на Зауральской эрозионно-денудационной равнине. Экспериментальный участок был заложен на северо-восточном склоне замкнутой впадины с визуально определенным уклоном 1,5-2,0 %. Поверхность экспериментального участка представлена целиной и пашней. Вдоль склона было заложено шесть основных разрезов по три разреза на целине и пашне. Для изучения структурности сверху вниз по склону с интервалом 7 м отобрали из пахотного горизонта (0-20 см) почвенные образцы для агрегатного анализа в 22 повторениях. После сушки в специальном помещении почвенные образцы подвергли агрегатному анализу по методу Н.И. Саввинова [1]. Результаты агрегатного анализа обработали методом математической статистики [5]. Агроэкологическая оценка структуры чернозема выщелоченного выполнялась по СИ. Долгову и П.У. Бахтину. Оразцы почвы в воздушно-сухом состоянии, отобранные на экспериментальном участке, подвергли агрегатному анализу. Результаты сухого агрегатного анализа чернозема выщелоченного целинного и пахотного сведены в таблицу 9.

Таблица–9 Результаты агрегатного анализа чернозема выщелоченного (Г.А. Панов, 2004)

Математическая обработка материалов агрегатного анализа почвенных образцов, отобранных с участка, представленного пахотным черноземом, показала: содержание агрономически ценных агрегатов варьирует в значительной степени (коэффициент вариации 46 %) от минимального значения 13,17 % до максимального - 84,0 %. Структура чернозема выщелоченного является примером непрерывной количественной изменчивости. Средняя арифметическая содержания агрономически ценной структуры составила 44,115 %. Значительная вариация данных обусловила высокую дисперсию S2, которая составила 420, стандартное отклонение S = 20,494 %. Коэффициент вариации V составил 46 %. Согласно агроэкологической оценке [1] структурное состояние пахотного чернозема выщелоченного имеет большой размах варьирования и изменяется от менее 20 % до более 80 %, при средней арифметической 44,115%, соответствующей удовлетворительной оценке (40-60 %).

Страницы: 1, 2, 3