О значении физических свойств почв в адаптивно ландшафтном земледелии

Почвенный институт им. В.В. Докучаева

В адаптивно-ландшафтном земледелии предусматривается устойчивое и высокопродуктивное землепользование, связанное с местными особенностями агроландшафта, рельефом, почвой, климатом требует тщательного подбора культур и технологий их возделывания (Кирюшин, 1996, 2000; Методическое пособие …, 2001). Важное место в системе адаптивноландшафтного земледелия отводится оценке почвенных ресурсов агроландшафта (Кирюшин, 19996, 2000; Методическое пособие …, 2001), когда необходимо учитывать физические свойства почв и связанные с ними водный, воздушный и тепловой режимы, т.к. они являются определяющими условиями почвенного плодородия (Бондарев, 1988, 1994, 2001; Бондарев и др., 2000). Физические свойства необходимо учитывать необходимо учитывать при посадке сельскохозяйственных культур, технологических особенностей их возделывания, при разработке севооборотов, мелиоративных и противо-эрозионных мероприятий. Физические свойства определяют устойчивость почв к деградации.

При оценке роли физических свойств почв в адаптивно-ландшафтном земледелии необходимо учитывать, по меньшей мере, следующие показатели: мощность пахотного слоя, его гранулометрический состав, содержание агрономически ценных агрегатов (10–0,25 мм) и глыбистой фракции ( > 10 мм) при сухом просеивании, содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм (по Саввинову), равновесную плотность в пахотном и подпахотном горизонтах в пределах корнеобитаемой зоны, водопроницаемость почвы, полевую или наименьшую влагоемкость.

Мощность пахотного слоя влияет на запасы влаги и питательных веществ в нем. Гранулометрический состав в значительной мере определяет все физические и физико-механические свойства почв. Тяжелые по гранулометрическому составу почвы более влагоемки, богаты питательными элементами. Содержание агрегатов агрономически ценного размера при сухом просеивании определяет условия протекания почвенно-физических процессов, степень крошения почвы при обработке, устойчивость ее к водной и ветровой эрозии, относительную устойчивость к уплотняющему воздействию сельскохозяйственной техники.

Содержание глыбистой фракции является информативным показателем физического состояния почвы как при окультуривании, так и при ее физической деградации. Содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм характеризует устойчивость создаваемого обработкой сложения почв во времени. Равновесная плотность, являющаяся в значительной мере интегральным показателем физического состояния, определяет многие условия жизни растений, степень окультуренности или деградированности почвы. Показатель водопроницаемости почвы определяет скорость и степень впитывания влаги выпадающих осадков или поливной воды.

Полевая или наименьшая влагоемкость отражает водоудерживающую способность почв, определяет влагообеспеченность растений и длительность межполивного периода в орошаемых условиях.

За оптимальную мощность пахотного слоя принимается 27-32 см, но это не значит, что ежегодно нужно пахать почву на такую глубину. Глубина ежегодной вспашки или рыхления определяется требованиями возделываемой культуры, физическими свойствами почвы.

Значение гранулометрического состава почв в разных почвенноклиматических условиях несколько различается. Так, в шкале бонитировки почв по гранулометрическому составу Н.А. Качинского (1965) среди подзолисто-глеевых и подзолистых почв высшие 10 баллов получили легкосуглинистые почвы, среди дерново-подзолистых - среднесуглинистые, среди серых лесных, черноземов и каштановых почв - тяжелосуглинистые.

Оптимальное содержание агрегатов агрономически ценного размера варьирует от 70-85 % для дерново-подзолистых, серых лесных, черноземов, каштановых и пойменных аллювиальных почв средне- и тяжелосуглинистого гранулометрического состава, т.е. до 50-60 % для легкосуглинистых и супесчаных агродерново-подзолистых, агросерых, агрочерноземов, агрокаштановых и агротемногумусовых аллювиальных почв по новой классификации почв (Классификация ..., 2004).

Уменьшение содержания агрегатов размером 10-0,25 мм при сухом просеивании до 50-60 % и ниже для почв средне- и тяжелосуглинистых и до 40-50 % и ниже для легкосуглинистых и супесчаных резко ухудшает степень крошения почв при обработке, сокращает их устойчивость к водной и ветровой эрозии, к уплотнению движителями сельскохозяйственной техники и в целом снижает плодородие. Содержание глыбистой фракции (>10 мм при сухом просеивании) в пахотном слое основных типов пахотных почв не должно превышать 20-30 %. Повышение содержания этой фракции до 30-40 и более 40 % свидетельствует о деградации физического состояния почв и снижении их плодородия.

Оптимальное содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм составляет для средне- и тяжелосуглинистых агродерново-подзолистых почв 35^10, для агросерых, агрокаштановых и агротемногумусовых аллювиальных почв - 40-50, для агрочерноземов - 50-70 %. Снижение содержания водопрочных агрегатов в этих почвах соответственно до 20, 30 и 40 % говорит о деградации физического состояния почв и уменьшении их плодородия.

Оптимальное значение равновесной плотности основных типов пахотных почв средне- и тяжелосуглинистого гранулометрического состава варьирует в пределах 1,0-1,3, в почвах легкосуглинистого и супесчаного состава - 1,30-1,40 г/см3. Повышение равновесной плотности до 1,35— 1,40 г/см3 для средне- и тяжелосуглинистых и до 1,45-1,50 г/см3 для легкосуглинистых и супесчаных почв свидетельствует об их уплотнении. Увеличение плотности почвы выше оптимальной на 0,01 г/см3 ведет к снижению урожая в среднем на 0,6 ц/га (Бондарев, 2003)

Оптимальное значение впитывания влаги в почву за 1 -й час наблюдения составляет 1,0-1,5 мм/мин для агродерново-подзолистых суглинистых почв, 1,5-2,0 - для агросерых средне- и тяжелосуглинистых, агрочерноземов глинисто-иллювиальных тяжелосуглинистых, агротемногумусовых аллювиальных, 2,0-2,5 - для агрочерноземов миграционно-мицеллярных, агрочерноземов сегрегационных мощных и высокогумусных. Оптимальные значения установившейся скорости фильтрации для этих групп почв составляет соответственно 0,7-1,0, 0,5-1,0 и 1,0-1,5 мм/мин.

Оптимальные значения водопроницаемости по впитыванию за 1-й час для основных типов пахотных почв легкосуглинистых и супесчаных по гранулометрическому составу 1,5-2,0 мм/мин, по установившейся скорости фильтрации 1,0-1,5 мм/мин. Снижение скорости впитывания за 1-й час наблюдения до 0,5-0,3 мм/мин для агродерново-подзолистых, агрокаштановых, до менее 1,0-1,5 - для агросерых, агрочерноземов, и соответственно для этих типов почв снижение установившейся скорости фильтрации до 0,5-0,3 мм/мин и менее 0,7 мм/мин свидетельствует об ухудшении всего комплекса водно-физических свойств.

Оптимальные значения полевой или наименьшей влагоемкости агродерново-подзолистых среднесуглинистых почв и агросерых средне- и тяжелосуглинистых почв составляют 26-30, а для агрочерноземов средне- и тяжелосуглинистых - 30-38 % от массы сухой почвы. Для агрокаштановых и агротемногумусовых аллювиальных средне- и тяжелосуглинистых почв оптимальные значения по этому показателю составляют 30-35 %. Для легкосуглинистых и супесчаных по гранулометрическому составу всех выше названных почв оптимальными значениями полевой влагоемкости являются 20-25 %. Основными факторами регулирования физических свойств почв в земледелии считаются рациональные разноглубинные обработки и оптимизация гумусового состояния.

Обработка почвы - важный фактор управления и регулирования физическими условиями плодородия, который, в свою очередь, определяется физическими свойствами почв (Бондарев, 1988, 2003). Способ обработки и ее глубина определяются, наряду с требованиями возделываемых культур, физическими свойствами почв.

Все известные приемы минимизации обработки должны проводиться с учетом физических свойств. Известно, что если равновесная плотность в пахотном слое близка к оптимуму, то обработка с целью регулирования физических свойств может и не проводиться.

Оптимизация гумусового состояния почв за счет внесения органических удобрений, поступления гумусовых веществ в почву в виде корневых и пожнивных остатков – важное условие улучшения структурного состояния и сложения почв, повышения эффективности их обработок.

Оптимальный уровень содержания гумуса в пахотном слое почвы при бездефицитном балансе с позиции эффективного управления физическими свойствами варьирует в пределах от 2 до 8 % для разных по генезису и гранулометрическому составу почв. Нижний предел относится к легким по гранулометрическому составу агродерново-подзолистым, агросерым и агрокаштановым почвам. Для средне- и тяжелосуглинистых почв данных типов оптимальное содержание гумуса должно быть повышено до 3,5– 4,0 %. Для почв тяжелого гранулометрического состава черноземной зоны содержание гумуса в пахотном слое должно составлять 5–7 %.

Все вышеизложенное свидетельствует о важной роли физических свойств почв в реализации адаптивно-ландшафтной системы земледелия и возможностях управления и регулирования при этом физическими условиями плодородия с учетом структуры почвенного покрова.