<<
>>

ВЛИЯНИЕ ГЛУБОКОГО РЫХЛЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПОЧВ, ДРЕНАЖНЫЙ СТОК И УРОЖАЙ

Глубокое рыхление оказывает различное влияние на положение генети­ческих горизонтов и химические свойства почв. В слабоокультуренных под­золистых почвах и в подзолах с мощными элювиальными (подзолистыми, А2) горизонтами в процессе рыхления происходят перемещение участков горизонта А2 вверх и обогащение пахотного горизонта фрагментами подзо­листого.

Одновременно вниз по профилю по ходу стойки рыхлителя, осо­бенно при рыхлении машинами с активными рабочими органами, поступает неплодородный мелкозем горизонта А2. Поэтому почва при общем улучше­нии ряда физических свойств (пористости, плотности, фильтрации) может после рыхления снизить плодородие по сравнению с исходным состоянием.

На слабооподзоленных (А2 < 5-8 см) дерново-глеевых и глееватых по­чвах, на хорошо оструктуренных почвах с мощными гумусовыми горизонта­ми при движении стойки рыхлителя происходит поступление гумусирован­ного мелкозема в нижние слои профиля. Такое перемещение части горизонта А1 в иллювиальные слои почв улучшает их физические свойства и улучшает плодородие почв.

В процессе длительного последействия рыхления абсолютные значения плотности почвы постепенно приближаются к уровню нерыхленных почв. Однако при этом в почве образуется густая сеть вторичных трещин, по кото­рым активно мигрирует гравитационная влага (рис. 7.5). Изучение влияния рыхления по значениям Кф позволяет получить более объективную инфор­мацию, чем по другим физическим параметрам.

ГЛЕЕВАЯ Дренаж + рыхление

ГЛЕЕВАЯ Дренаж (контроль)

Рис. 7.5. Длительная сохранность вторичных влагопроводящих тре­щин в профиле дерново-подзолистых глеевых тяжелосуглинистых почв, возникших в результате глубокого рыхления

В почвах на тяжелых, кислых ленточных тонкослоистых глинах с высо­ким содержанием физической глины и ила (соответственно 80—90 и 40— 45%), способных к значительному набуханию и скольжению по тонким нео­днородным слоям, быстро (через 1—2 года) восстанавливаются исходные неблагоприятные физические свойства. Здесь выполнение работ по глубоко­му рыхлению связано со значительными энергозатратами. Урожайность куль­тур на рыхленных почвах, приуроченных к ленточным глинам, через 2 года значимо (при вероятности 0,95) не отличается от контроля, хотя его модальные значения остаются несколько выше контроля. Все это позволяет признать, что глубокое мелиоративное рыхление (как и кротование) на силь­нозаболоченных тяжелых кислых почвах на ленточных тонкослоистых кис­лых глинах неэффективно. В этом случае особое значение приобретают аг­ромелиоративные мероприятия по ускорению поверхностного стока (рис. 7.6).

Вместе с тем в почвах на тяжелых моренных, лессовидных, пермских и аллювиальных почвообразующих породах наблюдается длительное последей­ствие глубокого мелиоративного рыхления. Эти гючвы отличаются тем, что они не обладают способностью к столь интенсивному набуханию, как ленточные

Рис. 7.6.

Отсутствие эффекта крошения дерново-подзолистых глинистых почв на тон­кослоистых ленточных глинах. В результате глубокого рыхления образуются крупные каверны и единичные трещины. Новгородская область. Первый год последействия

Рис. 7.7. Эффективное крошение верхних горизонтов дерново- подзолистых тяжелосуглинистых глееватых почв на легких лес­совидных глинах в результате глубокого мелиоративного рыхле­ния. Московская область. Первый год последействия

глины, и скольжению. Они характеризуются значительным сцеплением (рис. 7.7).

Возникающая в процессе глубокого рыхления сеть вторичных трещин заполняется гумусированным мелкоземом. В результате глубокого мелиора­тивного рыхления изменение порового пространства почв происходит глав­ным образом за счет изменения межагрегатной пористости. Внутриагрегат­ная пористость, как правило, существенно не меняется. Лишь незначитель­ное ее уменьшение было обнаружено в случае, когда рыхлению подверга­лись глеевые горизонты в состоянии интенсивного увлажнения, приурочен­ные к поверхностным слоям почвенного профиля. Увеличение межагрегатной пористости приводит к повышению фильтрации, степени дренированности почв. Стабильно высокие значения Кф наблюдаются ниже подпахотного го­ризонта в слое 40—70 см.

Интересные данные по характеристикам гидрологического режима рых­ления почв были получены при оценке эффекта его последействия на тяже­лых дерново-подзолистых дренированных почвах на лессовидных легких гли­нах в Вологодской области на массиве «Сахарово-Лихтошь». А.В. Белым установлено, что непосредственно после рыхления ординаты гидрографа на рыхленных участках имеют меньшие абсолютные значения, чем на контроле (рис. 7.8). Затем после полного обводнения профиля сток на рыхленных по­чвах существенно возрастает и его максимальные модули удается обнару­жить на системах с глубокой обработкой профиля. Это явление наблюдается в почвах на моренных, покровных, пермских глинах даже тогда, когда при низкой водопроницаемости профиля используется обратная гумусированная засыпка. Вместе с тем в почвах на ленточных глинах гидрограф дренажного

Рис. 7.8. Гидрограф дренажного стока на нерыхленных (/) и рыхленных (2) дерно­во-подзолистых глеевых почвах на лессовидных легких глинах в первый год эксплу­атации (мелиоративный почвенно-гидрологический стационар «Сахарово-Лихтошь». Вологодская обл.)

стока на рыхленных и нерыхленных вариантах, а также его общий слой ос­тавались весьма близкими. Возрастание стока в последнем случае можно обнаружить лишь при замене обратных глинистых засыпок на песчано­гравелистые.

Повышенная пористость рыхленных почв объясняет причины гистере­зиса подъема и спада стока с дренированных рыхленных и нерыхленных почв. Период подъема отличается бблыиими модулями стока на нерыхлен- ном (контрольном) участке, чем на рыхленных. Во время спада паводка, напротив, максимальными оказались модули стока на рыхленном массиве. Спустя 4 года последействия в почвах на лессовидных легких глинах этот феномен резко ослабевал или не проявлялся вообще.

Одновременно с этими изменениями наблюдается снижение урожая зер­новых и других культур. Через 4—5 лет урожай снижается до уровня урожая на нерыхленных контрольных участках (рис. 7.9). Это обусловлено формировани­ем вторично уплотненного подпахотного горизонта с Кф, близким к исходному.

Наконец, промежуточное положение с длительной сохранностью эффек­та глубокого мелиоративного рыхления можно наблюдать на дренированных глеевых почвах на глинистом карбонатном элюво-делювии пермских отложе­ний. Эти почвы обладают высоким содержанием гумуса, значительной карбо- натностью и повышенной агрегированностью. На рис. 7.10 показан режим влажности дренированной перегнойно-глеевой глинистой почвы в условиях 8-летнего последействия глубокого мелиоративного рыхления. Это мероприя­тие в рассматриваемых почвах обеспечило поддержание наиболее благоприят­ного режима влажности на протяжении всех влажных и средних по осадкам лет 8-летнего периода наблюдений. Лишь в исключительно засушливый 1979 г. с 90%-й обеспеченностью осадков в условиях континентального климата При-

Рис. 7.9. Влияние последей­ствия глубокого мелиоратив­ного рыхления на урожайность зерновых. Дренированные дерново-подзолистые глеева­тые почвы на легких лессовид­ных глинах (мелиоративный почвенно-гидрологический стационар «Сахарово-Лих- тошь»):

а) и в) — междренные расстоя­ния (Е) — 20 м; б) — 40 м; 1 — контроль; 2— рыхление пассив­ными рыхлителями; 3 — то же, активными

уралья на рыхленных перегнойно-глеевых почвах в результате снижения влаж­ности в поверхностном слое горизонта Апах ниже ВРК наблюдалось некоторое снижение урожайности (табл. 7.3). В средние и влажные годы благодаря лик­видации очагов избыточного увлажнения в слое 0—40, 45 см урожайность всех культур при оптимальном междренном расстоянии 20 м превышала конт­рольные значения на 15—50% по отдельным годам, а за весь период наблюде­ний — в среднем по всем культурам на 18—28% (соответственно при рыхлении рыхлителями пассивного и активного действия).

Такое длительное благоприятное влияние глубокого рыхления на режим влажности и урожайность обусловлено изменением физических свойств и усилением внутрипочвенного стока. Влияние этих факторов отчетливо про­является в изменении рисунка гидрографа дренажного стока под влиянием глубокого рыхления на восьмой год его последействия (рис. 7.10).

Существенно и то, что глубокое рыхление резко сократило (рис. 7.10) продолжительность неблагоприятных периодов для нормальной работы сель­скохозяйственной техники. Такие периоды во время сева и уборки на рых­ленных участках были в 2—3 раза короче, чем на нерыхленных.

Рассмотрим и весьма существенный для практики факт снижения уро­жая в экстремально сухие годы на рыхленных перегнойно-глеевых почвах. В этом случае готовность дренированных и рыхленных перегнойно-глеевых почв к севу наблюдается значительно раньше нормативных сроков их обра­ботки. Поэтому на таких почвах особенно важно соблюдение сроков выпол­нения сельскохозяйственных работ в условиях их агрономической «спелос­ти». На менее заболоченных — дерново-глееватых оподзоленных почвах Предуралья — рыхление вызывает излишнее иссушение поверхностных сло­ев в условиях регулярной поздневесенней — раннелетней засухи и (в сухие и средние годы) снижение урожайности по сравнению с нерыхленными по­чвами. Поэтому его выполнение на таких слабозаболоченных почвах неце­лесообразно. Оно может быть с успехом заменено кротованием.

Эффект глубокого мелиоративного рыхления обусловлен действием вто­ричных межагрегатных трещин. Исчезнувшая сеть трещин после длительно­го последействия (через 9 лет), невидная в сыром состоянии, восстанавлива­ется при высыхании почвы. Они длительно действуют как активные вторичные влагопроводящие поры профиля и определяют более высокие модули дре­нажного стока на протяжении всего годового цикла работы дренажа (рис. 7.11).

Все эти факторы объясняют причины стабильности высоких значений Кф на глубинах 40—70 см. Полученные данные позволяют признать, что по­следействия глубокого мелиоративного рыхления по значениям Кф в почвах второй группы прослеживаются на протяжении 8—10 лет (табл. 7.4).

Вероятно и более длительное последействие глубокого рыхления. Так, Д. Шредер и Г. Шульте-Карринг [Schroder, Schulte-Karring, 1984] на почвах типа псевдоглей на тяжелых лессовидных породах в Германии показали зна­чимое влияние глубокого мелиоративного рыхления активным рыхлителем «Брениг» на протяжении двадцати лет. После такого продолжительного сро­ка последействия в рыхленных почвах наблюдались увеличение общего объема дренажного стока на фоне его замедления в начальной фазе, повышенная водопроницаемость и более высокая урожайность по сравнению с контро­лем, увеличение средней урожайности зерновых с 6,1 т/га на 2—11% только за счет глубокого рыхления и на 13—28% при его сочетании с удобрением.

32

Вместе с тем в первые годы после рыхления почв независимо от вида рыхлителей урожайность культур, как правило, оказывается выше, чем на нерыхленных почвах. В дальнейшем происходит прогрессивное снижение урожайности до уровня контроля. Через 4—5 лет урожайность на контрольных и рыхленных почвах в условиях полевых севооборотов оказывается равной.

Причина этого связана с тем, что под влиянием тяжелой колесной тех­ники происходит интенсивное уплотнение подпахотных горизонтов (рис. 7.12). На глубине 25—45 см восстанавливаются водоупорные свойства подпахотного горизонта. На нем застаивается вода снеговых и дождевых паводков, вызывая угнетение сельскохозяйственных культур. Все эти данные, полученные в раз­ные сроки на разных почвах и почвообразующих породах [Зайдельман, Гинз­бург, Гусев, 1985; Зайдельман, Плавинский, Белый, 1986] Нечерноземной зоны, позволяют внести принципиальные изменения в общепринятую тех­нологию рыхления. Они заключаются в следующем.

Рис. 7.10. Режим влажности и верховодки тяжелых перегнойно-глее­вых почв на глинистом элюво-делювии пермских отложений (мелио­ративный почвенно-гидрологический стационар «Ивакинские пашни»): а) 1980 г. (третий год последействия): б) 1985 г. (восьмой год последействия); почвы: / — недренированная; II — нерыхленная дренированная (£ = 20 см), контроль; III — дренированная (£=20м), рыхленная активными рыхлителями WS-I и WS-II; 1 — влажность выше 75% ПВ; 2— менее 0,7 ППВ; 3 — 07 ППВ-ППВ;

4 — ППВ-0,9 ПВ; 5 — 0,9 ПВ-ПВ; 6 — ПВ (верховодка)

В почвах на лессовидных, аллювиальных, моренных, пермских тяжелых суглинках и глинах срок воспроизводства глубокого мелиоративного рыхле­ния в эксплуатационный период должен определяться продолжительностью исчезновения эффекта рыхления в слое глубже 25 см. Если здесь после рых­ления сохраняется высокая водопроницаемость спустя 5—8 лет и более, а на глубине 20—40 см в результате работы сельскохозяйственной техники возни­кает водоупорный горизонт, то следует применить поверхностное рыхление. Поверхностное агрономическое рыхление выполняет хозяйство в эксплуата­ционный период для разрушения вторичного водоупорного горизонта на глу­бине 20—40 см. Такое рыхление необходимо для восстановления гидрологиче­ской связи всех горизонтов почвенного профиля. Его можно заменить чизелеванием на глубину 40—45 см (рис. 7.13).

Эту задачу можно решить также, используя «шахтный плуг» [Зефельта и Пауля, 1987], который одновременно с пахотой выполняет рыхление в узкой

Влияние длительного последействия глубокого мелиоративного рыхления на урожайность районированных культур

на перегнойно-глеевых глинистых почвах на элюво-делювии пермских отложений. Эколого-мелиоративный почвенно-гидрологический стационар «Ивакинские пашни». Кировская обл.[19]

Вариант Расстояние между дре- Редька

масличная

Ячмень Яровая

пшеница

Овес Среднемно­

голетний

нами, м 1977 1978 1979 1980 1981 1985 процент от контроля
Контроль 10 28,8 100 4,58 100 2,25 100 1,70 100 не опр. не опр. 2,27 100 100
20 26,3 100 4,16 100 2,31 100 1,49 100 1,59 100 1,56 100 100
40 23,9 100 3,56 100 3,20 100 1,14 100 1,31 100 1,54 100 100
Пассивное рыхление 10 32,5 113 5,16 113 3,93 175 1,39 82 - - 2,57 113 119
(РУ.65.2.5) 20 30,2 115 4,97 119 2,45 90 1,92 129 1,68 106 2,30 147 118
40 21,0 88 4,71 132 3,51 110 1,68 147 2,89 221 1,80 117 143
Рыхление активными рых­лителями (WS-I и WS-II) 20

40

30,2

28,4

115

120

5,11

4,82

123

135

2,27

2,43

84

76

2,05

1,11

138

97

2,13

1,60

134

122

2,75

2,70

176

175

128

133


Относительное увеличение Кф в результате сплошного рыхления в слое 40-70 см в первый год после рыхления на глубину 0-80 см и продолжительность последействия. Определение боковой фильтрации по восстановлению уровня воды в скважине

Почвообразующие

породы

Гранулометрический состав почв

в зоне рыхления

Почвы и степень

их оглеения

Относительное увеличение Кф подпахотных горизонтов после рыхления (по сравнению с Кф нерыхленной толщи, число раз)
1-й год 2-й год 3-й год 5-й год 7-й год 8-й год 10-й год
Кислые моренные суг­линки Средне-тяжелосуглинистый,

легкоглинистый

Дерново-подзолистые

глееватые

10-14 5-8 5-8 5-8 5-8 5-9 5-6
Кислые лессовидные суг­линки Средне-тяжелосуглинистый,

легкоглинистый

Дерново-подзолистые

глеевые

Дерново-подзолистые

8-12 5-8 5-8 4-5 4-5 4-5 3-4
глееватые 8-12 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8 5-6
глеевые 8-10 3-5 3-5 3-5 3-5 3-5 3-4
Глинистый элюво- делювии карбонатных Глинистый (часто — агре­гированная глина) Дерново-глееватые (опод- золенные) 8-12 не опр. 6-8 6-8 6-8 6-8 4-5
пермских пород Дерново-глеевые, пере­гнойно-глеевые 10-20 э» 8-10 8-10 8-10 8-10 4-6
Ленточные глины Тяжелые глины Дерново-подзолистые

глееватые

50-100 8-10 8-10 8-10 5-7 5-7 4-5
глеевые 50-100 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2

Рис. 7.11. Модули дренажного стока и режим верховодки на дренирован­ных (Е = 20 м) перегнойно-глеевых почвах на глинистом элюво-делювии пермских отложений — восьмой год последействия (мелиоративный по­чвенно-гидрологический стационар «Ивакинские пашни», 1985 г.):

1 — нерыхленные почвы; 2 — почвы, рыхленные активными рыхлителями WS-I и WS-II

зоне «шахт», отстоящих друг от друга на 35 см. Ширина «шахты» 10 см, вы­сота 20 см. Такие вертикальные рыхленные прямоугольники в толще плот­ных подпахотных горизонтов (22—42 см) стабильны даже в легких почвах и

Рис. 7.12. Изменения коэф­фициентов фильтрации раз­личных слоев почв на лессо­видных, моренных и пермских тяжелых отложениях в про­цессе длительного последей­ствия активного глубокого мелиоративного рыхления: 1 — в зоне работы лемеха рыхли­теля, слой 40-70 см; 2 — в подпа­хотном горизонте, слой 25-40 см, 3 — в подпахотном горизонте до рыхления (контроль)

СО 1\0

Рис. 7.13. Изменение сложения тяжелых почв после глубокого мелиоративного (0,8- 1,0 м) рыхления, уплотнения и повторного разуплотнения при использовании по­верхностного рыхления в эксплуатационный период (/■/ = 0,4-0,45 м): а) исходный профиль; б) после глубокого рыхления; в) после 4-5 лет эксплуатации; г) пос­ле поверхностного рыхления (чизелевания); 1 — пахотный горизонт; 2 — плотные горизон­ты; 3 — горизонты повышенной водопроницаемости после рыхления; 4 — вторичный водо­упорный горизонт, возникший после глубокого рыхления в процессе использования территории в сельскохозяйственном производстве

восстанавливают гидрологическую связь пахотного горизонта и рыхленной толщи ниже уплотненного подпахотного слоя (рис. 26).

Повторное глубокое мелиоративное рыхление выполняют в эксплуата­ционный период только после исчезновения эффекта рыхления в слое 40- 70 см. Следует исходить из того, что в почвах на тяжелых моренных, лессо­видных, пермских и аллювиальных почвообразующих породах длительность

последействия глубокого рыхления при использовании гусеничной сельско­хозяйственной техники или при размещении на рыхленных почвах сенокос­ных и пастбищных угодий сохраняется до 8—12 лет (вероятно, дольше). В таких случаях глубокое мелиоративное рыхление возможно один раз в 8- 12 лет, поверхностное — через 4 года или реже. При использовании тяжелой колесной техники с большим удельным давлением на почву (более 80- 100 кПа) и особенно в процессе эксплуатации почв во влажные периоды или годы эффект глубокого рыхления исчезает значительно быстрее (через 3- 5 лет). В последнем случае целесообразно заменять глубокое рыхление кро- тованием почв на глубину 60—70 см.

7.3.5.

<< | >>
Источник: Зайдельман Ф.Р.. Генезис и экологические основы мелиорации почв и ландшафтов: учебник. — М.: КДУ,2009. — 720 с.. 2009

Еще по теме ВЛИЯНИЕ ГЛУБОКОГО РЫХЛЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПОЧВ, ДРЕНАЖНЫЙ СТОК И УРОЖАЙ:

  1. ОГЛАВЛЕНИЕ
  2. ВЛИЯНИЕ ГЛУБОКОГО РЫХЛЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПОЧВ, ДРЕНАЖНЫЙ СТОК И УРОЖАЙ
  3. ЕСТЕСТВЕННЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ ПЕСТРОТЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА МЕЛИОРИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ И УРОЖАЙ
  4. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЧВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДРЕНАЖА
  5. 19.ЭВОЛЮЦИЯ МЕЛИОРИРОВАННЫХ ГИДРОМОРФНЫХ почв И АДЕКВАТНОСТЬ СПОСОБОВ МЕЛИОРАЦИИ ИХ ГЕНЕЗИСУ И СВОЙСТВАМ
  6. ЛИТЕРАТУРА