Структурные свойства почвы как один из факторов почвенного плодородия в работах В.Р. Вильямса

Важнейшими, с производственной точки зрения, свойствами структуры являются ее прочность и связность. Под прочностью или водоустойчивостью структуры понимают ее способность противостоять размоканию и размыванию водой. При погружении в воду непрочных агрегатов или при размывании их каплями дождя происходит дезагрегация, распад их на составляющие частицы, вследствие перехода в коллоидный раствор склеивавших эти частицы более тонких гранулометрических элементов. Прочная же структура под действием воды не меняется или лишь частично распадается на микроагрегаты. Почва с высокой производительностью всегда отличается высокой прочностью своей совершенной комковатой структуры. Под связностью, или механической прочностью, понимают способность агрегатов противостоять сжатию (раздавливанию) или разрыву (расклиниванию) [1]. Образование комковатой структуры пахотного слоя – результат тех воздействий, которые производит на этот слой обработка почвы и культура сельскохозяйственных растений. Как указывает В.Р. Вильямc, придача почве комковатой структуры при возможно малом распылении ее составляет задачу системы обработки почвы. Но и всякая почва при производстве урожая, будучи предоставлена самой себе, после обработ- ки и посева неизбежно обречена на утрату комковатой структуры поверхностного горизонта и ее прочности. Поэтому приходится неизбежно повторять обработку ежегодно, а на почвах с плохо выраженной структурой – повторять ее даже несколько раз в течение года [2]. Таким образом, согласно учению Вильямса, придача почве комковатой структуры достигается ежегодной обработкой почвы, восстановление же прочности структуры, необходимость в котором возникает через более значительные промежутки времени, осуществляется травопольной системой земледелия [3]. Точно так же сама обработка почвы «даже совершенными орудиями неразрывно связывается с разрушением комков вследствие трения под влиянием связности почвы и веса пласта» [4]. Механическое разрушение структуры даже под действием самых тяжелых машин происходит только в поверхностном слое пашни до глубины, не превышающей, в среднем, 10 см. Помимо перечисленных выше факторов механического разрушения структуры пахотного слоя заметную роль здесь играет и механическое действие капель дождевых осадков, в особенности ливней [5]. Ещё одной причиной разрушения структуры является утрата ею прочности под химическим и физико-химическим воздействием воды атмосферных осадков, главным образом снеговой и дождевой. Это воздействие выражается прежде всего в процессах растворения и гидролиза, сопровождающихся вытеснением щелочно-земельных обменных катионов и пептизацией коллоидных частиц. По мнению Вильямса, большую роль при этом играет также попадание в почву из атмосферы с осадками аммонийных солей и вытеснение поглощенного кальция аммонием [6]. Одной из важнейших причин утраты почвой прочной структуры является биологическое разрушение почвенного перегноя в процессах аэробного – разложения органических соединений и накопления минеральных питательных веществ.

Под совместным воздействием всех перечисленных причин, по Вильямсу, «независимо от степени прочности перегноя в поверхностных слоях почвы в начале вегетационного периода, этот поверхностный слой полностью утрачивает к концу вегетационного периода прочность структуры на глубину в среднем до 10 см» [7].

Как уже было указано, восстановление прочности структуры, по Вильямсу, достигается накоплением свежеосажденного перегноя и механическим воздействием на почву корней трав в травопольной системе земледелия. Описывая восстановление плодородия при оставлении выпаханных черноземных почв в перелог, Вильямс указывает, что «в первой фазе главным образом преобладает процесс восстановления структуры почвы сначала под влиянием корней бурьянов, а затем главным образом под влиянием корневищ пырея. Во время этих двух периодов (бурьянового и пырейного) происходит дифференцировка массы почвы на грубые структурные элементы; одновременно идет процесс закрепления их прочности». «Прочность почвы их (пырейных перелогов) довольно удовлетворительна, но структура ее еще недостаточно развилась, она еще слагается крупными комьями, и почва, благодаря глубокому проветриванию, быстро теряет запас весенней воды» [8].

И далее, излагая основы травопольной системы земледелия, Вильямс подчеркивает: «нельзя привести никаких логически обоснованных возражений против того, что тот же результат, может быть достигнут целесообразной обработкой». Таким образом, целесообразно проведенная обработка почвы, по Вильямсу, может дать не только дифференцировку почвенной массы на грубые структурные отдельности, но и некоторую, как он указывает, «довольно удовлетворительную» степень прочности структуры [9].

Следуя логике Вильямса, можно резюмировать, что основной задачей обработки почвы, по всем указанным определениям, является ежегодное, а в случае тяжелых бесструктурных почв, неоднократное в течение года приведение ее в наилучшее, с точки зрения водно-воздушного режима и биологических процессов, состояние структуры путем сохранения ее природной или ранее созданной культурой структуры, а также восстановления и даже создания этой структуры. Первая часть этой задачи -сохранение структуры – не вызывает сомнений, и разрешение ее должно состоять в применении при обработке таких орудий и в таких условиях их работы, которые обеспечили бы достаточное рыхление при минимальном распылении почвы. Вторая часть – возможность восстановления и создания структуры путем обработки – является далеко не столь ясной и очевидной и требует доказательства осуществимости этого процесса [10].

Вильямс с огромным интересом относился ко всем попыткам разрешения вопросов обработки почвы на новых принципах. «Чрезвычайный интерес, – писал он, – представляет ротационный плуг Хэмшо (С. М. Hamshaw), в котором, так же, как и во фрезах, принцип тяги и оборота пласта заменен принципом вращения и откалывания пласта ударами лемеха по поверхности почвы [11].

Таким образом, по Вильямсу, совершенно необходимой является научноисследовательская работа в направлении поиска новых, лучших способов механической обработки почвы, в большей степени соответствующих условиям современного сельского хозяйства и дающих возможность рационального использования почвенных ресурсов [12].