Водно-физические свойства эродированных дерново-подзолистых почв на мощных моренных суглинках
На стационаре «Межаны» в период уборки сельскохозяйственных культур плотность пахотного горизонта зависела, в первую очередь, от степени эродированности почвы (табл. 9, прилож. 5).
Таблица 9 – Плотность пахотного слоя (0-20 см) дерново-подзолистых легкосуглинистых почв, развивающихся на моренных суглинках, кг*м -3
| Год | Культура | Вариант | Степень эродированности | ||||
| 1* | |||||||
| + к 1 | + к 1 | ||||||
| Зернотравяной севооборот | |||||||
| Вико-овсяная смесь | NPK | 1,46 | 1,50 | +0,04 | 1,57 | +0,11 | |
| NPK+навоз | 1,41 | 1,47 | +0,06 | 1,54 | +0,13 | ||
| Горох | NPK | 1,45 | 1,48 | +0,03 | 1,51 | +0,06 | |
| NPK+навоз | 1,42 | 1,48 | +0,06 | 1,49 | +0,07 | ||
| 2010 + 2006 | NPK | -0,01 | -0,02 | - | -0,06 | - | |
| NPK+навоз | +0,01 | +0,01 | - | -0,05 | - | ||
| НСР0,05 Фактор А (почва) 0,11 Фактор Б (удобрение) 0,08 | |||||||
| Кормовой севооборот | |||||||
| Яровая пшеница | NPK | 1,46 | 1,60 | +0,14 | 1,64 | +0,18 | |
| NPK+навоз | 1,42 | 1,50 | +0,08 | 1,56 | +0,14 | ||
| Люцерна + клевер 3 г.п. | NPK | 1,35 | 1,37 | +0,02 | 1,43 | +0,08 | |
| NPK+навоз | 1,36 | 1,36 | 0,00 | 1,40 | +0,04 | ||
| 2010 + 2006 | NPK | -0,09 | -0,23 | - | -0,21 | - | |
| NPK+навоз | -0,06 | -0,14 | - | -0,16 | - | ||
| НСР0,05 Фактор А (почва) 0,14 Фактор Б (удобрение) 0,09 |
* 1 – неэродированная; 2 – среднеэродированная; 3 – сиьноэродированная почва
В соответствии с оценкой плотности по Качинскому в 2006 г. пахотный слой исследуемых почв был сильно уплотнен. В зернотравяном севообороте плотность составляла 1,41-1,57 кг*м-3, в кормовом – 1,42-1,64 кг*м-3 (табл. 11). Увеличение данного показателя на эродированных почвах было на уровне 0,04-0,13 кг*м-3 в зернотравяном севообороте (вико-овсяная смесь) и 0,08-0,18 кг*м-3 в кормовом (яровая пшеница). Внесение органических удобрений (кормовой севооборот) снизило плотность почвы на 0,08-0,10 кг*м-3.
К концу исследований плотность слоя 0-20 см достоверно снизилась только на средне- и сильноэродированной почве в кормовом севообороте – в варианте NPK + навоз на 0,14-0,16 кг*м-3, при внесении NPK – на 0,21-0,23 кг*м-3. В зернотравяном севообороте изменения плотности пахотного слоя были в пределах 0,01-0,06 кг*м-3, но они недостоверны.
Достоверного снижения плотности при использовании органо-минеральной системы удобрения не отмечено, т.к. навоз вносили под яровую пшеницу в 2006-2007 гг.
Таким образом, за ротацию кормового севооборота пахотный слой стал характеризоваться как уплотненный, а в зернотравяном севообороте – остался сильно уплотненным.
Закономерности пространственного распределения плотности пахотного слоя отражают также и особенности воздушного режима эродированных почв. Удовлетворительной считается общая пористость суглинистых почв более 50%.
Анализ данных, приведенных в табл. 10, показывает, что в начале исследований (2006 г.) общая пористость исследуемых почв, как в зернотравяном так и в кормовом севооборотах составляла менее 50% и оценивалась как неудовлетворительная. С увеличением степени эродированности она снижалась на 1-4% в зернотравяном севообороте и на 2-6% в кормовом.
Таблица 10 – Общая пористость пахотного слоя дерново-подзолистых легкосуглинистых почв, развивающихся на моренных суглинках, %
| Год | Культура | Вариант | Степень эродированности | |||||
| + к 1 | + к 1 | |||||||
| Зернотравяной севооборот | ||||||||
| Вико-овсяная смесь | NPK | -2 | -4 | |||||
| NPK+навоз | -1 | -4 | ||||||
| Горох | NPK | -1 | ||||||
| NPK+навоз | -2 | -3 | ||||||
| 2010 + 2006 | NPK | -2 | +1 | - | +2 | - | ||
| NPK+навоз | -1 | - | +1 | - | ||||
| НСР0,05 Фактор А (почва) 4,8 Фактор Б (удобрение) 4,2 | ||||||||
| Кормовой севооборот | ||||||||
| Яровая пшеница | NPK | -5 | -6 | |||||
| NPK+навоз | -2 | -5 | ||||||
| Люцерна 3 г.п. | NPK | -1 | -3 | |||||
| NPK+навоз | ||||||||
| 2010 + 2006 | NPK | +5 | +9 | - | +8 | - | ||
| NPK+навоз | +2 | +4 | - | +7 | - | |||
| НСР0,05 Фактор А (почва) 4,9 Фактор Б (удобрение) 4,1 |
* 1 – неэродированная; 2 – среднеэродированная; 3 – сиьноэродированная почва
За ротацию кормового севооборота пористость увеличилась на 2-8%, особенно на эродированных почвах. В зернотравяном севообороте данный показатель изменился незначительно – на 1-2%. Отметим, что в кормовом севообороте в варианте NPK + навоз общая пористость одинаковая на всей почвенно-эрозионной катене.
Известно, что влагообеспеченность сельскохозяйственных культур оптимальная, если запасы влаги пахотного слоя неэродированной почвы составляют 51-72 мм, сильноэродированной – 50-67 мм; пониженная – соответственно 31-51 и 32-50 мм. В связи с тем, что запасы влаги зависят, прежде всего, от количества выпавших осадков, четкой закономерности в их распределении по почвенно-эрозионной катене в изучаемых севооборотах не выявлено (табл. 11).
Большое количество осадков в конце вегетации в 2006 г. обеспечили высокую влажность почвы по всей эрозионной катене. Однако, в неэродированной почве, как в кормовом, так и в травяно-зерновом севооборотах, наблюдались более низкие запасы общей влаги – соответственно 38-39 и 42-44 мм. На эродированных почвах запасы влаги увеличились на 10-16 мм в кормовом севообороте и 6-10 мм в зернотравяном. Это обусловлено более высокой водоудерживающей способностью средне- и сильноэродированных почв вследствие более тяжелого гранулометрического состава.
Таблица 11 – Общие запасы влаги слоя 0-20 см дерново-подзолистых легкосуглинистых почв, развивающихся на моренных суглинках, мм
| Год | Культура | Вариант | Степень эродированности | ||||
| + к 1 | + к 1 | ||||||
| Зернотравяной севооборот | |||||||
| Вико-овсяная смесь | NPK | +6 | +9 | ||||
| NPK+навоз | +7 | +10 | |||||
| Горох | NPK | -1 | -2 | ||||
| NPK+навоз | +2 | -1 | |||||
| 2010 + 2006 | NPK | +9 | +2 | - | +2 | - | |
| NPK+навоз | +10 | +5 | - | +1 | - | ||
| НСР0,05 Фактор А (почва) 4,7 Фактор Б (удобрение) 3,8 | |||||||
| Кормовой севооборот | |||||||
| Яровая пшеница | NPK | +12 | +16 | ||||
| NPK+навоз | +10 | +14 | |||||
| Люцерна 3 г.п. | NPK | -5 | -3 | ||||
| NPK+навоз | -4 | -4 | |||||
| 2010 + 2006 | NPK | -9 | -26 | - | -28 | - | |
| NPK+навоз | -2 | -16 | - | -20 | - | ||
| НСР0,05 Фактор А (почва) 3,7Фактор Б (удобрение) 2,9 |
* 1 – неэродированная; 2 – среднеэродированная; 3 – сиьноэродированная почвы
В 2010 г. во время уборки гороха (зернотравяной севооборот) выпали осадки, поэтому запасы общей влаги были приблизительно одинаковыми по почвенно-эрозионной катене – от 51 мм на сильноэродированной до 52-53 мм на неэродированной почве. Применение органо-минеральной системы удобрения не оказало достоверного влияния.
Недостаток осадков и высокие температуры в конце июля-начале августа объясняют низкие запасы влаги во время второго укоса люцерны. При совместном применение органических и минеральных удобрений они составили 32-36 мм, при внесении только минеральных удобрений – 25-30 мм. Следовательно, положительное влияние органики проявляется больше при неблагоприятных погодных условиях.
Важным физическим свойством почвы, определяющим рост и развитие растений, является пористость аэрации, которая зависит от влажности и плотности почв. Для создания устойчивого запаса влаги в почве при одновременном хорошем воздухообмене необходимо, чтобы пористость аэрации составляла не менее 15%.
В начале ротации зернотравяного севооборота после уборки вико-овсяной смеси пористость аэрации (Па) неэродированной почвы была на уровне 23-25% (табл. 12).
Увеличение запасов влаги эродированных почв и более высокая их плотность обусловили снижение аэрации в 2006 г. на 4-5 % на среднеэродированных и 9% на сильноэродированных почвах.
В кормовом севообороте (яровая пшеница) пористость аэрации неэродированной и среднеэродированной разновидностей была выше, чем в зернотравяном на 3-5 %, а на сильноэродированной почве Па ниже на 1-4%. Снижение данного показателя по катене в кормовом севообороте больше, чем в зернотравяном.
В 2010 г. пористость аэрации в зернотравяном севообороте была на уровне 17-20%, в кормовом – 30-35%. Это обусловлено различной влажностью почвы в период уборки возделываемых культур. Достоверного влияния водно-эрозионных процессов и различных систем удобрения на данный показатель не выявлено.
Таблица 12 – Пористость аэрации пахотного слоя дерново-подзолистых легкосуглинистых почв, развивающихся на моренных суглинках, %
| Год | Культура | Вариант | Степень эродированности | ||||
| + к 1 | + к 1 | ||||||
| Зернотравяной севооборот | |||||||
| Вико-овсяная смесь | NPK | -5 | -9 | ||||
| NPK+навоз | -4 | -9 | |||||
| Горох | NPK | -1 | |||||
| NPK+навоз | -3 | -3 | |||||
| 2010 + 2006 | NPK | -5 | - | -3 | - | ||
| NPK+навоз | -5 | -3 | - | -1 | - | ||
| НСР0,05 Фактор А (почва) 2,1 Фактор Б (удобрение) 1,8 | |||||||
| Кормовой севооборот | |||||||
| Яровая пшеница | NPK | -10 | -15 | ||||
| NPK+навоз | -7 | -13 | |||||
| Люцерна 3 г.п. | NPK | +1 | +2 | ||||
| NPK+навоз | +2 | +2 | |||||
| 2010 + 2006 | NPK | +9 | +20 | - | +22 | - | |
| NPK+навоз | +2 | +11 | - | +17 | - | ||
| НСР0,05 Фактор А (почва) 4,2 Фактор Б (удобрение) 3,1 |
*1 – неэродированная; 2 – среднеэродированная; 3 – сиьноэродированная почва
На стационарных площадках в Мядельском районе как в начале, так в конце наблюдений водно-физические свойства неэродированной и слабоэродированной почв приблизительно одинаковые и свидетельствуют об удовлетворительном их состоянии (табл. 13).
В 2007 г. ухудшение основных агрофизических свойств средне- и сильноэродированных по сравнению с неэродированной почвой в СПК «МАПЭ» выше, чем в СПК «Слободская заря».
В 2010 г. в СПК «Слободская заря» плотность и пористость эродированных разновидностей практически не изменилась за четыре года наблюдений – плотность снизилась на 0,02-0,09 кг*м-3, пористость на 1-2%. Это связано с тем, что в 2008-2010 гг. здесь возделываются многолетние травы, которые способствуют улучшению свойств почвы.
В СПК «МАПЭ» исследования проводились в звене зернотравяного севооборота. Поэтому, водно-физические свойства, особенно сильноэродированной почвы, за четыре года наблюдений ухудшились. Так, плотность сильноэродированной почвы по сравнению с данными 2007 г. на 0,11 кг*м-3 выше, пористость на 4% ниже. И по сравнению с неэродированной почвой пористость и плотность ухудшились значительно – соответственно на 12% и 0,32 кг*м-3.
Влажность почв и запасы продуктивной влаги определяются, прежде всего, количеством осадков. В период уборки ячменя (2010 г., СПК «МАПЭ») практически каждый день шел дождь, поэтому отличий во влажности почвы слоя 0-20 см и общих запасах влаги по почвенно-эрозионной катене не установлено. Второму укосу трав предшествовал засушливый период (СПК «Слободская заря»). Поэтому влажность пахотного слоя эродированных почв значительно ниже, чем неэродированной. Общие запасы влаги снижались с 42 мм на неэродированной до 22 на сильноэродированной почве.
Таблица 13 – Водно-физические свойства пахотного слоя дерново-подзолистых легкосуглинистых почв, развивающихся на моренных суглинках в период уборки сельскохозяйственных культур
| Год | Культура | Степень эродированности почвы | |||||||
| неэроди- рованная | слабо-эродированная | средне-эродированная | сильно-эродированная | ||||||
| 1* | |||||||||
| СПК «МАПЭ» | |||||||||
| Плотность, кг*м -3 | |||||||||
| Многолетние травы | 1,31 | 1,32 | +0,01 | 1,43 | +0,11 | 1,51 | +0,20 | ||
| Ячмень | 1,30 | 1,34 | +0,04 | 1,39 | +0,05 | 1,62 | +0,32 | ||
| 2010 + 2007 | -0,01 | +0,02 | -0,04 | +0,11 | |||||
| НСР0,05 Фактор (почва) 0,10 | |||||||||
| Пористость, % | |||||||||
| Многолетние травы | -5 | -6 | |||||||
| Ячмень | -1 | -4 | -12 | ||||||
| 2010 + 2007 | +1 | +2 | -4 | ||||||
| НСР0,05 Фактор (почва) 2,1 | |||||||||
| Общие запасы воды, мм | |||||||||
| Многолетние травы | +1 | -5 | |||||||
| Ячмень | +3 | -1 | +1 | ||||||
| 2010 + 2007 | -6 | -5 | -10 | -2 | |||||
| НСР0,05 Фактор (почва) 3,9 | |||||||||
| Пористость аэрации, % | |||||||||
| Многолетние травы | -5 | -2 | |||||||
| Ячмень | -3 | -3 | -13 | ||||||
| 2010 + 2007 | +5 | +2 | +5 | -7 | |||||
| НСР0,05 Фактор (почва) 2,4 | |||||||||
| СПК «Слободская заря» | |||||||||
| Плотность, кг*м -3 | |||||||||
| Многолетние травы | 1,41 | 1,45 | +0,04 | 1,49 | +0,08 | 1,57 | +0,16 | ||
| Многолетние травы | 1,39 | 1,43 | +0,04 | 1,47 | +0,08 | 1,48 | +0,09 | ||
| 2010 + 2007 | -0,02 | -0,02 | -0,02 | -0,09 | |||||
| НСР0,05 Фактор (почва) 0,16 | |||||||||
| Пористость, % | |||||||||
| Многолетние травы | +1 | -1 | -4 | ||||||
| Многолетние травы | -2 | -3 | -4 | ||||||
| 2010 + 2007 | +2 | -1 | +2 | ||||||
| НСР0,05 Фактор (почва) 3,8 | |||||||||
| Общие запасы воды, мм | |||||||||
| Многолетние травы | +3 | +4 | +3 | ||||||
| Многолетние травы | -8 | -11 | -20 | ||||||
| 2010 + 2007 | +1 | -10 | -14 | -22 | |||||
| НСР0,05 Фактор (почва) 4,2 | |||||||||
| Пористость аэрации, % | |||||||||
| Многолетние травы | -2 | -2 | -4 | ||||||
| Многолетние травы | +2 | +2 | +6 | ||||||
| 2010 + 2007 | -5 | -1 | -1 | +5 | |||||
| НСР0,05 Фактор (почва) 3,3 | |||||||||
* 1 – величина, %; 2 – + к неэродированной
Так как основные физические свойства почвы определяются плотностью, то наблюдается ухудшение пористости аэрации (Па) эродированных разновидностей. В 2007 г. СПК «МАПЭ» она изменялась от 19% на среденэродированной почве до 24% на неэродированной, в 2010 г. – от 16% на сильноэродированной почве до 29% на неэродироанной. В СПК «Слободская заря» снижение Па в 2007 г. снизилась на эродированных почвах на 2-4%. А в 2010 г. пористость аэрации эродированных разновидностей на 2-6% выше, т.к. их влажность значительно ниже.