Иссушение почвы в результате ее интенсивной механической обработки

Обновлено: 05.10.2024

Орудия обработки воздействуют на почву чисто механически и поэтому изменяют преимущественно ее физические свойства: плотность; размеры и форму почвенных агрегатов; общий объем, размеры и соотношение различных пустот, пор и капилляров; размеры органических остатков; взаиморасположение и степень соприкосновения почвенных фаз и их компонентов.

Специфическое воздействие оказывает обработка на живую фазу почвы. Живые организмы при физическом воздействии на них часто погибают. При изменении сложения обрабатываемого слоя и перемещении в его пределах живых организмов значительно изменяются условия их существования, которые также могут привести к их гибели. Для некоторых групп организмов условия жизни улучшаются, это культурные растения, некоторые группы микроорганизмов, отдельные представители мезо - и макрофауны.

Значительное воздействие оказывает обработка на газовую фазу почвы. В результате рыхления, крошения, оборачивания усиливается доступ атмосферного воздуха в почву, особенно в глубокие слои, что может существенно изменять состав почвенного воздуха и окислительно-восстановительные условия. Обработка оказывает влияние на распределение и состав воздуха не только в различных слоях почвы, но и на поверхности и внутри почвенных агрегатов, изменяя их размеры, плотность и форму.

Очень незначительное влияние при однократном воздействии оказывает обработка на гранулометрический и химический состав почв, на содержание и состав органического вещества, разрушая частицы (реже вызывая их соединение), но при многократном физическом воздействии на некоторые почвы такое влияние может быть существенным.

При механическом воздействии на почву, особенно при ее перемешивании и оборачивании, существенно изменяется морфологическое строение почвы. Крошение и перемешивание, проводимые интенсивно (например, при фрезеровании) или многократно повторенные, приводят к гомогенизации почвенного материала, к созданию морфологически однородной почвенной массы.

Во многих случаях обработка приводит к дифференциации почвы по морфологическим признакам, чаще по плотности почвы. Например, при прикатывании верхний слой становится более плотным, при рыхлении — менее плотным. При обработке междурядий, при обработке почвы чизельными плугами, почвоуглубителями, глубокорыхлителями и т. п. почва становится неоднородной по этому показателю в горизонтальном направлении.

Вспашка часто приводит к морфологической неоднородности почвы прежде однородного пахотного горизонта. Например, припахивание подзолистого или иллювиального горизонта на подзолистых почвах, карбонатного на каштановых почвах приводит к ярко выраженной неоднородности по цвету, которая отражает неоднородность почвы по свойствам, определяющим условия жизни растений. Запахивание органических удобрений, остатков растений, химических мелиорантов также приводит к морфологически выраженной неоднородности пахотного горизонта. Особенно большой пестротой отличается пахотный горизонт осваиваемых почв, если при вспашке перемешиваются разнокачественные почвенные слои и горизонты, например при освоении подзолистых почв пахотный горизонт может состоять из черных пятен оторфованной подстилки, белесых — подзолистого горизонта, серых — гумусового, красновато-бурых — иллювиального или переходного горизонтов.

Изменение состояния почв в результате обработки существенно сказывается на режимах и процессах в обрабатываемом слое и в меньшей степени на остальной почвенной массе. Это приводит к изменению свойств почвы и ее плодородия. Обычно обработка в наибольшей степени изменяет водно-воздушный режим почв, причем такое действие может быть как положительным, так и отрицательным, несмотря на то что в задачи обработки входит изменение этого режима только в благоприятную сторону. Но, как известно, задачи обработки часто вступают в противоречие друг с другом, поэтому неблагоприятные последствия обработки необходимо компенсировать другими агроприемами.

Влияние обработки на свойства почвы часто происходит через почвенную биоту. На обрабатываемых почвах активность микроорганизмов, как правило, в несколько раз выше, чем на аналогичных целинных почвах, соответственно здесь выше скорость трансформации веществ и их биологического круговорота. На обрабатываемых почвах малый биологический круговорот уже трудно назвать кругооборотом, так как много веществ, особенно органических, из него исключается. Если не компенсировать эти потери с учетом своеобразия процессов в обрабатываемых почвах, происходит падение их плодородия.

Наиболее показателен в этом отношении пример с использованием черноземов в сельскохозяйственном производстве. При интенсивной распашке их на протяжении текущего столетия потери гумуса в этих почвах составили в зависимости от природных условий и применяемой системы хозяйствования от 20 до 50% и более. Интенсивная обработка и снижение содержания гумуса привели к снижению степени агрегированности почвы, уменьшению содержания наиболее ценной водопрочной зернистой фракции почвенной структуры. Такие изменения сопровождаются увеличением плотности почвы, ухудшением ее водопроницаемости и водоемкости, что заставляет интенсифицировать ее обработку, и, таким образом, образуется порочный замкнутый круг.

Процессы деградации почв, вызванные их распашкой, сходные с теми, что идут на черноземах, имеют место и на других почвах и не только в нашей стране. В почве прерий Северной Америки потери гумуса аналогичны его потерям на черноземах.

Второй мощный фактор деградации почв, вызванный их распашкой — эрозия почв. Водная эрозия и дефляция в той или иной степени затрагивают практически все почвы. Проявление этих процессов в своих крайних выражениях приводит к катастрофическим для почвы последствиям — она может целиком потерять свой плодородный гумусированный слой. Для предотвращения эрозии почв в районах ее интенсивного проявления приходится затрачивать много средств и усилий.

Изменения водно-воздушного и других режимов почв в результате обработки могут вызвать положительные изменения свойств почвы и повышение ее плодородия. Почвы, которые испытывают избыточное увлажнение, часто положительно реагируют на усиление их аэрированности. В. В. Докучаев еще в 1899 г. писал, что подзолистые почвы, безусловно, требуют для сельскохозяйственной культуры усиленного проветривания, что до сих пор не всегда учитывается при разработке систем обработки почв. И. Б. Макаровым (1981) было показано, что дифференциация пахотного горизонта дерново-подзолистых почв, которая приводит к ухудшению с глубиной свойств этого слоя, происходит постоянно и прерывается только механической обработкой почвы. Если почву оставить без обработки длительное время (десятки лет), то дифференциация в конечном счете приведет к приобретению бывшим пахотным горизонтом строения и свойств, сходных с таковыми в аналогичных целинных почвах. Нижняя часть этого слоя приобретает свойства подзолистого горизонта, большую роль в таких изменениях играет элювиально-глеевый процесс. При углублении пахотного горизонта путем глубокого рыхления почвы плугом Мальцева существенно сокращаются периоды переувлажнения нижней части пахотного горизонта, в нем изменяются окислительно-восстановительные условия, что значительно снижает интенсивность элювиально-глеевого процесса. В результате углубления пахотного горизонта увеличивается содержание гумуса, улучшается его качественный состав, уменьшается кислотность, повышается плодородие почвы.

При избыточном увлажнении и создании восстановительных условий в любых почвах затрудняется трансформация органических остатков, в образующемся гумусовом веществе преобладают агрономически наименее ценные фракции, интенсивно идут процессы денитрификации, образуются токсичные для растений соединения. Усиление аэрации почвы с помощью ее обработки позволяет уменьшить или полностью остановить развитие этих отрицательных явлений.

Рациональная обработка почвы может нейтрализовать отрицательные эффекты применения других агроприемов. В других случаях, наоборот, некоторые агроприемы могут компенсировать неблагоприятные последствия обработки. Часто максимальный положительный эффект можно получить, только сочетая определенные агроприемы с наиболее рациональной в данном случае обработкой почвы.

На каштановых почвах сочетание полива и оптимальной обработки приводит к увеличению содержания гумуса, улучшению агрегатного состава почв; в данном случае устанавливаются более благоприятные условия для образования гумусового вещества, что исследователи связывают преимущественно с изменением гидротермического режима почвы. С другой стороны, есть наблюдения, которые констатируют ухудшение свойств каштановых почв при поливе. Причины этого явления могут заключаться в следующем:

А) орошение не сопровождалось соответствующим изменением агротехники, б) недостаточно было изменить только систему обработки, чтобы воздействовать на почвенные процессы в положительную сторону, в) сам режим орошения мог быть далек от оптимального.

Возделывание пропашных культур, сопровождающееся интенсивной обработкой почв и их повышенной аэрируемостью, приводит к потере гумуса в почвах разного типа. Однако в сочетании с повышенными дозами вносимого навоза более интенсивная обработка на дерново-подзолистых почвах способствует более быстрому накоплению гумуса.

На засоленных почвах и солонцах поддержание пахотного горизонта в рыхлом состоянии и глубокое рыхление этих почв способствуют вымыванию солей из пахотного горизонта в более глубокие слои почвы как при орошении, так и при естественном увлажнении.

По данным В. В. Медведева (1982), агрегирующая способность механических элементов длительно распахиваемого чернозема велика, следовательно, потенциальная способность этой почвы к образованию микро - и макроструктуры сохраняется на достаточно высоком уровне. Минимализация обработки имеет большое значение как средство уменьшения отрицательного влияния длительной распашки на агрофизические свойства черноземов. Сочетание рациональной обработки почвы с внесением органических удобрений и другими агромероприятиями способствует восстановлению плодородия черноземов, что часто можно наблюдать на сортоучастках.

Отсюда видно, что влияние обработки на свойства почвы может быть самым различным в зависимости от ее интенсивности, почвенно-климатических условий, режимов увлажнения, возделываемой растительности, количества и качества удобрений. Однако в связи с ограниченностью имеющихся в настоящее время сведений о влиянии обработки на свойства почвы давать какие-либо прогнозы об этом влиянии в каждом конкретном случае затруднительно или даже невозможно. Необходимо расширять исследования в этом направлении и на их основе разрабатывать теорию обработки почвы, которая сейчас находится в неудовлетворительном состоянии.

Система наблюдений должна включать многие показатели физического, химического и биологического состояния почв. Если возможности наблюдателей ограничены, то необходимо прежде всего оценивать наиболее важные для исследуемых почв показатели, существенно влияющие на их плодородие. Например, на почвах засоленных или имеющих опасность засоления необходимо прежде всего следить за солевым режимом, на кислых почвах — за кислотностью и содержанием гумуса, на черноземах и луговых почвах, на орошаемых землях — за их структурным состоянием и т. д. При проведении широких исследований необходимо обязательно наблюдать за гумусным состоянием почв, так как, во-первых, оно является одним из основных факторов, определяющих плодородие почв, во-вторых, многие показатели гумусного состояния сравнительно быстро изменяются при изменении условий почвообразования и являются хорошими индикаторами этих изменений.

При сильном иссушении почвы и высокой температуре, когда затухают физиолого-биохимические процессы, рост растений прекращается, надземные органы засыхают, а корни в течение 5 суток остаются живыми и в благоприятных условиях дают начало новым побегам. Кроме того, при подрезании находящихся в состоянии покоя подземных органов почки возобновления трогаются в рост и дают начало новым побегам горчака. [16]

Предпочитает хорошо прогреваемые, рыхлые тяжелосуглинистые и глинистые карбонатные почвы. Присутствие его указывает на периодическое иссушение почв . Засоряет озимые, пропашные, но чаще яровые зерновые культуры. После уборки обильно разрастается как пожнивный сорняк. [17]

Срок запашки сидератов связан с рядом условий, в. На срок запашки сидератов оказывают влияние также степень иссушения почвы под ними. [18]

При размещении озимых культур после озимых в почве накапливаются семена зимующих сорняков, а стерня на поверхности способствует развитию вредных насекомых и возбудителей грибных болезней растений. Появление падалицы озимых и яровых зерновых культур приводит к иссушению почвы . И хотя всходы яровой пшеницы, ячменя и овса позднее погибают от заморозков, в период осенней вегетации они затеняют озимые растения, которые при этом плохо проходят закалку и в зиму уходят ослабленными. На погибшей от заморозков падалице яровой пшеницы, ячменя и овса осенью и весной развиваются плесневые грибы и другие болезни, которые наносят существенный вред озимым культурам. [19]

В странах с засушливым климатом строго местное внесение РК может замедлить действие этих элементов, потому что здесь влияет новый ограничивающий фактор-вода. В зоне вблизи места внесения удобрения, где корни изобилуют, действительно наблюдается очень сильное иссушение почвы . Поэтому при засушливом климате следует поддерживать достаточную влажность обогащенной удобрениями зоны для облегчения поглощения элементов питания, особенно в июне, когда нужно ослабить опадение завязей. Если полив производится по бороздам, воду чаще всего пропускают по центральной канавке в середине междурядий, что как раз соответствует следу плужного ножа аппарата для глубокой заделки удобрений. [20]

В зависимости от почвенно-климатических районов используют перепревший или полуперепревший навоз. Так, в юго-восточных районах европейской части СССР в условиях засушливого климата, без орошения, чтобы избежать иссушения почвы для весеннего внесения применяют перепревший навоз. [21]

В зависимости от почвенно-климатических районов используют перепревший или полуперепревший навоз. Так, в юго-восточных районах европейской части СССР в условиях засушливого климата, без орошения, чтобы избежать иссушения почвы , применяют перепревший навоз. [22]

Осина с сосной во влажном климате будут сочетанием явно неблагоприятным, так как в этих условиях грибная инфекция ( сосновый вертун) будет передаваться от осины сосне. Но в сухом климате осина будет уже помогать укрепляться сосне, создавая своим затенением защиту сосне от перегрева и чрезмерного иссушения почвы . [23]

Но чаще всего влияние фитобиотического фактора проявляется в форме изменения среды данного растения жизнедеятельностью окружающих его прочих растений. В основном это влияние видно в изменении световых условий, уменьшении нагрева, препятствии ночному охлаждению, в задержании части осадков, повышении влажности воздуха, иссушении почвы корнями, а также в конкуренции за элементы минерального питания и за воду. [24]

Поскольку при мелком бесплужном рыхлении раньше и больше отрастает побегов многолетних корнеотпрысковых сорняков, то его надо проводить через каждые 8 - 10 дней. Ко времени посева озимых культур посевной слой следует довести до мелкокомковатого состояния с таким расчетом, чтобы в случае выпадения небольших осадков можно было исключить предпосевные обработки почвы, которые обычно приводят к иссушению почвы . Перемешивание влажной и сухой почвы вызывает дополнительные потери влаги перед посевом. [25]

Вода, проникшая в почву, испаряется с поверхности и, следовательно, также уходит в атмосферу. При этом если почва имеет хорошо развитую систему сообщающихся друг с другом капиллярных вместилищ, то на место испаряющейся воды поднимаются более глубоко находящиеся порции, которые также испаряются. Таким образом может происходить более или менее глубокое иссушение почвы . Следовательно, не вся вода атмосферных осадков, находящаяся в корнедоступном слое почвы, может быть использована растениями. Надо иметь в виду, что не обязательно вода атмосферных осадков достигает даже поверхности почвы. Орошая листья, вода дождей, роса, снег испаряются с поверхности крон и густого травяного покрова. Доля атмосферных осадков, уходящая в атмосферу, не достигнув поверхности почвы, может быть достаточно большой. Так, например, во вполне сомкнутых 80-летних ельниках под Москвой на кронах удерживается и уходит в атмосферу более 30 % годовой суммы осадков. Немалая часть осадков испаряется в атмосферу и с поверхности густых травостоев. Количественные показатели в этом отношении очень изменчивы и зависят от густоты растительности, силы и продолжительности дождя. Непродолжительный и слабый дождь может и вовсе не проникнуть под полог леса. [26]

Появившиеся из семени растения в первый год развиваются слабо, но образуют мощную корневую систему, способную уже к осени к вегетационному возобновлению. Это основной способ размножения, заключающийся в том, что новые побеги отрастают от корневой системы в подпахотном слое. При глубокой подрезке, а также при сильном иссушении почвы горчак переходит в состояние покоя, который при отсутствии благоприятных условий может продолжаться до 1 5 - 2 лет. [27]

При помощи применяющихся, даже хорошо механизированных, приемов не всегда удается избавиться от засоренности посевов. Многократными междурядными к льтивациями очищаются от сорняков только междурядья, а в гнездах кукурузы всегда остается значительное количество злостных сорняков. В то же время междурядные многократные культивации во многих случаях, особенно в районах, где нередко свирепствуют суховеи, могут способствовать иссушению почвы и эрозийным процессам. [28]

При помощи применяющихся, даже хорошо механизированных, приемов не всегда удается избавиться от засоренности посевов. Многократными междурядными культивациями очищаются от сорняков только междурядья, а в гнездах кукурузы всегда остается значительное количество злостных сорняков. В то же время междурядные многократные культивации во мно гих случаях, особенно в районах, где нередко свирепствуют суховеи, могут способствовать иссушению почвы и эрозийным процессам. [29]

Основная часть их ( до 70 %) выпадает в теплое время ( май - август), когда растения испытывают наибольшую потребность в воде. Сравнительно высокая относительная влажность воздуха и слабое испарение влаги из почвы в значительной мере смягчают губительное действие весенне-летних засух на урожай. Кроме того, засухи в Иркутской области не достигают той степени интенсивности, какая присуща засухам Поволжья, крайнего Юго-Востока европейской части страны, Западной Сибири и Алтая как в отношении дефицита влаги воздуха, так и в отношении иссушения почвы . Суховеи здесь совершенно отсутствуют. [30]

Физико-механические свойства почвы — один из важнейших факторов, определяющих качество ее обработки и условия роста и развития культурных растений, уровень их урожайности. Наибольшее значение при этом имеют структура, плотность, твердость и липкость почвы. Эти свойства в сочетании с влажностью определяют готовность почвы к обработке, ее качество и условия жизни растений.

Агрономически ценная комковато-зернистая структура, придавая почве рыхлое сложение, облегчает прорастание и распространение корней растений, а также уменьшает энергетические затраты на механическую обработку почвы. Бесструктурные почвы по сравнению со структурными, обладая большей связностью, оказывают и более сильное удельное сопротивление при обработке.

Плотность и структурность пахотного слоя в значительной степени зависят от гранулометрического состава почвы и ее генезиса. В процессе механической обработки почвы эти характеристики изменяются. Их трансформация направлена на оптимизацию условий аэрации корнеобитаемого слоя почвы.

Наиболее благоприятные условия воздухообмена для роста и развития сельскохозяйственных культур, возделываемых на подзолистых почвах, достигаются при механической обработке почвы, когда общая пористость составляет 45—55 %, некапиллярная 20—25, а капиллярная 25—30 % объема почвы. Оптимизация воздухообмена в корнеобитаемом слое черноземов предполагает повышение общей пористости до 60—65 %, а пористости аэрации до 25 %.

Понижение значений пористости аэрации до 12—15 % объема почвы приводит к снижению урожайности возделываемых культур.

Стабилизация оптимальных значений воздухообмена обрабатываемого слоя почвы во многом определяется структурностью почвы и и водоустойчивостью ее агрегатов.

Оптимальное содержание водопрочных агрегатов (0,25—10 мм) для оподзоленных почв составляет 30—45 %, черноземов 45—60 %. При этом в пахотном слое доля агрегатов диаметром 0,25—30 мм должна достигать 80 %, а глыбистость поверхностного слоя не превышать 20 %. Данный качественный состав почвенных агрегатов позволяет пахотному горизонту длительное время поддерживать задаваемые параметры.

Утрата обрабатываемой почвой агрономически ценной структуры способствует ухудшению ее водно-воздушных свойств.

Пересыхание верхнего слоя приводит к повышению твердости почвы, которая оказывает значительное влияние на обработку почвы, рост корневой системы растений. Достижение критических значений твердости (при уплотнении почвы тяжелой сельскохозяйственной техникой) — 10 кг/см 2 обусловливает приостановку роста корневой системы растений. Это особенно важно для формирования корнеплодов у сахарной свеклы, моркови, клубней у картофеля.

Повышение влажности почвы до определенного предела, когда сила сцепления между частицами почвы становится меньше, чем между почвой и рабочей поверхностью орудия, приводит к появлению липкости почвы. При этом происходит пластичное деформирование почвы. Это приводит к нарушению пористости, замазыванию, образованию корки, глыб и плужной подошвы. Состояние почвы при этом практически необратимо, т.е. не может быть устранено или изменено в короткий срок агротехническими приемами.

Проблема улучшения физико-механических свойств почвы — одна из главных в земледелии, так как от этого зависят увеличение урожайности сельскохозяйственных культур и повышение производства продукции растениеводства.

Множество приемов регулирования физико-механических свойств и восстановления почвенной структуры можно объединить в три большие группы: механические, химические, биологические.

Приемы первой группы включают интенсивную механическую обработку почвы, почвоуглубление, щелевание и т.д. Эти приемы позволяют существенно улучшить физико-механические свойства почвы. Однако действие их кратковременное, и поэтому для достижения продолжительного эффекта необходимо систематическое многократное применение их. Следует отметить, что систематические интенсивные механические обработки способствуют увеличению доли микроструктуры (илистых фракций) в структуре почвы и снижают водопрочность. Следовательно, механические приемы регулирования физико-механических свойств, улучшая почвенные условия роста и развития растений в момент их применения, обусловливают значительное ухудшение их в перспективе.

Приемы второй группы — химические, включают использование для улучшения структуры и физико-механических свойств почвы различных химических веществ, называемых структуроулучшателями. Применение их повышает коэффициент структурности почв. Использование этих веществ перспективно, но ограничено экономической целесообразностью. К приемам этой группы можно отнести известкование кислых почв и гипсование солонцов. В результате известкования почва становится структурной, увеличивается ее водопроницаемость и уменьшается плотность. Извест-106 кованные почвы имеют более благоприятные физико-механические свойства.

Гипсованием устраняют щелочную реакцию солонцовых почв, улучшают их физические свойства и структурное состояние. Твердость и сопротивление при обработке, липкость и другие физико-механические свойства в результате замещения поглощенного натрия кальцием становятся более благоприятными в агрономическом отношении. Однако применением известкования и гипсования нельзя полностью решить проблему улучшения физико-механических свойств и структуры почвы, так как решение ее выходит далеко за пределы кислых и щелочных почв.

Приемы третьей группы — биологические, они направлены на
повышение содержания органического вещества (гумуса) в поч
ве. Эти приемы универсальны и долговечны. С увеличением со
держания гумуса в почве улучшаются не только ее физико-ме
ханические и химические свойства, но и все почвенные режимы: пищевой, водный, воздушный. Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что с повышением содержания гумуса в почве уменьшается ее плотность и повышается устойчивость к различным деформациям. При содержании гумуса в почве 3,7 % и более равновесная плотность почвы устанавливается на оптимальной для культурных растений величине. Такие почвы даже после принудительного уплотнения способны под действием естественных факторов (увлажнение, замораживание, высушивание) к разуплотнению и не требуют рыхления с целью регулирования физических свойств. Почвы с содержанием гумуса менее 3,7 % после принудительного уплотнения не восстанавливают исходной плотности. На таких почвах необходима механическая обработка как средство регулирования физико-механических свойств.

К биологическим приемам регулирования физико-механических свойств почвы относят: совершенствование севооборотов, включающее увеличение доли многолетних трав в структуре посевных площадей; применение сидеральных культур; увеличение объема вносимых органических удобрений; оптимизацию обработки почвы, направленную на уменьшение интенсивности и глубины рыхлений с целью снижения темпов минерализации органического вещества почвы и распыления структуры.

Контрольные вопросы и задания

1. Перечислите физико-механические свойства почвы. 2. Дайте характеристику агрономическиценной структуры. 3. Что такое спелость почвы? 4. Как образуется плужная подошва? Каковы ее вред и пути преодоления? 5. Назовите приемы регулирования физико-механических свойств почвы.

Контрольные вопросы и задания

Читайте также: