Изменения водно-физических свойств чернозема обыкновенного при орошении

4. Орлов, Д.С. Особенности органического вещества орошаемых почв / Д.С. Орлов, В.А. Аниканова, В.А. Маркин// Проблемы ирригации почв юга черноземной зоны. - М.: Наука, 1980. - С. 35-61.

---------♦'----------

УДК 131.587:631.411.2 С.Э. Бадмаева

ИЗМЕНЕНИЯ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПРИ ОРОШЕНИИ

В статье представлены материалы исследований водно-физических свойств чернозема обыкновенного при орошении. Выявлены различные агромелиоративные приемы по регулированию водно-физических свойств почвы. Проведена статистическая обработка полученных результатов.

Структура и многие физические свойства почв, такие, как водопроницаемость и плотность сложения, зависят от многих почвенных параметров и являются показателями плодородия и функционирования почв (Приходько, 1996). Рассмотрим изменения некоторых физических свойств почв под влиянием орошения.

При анализе данных по плотности сложения и общей порозности следует отметить, что четырехлетний пласт многолетних трав значительно уплотнен по всему корнеобитаемому слою. Вместе с тем нельзя сказать, что систематическое орошение ограниченной поливной нормой 30 мм усилило уплотнение (табл. 1).

Таблица 1

Изменение плотности сложения и порозности чернозема обыкновенного под влиянием орошения

Глубина, см Богара Орошение поливной нормой 30 мм

Плотность сложения, г/см3 Порозность, % Плотность сложения, г/см3 Порозность, %

0-10 1,17 52,1 1,19 50,9

10-20 1,12 53,9 1,18 51,4

20-40 1,22 52,0 1,29 49,2

40-60 1,31 49,8 1,28 51,6

60-80 1,30 49,6 1,33 48,4

0-20 1,15 - 1,19 -

Проведенный статистический анализ данных показал, что среднее значение порозности для контроля равно 51,48%, а для полива нормой 30 мм - 50,3%. Дисперсии порозности для контроля и полива нормой 30 мм равны 3,22 и 0,02% соответственно. Эти статистические данные говорят о том, что среднее значение порозности для контроля и полива нормой 30 мм на 95%-м уровне достоверности не различаются.

Уравнения, описывающие изменение плотности сложения с глубиной, для контроля и полива 30 мм на 95%-м уровне доверительной вероятности не различаются и имеют вид:

Р = 1,116 + 0,0026* ^ R2 = 0,81, F = 12,84;

Р = 1,165 + 0,0021* ^ R2 = 0,85, F = 17,37,

где Р - плотность сложения, г/см3;

1п - глубина, см;

R2 - коэффициент корреляции;

F - критерий Фишера.

Другое дело, если черноземы орошаются повышенными поливными нормами (50 мм) зерновых по пласту многолетних трав.

Орошение, как нормой 30 мм, так и 50 мм, вносит изменения на пашне, занятой пшеницей по пласту многолетних трав в уплотнение только пахотного горизонта. Поливы дождеванием с ограниченной поливной нормой (пять поливов за вегетацию) вызвали лишь незначительное уплотнение по сравнению с вариантами без орошения. В случае орошения поливной нормой 50 мм (три полива за вегетацию), его влияние на плотность сложения корнеобитаемого слоя существенно (табл. 2).

Таблица 2

Изменение плотности чернозема обыкновенного в зависимости от поливных норм

Глубина отбора, см Плотность сложения почвы перед уборкой, г/см

Без орошения Поливная норма 30 мм Поливная норма 50 мм

Зерновые по пласту многолетних трав

0-10 1,02 1,06 0,11

10-20 1,02 1,09 1,13

20-40 1,24 1,22 1,22

Зерновые по обороту пласта многолетних трав

0-10 1,06 1,06 1,27

10-20 1,13 1,16 1,27

При оценке фактического материала необходимо учитывать тот факт, что после распашки многолетних трав в течение одного-двух лет в пахотном горизонте имеется большое количество корней и пожнивных остатков, что препятствует уплотнению почвы и сглаживает эффект орошения.

Существенное влияние орошения отмечается на структурно-агрегатном составе. Черноземы лишаются агрономически ценной структуры, приобретают повышенную глыбистость. Особенно отчетливо эти изменения наблюдаются в пахотном и подпахотном горизонтах.

В наших исследованиях при сухом рассеве в корнеобитаемом слое при орошении нормой 50 мм резко увеличивалась доля фракции диаметром более 10 мм и 10-1 мм и при этом снижалось содержание фракции до 0,5-0,25 мм и менее 0,25 мм (табл. 3).

Таблица 3

Показатели структурного состояния пахотных горизонтов неорошаемых и орошаемых черноземов в зависимости от норм полива

Глубина, см Содержание фракции >10 мм Содержание агрономически ценных агрегатов (10-0,25 мм), % Коэффициент структурности 10-0,25 мм Содержание агрегатов >0,25 мм при мокром просеивании, %

>10 + <0,25 мм

Бо- гара Норма, мм Бо- гара Норма, мм Бо- гара Норма, мм Бо- гара Норма, мм

30 50 30 50 30 50 30 50

Многолетние травы

0-10 34,4 38,8 - 54,6 53,4 - 1,2 1,1 - 60,0 67,2 -

10-20 45,4 47,3 - 44,2 44,5 - 0,8 0,8 - 60,1 62,2 -

Зерновые по пласту многолетних трав

0-10 1,4 11,2 12,0 53,1 65,2 68,3 1,1 1,9 2,1 54,9 62,3 54,4

10-20 3,4 21,2 21,2 58,4 60,5 59,6 1,4 1,5 1,5 57,6 63,8 56,9

Зерновые по обороту пласта

0-10 13,7 18,6 33,6 70,5 68,9 52,7 9,2 2,2 1,1 42,8 50,0 40,3

10-20 12,7 28,8 32,5 69,7 56,7 58,2 2,3 1,3 1,4 44,5 43,3 43,2

Из данных табл. 3 видно, что орошение нормой 30 мм под посевами многолетних трав не привело к уменьшению содержания агрономически ценных агрегатов по сравнению с богарой; структурности примерно одинаковы. Орошение нормой 50 мм существенно снизило содержание агрономически ценных фракций и соответственно коэффициент структурно снизился почти в два раза. Количество агрегатов размером более

0,25 мм при мокром просеивании в пахотном горизонте орошаемых черноземов при норме полива 30 мм возрастает на 5-10%. При норме полива 50 мм наблюдается тенденция к уменьшению этих фракций. Результаты мокрого рассева подтверждают вывод В.Ф. Вильямса о низкой водопрочности агрегатов сибирских черноземов.

Агротехническими и агромелиоративными приемами можно регулировать в определенных пределах водно-физические свойства почвы: плотность сложения, общую скважность, размеры поровых пространств, и, как следствие, водопроницаемость (Кривонос и др., 1995; Беляев, 1996; Лябин, 1996; Каргин и др., 1998; Боронтов и др., 2005).

Черноземы обыкновенные в процессе сельскохозяйственного использования способны к переуплотнению, образованию плужной подошвы на глубине 18-22 см. В свою очередь, плужная подошва препятствует проникновению осадков и поливной воды на глубину корнеобитаемого слоя почвы, что ведет к эрозии и потере плодородия.

В наших исследованиях после осеннего рыхления почвы вначале следующей вегетации заметна разница плотности сложения и порозности между контролем и вариантом с глубоким рыхлением (табл. 4), но уже к концу вегетации различия в плотности почвы не существенны.

Таблица 4

Динамика плотности сложения и порозности чернозема обыкновенного в зависимости от способа обработки

Глубина, см Исходная плотность, г/см, август Плотность сложения почвы, г/см3 Порозность, %

Июнь Сентябрь Июнь Сентябрь

Кон- троль Рых- ление Кон- троль Рых- ление Кон- троль Рых- ление Кон- троль Рых- ление

0-10 1,08 1,16 1,03 1,31 1,23 53,6 58,8 47,6 50,8

10-20 1,15 1,20 1,03 1,22 1,25 52,0 58,8 51,8 50,0

20-40 1,23 1,24 1,11 1,33 1,25 52,3 57,3 52,7 - 51,9

40-60 1,33 1,28 1,21 1,31 1,25 50,8 53,5 49,6 51,9

60-80 1,32 1,31 1,27 1,38 1,43 49,6 51,1 46,1 45,0

Уравнения зависимости плотности сложения и порозности почвы от способа обработки имеют следующий вид:

Р =1,15 + 0,0021 *Ь, R2 = 0,99, F = 142;

Р = 0,97 + 0,0037* ^ R2 = 0,99, F = 133;

П = 53,77 - 0,050* ^ R2 = 0,94, F = 24,5;

П = 60,83 - 0,117* ^ R2 = 0,97, F = 56,7,

где Р - плотность сложения, г/см3;

П - порозность, %;

1п - глубина, см;

R2 - коэффициент корреляции;

F - критерий Фишера.

Как отражение водно-физических параметров заметны изменения водопроницаемости при безнапорном впитывании. Особенно велики различия в водопроницаемости в начале наблюдений от 20 мин до 2 ч и только через 3,5 ч показатели сближаются. Непосредственно после проведения глубокого мелиоративного

рыхления водопроницаемость чернозема возрастает в 7-14,2 раза. Повышение водопроницаемости способствовало лучшему накоплению влаги осенних осадков и влагозарядковых поливов, а за счет осенних запасов влажность почвы удерживалась на более высоком уровне в течение всей вегетации.

Через 1,5 года после проведения глубокого мелиоративного рыхления отмечены различия в объеме стока. На контроле сток более чем в 2 раза превышает сток на варианте с глубоким рыхлением (табл. 5).

Таблица 5

Влияние глубокого мелиоративного рыхления на величину стока чернозема обыкновенного 0=0,02, многолетние травы)

Вариант Поливная норма, мм Сток

мм % от нормы

Контроль 30 1,8 6,5

Глубокое мелиоративное рыхление 30 0,9 3,3

При сравнении данных по динамике плотности сложения почвы, с одной стороны, и динамике влажности почвы и поверхностного стока, с другой, возникает кажущееся противоречие. Плотность сложения почвы уже через год после рыхления практически выравнивается по вариантам, тогда как при глубоком мелиоративном рыхлении влажность почвы выше, а сток ниже в течение 2-х вегетационных периодов. Это объясняется двумя причинами:

1. Водопроницаемость почвы после осеннего рыхления способствует лучшему накоплению влаги осенних осадков и влагозарядковых поливов и при таянии снега весной.

2. После рыхления многолетних трав на поверхности почвы сохраняется микрорельеф, препятствующий стоку воды.

Литература

1. Беляев, Ю.А. Влияние обработок и удобрений на влажность почвы при возделывании сахарной свеклы в условиях Курской области / Ю.А. Беляев // Тез. докл. 4-й Междунар. науч. конф. СОИСАР (Москва, 6-7 мая 1996 г.). - М., 1996. - С. 159-160.

2. Водно-физические свойства и элементы водного режима чернозема выщелоченного при разных способах основной обработки и внесения удобрений в севообороте / О.К. Боронтов [и др.] // Почвоведение. -2005. - №1. - С. 113-121.

3. Каргин, И.Ф. Влияние систематического применения удобрений на влагообеспеченность сельскохозяйственных культур / И.Ф. Каргин, А.Н. Моисеев, Т.В. Жабаева // Почвоведение. - 1998. - №12. - С. 14761479.

4. Кривонос, Г.А. Влияние обработки на запасы воды в почве и эффективность ее использования сахарной свеклой на различных фонах плодородия / Г.А. Кривонос, Н.Н. Сиротенко, П.Т. Букреев// Тр. КубГАУ. -1995. - №344. - С. 28-32.

5. Лябин, С.Д. Влияние приемов основной обработки серой лесной почвы в сочетании с удобрениями на влагообеспеченность и продуктивность ячменя: сб. ст. по мат-лам науч. конф. «32 Евсеевских чтения» / С.Д. Лябин. - Саранск, 1996. - С. 93-94.

6. Приходько, В.Е. Орошаемые почвы степной зоны: функционирование, экология, продуктивность / В.Е. Приходько. - М.: Интеллект, 1996. - 174 с.