Физические свойства чернозема обыкновенного после химической мелиорации удобрительно-мелиорирующими компостами

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 2(02), 2011 г.

УДК 631.445.41:631.425:631.8

Л. М. Докучаева, Е. В. Долина

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПОСЛЕ ХИМИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ УДОБРИТЕЛЬНО-МЕЛИОРИРУЮЩИМИ КОМПОСТАМИ

В статье приведены результаты последействия мелиорантов и компостов на физические свойства деградированных черноземов и выявлены зависимости между плотностью почв и щелочностью и между плотностью почв и содержанием обменного натрия в почвенно-поглощающем комплексе, характеризующем солонцеватость почв.

Ключевые слова: щелочность, солонцеватость, плотность почвы, мелиоранты, удобрительно-мелиорирующие компосты, фосфогипс, глауконит.

L. M. Dokuchaeva, E. V. Dolina

PHYSICAL PROPERTIES OF ORDINARY CHERNOZYOM AFTER CHEMICAL LAND IMPROVEMENT WITH FERTILIZING-AMELIORATIVE COMPOSTS

The results of post-action for ameliorants and composts on physical properties of degradated chernozems are presented in the article.

Relationships between density and alkalinity of soils as well as between soil density and exchangeable Na content in soil-absorbing complex that characterizes soil alkalinity are revealed.

Key words: alkalinity, soil solidity, ameliorants, fertilizing-ameliorative composts, phosphoric gypsum, glauconitic.

Любое освоение земель, как в богарных, так и в орошаемых условиях сопровождается уплотнением почв. Если на богаре это связывается с применением тяжелых средств механизации, нарушением технологии возделывания сельскохозяйственных культур, отсутствием продуманной системы внесения органических и минеральных удобрений, при орошении к этим причинам добавляются переполивы, высокая интенсивность дождя поливной техники, использование для поливов вод низкого качества. Последние способствуют проявлению таких процессов, как щелочность и солонцеватость, которые провоцируют диспергацию почвенной массы. В результате отмечаются увеличение плотности почв, ухудшение структуры пахотных горизонтов, снижение водопрочности агрегатов, а вместе с этим появление липкости, глыбистости и других отрицательных свойств. Так,

на массивах Азовской ОС, орошаемых более 30 лет слабоминерализованной водой сульфатно-натриевого состава плотность пахотного слоя со-

3 3

ставляла более 1,3 т/м , а на богарных участках не превышала 1,2 т/м [1]. Анализ научной литературы показал, что основными причинами ухудшения физических свойств черноземов являются наличие монтмориллонито-вой илистой фракции, которая провоцирует сильное набухание почвенной массы, а также образование при поливах щелочности и солонцеватости, которые способствуют диспергации агрегатов почв [1-3].

Это подтверждают выявленные нами зависимости между плотностью почв и щелочностью (НСО3 - Са + Ка + Mg) и между плотностью почв и содержанием обменного натрия (Ка) в почвенно-поглощающем комплексе (ППК), характеризующем солонцеватость почв (рисунки 1, 2).

2,5 2

I-

о о

Й 1 о о

Е ЕГ

О

Е 0,5

В

0 -|-----------1---------1----------1----------1----------1----------1---------1----------1

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

Плотность почвы, т/м3

Рисунок 1 - Влияние щелочности на уплотнение почвы

в слое 0-20 см

Квадрат коэффициента корреляции ^ ) или так называемый коэффициент детерминации является более прямым способом выражения зависимости одной величины от другой. Как показали наши исследования,

у = 3,297х - 3,079

В.г = 0,802

♦ /

♦ /Л

'  —♦— /♦ / ** —А—♦

плотность почвы на 80 % зависит от солонцеватости и щелочности, то есть от тех химических процессов, которые развиваются в почвах при поливах водой низкого качества.

10

0 -I------------------------------------------1---------------------------------------1---------------------------------------1--------------------------------------1

0 0,5 1 1.5 2

Плотность почвы, т/м3

Рисунок 2 - Влияние солонцеватости на уплотнение почвы

в слое 0-20 см

Чтобы улучшить физические свойства орошаемых почв, необходимо, в первую очередь, снизить (устранить) щелочность и солонцеватость, используя для этого химический способ мелиорации. В качестве мелиорантов нами взяты созданные в нашем институте удобрительно-мелиорирующие компосты, приготовленные на основе привезенного фос-фогипса и местной минеральной кальцийсодержащей залежи - глауконита. В качестве органического компонента использован птичий помет, как наиболее распространенный вид органики, в связи с развитием отрасли птицеводства [4].

Объектом исследования являлись обыкновенные черноземы деградированные в результате поливов водой сульфатно-натриевого состава с минерализацией 1,7-1,9 г/дм , расположенные на бывшей Азовской ОС в ГП «Батайское» Аксайского района Ростовской области.

В исходном состоянии (до мелиорации) они были уплотнены в слое 0-20 см и сильно уплотнены в слое 20-40 см. В целом в сорокасантиметровом слое плотность почвы составляла 1,26 т/м и характеризовалась как сильноуплотненная. Соответственно и порозность в слое почвы 0-20 см относилась к категории удовлетворительной, глубже - к неудовлетворительной.

Результаты определения содержания агрегатов 0,25-10,0 мм при мокром просеивании, по которым оценивается структурное состояние и сумма водопрочных агрегатов > 0,25 мм, показали, что до мелиорации структурное состояние черноземов длительно орошаемых, согласно классификации, было в слоях 0-20 см - удовлетворительное, 20-40 см -неудовлетворительное. По водопрочности состояние этих слоев характеризовались как неудовлетворительное [5].

Фактор дисперсности для чернозема обыкновенного тяжелосуглинистого не должен превышать 10 %. В исследуемых нами черноземах до проведения мелиоративных мероприятий он составлял 14-18, что свидетельствует об их физической деградации.

Поскольку физические свойства почв, особенно нарушенных в результате химического воздействия поливных вод, трудно поддаются восстановлению, нами их определение проводилось после 3-х лет последействия внесенных мелиорантов - фосфогипса (Ф) и глауконита (Гл.), органики - птичьего помета (П.п.) и удобрительно-мелиорирующих компостов, приготовленных в различных комбинациях и соотношениях (П.п. + Ф, П.п. + Гл. и П.п. + Ф + Гл.). В качестве контроля был взят вариант - без внесения мелиорантов.

В результате проведенных исследований было выявлено, что фосфо-гипсосодержащие компосты по своему влиянию на солонцеватость и щелочность относились к быстродействующим средствам, а глауконитосодержащие - к медленнодействующим. Последние стали себя проявлять

только к третьему году исследований [6]. Птичий помет на третий год последействия способствовал некоторому разуплотнению почв. В 0-20 см слое плотность почвы на этом варианте составляла 1,19 т/м и характеризовалась как уплотненная, в то время как на контроле после трех лет освоения и до мелиорации эти показатели равнялись соответственно 1,23 и 1,21, и почва считалась по классификации сильноуплотненной.

Слой почвы 20-40 см продолжал оставаться сильноуплотненным. На этом варианте не намечалось улучшение структурного состояния и усиление водопрочности агрегатов. Видимо, птичий помет, имея реакцию ближе к щелочной, не способствовал агрегации почвенной массы и образованию агрегатов, а незначительное разуплотнение объясняется разбавлением почвы органикой.

Совершенно иная ситуация складывалась при внесении фосфогипса, кислая среда которого обеспечивала снижение щелочности почвенного раствора, в результате чего происходила коагуляция мелких частиц в более крупные и образование структуры. Плотность почв в слое 0-20 см уменьшилась по сравнению с контролем на 11 % и стала равняться 1,10 т/ м , порозность - 57 %, дисперсность - 8, что характеризует ее как отличную, структурное состояние - хорошее, водопрочность из категории неудовлетворительной перешла в удовлетворительную.

Следует отметить, что в результате большой растворимости фосфо-гипса он улучшил не только поверхностный слой 0-20 см, но и слой 20-40 см. Соответственно улучшился в целом сорокасантиметровый слой. Аналогичные результаты получены и на вариантах с фосфогипсосодержа-щими компостами, где также произошло разуплотнение, увеличение содержания водопрочных агрегатов и улучшение микроструктуры.

Несколько иное положение оказалось при внесении глауконитов и глауконитосодержащих компостов.

Глаукониты - кальцийсодержащие залежи нейтральной реакции.

Из-за такой реакции они обладают более слабой активностью, но их действие нарастает с каждым годом. Это наглядно видно при рассмотрении физико-химических свойств, когда положительное влияние на рассоление, рассолонцевание, ощелачивание этими мелиорантами усиливалось от года к году [6].

На третий год последействия глауконита и птичьего помета с глауконитом физические показатели не достигли оптимальных величин, но проявилась тенденция к их оптимизации. Почвы стали характеризоваться как уплотненные, в то время как до внесения мелиорантов они были сильноуплотненными. Структурное состояние на варианте с чистым глауконитом осталось удовлетворительным, на варианте с компостом из него -хорошим. Усилилась водопрочность агрегатов, перейдя из категории неудовлетворительной в категорию недостаточно удовлетворительную.

На рисунке 3 (а, б, в, г) видно, что с уменьшением щелочности и со-лонцеватости, почва в большей степени разуплотнялась, а содержание водопрочных агрегатов увеличивалось.

а)

б)

Ф

П.п.-Гл.

в)

г)

Рисунок 3 (а, б, в, г) - Изменение свойств чернозема обыкновенного в 0-40 см слое при химической мелиорации

Таким образом, фосфогипсосодержащие компосты в наибольшей степени способствовали оптимизации физических свойств деградированного чернозема. Глауконитосодержащие компосты, как более медленнодействующие мелиоранты, разуплотнили почву, улучшили аэрацию и структуру почв к третьему году последействия, но в меньшей степени, чем фосфогипсосодержащие компосты.

Список использованных источников

1 Скуратов, Н. С. Использование и охрана черноземов / Н. С. Скуратов, Л. М. Докучаева, О. Ю. Шалашова. - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2001. - 246 с.

2 Минашина, Н. Г. Заботиться о плодородии почв при орошении / Н. Г. Минашина. // Мелиорация и водное хозяйство. - 1988. - № 2. - С. 36-38.

3 Мелиорация солонцовых почв в условиях орошения / Н. С. Скуратов [и др.]. - Новочеркасск: НОК, 2005. - 180 с.

4 Разработать способы комплексной мелиорации орошаемых солонцовых почв, ориентированные на использование местных минеральносырьевых ресурсов и органических удобрений: отчет о НИР (заключ.): 2.8 / ФГНУ «РосНИИПМ»; рук.: Щедрин В. Н. - Новочеркасск, 2007. - 186 с. -Исполн.: Докучаева Л. М., Юркова Р. Е., Шалашова О. Ю. [и др.]. -№ ГР 01200801023. - Инв. № 02200800212.

5 Руководство по контролю и регулированию почвенного плодородия орошаемых земель при их использовании / Н. С. Скуратов [и др.]. - Новочеркасск, 2000. - 85 с.

6 Долина, Е. В. Физико-химические свойства чернозема обыкновенного, промелиорированного удобрительно-мелиорирующими компостами / Е. В. Долина // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ» / под ред. В. Н. Щедрина. - Новочеркасск: «Геликон», 2010. - Вып. 43. - С. 76-82.