Структурность чернозема выщелоченного и ее агроэкологическая оценка

Структурность почвы является важным и характерным признаком генетической и агропроизводственной характеристики почв. Под структурностью почвы понимается ее способность естественно распадаться на почвенные отдельности и агрегаты, состоящие из склеенных перегноем и иловатыми частицами механических элементов. Распределение структурных агрегатов в массе почвы в соответствии с их размерами называется структурным составом почвы. Показатели агроэкологической оценки почв определяются наличием агрономически ценных агрегатов, имеющих размеры от 0,25 до 10 мм [1]. Образование почвенной структуры происходит под влиянием физических, физико-химических, химических и биологических факторов. Особенно большое влияние на структурный состав почвы оказывает механическая обработка. Под воздействием основной обработки почвы с оборотом пласта усиливается минерализация органического вещества, сокращается количество цементирующего механические элементы вещества, и это вызывает распыление агрономически ценных агрегатов.

Известно, что структурность и плотность сложения почвы тесно коррелируются с содержанием органического вещества [2]. Эти показатели агрофизических свойств могут регулироваться, в том числе и внесением органических удобрений. Большую тревогу научной общественности вызывает ухудшение гумусного состояния чернозема [3]. Вследствие этого наблюдается ухудшение водно-физических свойств: уплотнение почвы, снижение влагоемкости, водопроницаемости, развитие процессов водной эрозии.

От структурности в значительной мере зависят водно-физические свойства вообще и водоудерживающая способность почвы в частности. Это свойство обеспечивает устойчивую жизнедеятельность биогеоценоза в длительные бездождные периоды и характеризует почву как важнейший компонент биосферы. Водоудерживающая способность чернозема определяется объемом капиллярной пористости, которая тесно коррелируется с содержанием агрономически ценной структуры почвы [4].

Почвенная структура - это динамичный показатель, она разрушается и восстанавливается под влиянием комплекса факторов. Управление ими позволяет поддерживать почву в необходимом структурном состоянии и на этой основе управлять плодородием. Поскольку плодородие первично по отношению к урожаю, его воспроизводстве - обязательное и незаменимое условие интенсивного земледелия. В этой связи изучение структуры чернозема выщелоченного проблема актуальная.

В процессе исследований решали следующие задачи; структурный анализ чернозема выщелоченного при различном балансе органического вещества в пахотном горизонте (0-20 см). Поставленная цель может быть достигнута путем последовательного и поэтапного решения задач. Задачи исследований включали в себя:

- анализ структуры чернозема выщелоченного в пашне;

- анализ структуры чернозема выщелоченного под покровом многолетней естественной растительности;

-математическую обработку и агроэкологическую оценку структуры чернозема при различном балансе органического вещества в пахотном горизонте.

Объектом исследований служил чернозем выщелоченный, который сформировался на Зауральской эрозионно-денудационной равнине. Экспериментальный участок был заложен на северо-восточном склоне замкнутой впадины с визуально определенным уклоном 1,5-2,0 %. Поверхность экспериментального участка представлена целиной и пашней. Вдоль склона было заложено шесть основных разрезов по три разреза на целине и пашне. Для изучения структурности сверху вниз по склону с интервалом 7 м отобрали из пахотного горизонта (0-20 см) почвенные образцы для агрегатного анализа в 22 повторениях. После сушки в специальном помещении почвенные образцы подвергли агрегатному анализу по методу Н.И. Саввинова [1]. Результаты агрегатного анализа обработали методом математической статистики [5]. Агроэкологическая оценка структуры чернозема выщелоченного выполнялась по СИ. Долгову и П.У. Бахтину. Оразцы почвы в воздушно-сухом состоянии, отобранные на экспериментальном участке, подвергли агрегатному анализу. Результаты сухого агрегатного анализа чернозема выщелоченного целинного и пахотного сведены в таблицу 9.

Таблица–9 Результаты агрегатного анализа чернозема выщелоченного (Г.А. Панов, 2004)

Математическая обработка материалов агрегатного анализа почвенных образцов, отобранных с участка, представленного пахотным черноземом, показала: содержание агрономически ценных агрегатов варьирует в значительной степени (коэффициент вариации 46 %) от минимального значения 13,17 % до максимального - 84,0 %. Структура чернозема выщелоченного является примером непрерывной количественной изменчивости. Средняя арифметическая содержания агрономически ценной структуры составила 44,115 %. Значительная вариация данных обусловила высокую дисперсию S², которая составила 420, стандартное отклонение S = 20,494 %. Коэффициент вариации V составил 46 %. Согласно агроэкологической оценке [1] структурное состояние пахотного чернозема выщелоченного имеет большой размах варьирования и изменяется от менее 20 % до более 80 %, при средней арифметической 44,115%, соответствующей удовлетворительной оценке (40-60 %).

От содержания структуры зависят влагоемкость, водопроницаемость, плотность сложения, аэрация почв, биологическая активность, следовательно, плодородие. Значительная вариабельность структурного состояния обуславливает изменчивость показателей плодородия, высокую изменчивость состояния посевов, роста и развития, урожайности агрофитоценозов. Абсолютная ошибка выборочной средней S_x составила 4,369 %. Доверительный интервал генеральной средней (x±to5S_x) для 5 % уровня значимости соответствует 35,028...53,202%.

Математическая обработка результатов агрегатного анализа целинного чернозема выщелоченного показала: содержание агрономически ценных агрегатов (0,25-10,0 мм) в горизонте 0 - 20 см по сравнению с пахотным черноземом варьирует в меньшей мере и принимает значения от минимальной (63,12) до максимальной величины (90,50 % от массы почвы). Средняя арифметическая выборки х составила 77,26 %, дисперсия S² - 60,363, стандартное отклонение S -7,769 %, коэффициент вариации V - 10,0 %. Незначительная вариабельность структурного состояния целинного чернозема обуславливает соответствующие показатели плодородия в биологически активном слое. Абсолютная ошибка средней S_x составила 1,656. Доверительный интервал генеральной средней (x±t_0,5Sx) для 5 % уровня значимости составил 73,8...80,7 %. Согласно агроэкологической оценке структурное состояние целинного чернозема выщелоченного изменяется от хорошего (63,12 %) до отличного (90,50 %) при средней арифметической 77,26 %, соответствующей хорошей, но близкой к отличной оценке.

Таким образом сравнительная оценка показала

1.Сравнительная оценка структурного состояния пахотного и целинного чернозема выщелоченного показала, что под влиянием длительной отвальной вспашки происходит преобладающее над синтезом разрушение почвенных агрегатов.

2.Структурное состояние пахотного чернозема выщелоченного соответствует удовлетворительной оценке. Сравнительный анализ процентного содержания фракции пахотного чернозема выщелоченного показал, что ухудшение структурного состояния протекает за счет разрушения микроагрегатов (<0,25 мм), а также фракций 0,25; 0,5 и 1,0 мм. Снижение содержания агрономически ценных агрегатов (0,25-10 мм) в пахотном черноземе выщелоченном сопровождается увеличением макроагрегатов (>10 мм).

Структурное состояние целинного чернозема выщелоченного хорошее, близкое к оценке отличное. Доверительный интервал генеральной средней при 5% уровне значимости составил 73,82...80,7 % (Г.А. Панов, 2004).