ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 10, с. 1259-1263
ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ
УДК 631.458(571.54)
ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРОВ ИА АГРЕГАТНЫЙ СОСТАВ КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ
© 2004 г. Н. Б. Намжилов, Ю. Б. Цыбенов
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6
Поступила в редакцию 23.12.2002 г.
Представлены результаты исследований по изучению влияния высокомолекулярных химических соединений - полимеров на устойчивость каштановых почв Западного Забайкалья (Республика Бурятия) к дефляционным процессам.
ВВЕДЕНИЕ
Характерным для климата Забайкалья является резкая континентальность, длительная и суровая зима, короткое и жаркое лето, резкое колебание температур как в течение года, так и в течение суток, наличие сильных ветров в весенний и раннелетний периоды. При малом количестве осадков (200-300 мм в год) отчетливо выражена сезонность в их распределении (выпадают они в основном в июле и августе).
Сельскохозяйственные угодья республики, в первую очередь пахотные, в значительной степени подвержены эрозионным, особенно дефляционным, процессам. Дефляционные процессы, разрушая и снося верхний плодородный слой почвы, уменьшают перегнойно-аккумулятивный горизонт, а иногда приводят к полной его утрате.
Ветровой эрозии или дефляции подвергаются легкие бесструктурные почвы, которые имеют плохо развитую дернину, бедны перегноем, слабосвязаны. Размер структурных агрегатов является при этом весьма важным фактором, влияющим на развитие дефляционных процессов. Установлено, что в повышении противоэрозионной устойчивости поверхности почвы большое значение имеют комочки или структурные отдельности определенных размеров, которые на поверхности служат микроветроломами, значительно снижая скорость ветра и задерживая наиболее разрушительные скачущие частицы почвы [2, 18, 20, 21]. Исследованиями установлено, что наибольшей податливостью дефляционным процессам обладают частицы почвы размером менее одного миллиметра в диаметре [19].
Следовательно, структура почвы считается одним из основных показателей устойчивости почвы против ветровой эрозии. Искусственное оструктуривание бесструктурной почвы при возможном малом ее распылении является составной частью приемов борьбы с дефляцией почв. Кроме того, улучшение структуры и состава поч-
вы способно оказывать положительное влияние на создание среды, благоприятствующей развитию микробиологических и биохимических процессов, на стимулирование роста и развития культурных растений.
Одним из эффективных методов борьбы с эрозией является применение химических средств, улучшающих структуру почв. Вопрос об искусственном оструктуривании почв путем внесения в них полимеров - высокомолекулярных химических соединений в настоящее время приобрел актуальность в связи с эрозией почв, в первую очередь с ветровой, на значительной площади сельскохозяйственных земель.
В Советском Союзе исследования по искусственному структурообразованию проводились с 50-х годов двадцатого столетия в ряде институтов и опытных станций. Испытан ряд импортных и отечественных препаратов [3, 7, 10, 12-14 и др.]. При этом образование структуры происходит при внесении в почву полимеров, которые увеличивают размеры почвенных агрегатов, повышают их водопрочность, уменьшают ветровую и водную эрозию, улучшают использование осадков, газообмен между почвой и атмосферой, в результате повышают биологическую активность и плодородие почвы.
По результатам проведенных исследований, как у нас, так и за рубежом, лучшими полимерами оказались полиакриламид (ПАА) и препарат К-4. Первый улучшает структуру и физические свойства разных почв, повышает сопротивляемость их к выдуванию, закрепляет сыпучие пески [5, 911, 15, 16]. Высокомолекулярное соединение К-4 оказалось эффективным структурообразовате-лем [2, 18, 20, 21]. Оно было испытано на орошаемых сероземах Средней Азии и дало положительные результаты [1, 8].
Использование полимеров в качестве искусственных структурообразователей особенно интересно на легких почвах в районах развития ветро-
вой эрозии, где почвы даже в естественном состоянии сильно распылены.
Создание искусственной связности комков и увеличение крупных водопрочных агрегатов в легких почвах Забайкалья является крайне необходимым условием для успешной борьбы с ветровой эрозией и поднятия общего плодородия почв. Основным пахотным фондом региона являются каштановые почвы легкого гранулометрического состава, которые практически бесструктурны, в результате чего распыляются при обработке и сильно подвергаются дефляционным процессам.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Проводились лабораторные, вегетационные и полевые мелкоделяночные опыты по искусственному оструктурированию каштановых почв Се-ленгинского среднегорья. Для проведения лабораторных исследований брали образцы каштановой супесчаной почвы, которая имела невысокое содержание гумуса (1.0-1.2%), сильно распылена (количество эрозионноустойчивых фракций составляло всего 13.2%), поэтому очень податлива к выдуванию.
В качестве искусственных структурообразова-телей использовались полимеры: полиакриламид и препарат К-4. ПАА представлял собой труднорастворимую массу. Растворяли его при сильном и продолжительном перемешивании в воде с помощью компрессорного воздуха. Полимер К-4 или ПАН - неполностью гидролизованный поли-акрилонитрил был синтезирован в 1961 г. в Институте химии АН Узбекской ССР. Концентрированный К-4 - вязкая густая масса кремового цвета, имел сильный аммиачный запах, хорошо растворим в воде, в отличие от ПАА.
При закладке лабораторных опытов использована методика АФИ: навеску почвы, растертую и просеянную через сито с отверстиями 0.25 мм, увлажняли 0.5%-ным растворами К-4 и ПАА, во все варианты добавляли соответствующее количество воды, чтобы довести влажность почвы до 30% [11], после чего ее тщательно перемешивали шпателем для повышения эффективности полимеров, так как при пропитывании почвы им не обеспечивается достаточно равномерное распределение его среди частиц почвы [3]. Контрольные варианты обрабатывались водой. Опыты имели четыре варианта на каждый полимер в четырех повторностях. Дозы полимеров ПАА и К-4 составляли 0.05; 0.1; 0.2; 0.3; 0.4 и 0.5% действующего вещества от веса абсолютно сухой почвы.
В почвах, обработанных полимерами, определяли агрегатный состав в двух повторностях через две недели после закладки опытов по методу Савинова в модификации АФИ, исключающей
предварительное размывание структурных от-дельностей в воде для мокрого просеивания.
В целях проверки данных лабораторных опытов проводились полевые мелкоделяночные опыты на площадках по 4 м2 в 2-кратной повторности при расположении делянок в один ярус. После посева яровой пшеницы сорта "Онохойская-4" почву обработали на глубину 0-5 см растворами ПАА и К-4 из расчета 0.05; 0.1; 0.2; 0.3; 0.4 и 0.5% действующего вещества от веса абсолютно сухой почвы.
В целях выяснения вопроса о том, что изучаемые полимеры действительно являются азотсодержащими удобрениями, проводились поисковые исследования по изучению удобрительной роли ПАА.
Для выполнения поставленной задачи были проделаны вегетационные опыты со следующей схемой: 1. Контроль; 2. Фон №К; 3. №К + 0.3% ПАА; 4. №К + 0.4% ПАА; 5. №К + 0.5% ПАА; 6. РК + 0.3% ПАА; 7. РК + 0.4% ПАА; 9. РК + 0.5% ПАА. Опыты проводились с той же дефлирован-ной каштановой супесчаной почвой. В опытах применялся органический высокомолекулярный полимер - 8%-ный полиакриламид (СН2=СН-СО-КН2)„. Вегетационные опыты были заложены по методике Соколова [17]. Основные операции при постановке опытов: взятие почвы с поля, подготовка и набивка ею сосудов, внесение удобрений, посев, уход за растениями, полив и учет урожая. Для опытов почву перемешивали, пропускали через металлическое сито диаметром в 3 мм и удаляли камни, корни, пожнивные остатки. Опыты проводились в 6-кратной повторности. Для полива на дне сосуда использовались трубочки размером 21 х 0.15 см. В качестве дренажа брали крупную речную гальку, которая отделялась от почвы марлевым кругом. Навески почвы весом 6 кг, подготовленные для набивки сосудов, высыпали в большой эмалированный таз. Согласно схеме опыта, добавляли соответствующее количество минеральных удобрений и раствора ПАА. Почву и удобрения, раствор полимера тщательно перемешивали и этой смесью набивали сосуды.
Азотное, фосфорное и калийное удобрения брали в виде чистых химических солей КН4КО3, Са(Н2РО4)2 и КС1 из расчета 150 мг действующего вещества каждого на 1 кг почвы. КН4КО3 и КС1 применялись в виде раствора, а Са(Н2РО4)2 - в виде порошка.
Для посева были использованы семена овса "Золотой дождь". Посев производился проросшими семенами. В каждый сосуд высевали по 60 штук семян. Для равномерного распределения их по поверхности почвы пользовались картонным шаблоном. Почву ежедневно поливали по весу до 60% от полной влагоемкости.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Обработанная полимерами почва даже визуально отличалась своей структурностью от исходной. При этом количество эрозионноустойчи-вых агрегатов в почве возросло до 79.8% (ПАА) и 78.9% (К-4) (табл. 1). Следует отметить, что созданная с помощью полимеров структура обладала значительной водопрочностью (табл. 2). Из данных этой таблицы видно, что наибольший выход водопрочных агрегатов отмечается от воздействия на почву полимеров при дозе 0.4 ПАА и 0.3% К-4. Следовательно, эти дозы оказались наиболее оптимальными. С увеличением дозы полимеров выше оптимальной, их эффективность снижается. Вершинин и Константинова [4] объясняют это тем, что структурообразующие вещества вызывают лучший эффект при количестве их, равном одномолекулярному покрытию поверхности клеящим веществом.
Важна не только водопрочность агрегатов, но и их стойкость к физическим воздействиям. Устойчивость искусственно созданной структуры проверяли, подвергая ее ударам капель воды. Навеску почвы помещали на сито, на которое равномерно падали капли воды с высоты одного метра. Для полного размывания комков почвы контроля потребовалось 11.5 минуты. Образцы опытных вариантов подвергали ударам капель в течение 6
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.