Почему со временем структура почвы может измениться
Перейти к содержимому

Почему со временем структура почвы может измениться

  • автор:

Изменение структурного состояния почвы в зависимости от систем обработки Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Титовская Алла Ивановна

Независимо от обработки почвы коэффициент структурности при возделывании кукурузы превысил показатель 1,5, то есть агрегатное состояние почвы оценивается как отличное. В целом за вегетацию наблюдается тенденция к более высокому коэффициенту структурности на вариантах без обработки почвы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Титовская Алла Ивановна

Структурно-агрегатный состав чернозема обыкновенного под посевами озимой пшеницы в зависимости от способов обработки почвы

Изменение свойств чернозема обыкновенного при различных способах основной обработки

Зависимость структурно-агрегатного состояния чернозёма типичного от различных систем основной обработки почвы

Структурно-агрегатный состав и водопрочность почвы в зависимости от интенсивности обработки

Влияние обработки почвы на агрофизические показатели оподзоленного чернозема и продуктивность культур полевого севооборота

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Изменение структурного состояния почвы в зависимости от систем обработки»

ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ

Аннотация. Независимо от обработки почвы коэффициент структурности при возделывании кукурузы превысил показатель 1,5, то есть агрегатное состояние почвы оценивается как отличное. В целом за вегетацию наблюдается тенденция к более высокому коэффициенту структурности на вариантах без обработки почвы.

Ключевые слова: вспашка, минимальная обработка почвы, No-till, прямой посев, структура почвы, коэффициент структурности, кукуруза на зерно.

При механической обработке почвы происходит не только процесс пространственного перемещения того или иного слоя, но и дифференциация почвенной массы на структурные отдельности. Влияние обработки почвы на ее структуру неоднозначно [1. — С. 128, 3. — С. 21, 4. — С. 15, 5 — С. 44]. При различных гранулометрическом составе, содержании гумуса, применяемом почвообрабатывающем орудии, влажности почвы и других условиях, могут преобладать создание или разрушение агрегатов. Более того, на одной и той же почве применением определенного орудия можно получить агрономически ценные структурные отдельности, глыбистую или слитую массу в зависимости от условий обработки.

В агрономическом отношении наиболее ценна мелкокомковатая и зернистая структура почвы с агрегатами от 0,25 до 10 мм. При наличии агрономически ценной структуры почвы в ней создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости. Между агрегатами преобладают некапиллярные поры, а внутри агрегатов — капиллярные.

В такой почве одновременно присутствуют в достаточном количестве вода и воздух, она богата доступными для растений питательными веществами. Агрономически ценная комковато-зернистая структура придает почве рыхлое сложение, что облегчает прорастание семян и распространение корней растений, а также уменьшает энергетические затраты на механическую обработку почвы. Структура влияет на физические и физико-механические свойства почвы — плотность сложения, пористость, коркообразование и другие [2. -С. 56, 6. — С. 2].

Количественно структуру почвы можно оценить на основании распределения агрегатов по их размерам. Достигается это путем рассева воздушно-сухого почвенного образца на ситах с отверстиями различного диаметра (по Н.И. Саввинову). Содержание каждой фракции легко можно рассчитать как отношение этой фракции к массе навески. Агрегаты размером 10,000,25 мм — самые важные, они придают почвенной структуре ее уникальный вид в виде почвенных комочков и определяют почвенное плодородие. Поэтому их называют агрономически ценными.

Для качественной оценки структуры используют коэффициент структурности (К), который основан на отношении агрономически ценных агрегатов ко всем

остальным. Отношение массы комочков диаметром от

0.25 до 10 мм, к массе остальных фракций называется коэффициентом структурности. Диапазоны оценки следующие: более 1,5 — отличное агрегатное состояние, 1,5-0,67 — хорошее, менее 0,67 — неудовлетворительное [7. — С. 39].

Для условий Белгородской области влияние технологии прямого посева (No-till) на агрофизические показатели плодородия почвы и структурное состояние, в частности, исследовано недостаточно.

Изучение влияния систем обработки почвы на ее структурное состояние мы проводили в полевом опыте при выращивании кукурузы на зерно.

В опыте изучались три системы обработки почвы:

1. Традиционная (на основе вспашки), 2. Минимальная (на основе культивации), 3. No-till (без обработки почвы).

Традиционная обработка: после уборки предшественника проводили два дискования и глубокую вспашку оборотными плугами. Весной при наступлении физической спелости почвы поверхность выравнивали с помощью боронования. Перед посевом культивировали на глубину высева семян.

Минимальная система обработки: осенью проводилось мелкое безотвальное рыхление почвы. Весной перед посевом — предпосевная культивация на глубину высева семян.

«Нулевая» технология: на варианте опыта не проводилась обработка почвы, посев осуществлялся сеялками прямого посева с одновременным внесением минеральных удобрений.

В наших исследованиях в весенний период во время посева коэффициент структурности почвы (К) составил по вспашке 2,84-4,56; минимальной обработке 2,67-3,45; No-till 4,0-4,21.

Независимо от обработки почвы коэффициент структурности превысил показатель 1,5, то есть агрегатное состояние почвы оценивается как отличное (таблица 1).

Снижение коэффициента структурности вызвано увеличением глыбистой фракции с диаметром частиц более 10 мм.

В середине вегетации при выметывании кукурузы К колебался в пределах по вспашке 3,03-4,87; минимальной обработке 3,24-3,60; No-till 4,07-5,20 (таблица 2).

Независимо от обработки почвы коэффициент структурности также как и в начале вегетации превысил показатель 1,5, то есть агрегатное состояние почвы оценивается как отличное.

В уборке кукурузы К составил по вспашке 2,33-4,02; минимальной обработке 2,76-3,99; No-till 3,69-4,69.

По всем вариантам опыта коэффициент структурности, также как и в начале вегетации превысил показатель 1,5, то есть агрегатное состояние почвы оценивается как отличное (таблица 3).

Таблица 1 — Определение структуры почвы по Савинову при посеве кукурузы на зерно, среднее за 2012-2013 год

Вариант опыта Масса почвы на решете в зависимости от размера ячейки, г Коэф. струк. (К)

10 7 5 3 2 1 0,5 0,25

Вспашка 0-10 см 90,64 57,78 65,97 84,16 72,46 86,58 16,18 20,1 11,86 4,56

Вспашка 10-20 см 148,17 81,63 78,86 95,64 46,97 39,50 7,26 3,83 2,26 2,84

Вспашка 20-30см 129,79 85,46 70,9 105,17 50,35 46,11 10,71 8,60 3,23 3,10

Минимальная 0-10 см 146,7 67,62 63,26 84,09 56,77 61,96 17,08 13,65 8,32 2,95

Минимальная 10-20 см 155,08 84,56 76,09 89,94 59,61 43,84 7,31 6,08 2,83 2,67

Минимальная 20-30 см 159,22 69,95 63,89 89,50 62,56 67,09 11,55 11,6 5,46 3,45

No-till 0-10 см 105,0 61,85 69,09 102,35 71,70 64,38 12,34 13,03 6,29 4,0

No-til 1 0-20 см 103,68 114,69 86,5 111,06 62,87 47,62 6,79 5,74 2,90 4,16

No-till 20-30 см 125,92 98,45 87,62 111,25 62,90 53,86 9,12 6,49 1,86 4,21

Таблица 2 — Определение структуры почвы по Савинову при выметывании кукурузы на зерно, среднее за 2012-2013 год

Вариант опыта Масса почвы на решете в зависимости от размера ячейки, г К. стр.

10 7 5 3 2 1 0,5 0,25

Вспашка 0-10 см 98,96 54,90 56,14 84,17 67,15 87,91 17,91 23,42 16,35 4,87

Вспашка 10-20 см 119,91 77,83 71,35 87,86 53,61 67,76 8,33 10,85 8,08 3,03

Вспашка 20-30см 92,22 80,08 79,67 92,69 56,96 57,20 19,42 12,02 9,36 4,09

Минимальная 0-10 см 118,66 66,93 63,11 83,07 57,66 78,63 28,16 19,75 13,44 3,24

Минимальная 10-20 см 118,40 100,52 72,23 81,65 51,68 53,56 8,56 12,73 6,72 3,54

Минимальная 20-30 см 103,87 68,57 71,65 91,21 57,18 63,87 11,24 12,7 9,13 3,60

No-till 0-10 см 78,71 61,41 64,25 93,71 63,42 77,49 11,96 15,81 13,53 5,20

No-til 1 0-20 см 101,62 76,81 81,20 96,71 62,18 44,16 8,41 11,08 8,23 4,07

No-till 20-30 см 91,27 80,28 70,92 98,52 58,93 60,33 9,23 12,8 9,56 4,93

Таблица 3 — Определение структуры почвы по Савинову при уборке кукурузы на зерно, среднее за 2012-2013 год

Вариант опыта Масса почвы на решете в зависимости от размера ячейки, г К. стр.

10 7 5 3 2 1 0,5 0,25

Вспашка 0-10 см 120,07 75,77 56,63 74,14 54,65 59,04 7,43 8,4 6,17 3,15

Вспашка 10-20 см 120,10 61,43 61,94 74,91 46,68 42,27 6,93 7,15 4,09 4,02

Вспашка 20-30см 135,24 68,02 62,58 74,27 45,56 41,76 6,75 8,1 5,51 2,33

Минимальная 0-10 см 119,88 58,86 55,75 74,29 52,98 56,83 8,50 10,49 7,2 2,76

Минимальная 10-20 см 123,33 65,08 63,13 77,32 48,25 46,58 7,51 7,26 5,32 2,86

Минимальная 20-30 см 100,99 65,78 70,04 82,46 61,29 52,62 8,08 8,98 5,22 3,99

No-till 0-10 см 87,08 56,69 59,2 85,02 60,82 63,66 8,9 10,84 5,59 4,69

No-til 1 0-20 см 129,89 65,65 60,76 77,22 48,48 56,2 6,84 7,93 11,36 3,69

No-till 20-30 см 97,82 59,19 65,09 85,0 116,66 56,66 8,76 10,73 6,25 3,83

В целом за вегетацию наблюдается тенденция к более высокому коэффициенту структурности на вариантах без обработки почвы.

Таким образом, в среднем за два года исследований обработки почвы не оказали отрицательного влияния на ее структуру. На протяжении всего периода наблюдений структурное состояние почвы оценивалось как «отличное».

Список использованных источников

1 Ален Х. П. Прямой посев и минимальная обработка почвы / Пер. с анг. М. Ф. Пушкарева. — М.: Агропромиздат, 1985. — 208 с.

2 Шеин Е.В., Гончаров В.М. Агрофизика. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. — 400 с.

3 Карлос Кроветто. Прямой посев (No-till). — Самара, 2010. — 206 с.

4 Система No — till. — Симферополь, 2009. — 40 с.

5 Небавский В.А. Опыт внедрения нулевой технологии обработки почвы. — Краснодар, 2003. — 134 с.

7 http://fhe.vlsu.ru/files/biologia/Polevye_issledovanija_sv oistv_pochv.pdf

Информация об авторе

Титовская Алла Ивановна, доцент кафедры земледелия и агрохимии ФГБОУ ВПО «Белгородская ГСХА», тел. 8 (4722) 39-26-68.

Почему со временем структура почвы может измениться

Изменение структуры почв при обработке и орошении

Благодаря сезонным метеорологическим изменениям, колебаниям влажности и интенсивности микробиологической деятельности почв структурное состояние значительно меняется по сезонам. Обработка почв и в особенности их полив также способствуют непрерывным сезонным и общим, изменениям структурного состояния почв.
Насыщение почвы влагой в зимнее время, воздействие угольной кислоты и периодически углекислого аммония способствуют распаду структурных агрегатов и ухудшению физического состояния почвы. В сухое время года, наоборот, происходит оструктуривание почв в связи с дегидратацией и коагуляцией коллоидов.
Многолетнее сельскохозяйственное использование культур без применения правильных севооборотов и травосеяния ведет к уменьшению содержания гумуса в почвах и к постепенной утрате структурности и распылению. Распыляющее влияние оказывают тяжелые сельскохозяйственные орудия, культиваторы, бороны. Наконец, химические удобрения, содержащие натрий, калий, аммоний, подщелачивая почву, способствуют пептизации коллоидов и ухудшению структурного состояния почвы.
Естественные запасы гумуса в почвах под влиянием орошения уменьшаются вследствие усиления минерализующей деятельности микроорганизмов. Ф.Ю. Гельцер и др. установлено, что длительное орошение сероземов Средней Азии может привести к потере до 0,2—0,4% органического углерода почвы. В пересчете на пахотный слой это составит 5— 10 т/га углерода, или 9—18 т/га органического вещества. Естественно, что при этом происходит значительное обесструктуривание почвы.
Залежные сероземные почвы содержат до 90% агрегатов с диаметром 0,1—2 мм, в то время как находящиеся в длительной культуре сероземные почвы (старопашки) содержат лишь 14—21% агрегатов этого диаметра.
В старопахотных сероземах преобладают агрономически малоценные частицы диаметром меньше 0,1 мм (79—85%, табл. 65).

Изменение структуры почв при обработке и орошении

Отрицательное влияние на структуру орошаемых почв оказывают поливы напуском и затоплением. В этих случаях пузырьки воздуха, выходя из структурных агрегатов, как бы взрывают их, разрушая и распыляя. В итоге после затопления почвы с поверхности на месте структурных агрегатов остается распыленная иловатая бесструктурная масса. После высыхания обесструктуренная почва покрывается с поверхности твердой, непроницаемой коркой.
Поэтому с точки зрения охраны структуры почвы, а тем самым ее плодородия и мелиоративных качеств, поливы затоплением и напуском ни в коем случае не должны производиться. Тщательное дождевание и осторожные, производимые небольшой струей поливы по бороздам, постепенно увлажняя почву, способствуют медленному выделению воздуха без заметных разрушений почвенных агрегатов.
Отрицательное влияние полива на структуру почвы может проявиться также вследствие содержания в поливной воде большого количества мути, представляющей обычно бесструктурные частицы. При большом содержании фракции пыли ирригационные наносы, оседая на поверхности орошаемых почв, способствуют ухудшению структуры пахотного слоя.
Щелочные воды также могут ухудшить структуру орошаемых почв вследствие пептизирующего действия на почвенные коллоиды.

  • Факторы образования структуры почв
  • Агрономическое и мелиоративное значение структуры почв
  • Физические показатели твердой фазы почвы
  • Министерство Сельского хозяйства Саратовского края провело презентацию продуктов, которые производятся местными кондитерскими предприятиями
  • Способы сохранения и повышения содержания гумуса в почвах
  • Содержание и состав гумуса в почвах
  • Роль органических веществ почвы в питании и развитии растений
  • Взаимодействие органического вещества с минеральной частью почвы
  • Органическое вещество почв специфической природы
  • Органические вещества почв неспецифической (индивидуальной) природы

Структурные и бесструктурные почвы

Снимем на лугу небольшой пласт дерна и возьмем из-под него горсть почвы. Положим почву на бумагу. Она легко распадается на отдельные комочки (от 2,5 до 10 мм). Почва, состоящая из мелких комочков, называется мелкокомковатой или структурной (от лат. «структура» — строение, расположение).

Почвы: структурная (1) и бесструктурная (2)

В каждом комочке структурной почвы частицы песка и глины прочно склеены перегноем. Такие комочки не размываются водой. Промежутки между ними заполняются воздухом. Поэтому в структурной почве хорошо разрастаются корни растений и живут почвенные бактерии и грибы, различные мелкие животные.

Структурная почва со временем изменяется. Перегной почвы постепенно превращается в минеральные соли, и комочки под влиянием ежегодной вспашки и рыхления распадаются. Почва, в которой мелкие пылевидные частицы плотно прилегают друг к другу, называется бесструктурной.

В бесструктурной почве мало воздуха. Талая и дождевая вода смачивает только ее поверхность и не проникает в более глубокие слои. Много воды стекает с поверхности в низины и овраги. После дождя вода быстро испаряется, и на поверхности почвы образуется корка. Бесструктурные почвы малоплодородны.

Структуру почвы можно восстановить. В старину, когда почва на полях прекращала давать хорошие урожаи, ее просто переставали распахивать. Заброшенные поля зарастали многолетними луговыми травами. Через 20-30 лет эти поля снова распахивали и 5-6 лет подряд получали высокие урожаи. Следовательно, многолетние травы восстанавливают структуру почвы.

В наше время структуру почвы восстанавливают в течение 2-3 лет. Для этого на полях сеют смесь красного клевера с тимофеевкой. У клевера на корнях развиваются клубеньки с бактериями, способными образовывать и накапливать азотные соли. У тимофеевки густая корневая система с множеством нитевидных корней, пронизывающих почву. С наступлением зимы многие корни клевера и тимофеевки отмирают и перегнивают. Так почва обогащается перегноем и азотными солями. Весной у перезимовавших растений отрастает множество новых корней.

Тимофеевка (1), клевер (2), корни клевера с клубеньками (3)

Большое значение для восстановления структуры почвы имеет внесение в нее органических удобрений – навоза, торфа, птичьего помета, которые под влиянием бактерий превращаются в перегной.

На приусадебных участках для поддержания структуры почвы используют ценное органическое удобрение компост. Для его получения складывают в кучи различные растительные остатки, покрывая каждый слой небольшим количеством почвы и поливая водой. Образование компоста происходит примерно через год.

  1. Какую почву называют структурной?
  2. Почему со временем структура почвы может измениться?
  3. По каким свойствам бесструктурная почва отличается от структурной почвы?
  4. Как можно восстановить структуру почвы?

При выращивании плодово-ягодных деревьев и кустарников почву в садах удобряют (без внесения органических и минеральных удобрений она быстро теряет плодородие). Почва в лесах никогда и никем не удобрялась, однако деревья и кустарники в них хорошо растут и развиваются. Каким же образом поддерживается плодородие почвы в лесах?

Почвообразование: о сложном процессе простыми словами

Образование почвы — это комплексный и долгий процесс, который включает в себя множество физических, химических и биологических факторов.

Почвообразование начинается с разрушения горной породы, которая постепенно преобразуется в верхний плодородный слой земли – его мы и называем почвой. Важными факторами, влияющими на процесс образования почвы, являются климат, тип породы, растительность, рельеф местности и деятельность живых макро- и микроорганизмов.

Этапы почвообразования

Процесс образования почвы можно разделить на следующие стадии:

  1. Выветривание почвообразующей породы. Это физическое разрушение подстилающей горной породы под действием воды и температурных колебаний.
  2. Химическое взаимодействие. Ставшая рыхлой в результате выветривания горная порода начинает активнее взаимодействовать с водой, воздухом и другими минералами. Протекание химических реакций меняет состав и структуру почвы. Кислотные дожди и химические процессы в почве могут вызвать выщелачивание или вымывание минералов.
  3. Биологическая активность. В рыхлом субстрате начинают развиваться различные формы живых организмов. Это микроорганизмы, бактерии, грибы, черви, а затем и корни растений. В дальнейшем микроорганизмы разлагают органический материал (мертвые растения и животные), вносят питательные вещества в почву и улучшают плодородие. Как правило, биологическая активность максимальна в верхнем слое почвы, 10-15 см глубины от поверхности. Этот слой называют плодородным, или гумусным.
  4. Профилирование. Этот процесс включает в себя формирование слоев в почве, известных как горизонты. Органический материал обогащает верхний горизонт, а минералы и мелкие частицы перемещаются в более глубокие слои. Профиль почвы служит основой для ее классификации. Почвы со схожими профилями имею схожие сельскохозяйственные характеристики.
  5. Установление баланса. В конечном итоге происходит установление баланса между процессами разрушения и накопления материалов в почве. Этот стабильный состав почвы может занимать много десятков и даже сотен лет и зависит от климатических условий и других факторов.

Плодородная составляющая почвы

Гумус — органическое вещество, которое играет решающую роль в плодородии почвы. Это продукт разложения органического материала, такого как растительные остатки и животные отходы, который прошел различные стадии трансформации и разложения.

Количество гуминовых веществ в плодородном слое почвы может доходить до 85—90%. Содержание гумуса является важным критерием при оценке ее плодородия. Минимальное количество гумуса – в бурых пустынных почвах (менее 1%), максимальное, до 10-15%, в черноземах. Вступая в реакцию с различными химическими соединениями в почве, гуминовые удобрения превращают их в доступные для культурных растений соединения. Гуматы также способны связывать тяжелые металлы.

Образование гумуса в почве включает в себя несколько ключевых этапов:

  • Накопление органического материала. Отмершие растения, листья, корни, древесина, животные остатки и другие органические вещества становятся исходным сырьем для образования гумуса.
  • Разложение органического материала. После накопления органического материала в почве начинается процесс разложения. Бактерии и грибы, а также черви и другие организмы, разлагают органику на более простые соединения, такие как органические кислоты, соли и т.д.
  • Формирование гумусных веществ. В процессе разложения органического материала образуются стабильные и сложные органические соединения, которые называются гумусными веществами. Гумус является относительно стойким к разложению и может сохраняться в почве в течение длительного времени.
  • Улучшение почвенных свойств. Гумус делает почву структурной, оптимально влагоемкой, умеренно пористой. Он способствует удержанию влаги в почве, повышает доступность питательных веществ для растений и благодаря этому опосредованно уменьшает водную и ветровую эрозию.
  • Взаимодействие с минералами. Гумус может взаимодействовать с минеральными частицами в почве, образуя агрегатные структуры,которые улучшают аэрацию почвы и облегчают проникновение корней растений вглубь почвенных горизонтов.
  • Сохранение и обогащение почвы. Гумус сохраняется в почве на протяжении многих лет и может накапливаться с течением времени. Постепенное обогащение гумусом делает почву более плодородной и способствует успешному росту растений.

Деятельность человека

Человек начал влиять на почву, когда занялся скотоводством, растениеводством, а также сооружением поселений. Произошло это около 10 тысяч лет назад. Влияние повысилось в последние столетия.

Антропогенное влияние на почву связано с вырубкой лесов, орошением пустынных земель, пастбищным выгоном скота и осушением болот. В результате меняется структура растительности, водный режим. При ведении сельского хозяйства в грунт вносятся минеральные и органические удобрения, химикаты для борьбы с вредителями и сорняками. При уборке урожая с полей вывозится большая часть зеленой массы. Верхний слой грунта постоянно вспахивается. Влияние человека бывает положительным и отрицательным. При неправильной обработке почвы деградируют, их плодородие падает. Если придерживаться всех правил ухода за грунтом, его характеристики улучшатся, а урожайность будет расти.

Таким образом, в результате почвообразовательного процесса появляется множество разнообразных типов почв с разной структурой и химическим составом. Эти типы почв могут иметь разное назначение и пригодность для сельского хозяйства, садоводства и других сельскохозяйственных и экологических целей.

Подписаться в Instagram —>

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *