Оптимальные параметры свойств почвы, формируют его эрозионно устойчивую поверхность

При интенсификации земледелия для надежной защиты почв от эрозии особое значение имеет установление соответствия свойств почвы требованиям не только выращиваемых культур, но и способности противостоять эрозионной воздействия воды и ветра. В связи с этим большое практическое значение имеют такие важные показатели, как генезис почвенного покрова и допустимые пределы потери его от эрозии, количество гумуса, питательных веществ МРК, воды, технологические показатели почвы (твердость, щилиннисть, объемная масса), водный режим (влажность, водопроницаемость, запасы влаги перед посевом и по фазам развития растений), качество обработки почвы (вращение ломти, разрыхление, крошение, переуплотнения), засоренность посевов (наземная) и почвы (потенциальная), экономические показатели (производительность труда, расход топлива , энерго- и ресурсосбережения, урожайность, себестоимость).

Лучшие для большинства выращиваемых культур легкие по гранулометрическому составу суглинистые и супесчаные почвы, богатые органическое вещество, малопригодны - песчаные и слабоокультурени уплотнены. Последние отмечаются более высокой объемной массой, низкой скважностью, что тормозит проникновение воды и ухудшает аэрацию. На таких почвах вода с капиллярной переходит в пленчатую, которая меньше усваивается корневой системой. Растет сток воды осадков, усложняется обработка, снижается или остается на уровне урожай выращиваемых культур.

К главным природных факторов уплотнения почвы относятся: высокое содержание физической глины, низкая оструктуренисть, избыточное увлажнение в сочетании с последующим высушиванием, низкое содержание органического вещества, ливни и т.

Основные искусственные факторы уплотнения почвы: тяжелые сельско-хозяйственные машины и тракторы, недостаточная глубина обработки, лишние проезды машин, транспортировки в поле при избыточной влажности почвы, обработка переувлажненного или сухой почвы, недостаточное внесение органических веществ, насыщения севооборотов пропашными культурами и отсутствие многолетних трав.

Особенно неблагоприятные условия развития сельскохозяйственных культур создаются в результате длительного возделывания на одну и ту же глубину плоскими лемехами плугов и плоскорезов. При их применении на глубине обработки создается подошва с большой объемной массой и малым количеством макропор. Она сильно ограничивает глубину проникновения корней, общий размер корневой системы и миграцию влаги. При сравнительно непродолжительной засухе на таких участках растения сильно страдают от недостатка влаги, так как глубже плужной подошвы не могут ее использовать, потому что там мало или нет корней. Влага, содержащаяся в почве выше плужной подошвы, при повышенной температуре воздуха быстро испаряется, не позволяет эффективно использовать питательные вещества почвы и удобрений.

Целесообразность разуплотнения плужной подошвы очевидна, и эта работа широко ведется во многих странах не только на тяжелых глинистых почвах, но и на всех других обрабатываемых землях.

По глубокого рыхления повышается водопроницаемость почвы в 10-15 раз и увеличивается общий объем пор, занятых воздухом. Избыток воды при этом быстро просачивается в почву, в результате чего возможно его более раннее весеннее обработку.

Для разуплотнения почвы достаточная глубина его разрыхление, что превышает толщину плужной подошвы на 5-7 см. Излишняя глубина обработки приводит к значительным затратам средств и топлива.

Почвы с высокой равновесной плотностью строения тяжелого грануло-метрической состав обрабатывают чаще, чем с низкой. Почвы с высоким содержанием гумуса и водоупорных агрегатов более 40% в естественном состоянии довольно рыхлые, поэтому на них нужно применять только необходимую для выращивания сельскохозяйственных культур количество обработок (табл. 37).

Таблица 37

Равновесных и оптимальная для полевых культур плотность почвы, г / см ³

В табл. 38 приведены обобщенные по литературным источникам показатели оптимальной для полевых культур и равновесной плотности строения отдельных почв разного гранулометрического состава. Чем больше разница между этими показателями, тем выше агротехническая эффективность разуплотнения почвы.

Для большинства зерновых культур на средне- и тяжелосуглинистых почвах оптимальные условия для роста и развития складываются при диапазоне плотности от 1 до 1,3 г / см ^3, на песчаных и супесчаных - 1,20-1,50 г / см ^3.

Пользуясь приведенным данным оптимальной плотности почвы для разных культур, следует иметь в виду, что они не являются в полном смысле константами и изменяются под действием климатических факторов и мер, которые применяются при выращивании культур. При высоком увлажнении оптимум в пределах установленного диапазона смещается к низшим значений плотности, а в условиях недостаточного увлажнения - до высших. Физическая суть такой закономерности связана с условиями испарения воды, ее движением в почве, аэрацией. При высоком содержании воды, близкой к наименьшей влагоемкости, ее передвижения уменьшается в рыхлых почвах и увеличивается в уплотнениях, а необходимый уровень аэрации поддерживается только за счет некапиллярных промежутков. При низком содержании воды, близкой к значению влажности разрыва капиллярных связей, аэрация не является лимитирующим фактором. Потери воды на физическое испарение в этом случае из плотного грунта значительно меньше, чем с рыхлого, и прежде всего за счет снижения уровня конвекционно-диффузных процессов ее передвижения в парообразном состоянии.

Оценка степени благоприятности грунтовых условий по показателям плотности более объективная для яровых культур. Для озимых заметную роль играют условия перезимовки.

При оптимальных условиях для лестниц и дальнейшего роста растений озимые на высокой-щильнених почвах могут погибнуть от притертой ледяной корки после зимних оттепелей. По данным Института земледелия УААН, при изменении плотности строения дерново-подзолистой супесчаной почвы от рыхлого до сильноущильненого гибель озимых в зимы с ледяной коркой росла от 29 до 42% (А. М. Малиенко).

Для выращивания культур в стартовый период особенно важное значение имеет физическое состояние и строение посевного слоя, той его части, которая формирует семенное ложе. Для усиления противоэрозионной устойчивости суглинистого почвы, сохранение достаточных запасов доступной влаги на глубине заделки семян в структуре его поверхностного слоя должны преобладать комочки диаметром 0,5-20 мм, а в посевном 0,5-3 мм; пыли (частиц размером 0,25 мм) должно быть не более 8-11%. При большем распылении растут капиллярное движение воды и ее испарения.

Приведенные параметры обеспечиваются в результате уменьшения и сочетание технологических операций, использование комбинированных и широкозахватных агрегатов, применение машин и орудий, которые работают в режиме минимального повреждения мульчи и вынесения на поверхность увлажненных нижних слоев почвы. При любых условиях предполагается такая система мероприятий, когда потери почвы вследствие эрозии НЕ будут превышать его способности к самовосстановлению: 1-2 т в год дерново-подзолистых и лесных; 4-5 т черноземов обыкновенных и выщелоченных; 2-3 т черноземов южных и каштановых почв (табл. 38).

Уменьшить разрушительное действие эрозии можно использованием свойств почвы противостоять негативному воздействию воды и ветра. Наиболее устойчив в этом отношении почву, у которого не только в подпахотном, но и в поверхностном слое не менее 40% водоупорных агрегатов. Прочная (стойка против разрушительного действия воды) и связана (способна противостоять ветру) структура создается и поддерживается правильным обработкой почвы в состоянии его спелости (60-70% НВ).

При возделывании спелый почва не пылит, не липнет к рабочим органам почвообрабатывающих орудий и хорошо крошится на комочки. Сухой и переувлажненный почву при возделывании создает глыбы (особенно при содержании в его составе более 30% глины), которые зимой хорошо противостоят эрозии, но со временем это приводит к сильному распылению структуры, снижение ее устойчивости и связанности. Такая почва уже после первых дождей весной создает плотную корку, слабо впитывает влагу, незатримани осадки вызывают его смыв, а корка - испарение влаги.

Создание эрозионно стойких комочков размером 1-10 мм обработкой в состоянии спелости почвы целесообразно на глинистых и суглинистых почвах. Не могут создавать устойчивых и связанных комочков песчаные, супесчаные и каштановые почвы, поэтому на них защиту необходимо осуществлять во всех случаях только за счет обработки с сохранением на поверхности пожнивных остатков и мульчирование.

Таблица 38

Оптимальные и минимально допустимые показатели свойств почвы, определяющих ее плодородие и противоэрозийную устойчивость (И. А. Пабат)

В устойчивости почв против ветровой эрозии основную роль играют грудочкуватисть верхнего слоя (0-5 см), прочность устойчивых против выдувания агрегатов размером более 1 мм и количество условной стерни на поверхности. Для большинства почв при содержании в верхнем слое комочков размером более 1 мм более 60% от его сухой массы, последние довольно устойчивы против выдувания и сильно пылящих если их меньше 50%. Установлено (А. И. Бараева, 1975), что комочки размером до 1 мм начинают двигаться при скорости ветра от 3,8 до 6,6 м / с, а агрегаты, крупнее 1 мм - при резко (почти вдвое) возрастающей скорости - при 11,2 м / с.

После основной обработки грудочкуватисть верхнего слоя большинства суглинистых почв составляет 60-80%. В конце зимы и весной под влиянием изменений погоды (промерзание, оттаивание, увлажнение, высушивание) агрегаты почвы быстро разрушаются до эрозионно опасных размеров. Грудочкуватисть снижается до 30-40%.

При таких условиях для предотвращения выдуванию почвы необходимо на каждый 1% снижения грудочкуватости верхнего слоя иметь на поверхности дополнительно 8-10 шт. / М ² условной стерни. С практической точки зрения это должно быть не менее 200 шт. / М ^{2, или 0,4-0,5 кг / м 2} пожнивных остатков зерновых колосовых, 0,75-1,20 кг / м ² подсолнечника или кукурузы. Уменьшение количества пожнивных остатков против приведенной в 1,5-2 раза приводит к заметному усилению ветровой эрозии.

Установлено, что водной эрозии легкий суглинок подвергается при скорости капель 0,4-0,9 м / с, а уплотненная глина - 0,7-1,2 м / с. При отсутствии растения мульчи удары капель дождя, разрушая структуру поверхности почвы, создают суспензии 20% -ной концентрации. Такая суспензия с взвешенных суспензированных взвешенных частиц почвы может двигаться вниз по склону при любых скоростях воды, даже близких к нулю. Для защиты почв от водной эрозии в таких случаях нужно не менее 600 шт. / М ² пожнивных остатков колосовых культур длиной 16-18 см. При этом эффективная стоячая стерня, размещенная в строках поперек основного склона. Смыв почвы в этом случае по сравнению с открытым фоном уменьшается в 10-12 раз.

Стерня высотой 6-8 см снижает эродированность только в 3-4 раза. При таком срезе на поле, как правило, остается в пересчете на условную стерню не более 30 шт. / М ² пожнивных остатков, что меньше необходимого количества для формирования эрозионно устойчивой воды поверхности в 2, а с учетом минерализации - в 3-4 раза.