Водно-физические свойства черноземов Южного Урала

Почвоведение

нем за 3 года составила 87,2%, а при использовании Урагана 4 л/га - 129,6%, Урагана 2 л/га + Эланта 1 л/га - 133,3%.

Выводы

1. При подготовке химического пара наилучшими оказались варианты Ураган 4 л/га и смеси Ураган 2 л/га + Элант 1 л/га, Ураган 1 л/га + Элант 1 л/га + аммиачная селитра 6 кг д.в./га, которые обес-

печили снижение засоренности на 56,961,5 %. При использовании механической обработки шло постоянное нарастание вьюнка полевого.

2. При химическом методе борьбы с сорняками в парах содержание нитратного азота и запасов общей влаги в слое 0-100 см было не меньше, чем при механической обработке.

3. Урожайность яровой пшеницы, посеянной по пару, в среднем за 3 года была наибольшей в вариантах Ураган 4 л/га и Ураган 2 л/га + Элант 1 л/га, где прибавка составила 0,54-0,59 т/га по сравнению с механической обработкой.

4. Использование химического пара экономически более выгодно, чем механическая обработка.

Литература

1. Каскарбаев Ж.А., Шашков В.П. Сохранение и повышение плодородия почвы путем минимализации обработки почвы и системы внесения удобрений.- Шортанды, 2005. - С.12.

2. Захаренко В.А., Захаренко А.В. Гербициды в системе паровой обработки //Защита и карантин растений.- 2004.- № 4.-С.80-81.

3. Терентьев О. В., Чернов Н. Д., Вагизов P.M. Научно-практическое руководство по освоению и применению технологий сберегающего земледелия.- M., 2004. - С. 36-37.

ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМОВ ЮЖНОГО УРАЛА

Л.А. СЕНЬКОВА,

кандидат биологических наук, доцент, Институт агроэкологии - филиал Челябинского ГАУ, г Челябинск

Ключевые слова: черноземы Южного Урала, профиль почвы, насыщенность влагой, пористость, горизонт почв, расход влаги.

Черноземы - зональные почвы агроландшафтов Казахстанской и Западносибирской провинций Южного Урала. Недостаточное их увлажнение в условиях высокой агрогенной нагрузки и предполагаемого глобального изменения климата вызывают необходимость изучения водно-физических свойств этих почв с целью их охраны и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Исследования проведены в пределах Челябинской области, фонд черноземных почв которой представлен в таблице 1.

Черноземы оподзоленные, находясь у подножия гор Южного Урала, имеют щебнистый профиль, на глубине около 1 м ограниченный горными породами (таблица 2). В профиле почвы преобладают крупнопылеватая и иловатая фракции, что характерно только для почв предгорных участков со сносом механических элементов с гор или переносом ветром с пониженных.

Наименьшая влагоемкость (НВ) в горизонте А составляет 29,6 % от массы почвы. Вся влага атмосферных

Фонд черноземов в Челябинской области, тыс. га

Таблица 1

Почвы Весь фонд Пахотные земли

всей области северная лесостепь южная лесостепь степь

Черноземы оподзоленные 5,0 - - -

Черноземы выщелоченные 1713,6 1171,9 402,9 453,9 315,1

Черноземы обыкновенные 1419,3 1147,3 83,1 364,9 699,3

Черноземы южные 138,0 121,9 - - 121,9

осадков, выпадающая в вегетационный период, может беспрепятственно поглощаться. В метровом слое тяжело- и среднесуглинистые оподзолен-ные черноземы способны удерживать до 380 мм влаги осадков.

Высокая общая пористость, наряду с относительно слабой уплотненностью профиля на целине, обусловливает удовлетворительное содержание воздуха при увлажнении, соответствующем НВ, поэтому пористость аэрации составляет в гумусовом горизонте 16,5-16,2% всех пор, убывая вниз по профилю до 12,8% объема почвы, что соответствует 30-26% общей пористости. Обводненная капиллярная пористость составляет, таким образом, 70-74% общей пористости и обусловливает повышенную мобильность и доступность растениям почвенной влаги [2]. Следовательно, в этой почве значительная часть влаги способна к восходящему передвижению при испарении под действием капиллярных сил, и десуктивный расход влаги из верхних горизонтов легко восполняется восходящим передвижением почвенной влаги из нижних слоев в случае,

если она превышает 70% НВ.

Диапазон активной влаги (ДАВ) высок (18,5-19,2% массы почвы или 65-72% НВ).

Приведенные данные показывают, что соотношение капиллярной и некапиллярной пористости в оподзоленных черноземах достаточно благоприятное, но не соответствует идеальному (60 и 40% соответственно).

По влагоемкости и доступности влаги растениям черноземы оподзоленные аналогичны черноземам выщелоченным. Так, в слое 0-50 см запасы влаги при НВ в черноземе выщелоченном и оподзоленном составляют, соответственно, 158 и 157 мм, ДАВ этих почв составляет 107 и 109 мм. Таким образом, черноземы оподзоленные при оптимальной влагоемкости и аэрации имеют благоприятное сложение, высокую подвижность влаги, они высокогумуси-рованы и не засолены. По данным Ю.Д. Кушниренко [3] и А.П. Козаченко [1], эти почвы следует считать одними из лучших почв.

Для черноземов выщелоченных в агромелиоративном отношении характерны благоприятное сложение по плотности, равномерность по профилю гранулометрического состава с оптимальным содержанием физической глины (таблица 3).

НВ в горизонте А целины достигает 26% от массы почвы и 23-24% - в пашне, составляя по всему профилю около

Примечание: данные А.П. Козаченко [1]

The Chernozems of South Ural, structure of ground, saturation a moisture, porosity, horizon of ground, the charge of a moisture.

Таблица 2

Водно-физические свойства чернозема оподзоленного на целине

Горизонт Частицы < 0,01 мм Плотность сложения, г/см3 Пористос ть, % НВ МГ ВЗ ДАВ Пористость аэрации при НВ, % от

% от массы почвы объема почвы пористости

А 43,7 1,20 52 29,6 7,8 10,4 19,2 16,5 30

В1 45,4 1,28 52 28,0 7,1 9,5 18,5 16,2 30

В2 45,7 1,39 49 28,2 6,2 8,3 19,9 12,8 26

Таблица 3

Водно-физические свойства чернозема выщелоченного

Горизонт Частицы < 0,01 мм Плотность сложения, г/см3 Пористость, % НВ МГ ВЗ ДАВ Пористость аэрации при НВ, % от

% от массы почвы объема почвы пористости

Разрез 25. Целина. Красноармейский р-н

А 41,2 1,20 53 26,0 6,0 8,0 18,0 22 41

В1 41,8 1,21 53 26,4 6,0 8,0 18,4 24 45

В2 42,6 1,29 51 24,7 6,0 8,0 16,7 19 37

ВС 44,0 1,30 52 25,3 6,0 8,0 17,3 19 37

С 43,4 1,39 49 21,8 6,0 8,0 13,3 18 36

Разрез 25 а. Пашня. Красноармейский р-н

Апах. 39,6 1,10 59 24,2 6,0 8,0 16,2 32 55

В1 41,0 1,38 48 23,1 6,0 8,0 15,1 16 34

В2 43,9 1,33 51 23,9 6,0 8,0 15,9 20 39

ВС 44,4 1,32 52 24,8 6,0 8,0 16,8 19 37

С 44,5 1,39 50 21,0 6,0 8,0 13,0 21 42

Таблица 4

Водно-физические свойства чернозема обыкновенного

Горизонт Частицы < 0,01 мм Плотность сложения, г/см3 Пористост ь, % НВ МГ ВЗ ДАВ Пористость аэрации при НВ, % от

% от массы почвы объема почвы пористости

Разрез 18. Целина. Варненский р-н

А 40 1,22 52 25,2 7,0 9,4 15,8 21,3 41

В1 41 1,25 52 25,5 7,0 9,4 16,1 20,2 40

В2 42 1,27 53 27,4 7,0 9,4 18,0 18,2 34

ВС 43 1,32 51 28,7 7,0 9,4 19,3 13,1 25

С 44 1,34 51 24,1 7,0 9,4 14,7 18,7 36

Разрез 18. Пашня. Варненский р-н

Апах. 37 1,00 62 23,1 7,0 9,4 13,7 38,9 60

В1 38 1,25 57 23,7 7,0 9,4 14,3 28,8 50

В2 42 1,30 53 27,5 7,0 9,4 18,1 19,6 38

ВС 44 1,35 51 28,0 7,0 9,4 18,6 13,2 26

С 44 1,37 50 25,0 7,0 9,4 15,6 15,8 31

30% объема почвы. В слое 0-50 см среднесуглинистые черноземы удерживают в целинном состоянии 158 мм влаги, в пашне - 150 мм. Эти почвы средневлагоемкие, но их ДАВ высок (до 70% от НВ). По влагоемкости и запасу активной влаги они не уступают аналогичным по гранулометрическому составу черноземам Западной Сибири [4], но в сравнении с черноземами европейской части России имеют меньшие запасы [5,6], что связано с меньшей мощностью гумусового горизонта.

Для этих почв характерно повышенное и при этом почти равное содержание мелких и крупных пор и пониженное содержание средних пор, что обусловливает хорошую водоудерживающую способность, высокую капиллярную подвижность и доступность растениям почвенной влаги [4].

В целинной почве при плотности сложения 1,2 г/см3 в состоянии НВ создается идеальное соотношение пор, когда 40% пористости относится к пористости аэрации, а 60% занято водой. Содержание воздуха при этом составляет около 20% объема почвы при одновремен-

но хорошей обводненности.

В пахотном горизонте плотность сложения (1,10 г/см3) обусловливает неидеальное соотношение между капиллярной и некапиллярной пористостью: 54% объема пористости представлено некапиллярной и 46% - капиллярной, воздухсодержащие поры при этом составляют около 30% объема почвы. Повышение уплотнения в подпахотных слоях до 1,4 г/см3 снижает общую пористость до 48%, при которой только 30% приходится на пористость аэрации, а обводненность составляет 70% пор, что снижает влагоаккумулятивную способность чернозема в орошаемых условиях и обусловливает сток поливных вод. Однако и это повышение плотности сложения не очень высокое.

В горизонте В2, не подверженном влиянию механической обработки и образованию плужной подошвы, вновь наблюдается оптимальное соотношение воздушной и водной фаз, характерное для целинного состояния.

Величина влажности разрыва капилляров (ВРК) в слое 0-50 см составляет 20,9% массы почвы, или 73,8% от НВ,

Почвоведение

поэтому значительная часть влаги в этих почвах способна к восходящему передвижению из нижних слоев при испарении под действием капиллярных сил, если почва увлажнена выше ВРК.

В процессе использования в пашне эти черноземы Южного Урала способны сохранять удовлетворительную макроструктуру, что объясняется высоким содержанием гумуса, составляющим на целине в верхнем слое 8,51 % (236,8 т/ га), в пашне - 8,1 %(176,7 т/га), в слое 01 00 см - 489,3 и 431,0 т/га соответственно.

Черноземы обыкновенные имеют благоприятные водно-физические свойства, но имеют некоторые особенности (таблица 4). Так, достаточное воздухо-содержание при НВ, составляющее около 20% объема пор в верхних горизонтах целины, снижается в нижних горизонтах до 13,1%. Иногда оно излишне высоко на пашне (60% общей пористости) с низкой плотностью сложения (1,00 г/см3). В таком случае обводнено при НВ только 40% пор.

Подобные условия наблюдаются в выщелоченных черноземах. Но в обыкновенных черноземах как на целине, так и в пашне часто наблюдается излишне высокое обводнение, иногда до 70-84% объема пор в иллювиальных горизонтах, что объясняется их сильной окарбона-ченностью, вследствие чего, с повышением содержания капиллярных пор снижается воздухосодержание до величин, менее 15% объема почвы. Капиллярная пористость способствует накоплению влаги при НВ в слое 0-50 см на целине 168 мм, в пашне - 158мм.

ДАВ составляет 13,7-19,3% от массы почвы, что соответствует в среднем 20% объема почвы, или 64-67% НВ, что является хорошим показателем.

Появляются особенности и в составе агрегатов черноземов обыкновенных. Хотя при сухом просеивании фракция агрегатов размером более 1 мм приближается к таковым значениям (около 70 %) в выщелоченных черноземах, под воздействием воды они размокают в два раза сильнее на целине, на пашне и пастбище - иногда почти в три раза. Однако оструктуренность остается относительно благоприятной, что обеспечивается характером и высоким содержанием гумуса, и, очевидно, минералогическим составом.

Таким образом, черноземы обыкновенные являются плодородными почвами с благоприятными физическими, водными и воздушными свойствами. Однако при использовании в качестве сельскохозяйственных угодий они деградируют вследствие смены фитоценозов нерационально используемыми агроценозами: снижаются содержание гумуса, водопрочность макроструктуры, ухудшаются физические и водные свойства.

Черноземы южные по совокупности агромелиоративных свойств уступают всем другим подтипам черноземов в Че-

Таблица 5

Водно-физические свойства чернозема южного

Горизонт Частицы < 0,01 мм Плотность сложения, г/см3 Пористос ть, % НВ МГ ВЗ ДАВ Пористость аэрации при НВ, % от

% от массы почвы объема почвы пористости

Разрез 32. Целина. Брединский р-н

А 37,8 1,24 55 22,4 8,0 10,7 11,7 27,2 49

Bi 38,6 1,26 55 20,5 8,0 10,7 9,8 29,2 53

В2 40,9 1,40 49 24,0 8,0 10,7 13,3 15,4 31

В3 40,8 1,37 50 20,1 8,0 10,7 9,4 22,5 45

С 42,3 1,39 49 15,0 8,0 10,7 4,3 29,2 49

Разрез 32 а. Пашня. Брединский р-н

А 36,5 1,10 59 20,5 8,0 10,7 9,8 36,5 51

Bi 37,9 1,40 49 19,5 8,0 10,7 8,8 21,7 44

В2 42,1 1,49 46 24,1 8,0 10,7 13,4 10,1 22

В3 41,7 1,41 49 20, 8,0 10,7 9,3 20,8 42

С 42,6 1,40 49 17,0 8,0 10,7 6,3 25,2 51

лябинской области (таблица 5).

Пористость аэрации в верхних гумусовых слоях высока, при этом в почве в среднем 50% общей пористости составляют поры аэрации и 50% - обводненные капиллярные поры. В нижележащих уплотненных, окарбоначенных и солонцеватых слоях южных черноземов соотношение воздуха и воды при НВ менее благоприятное: иногда до 7886% всех пор приходится на воду, а на воздух - 22-14 %.

НВ черноземов южных составляет в горизонте А 19,5-22,4% массы почвы или 22,5-27,8% объема почвы, ДАВ - 9,313,4% от массы почвы или 46-53% от НВ. Запасы влаги при НВ в слое 0-50 см на целине и в пашне составляют 135 и 134 мм, а ДАВ - 63 и 64 мм соответ-

ственно, то есть они несколько меньше, чем в других подтипах черноземов.

Особенности агрегатного состава этих почв обусловливают более легкую, по сравнению с вышерассмотренными черноземами, податливость процессам эрозии. Если содержание ценных агрегатов в целинных южных черноземах в сухом состоянии составляет 77,8%, то в пашне снижается до 41% всех агрегатов. Во влажном состоянии эрозионноопасные фракции менее 1 мм составляют около 59%. Причиной ухудшения структуры является снижение содержания гумуса в этих почвах. Однако структура целинных южных, как и выщелоченных, оподзолен-ных и обыкновенных черноземов Южного Урала несколько лучше, чем в ана-

Почвоведение

логичных почвах Западной Сибири [7].

Полученные данные показывают, что черноземы южные имеют большую природную предрасположенность к деградации, поэтому на склонах подвержены эрозионным процессам. Однако противоэрозионная технология возделывания сельскохозяйственных культур во многих хозяйствах области не применяется совсем [8]. Для сохранения плодородия черноземов южных, расположенных на склонах, необходимы строгое соблюдение элементов почвозащитных технологий, разработка и внедрение систем земледелия на адаптивно-ландшафтной основе.

Выводы. Анализ

Таким образом, почвенный покров Южного Урала в пределах Казахстанской и Западносибирской провинций характеризуется богатством потенциально высокоплодородных черноземных почв, представляющих национальное богатство России. Сохранение их устойчивости при использовании в сельском хозяйстве - основная задача нашего времени, при этом необходимо учитывать, что они несут высокую агрогенную нагрузку, подвержены природной и хозяйственной эрозии и не всегда достаточно увлажнены. Эта проблема может решаться путем разработки и применения систем земледелия, соответствующих современным природоохранным мерам, и проведения регионального агроэколо-гического мониторинга.

Литература

1. Козаченко А.П. Обоснование приемов рационального использования, обработки и мелиорации земель сельскохозяйственного назначения Челябинской области. - Челябинск, 1999. ? 145 с.

2. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. - Т.1. - М.: Гидрометиздат, 1965. - 663 с.

3. Кушниренко Ю.Д Челябинская область / Агрохимическая характеристика почв СССР. ? Т.8. - М.: Наука, 1968. - С. 219-273.

4. Почвенно-физические условия мелиорации в Западной Сибири / Под ред. В.П. Панфилова. Новосибирск: Наука, 1977. - 89 с.

5. Коковина Т.П. Водный режим мощных чернозёмов и влагообеспеченность на них сельскохозяйственных культур. - М.: Колос,

1974. - 304 с.

6. Иовенко Н.Г. Водно-физические свойства и водный режим почв УССР. - Л.: Гидрометиздат, 1960. - 352 с.

7. Агрофизическая характеристика почв Западной Сибири / Под ред. Панфилова В.П. - Новосибирск: Наука, 1976. - 542 с.

8. Комплексный доклад о состоянии окружающей природной среды Челябинской области в 2003 году. - Челябинск, 2004. - С. 50-64.

ИЗМЕНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА НИТРАТНОГО, АММИАЧНОГО АЗОТА, БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УДОБРЕНИЙ

Т.В. ПАВЛЕНКОВА,

научный сотрудник, Уральский НИИСХ, г. Екатеринбург

Ключевые слова: удобрения, биологическая активность почвы, всхожесть сельскохозяйственных культур, нитратный и аммиачный азот.

Получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур возможно лишь при полной обеспеченности растений питательными элементами. Только с внесением удобрений становится возможным вмешаться в круговорот веществ, поднять урожай-

ность и увеличить продуктивность почв. Эффективность азотного питания растений обуславливается формами азотных соединений и условиями их применения [1, 2, 3, 4].

Цель и методика исследований Исследования по влиянию удобре-

ний на количество нитратного, аммиачного азота и биологическую активность серой лесной почвы проводились в период 1997-2002 гг. Повторность трехкратная. Общая площадь делянки 80 м2 (20х4).

Fertilizers, biological activity of ground, efficiency of agricultural crops, ammoniac nitrogen.