Влияние содержания гумуса на агрофизические свойства агродерново-подзолистой легкосуглинистой почвы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние содержания гумуса на агрофизические свойства агродерново-подзолистой легкосуглинистой почвы

И.Ю. Грищенко

Аннотация

гумусированность почва агрофизический пористость

В статье приведены результаты исследований влияния гумусированности агродерново-подзолистой легкосуглинистой почвы на ее основные агрофизические свойства. Показано изменение плотности сложения, общей пористости, пористости аэрации, количества пор, занятых водой, а также основных водных свойств, таких как максимальная гигроскопическая и полевая влажность, влажность завядания и запасы влаги в почве. Приведены данные корреляционного анализа и сделаны выводы о влиянии гумусированности на вышеперечисленные показатели.

Annotation

The article presents results of research into the influence of humus content of agro-sward-podzolic light loamy soil on its main agro-physical properties. We have shown the change in the density of structure, general porosity, aeration porosity, the number of pores occupied by water, as well as the main water properties such as maximal absorbent and field humidity, humidity of wilting and the store of moisture in soil. We have given the data of correlation analysis and made conclusions about the influence of humus content on the above-mentioned indicators.

Введение

Благодаря фундаментальным работам зарубежных ученых достаточно хорошо изучены химия гумусовых веществ, пути их образования, закономерность формирования органопрофиля почв, отмечено большое значение органического вещества в снабжении растений элементами зольного питания и биологически активными веществами. Важная роль принадлежит органическому веществу в создании оптимального для растения водно-воздушного и питательного режима. Изучение свойств почвы и определение их оптимальных параметров является составной частью проблемы установления взаимосвязей между ними и урожайностью сельскохозяйственных культур. Среди этих свойств ведущее место занимает гумусовое состояние почвы, которое во многом обуславливает их плодородие. В связи с этим большое внимание отводится проблеме органического вещества в почвоведении и земледелии.

Анализ источников

Продуктивность наземных экосистем зависит в первую очередь от двух главных свойств почвы, относящихся к ее физическому и химическому состоянию, - емкости катионного обмена и водоудерживающей способности. Органическое вещество почвы непосредственно влияет на эти свойства независимо от того, модифицировано оно микробным сообществом или нет. По имеющимся данным, общая кислотность выделенных фракций почвенного гумуса колеблется от 300 до 1400 мг-экв/100 г почвы, а удерживать влагу органическое вещество может в количестве, 20-кратном его массе [10]. При увеличении содержания гумуса в почве на 1% ее влагоемкость повышается на 8-10 %, а соответственно растут запасы продуктивной влаги, уменьшается испарение, улучшается водный режим [2, 5]. В литературе встречаются данные, говорящие о том, что прирост содержания гумуса в почве на 0,1 % обеспечивает повышение ее гигроскопичности в абсолютном значении на 0,07-0,12%, а полной влагоемкости - на 0,4-0,8 % [4].

Высокогумусированные почвы имеют больший диапазон физической спелости и соответственно могут качественно обрабатываться в более широком интервале увлажнения [6]. У них большая удельная поверхность пахотного горизонта и несколько меньшая плотность твердой фазы [8]. Известна зависимость плотности почвы от степени ее гумусированности. Между этими показателями прослеживается тесная коррелятивная связь - повышенное содержание гумуса сопровождается снижением плотности почв. Это позволяет целенаправленно воздействовать на физико-механические и технологические свойства путем обогащения их органическим веществом.

Принимая непосредственное участие в образовании агрономически ценной структуры гумусовые вещества увеличивают общую пористость почвы, улучшают ее аэрацию [4, 8], способствуют увеличению водопроницаемости [7, 9].

Несмотря на большое количество работ о роли гумуса в формировании агрофизических свойств, на сегодняшний день мало данных для дерново-подзолистых почв Республики Беларусь. В связи с этим одной из задач наших исследований являлось изучение основных агрофизических свойств агродерно-подзолистой легкосуглинистой почвы в зависимости от ее гумусированности.

Методы исследования

Исследования проводили в производственных посевах ячменя учебно-опытного хозяйства УО БГСХА. Для этого были подобраны поля, которые отличались выровненным рельефом и характеризовались автоморфными условиями увлажнения. Они были расположены на почве одного генезиса и имели одинаковую историю.

Анализы почвы осуществляли по соответствующим ГОСТам и методическим указаниям. Статистическая обработка результатов исследований выполнялась с помощью дисперсионного и корреляционно-регрессионного методов анализа [3].

В опыте в 2008-2011 гг. изучалась эффективность азотных удобрений в посевах ячменя, возделываемого на агродерново-подзолистой легкосуглинистой почве с различным содержанием гумуса (1,0-2,79 %).

Ежегодно на опытном поле выделялось 100 делянок площадью 2 м² с различным содержанием гумуса. На этих делянках были заложены по 2 учетные площадки размером 0,25 м², с которых производился учет урожая зерна и соломы, отбирались образцы почвы для анализа на показатели, характеризующие их гумусовое состояние, агрофизические свойства почвы и свойства почвенного поглощающего комплекса.

Метеорологические условия существенно различались как по годам, так и по отношению к средним многолетним показателям, что в конечном итоге сказалось на корреляционной связи в годы исследований. Однако в целом агрометеорологические условия в годы проведения исследований характеризовались как благоприятные для роста и развития зерновых культур.

Основная часть

Одной из важнейших физических характеристик, сказывающихся на водном, воздушном и тепловом режимах является плотность сложения. По ней судят об окультуренности почвы. В свою очередь данный показатель зависит от гранулометрического состава, структуры почвы, ее водопрочности и порозности, от уровня ее гумусированности. Так, между гумусированностью агродерново-подзолистой легкосуглинистой почвы и плотностью ее сложения выявлена сильная отрицательная связь (r = -0,75-0,92). Анализ этой связи показывает, что при увеличении содержания гумуса на 1 % плотность сложения почвы уменьшалась на 0,04-0,20 г/см³ (рис.1).

2008 r = - 0,76; У = 1,34-0,04 Х

2009 r = - 0,92; У = 1,69-0,20 Х

2011 r = - 0,75; У = 1,44-0,12 Х

Рис. 1. Изменение плотности сложения агродерново-подзолистой легкосуглинистой почвы под влиянием гумусированности

Общая пористость почвы колебалась от 39,97 до 51,85 % и согласно классификации, предложенной Н. А. Качинским, соответствовала удовлетворительной (50-55 %) для пахотного слоя при уровне гумусированности почвы свыше 1,68 % в 2008 г. (рис. 2). При этом взаимосвязь между изучаемыми признаками была средней и характеризовалась коэффициентом корреляции равным 0,39. В последующие годы общая пористость снижалась и приближалась к удовлетворительной при содержании гумуса свыше 2,00 %. Связь между изучаемыми признаками была сильной (r = 0,67-0,83).

2008 r = 0,39; У = 2,35 Х + 45,74 r = 0,57; У = 2,34 Х + 5,14

2009 r = 0,83; У = 5,83 Х + 33,56 r = 0,52; У = 0,66 Х + 19,17

2011 r = 0,67; У = 4,28 Х + 38,51 r = 0,82; У = 8,69 Х - 2,68

Рис. 2. Изменение общей пористости, объема пор, занятых водой, и пористости аэрации агродерново-подзолистой легкосуглинистой почвы под влиянием гумусированности

Что касается объема пор, занятых водой, то он также был максимальным на учетных площадках с наибольшим содержанием гумуса. При этом пористость аэрации по мере увеличения гумусированности почвы практически не изменялась в 2008 г. и составляла в среднем около 40,6 % (рис. 2), а в 2009 г. увеличилась с 20,07 до 27,83 % в диапазоне гумусированности 1,1-2,6 %. В 2011 г. увеличение гумусированности в данном диапазоне привело к незначительному снижению пористости аэрации - с 36,34 до 29,73 %, что связано с особенностями увлажнения данного периода. Первая декада мая характеризовалась холодной, дождливой погодой (за декаду выпало 43 мм осадков). Последующие две декады отличались неустойчивым температурным режимом и дефицитом осадков, что в свою очередь привело к незначительному уплотнению почвы. В конечном итоге это сказалось на показателях пористости аэрации.

Как известно, содержание гигроскопической влаги в почве зависит от относительной влажности воздуха и свойств самой почвы. Чем тяжелее почва по гранулометрическому составу, тем больше в ней содержится органических и минеральных коллоидов и тем выше гигроскопическая влажность.

Когда относительная влажность воздуха приближается к 100 %, почва насыщается водой до максимальной гигроскопичности. С увеличением гумусированности почвы отмечался рост максимальной гигроскопической влажности почвы (от 1,68 до 3,13 %), т. е. между ними, как показали исследования, существовала тесная корреляционная связь (r = 0,68-0,81). Аналогично изменялась и влажность устойчивого завядания. С увеличением гумусированности почвы также отмечался и рост полевой влажности почвы - с 5,7 до 9,65 % в 2008 г., с 13,4 до 20,47 % в 2009 г. и с 9,38 до 18,92 % в 2011 г. (рис. 3).

2008 r=0,68; У=1,76+0,38Х r=0,68; У=2,65+0,58Х

2009 r=0,81; У=1,73+0,54Х r=0,81; У=2,60+0,81Х

2011 r=0,71; У=0,88+0,73Х r=0,73; У=1,40+1,05Х

2008 r = 0,73; У = 2,51 Х + 3,03

2009 r = 0,63; У = 4,71 Х + 8,22

2011 r = 0,80; У = 6,36 Х + 2,38

Рис. 3. Изменение водных свойств агродерново-подзолистой легкосуглинистой почвы под влиянием гумусированности

Запасы воды в почве, учитываемые в течение вегетации, позволяют судить об обеспеченности влагой сельскохозяйственных культур. В агрономической практике важно учитывать общий и продуктивный запас воды в почве. Исследования показали, что в среднем увеличение гумусированности агродерново-подзолистой легкосуглинистой почвы на 1 % сопровождалось ростом общего запаса влаги за годы исследований на 4,57 мм. При этом корреляционная связь между данными показателями являлась средней (коэффициент корреляции r находился в диапазоне 0,51-0,69) (рис. 4).

2008 r=0,69; У=7,88+6,10Х r=0,57; У=6,11+0,94Х

2009 r=0,57; У=12,67+4,64Х r=0,53; У=4,87+0,29Х

2011 r=0,51; У=11,53+2,97Х r=0,58; У=2,69+0,72Х

2008 r = 0,67; У = 1,77+5,16X

2009 r = 0,67; У =5,81+5,28Х

2011 r = 0,50; У = 7,46+2,85Х

Рис. 4. Изменение запасов влаги агродерново-подзолистой легкосуглинистой почвы под влиянием гумусированности

Запасы труднодоступной влаги в меньшей мере зависели от гумусированности почвы ( r изменялся от 0,53 до 0,58) и находились в следующих пределах: 7,14-8,55 мм в 2008 г., 5,19-5,62 мм в 2009 г. и 3,48-4,56 мм в 2011 г. Продуктивный, или полезный запас воды при увеличении гумусированности на 1 % в среднем возрастал на 4,43 мм и находился на уровне 7,45-14,87 мм, 11,62-19,54 мм и 10,60-15,19 мм соответственно по годам исследований. Согласно классификации предложенной А. Ф. Вадюниной и З. А. Корчагиной [1], данный показатель за годы исследований характеризовался как неудовлетворительный и лишь в 2009 г. приближался к удовлетворительному значению при содержании гумуса выше 2,0 %. Это связано с показателями плотности сложения и особенностями метеоусловий 2009 г. (вегетационный период оказался наиболее влажным ).

Заключение

В диапазоне гумусированности 1,1-2,6 % увеличение содержания гумуса в агродерно-подзолистой легкосуглинистой почве на 1 % сопровождалось уменьшением плотности сложения в среднем на 0,12 г/см³, увеличением общей пористости на 4,15 %, объема пор, занятых водой, - на 3,89 %.

В этом же диапазоне гумусированности максимальная гигроскопическая влажность увеличивалась в среднем с 2,06 до 2,89 %, влажность устойчивого завядания с 3,11 до 4,33 %, а полевая влажность в среднем составила 9,52-16,32 %. Запасы влаги в почве также увеличились: при увеличении гумусированности на 1% общий запас влаги в среднем возрос на 4,57, запас труднодоступной влаги - на 0,65, а запасы продуктивной влаги - на 4,43 мм.

Литература

1. Вадюнина, А. Ф. Методы определения физических свойств почв и грунтов / А. Ф. Вадюнина, З. А. Корчагина. - М.: Высшая школа, 1973. - 367 с.

2. Ганжара, Н. Ф. Гумусообразование и агрономическая оценка органического вещества подзолистых и черноземных почв европейской части СССР: автореф.дис…..д-ра биол.наук, 06.01.03 / Н. Ф. Ганжара; Московская с.-х. акад. им. К. А. Тимирязева. - М., 1988. - 31 с.

3. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

4. Кершнс, М. Значение содержания гумуса для плодородия почв и круговорота азота / М. Кершнс // Почвоведение. - 1992. - №10. - С. 122-132.

5. Концепция оптимизации органического вещества почв в ландшафтах / В. И. Кирюшин [и др.]. - М.: МСХА,1993. - 104 с.

6. Лыков, А. М. Органическое вещество и плодородие почвы / А. М. Лыков // Актуальные проблемы земледелия. - М.: Колос, 1984. - С. 34-42.

7. Медведев, В. В. Изменение водно-физических свойств черноземов при внесении навоза / В. В. Медведев // Почвоведение. - 1980. - №9. - С. 89-97.

8. Прокопович, В. Н. Водно-физические свойства и влагообеспечивающая способность дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы в длительном опыте при изучении различных систем удобрения: автореф. дис. … кан. с.-х. наук: 06.01.03 / В. Н. Прокопович; ТСХА. - Минск, 1982. - 19 с.

9. Сурков А. И. Физико-механические свойства серых лесных суглинистых почв Горьковской области / А. И. Сурков // Изучение почвенных процессов и факторов плодородия при земледельческом использовании почв. - Горький, 1986. - С. 65-70.

10. Stevenson, F. J. 1982. Humus Chemistry: Genesis, Composition, Reactions. John Wiley & Sons, New York. - 443 pp.

Размещено на Allbest.ru