ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 1, с. 71-81
УДК 631.432
ФИЗИКА ПОЧВ
НОРМАТИВЫ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПАХОТНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ* © 2014 г. И. В. Кузнецова, |В. Ф. Уткаева|, А. Г. Бондарев
Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7
Поступила в редакцию 04.07.2012 г.
Разработаны нормативы изменения физических свойств пахотных черноземов типичных и выщелоченных тяжелосуглинистого и легкоглинистого гранулометрического состава двух основных провинций лесостепной зоны ЕТР в условиях интенсивного сельскохозяйственного использования. Установлены пределы оптимальных, допустимых и критических значений физических свойств пахотного слоя этих почв для роста и развития растений. Показано, что варьирование физических свойств пахотного слоя черноземов связано не только с зонально-провинциальными особенностями, но и с длительностью и характером их использования и уровнем культуры земледелия. В пахотном слое этих почв подтиповые различия физических свойств в значительной мере снивелированы агротехническими мероприятиями и близкими требованиями возделываемых в зоне культур. При высокой культуре земледелия на полях среднего и высокого уровня плодородия физические свойства пахотных черноземов остаются в пределах, близких к оптимальным или допустимым значениям. По известным моделям составлен прогноз возможного техногенного уплотнения пахотного слоя черноземов лесостепной зоны разного гранулометрического состава и уменьшения урожая зерновых культур.
Нормативы изменения физических свойств могут быть использованы для оценки современного состояния физических условий плодородия пахотных почв, современных трендов изменения их физических свойств и как базовая основа для совершенствования региональных систем земледелия.
Ключевые слова: оптимальные, допустимые и критические значения физических показателей, равновесная плотность, структурный состав, прогноз уплотнения.
Б01: 10.7868/80032180X14010067
ВВЕДЕНИЕ
Физические свойства пахотных почв являются важным показателем почвенного плодородия, определяющим рост и развитие сельскохозяйственных культур, получение высоких и устойчивых урожаев.
Опасность агрофизической деградации пахотных черноземов обусловливает актуальность оценки уровня физических параметров их плодородия, определения тенденций и глубины их изменения за последние десятилетия. Такая оценка позволяет наметить различные агротехнологиче-ские, организационно-технические и мелиоративные мероприятия для оптимизации свойств почв.
Оценка изменения физических свойств почв в зависимости от характера и интенсивности ан-
* Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 11-04-02064а.
тропогенного воздействия необходима не только для корректировки и разработки новых агротех-нологий возделывания различных сельскохозяйственных культур, но и для конструирования и совершенствования сельскохозяйственных машин и орудий. Необходима она и для разработки системы регионального мониторинга физического состояния пахотных почв.
Первая наиболее полная оценка комплекса основных физических свойств в агрономических целях дана в работах Н.А. Качинского (1958, 1960 г.). В конце 60-90-х годов прошлого столетия появились работы по оценке отдельных физических свойств Н.Ф. Добрякова, С.И. Долговой и С.А. Мо-диной, П.У. Бахтина, И.Б. Ревута, В.Н. Димо, А.Г. Бондарева, И.В. Кузнецовой и некоторых других.
В 1990-2000-е годы в нашей стране и во всем мире (через 15—20 лет после начала использования на полях современной тяжелой техники) ост-
ро встает вопрос о деградации пахотных почв, в том числе физической деградации. Появляются работы по оценке степени деградации почв по комплексу свойств В. В. Снакина с соавт., В.Н. Шептухова с соавт., по оценке степени физической деградации основных типов почв Европейской территории России (ЕТР) по наиболее информативным показателям физических свойств этих почв А.Г. Бондарева и И.В. Кузнецовой.
В последние годы (2006—2010) в Почвенном институте им. В.В. Докучаева Россельхозакаде-мии разработаны методические рекомендации по оценке допустимых изменений свойств пахотных почв европейской территории России при антропогенных воздействиях [22].
Цели настоящей работы: 1) дать углубленное обоснование нормативов изменения физических свойств типичных и выщелоченных черноземов основных провинций лесостепной зоны ЕТР для оценки допустимых изменений их свойств в условиях интенсивного сельскохозяйственного использования; 2) установить оптимальные, допустимые и критические значения физических свойств этих почв для роста и развития сельскохозяйственных культур; 3) по известным моделям рассчитать прогноз возможного техногенного уплотнения пахотного слоя черноземов в результате воздействия почвообрабатывающей техники и прогноз возможного уменьшения урожая сельскохозяйственных культур в зависимости от величины уплотнения.
Нормативы изменения физических свойств пахотного слоя черноземных почв разработаны для почв подвергшихся комплексу антропогенных и природных воздействий, оказывающих наиболее мощное влияние на свойства пахотного слоя. Такое влияние оказывают механическая обработка почвы, уплотняющее воздействие движителей современной энергонасыщенной сельскохозяйственной техники, органические и минеральные удобрения, тип и вид севооборотов и особенности агротехники основных сельскохозяйственных культур, возделываемых в исследуемой зоне. К естественным воздействиям относятся процессы увлажнения и высыхания, замерзания и оттаивания почв, гумификации и минерализации органического вещества, процессы эрозии и др.
Нормативы составлены на основании обобщения и анализа накопленных авторами в результате многолетних исследований материалов, имеющихся литературных данных по особенностям физических свойств черноземных почв основных почвенных провинций лесостепной зоны ЕТР и материалов полевых опытов. При этом учитывались установленные взаимосвязи между отдельными показателями физических свойств и основными факторами, определяющими эти свойства.
Для прогноза уплотнения пахотного слоя черноземных почв движителями сельскохозяйственной техники и возможной потери урожая сельскохозяйственных культур использовались известные модели.
При разработке нормативов изменения физических свойств почв применялись следующие наиболее информативные показатели: равновесная плотность; структурное состояние почв, включающее содержание агрегатов агрономически ценного размера от 0.25 до 10 мм, глыбистой фракции (структурные отдельности >10 мм) и водопрочных агрегатов >0.25 мм, пористость агрегатов, водопроницаемость почв и наименьшая (полевая) влагоемкость (НВ), общая пористость и пористость аэрации. Учитывалось содержание гумуса и мощность гумусированного слоя почв. Шкалы оценок разработаны для почв тяжелого гранулометрического состава — тяжелых суглинков и легких глин, преобладающих среди пахотных черноземов лесостепной зоны.
Объектами исследований явились типичные и выщелоченные черноземы лесостепной зоны ЕТР, включающей, согласно почвенно-географи-ческому районированию страны, две основные провинции — Среднерусскую и Заволжскую [18].
Земледельческая освоенность Среднерусской провинции весьма высокая — 72—80%. Освоенность Заволжской лесостепной провинции, расположенной между Волгой и западным склоном Южного Урала, также высокая: в среднем около 58% с колебаниями от 30 до 80%.
Влагообеспеченность черноземов типичных и мощных лесостепной зоны к началу вегетации растений в пахотном слое близка к оптимуму (0.7—1.0 НВ). В слое 30—100 см она часто меньше оптимума. В вегетационный период влагообеспе-ченность не всегда достаточна. Теплообеспечен-ность почв в лесостепной зоне изменяется от выше средней до весьма хорошей. Сумма активных температур почвы составляет 2500—3700°С, что обеспечивает созревание зерновых (озимых и яровых), гречихи, подсолнечника, кукурузы на зерно, зернобобовых культур, сахарной свеклы и других теплолюбивых культур.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Нормативы изменения основных физических свойств черноземов типичных и выщелоченных разработаны по результатам исследований, выполненных в Курской, Липецкой, Белгородской областях Кузнецовой [9—11], Кузнецовой с соавт. [12—14, 19]; в Пензенской области — Гальдиным [1], в Татарстане — Колосковой [1], в Башкортостане — Гарифуллиным [1]; в Воронежской, Белгородской областях ЦЧР — Адерихиным [2], Ах-тырцевым, Лепилиным [3], Королевым [7].
Таблица 1. Нормативы изменения физических свойств пахотного слоя черноземов типичных и выщелоченных тяжелосуглинистого гранулометрического состава на лёссовидных суглинках при антропогенных воздействиях (западная часть Среднерусской провинции)
Показатели физических свойств почв Параметры физических свойств черноземов
оптимальные допустимые критические
Равновесная плотность, г/см3 1.10-1.25 1.25-1.35 >1.35
Общая пористость, % 65 55-45 <45
Пористость аэрации при НВ, % 15-25 10-15 <10
Содержание агрегатов 0.25—10 мм, % 50-80 50-30 <30
Содержание агрегатов >10 мм, % 20-30 50-30 >50
Содержание водопрочных агрегатов >0.25 мм, % 40-60 40-30 <30
Пористость агрегатов 5—7 мм, % 40-45 40-36 <36
Водопроницаемость, мм/мин* 1.0-1.5(1.3) 1.0-0.5 0.5-0.2
Наименьшая влагоемкость, % от массы 30-36 30-26 <26
* По установившейся скорости фильтрации.
В результате длительного и интенсивного сельскохозяйственного использования черноземных почв лесостепной зоны происходит агроген-ная гомогенизация пахотного слоя черноземов. При этом верхняя часть профиля почвы утрачивает морфологические признаки, позволяющие идентифицировать ее исходную типовую принадлежность. Образуется новый агрогенно-преобра-зованный горизонт [6].
Аналогичная закономерность отмечается в исследуемых почвах и по физическим свойствам. В связи с особенностями биоклиматических условий и почвообразующих пород лесостепной зоны типичные и выщелоченные черноземы западной части Среднерусской провинции, сформированные на лёссовидных суглинках, представлены в основном тяжелосуглинистыми раз
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.