Сельское хозяйство/3. Земледелие, грунтоведение и агрохимия

К.с-х.н. Шилов М.П., магистрант Зюзько В.Н.

РГП «Костанайский государственный университет имени А. Байтурсынова», Казахстан

Южные черноземы Северного Казахстана и трансформация их свойств

Вовлечение в пашню целинных черноземов и длительное их использование негативно сказывается на ходе почвообразовательного процесса. В результате ухудшаются основные свойства почвы и снижается продуктивность пашни. Выявление степени выраженности этих изменений даст возможность разработать конкретные мероприятия по улучшению почвенных свойств и режимов. В связи с этим в Костанайской области в 2012-2014гг. были проведены исследования на однородной катене чернозема южного тяжелосуглинистого, включающей три агрофона: целина – пашня (56 лет использования) – старовозрастные многолетние травы 12-ти летнего срока жизни. Все агрофоны находились в непосредственной близости друг от друга и имели один и тот же генезис. Многолетние травы выбраны как вариант, имеющий направленность естественного почвообразовательного процесса с восстанавливающей функцией.

Проведенными исследованиями установлены существенные изменения в морфологическом строении почвенного профиля.

Таблица 1

Морфологические показатели чернозема южного тяжелосуглинистого в зависимости от сельскохозяйственного использования

Вид сельскохозяйственных угодий	Мощность горизонта, см		Глубина вскипания, см		Глубина выделения карбонатов, см
	А	А+В1	по заклинкам	по затекам
Целина	26*	48	27	35	48
Старовозрастные травы – 12 лет использования	22	54	33	44	51
Пашня – 56 лет использования	22**	56	34	45	52

* без учета дернины (0-5 см), ** с учетом А _пах +А _п/п

Интенсивная многолетняя обработка чернозема сокращает мощность гор. А на 4 см, с 26 до 22 см. Потеря почвенного материала не связана с эрозионными процессами, а обусловлена просыпанием в нижние слои по четко выраженным трещинам. В результате усиливается «языковатость» профиля, понижается нижняя граница горизонта В₁, а мощность гумусового слоя (А+В₁) увеличивается на 8 см. Трещиноватость является характерным признаком пахотного чернозема и на фоне снегозадержания повышает скорость инфильтрации воды. Увеличение глубины промачивания приводит к выщелачиванию карбонатов и понижает границу их выделения с 48 до 52 см. Одновременно снижается и линия вскипания, причем по заклинкам процесс выражен слабее, чем по затекам, соответственно на 7 и 10 см.

Изменение морфологических признаков носит устойчивый характер и не подлежит быстрому восстановлению. Длительный режим использования многолетних трав в течение 12 лет не оказал заметного влияния на их состояние.

Структурное состояние почвы также определяется ее сельскохозяйственным использованием.

Таблица 2

Водопрочность почвенных агрегатов чернозема южного тяжелосуглинистого в зависимости от сельскохозяйственного использования

Глубина, см	Размеры фракций, мм; содержание фракций, %
	>1 мм	0,5-0,25	> 0,25	< 0,25
Целина
0-10	29,8	30,5	60,3	39,7
10-20	33,9	35,6	69,5	30,5
20-30	44,6	29,6	74,2	25,8
0-30	36,1	31,9	68,0	32,0
Старовозрастные травы – 12 лет использования
0-10	25,4	30,3	55,7	44,3
10-20	29,3	29,6	58,9	41,1
20-30	38,1	32,0	70,1	29,9
0-30	30,9	30,6	61,6	38,4
Пашня – 56 лет использования
0-10	9,2	39,2	48,4	51,6
10-20	15,6	38,6	54,2	45,8
20-30	32,8	34,7	67,5	32,5
0-30	19,2	37,5	56,7	43,3

В целинном состоянии чернозем обладает хорошей водопрочностью макроагрегатов по всему исследуемому слою - 60,3-74,2%. В том числе на долю эрозионно-устойчивой фракции приходится 29,8-44,6 % (абс.). Пахотный аналог имеет значительно худшее структурное состояние. Количество агрономически ценных агрегатов за период использования снизилось во всех горизонтах на 6,7-15,3 %. Основные изменения произошли за счет фракции размером крупнее 1 мм. Ее водопрочность в верхних слоях уменьшилась в 2-3 раза и составила 9,2-15,6 %. Слабая водоустойчивость этих агрегатов служит источником пополнения фракции 0,5-0,25 мм, величина которой в сравнении с целинной почвой увеличилась на 3,0-8,7 %.

Структурообразующая роль многолетних трав носит промежуточный характер. Исключение механических обработок, влияние корневой системы и поступление органического вещества благоприятствуют оструктуриванию почвы. Вместе с тем особенности механического состава, связанные с большим количеством в верхних слоях крупного и мелкого песка и обедненность илистыми частицами, сдерживает этот процесс. За 12-ти летний срок использования травы практически восстанавливают водопрочность фракции 0,5-0,25 мм до уровня целины, однако уступают ей по агрегатам крупнее 1 мм 4,4-6,5 %.

Несколько иное влияние агрофонов выявилось на показатель сложения почвы.

Таблица 3

Плотность сложения на различных агротехнических фонах, г/см³

Слой почвы, см
0-10	10-20		20-30		30-40		40-50		50-60		60-70		70-80		80-90		90-100
Целина
1,21		1,24		1,28		1,32		1,42		1,52		1,55		1,58		1,59	1,61
Старовозрастные травы травы-12 лет использования
1,30		1,32		1,33		1,37		1,45		1,54		1,57		1,59		1,60	1,60
Пашня-56 лет использования
1,26	1,29		1,31		1,36		1,44		1,52		1,58		1,59		1,60		1,62

Старопахотный чернозем за счет постоянной обработки должен иметь наименьшие значения объемной массы. Однако разрушение почвенной структуры и потеря водопрочности усиливают процессы уплотнения. Поэтому к концу вегетации пшеницы плотность сложения пахотного горизонта (0-30 см) достигает значительных величин – 1,26…1,31 г/см³. Под многолетними травами, обладающими высоким водопотреблением и интенсивной десукцией, наблюдается дальнейшее слитообразование распыленной почвы – 1,30-1,33 г/см³. Не ослабляет этого процесса и повышение водопрочности фракции размером 0,5-0,25 мм. Вероятно, степень разуплотнения в большей степени зависит от водоустойчивости агрегатов крупнее 1 мм и массы поступивших органических остатков.

В целинном черноземе наличие дернины и высокая пронизанность корнями гумусового горизонта обеспечивают наименьшие значения объемной массы. Заметные различия с другими агрофонами прослеживаются до глубины первого полуметра, ниже значения плотности выравниваются. Между пашней и многолетними травами они ограничиваются слоями 0-20 см.

Изменение комплекса морфологических и физических свойств пахотного чернозема проявилось и на водных характеристиках.

Таблица 4

Изменение водных свойств южного чернозема в зависимости от сельскохозяйственного использования, мм

Глубина, см	Целина			Травы 12 лет использования			Пашня – 56 лет использования
	НВ	ВЗ	ДАВ	НВ	ВЗ	ДАВ	НВ	ВЗ	ДАВ
0-20	79,6	30,7	48,9	73,5	28,5	45,0	69,0	27,1	41,9
0-50	185,0	77,0	108,0	174,0	74,5	99,5	168,2	69,9	98,3
50-100	166,4	78,6	87,8	161,9	78,8	83,2	162,0	76,5	85,5
0-100	351,4	155,6	195,8	335,9	153,2	182,7	330,2	146,4	183,8

В первую очередь сокращается водоудерживающая способность почвы. Запас общей влаги метрового слоя в пределах НВ снижается на 21,2 мм, диапазон активной влаги на 12,0 мм. Сравнение запасов влаги завядания показало, что в целинной почве они составляют 155,6 , тогда как на пашне 146,4 мм. Эта разница приходится в основном на гумусовые горизонты (А+В₁). Водный режим под старовозрастными травами изменился не значительно. Так запас общей влаги в метровом слое увеличился на 5,7 мм, возросла величина влажности завядания на 6,8 снизив при этом диапазон активной влаги на 1,2 мм.

Резюмируя вышеизложенное можно сделать заключение, что длительное использование южных черноземов приводит к существенному изменению морфологических и физических свойств. Выявленные изменения послужили основой для разработки практических мероприятий по улучшению их состояния и повышения продуктивности пашни.