Увеличение коэффициента структурности в верхних слоях почвы при внедрении Nо-till связано, на наш взгляд, с образованием в почве насыщенной поверхностными органическими остатками более «живой» среды с наличием разнообразных микроорганизмов (грибов, бактерий, водорослей и т.п.). Эти существа связывают элементарные почвенные частицы (ЭПЧ) в процессе своей жизнедеятельности, выделяя в почву различные субстраты (например, полисахара и полимеры галактуроновой кислоты и т. п.), которые имеют большую способность к склеиванию ЭПЧ [12-13]. Другим следствием сосредоточения растительных остатков на поверхности почвы и в ее самом верхнем слое (0-5 см) является образование так называемого «молодого» гумуса, к которому относятся промежуточные продукты трансформации растительных остатков и который имеет большую способность к агрегации ЭПЧ и микроагрегатов [12].
Таблица 3. Влияние технологии Nо-till на показатели структуры чернозема южного
|
Место проведения исследований |
Вариант |
Слой почвы, см |
КСТР |
Содержание фракций, % |
||
|
3-10 мм |
0,25-3 мм |
|||||
|
ОХ «Асканийкое» |
Nо-till, 6 лет |
0-5 |
3,09 |
38,12 |
37,43 |
|
|
5-10 |
3,59 |
44,69 |
33,55 |
|||
|
10-30 |
4,08 |
39,71 |
40,60 |
|||
|
0-30 |
3,83 |
40,27 |
38,90 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
2,51 |
15,86 |
55,64 |
||
|
5-10 |
3,27 |
38,43 |
38,18 |
|||
|
10-30 |
3,16 |
35,77 |
40,22 |
|||
|
0-30 |
3,07 |
32,90 |
42,45 |
|||
|
Асканийская ГСХОС ИОЗ НААНУ |
Nо-till, 3 года |
0-5 |
2,72 |
41,39 |
31,72 |
|
|
5-10 |
2,97 |
41,20 |
33,60 |
|||
|
10-30 |
4,04 |
29,50 |
50,67 |
|||
|
0-30 |
3,64 |
33,43 |
44,66 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
2,32 |
26,39 |
43,50 |
||
|
5-10 |
3,05 |
36,55 |
38,75 |
|||
|
10-30 |
5,30 |
39,55 |
44,58 |
|||
|
0-30 |
4,43 |
36,86 |
43,43 |
|||
|
ФХ «Росток» |
Nо-till, 6 лет |
0-5 |
3,10 |
30,62 |
44,97 |
|
|
5-10 |
2,60 |
26,30 |
45,94 |
|||
|
10-30 |
2,92 |
32,27 |
42,23 |
|||
|
0-30 |
2,90 |
31,00 |
43,30 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
2,10 |
13,36 |
54,33 |
||
|
5-10 |
2,51 |
19,24 |
52,28 |
|||
|
10-30 |
5,89 |
48,96 |
36,31 |
|||
|
0-30 |
4,69 |
38,07 |
41,98 |
|||
|
ФК «Весна» |
Nо-till, 3 года |
0-5 |
2,77 |
12,59 |
60,90 |
|
|
5-10 |
3,94 |
22,48 |
57,30 |
|||
|
10-20 |
3,94 |
36,28 |
43,47 |
|||
|
20-35 |
3,55 |
39,34 |
38,70 |
|||
|
0-30 |
3,62 |
31,05 |
47,09 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
2,38 |
16,69 |
53,69 |
||
|
5-10 |
1,78 |
22,91 |
41,18 |
|||
|
10-20 |
4,85 |
23,23 |
59,68 |
|||
|
20-35 |
3,01 |
29,39 |
45,70 |
|||
|
0-30 |
3,31 |
24,14 |
50,94 |
Увеличение количества крупных фракций, по всей видимости, приводит к увеличению комковатости (G, фракции >1 мм) в этих слоях почвы (табл. 4), а соответственно, и к увеличению противодефляционной стойкости почвы, что является немаловажным показателем для Степи Украины, где дефляция является одним из главных процессов деградации почв и наносит непоправимый вред их плодородию. В процессе дефляции происходит выдувание верхнего, наиболее плодородного слоя почвы, что ведет к потере гумуса и питательных веществ, а также к значительным изменениям в структурном и гранулометрическом составах почвы.
Анализ литературных данных [15-16, 5] и наши исследования показывают (табл. 4), что ветроустойчивость почвы (VS) лучше всего определяется именно содержанием агрегатов более 1 мм. В данных работах констатируется, что рост ветроустойчивости южных черноземов не сопровождается пропорциональным ростом комковатости - связь между ветроустойчивостью почвы (VS, %) и комковатостью (G, %) выражается зависимостью:
VS = 0,0082.G2,0. (1)
Таблица 4 Влияние технологии Nо-till на показатели противодефляционной стойкости почв
|
Место проведения исследований |
Вариант |
Слой почвы, см |
G, % |
VS, % |
DС, мм |
VКР, м/c |
|
|
ОХ «Асканийкое» |
Nо-till, 6 лет |
0-5 |
79,11 |
51,31 |
4,92 |
5,02 |
|
|
5-10 |
87,39 |
62,62 |
5,53 |
5,17 |
|||
|
10-30 |
86,46 |
61,30 |
5,17 |
5,08 |
|||
|
0-30 |
85,39 |
59,85 |
5,19 |
5,08 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
46,54 |
17,76 |
2,28 |
4,36 |
||
|
5-10 |
83,32 |
56,93 |
5,09 |
5,06 |
|||
|
10-30 |
88,39 |
64,06 |
5,28 |
5,10 |
|||
|
0-30 |
80,57 |
55,15 |
4,75 |
4,97 |
|||
|
Асканийская ГСХОС ИОЗ НААНУ |
Nо-till, 3 года |
0-5 |
91,84 |
69,16 |
5,86 |
5,25 |
|
|
5-10 |
92,82 |
70,64 |
5,77 |
5,23 |
|||
|
10-30 |
71,22 |
41,59 |
3,50 |
4,66 |
|||
|
0-30 |
78,25 |
51,03 |
4,27 |
4,85 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
78,45 |
50,46 |
4,89 |
5,01 |
||
|
5-10 |
86,08 |
60,76 |
5,16 |
5,08 |
|||
|
10-30 |
84,73 |
58,87 |
4,47 |
4,90 |
|||
|
0-30 |
83,91 |
57,78 |
4,66 |
4,95 |
|||
|
ФХ «Росток» |
Nо-till, 6 лет |
0-5 |
79,37 |
51,65 |
4,15 |
4,82 |
|
|
5-10 |
72,73 |
43,37 |
3,82 |
4,74 |
|||
|
10-30 |
75,09 |
46,24 |
4,00 |
4,79 |
|||
|
0-30 |
75,41 |
46,66 |
3,99 |
4,78 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
53,88 |
23,81 |
2,74 |
4,47 |
||
|
5-10 |
62,55 |
32,08 |
3,31 |
4,62 |
|||
|
10-30 |
84,45 |
58,47 |
4,30 |
4,86 |
|||
|
0-30 |
75,70 |
48,30 |
3,88 |
4,76 |
|||
|
ФХ «Весна» |
Nо-till, 3 года |
0-5 |
50,83 |
21,18 |
2,01 |
4,29 |
|
|
5-10 |
73,62 |
44,44 |
3,44 |
4,65 |
|||
|
10-20 |
90,37 |
66,96 |
4,95 |
5,02 |
|||
|
20-35 |
86,95 |
61,99 |
5,09 |
5,06 |
|||
|
0-30 |
79,85 |
53,92 |
4,26 |
4,85 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
60,37 |
29,88 |
3,74 |
4,72 |
||
|
5-10 |
82,14 |
55,32 |
5,88 |
5,25 |
|||
|
10-20 |
74,79 |
45,87 |
3,75 |
4,72 |
|||
|
20-35 |
74,46 |
45,46 |
4,51 |
4,91 |
|||
|
0-30 |
73,50 |
44,64 |
4,36 |
4,87 |
Анализ данных таблицы 4 показывает, что в верхних слоях почвы 0-5 и 5-10 см в трех вариантах из четырех по Nо-till наблюдается увеличение комковатости и данные почвы характеризуются как очень ветроустойчивые (G > 66).
В трех вариантах из четырех при использовании технологии Nо-till присутствует также увеличение средневзвешенного диаметра агрегатов (DС) в слое почвы 0-5 см (слой почвы, который наиболее интенсивно выдувается ветром). Имея показатели средневзвешенного диаметра агрегатов (DС, мм), можно рассчитать критическую скорость ветра (VКР, м/c) для данных почв [17] по формуле:
VКР = 0,249.Dс+ 3,79. (2)
Анализируя полученные данные, мы видим, что показатели критической скорости ветра для этих вариантов также намного выше, чем на контроле. На эродированных южных черноземах ФХ «Весна» увеличение противодефляционной стойкости почвы при внедрении нулевой обработки почвы не наблюдается.
Важным показателем ценности структуры с агрономической точки зрения является ее водостойкость. Способность почвы противостоять падающим каплям дождя и поверхностному потоку, ее противоэрозионная устойчивость, зависит от целого ряда почвенных свойств [18]. Но параметры макроструктуры могут быть тем интегральным показателем, который наиболее полно охарактеризует противоэрозионную устойчивость. Есть несколько параметров водостойкости, но самые популярные следующие: содержание водостойких агрегатов размером более чем 0,25 мм и средневзвешенный диаметр водостойких агрегатов.
Таблица 5 Влияние технологии Nо-till на показатели водостойкости структуры чернозема южного
|
Место проведения исследований |
Вариант |
Слой почвы, см |
Содержание агрегатов > 0,25 мм, % |
КВ |
DМ, мм |
|
|
ОХ «Асканийское» |
Nо-till, 6 лет |
0-5 |
79,70 |
214,60 |
2,04 |
|
|
5-10 |
80,10 |
256,46 |
1,73 |
|||
|
10-30 |
85,25 |
270,55 |
1,65 |
|||
|
0-30 |
83,47 |
258,88 |
1,73 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
63,95 |
149,62 |
0,78 |
||
|
5-10 |
76,90 |
365,69 |
1,51 |
|||
|
10-30 |
80,95 |
289,98 |
2,49 |
|||
|
0-30 |
77,44 |
279,20 |
2,04 |
|||
|
Асканийская ГСХОС ИОЗ НААНУ |
Nо-till, 3 года |
0-5 |
80,80 |
703,92 |
1,58 |
|
|
5-10 |
78,65 |
769,07 |
1,45 |
|||
|
10-30 |
69,75 |
234,06 |
1,19 |
|||
|
0-30 |
73,08 |
401,54 |
1,29 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
74,65 |
384,25 |
1,00 |
||
|
5-10 |
78,30 |
606,46 |
1,07 |
|||
|
10-30 |
78,95 |
480,12 |
1,08 |
|||
|
0-30 |
78,13 |
485,20 |
1,07 |
|||
|
ФХ «Росток» |
Nо-till, 6 лет |
0-5 |
78,35 |
431,44 |
1,50 |
|
|
5-10 |
74,09 |
351,17 |
1,19 |
|||
|
10-30 |
74,02 |
347,05 |
1,38 |
|||
|
0-30 |
74,75 |
361,80 |
1,37 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
66,02 |
233,32 |
0,72 |
||
|
5-10 |
70,73 |
223,51 |
0,99 |
|||
|
10-30 |
78,03 |
626,80 |
1,14 |
|||
|
0-30 |
74,81 |
494,00 |
1,04 |
|||
|
ФК «Весна» |
Nо-till, 3 года |
0-5 |
69,17 |
174,27 |
1,11 |
|
|
5-10 |
78,86 |
255,62 |
1,42 |
|||
|
10-20 |
85,25 |
497,53 |
1,62 |
|||
|
20-35 |
63,95 |
521,35 |
0,84 |
|||
|
0-30 |
74,41 |
411,28 |
1,24 |
|||
|
традиционная обработка |
0-5 |
75,15 |
142,13 |
1,38 |
||
|
5-10 |
80,95 |
184,16 |
2,49 |
|||
|
10-20 |
80,80 |
159,17 |
1,66 |
|||
|
20-35 |
78,65 |
200,06 |
1,52 |
|||
|
0-30 |
79,17 |
174,13 |
1,70 |
Данные таблицы 5 показывают, что в трех вариантах из четырех применение Nо-till привело к существенному увеличению содержания водостойких агрегатов, особенно в слое 0-5 см. На эродированных южных черноземах (ФХ «Весна») увеличение количества водостойких агрегатов размером более 0,25 мм не наблюдалось. В то же время следует отметить, что во всех вариантах, согласно существующим критериям [19], можно классифицировать как высокую, так и избыточно высокую водостойкость структур (КВ).
Анализ литературных данных показывает [20], что при определении «критической скорости» потока воды, т.е. скорости, при которой начинается отрыв частиц почвы от поверхности и реализация эрозионного процесса, фигурирует средневзвешенный диаметр водостойких агрегатов. При этом отмечается, что критическая скорость водного потока пропорциональна средневзвешенному диаметру водостойких агрегатов, а потому, чем больше диаметр, тем выше скорость, следовательно, почва имеет большую устойчивость к разрушению водой (большую противоэрозионную устойчивость).
Анализ данных таблицы 5 показывает, что в большинстве случаев диаметр водостойких агрегатов (DМ), т. е. противоэрозионная устойчивость чернозема южного при использовании технологии Nо-till в слое 0-5 см, растет. В то же время на эродированных южных черноземах такого роста не замечено. Похожая тенденция наблюдается и в более глубоких слоях почвы. Рост средневзвешенного диаметра водостойких агрегатов, в верхних слоях почвы при внедрении Nо-till связан, как упоминалось выше, с образованием в почве насыщенной поверхностными органическими остатками среды с наличием разнообразных микроорганизмов, генерацией ими различных клеев, участвующих в создании водостойких агрегатов, и образованием так называемого «молодого» гумуса, который тоже имеет большую способность к агрегации [13].
Оценка влияния нулевой обработки (Nо-till) на структуру чернозема южного показала, что при изменении способа обработки в такой короткий срок микроструктура практически не меняется.
В то же время существует тенденция к увеличению коэффициента структурности на вариантах с Nо-till за счет выхода при структурном анализе крупных фракций почвы 3-10 мм, главным образом в верхних слоях почвы 0-5 и 5-10 см.
В верхних слоях почвы 0-5 и 5-10 см в трех вариантах из четырех по Nоtill наблюдается увеличение комковатости и данные почвы характеризуются как очень ветроустойчивые.
В трех вариантах из четырех при использовании технологии Nо-till замечено также увеличение средневзвешенного диаметра агрегатов в слое почвы 0-5 см, что также свидетельствует об увеличении ветроустойчивости почвы. В этих же вариантах наблюдается и рост средневзвешенного диаметра водостойких агрегатов, особенно в слое 0-5 см, которые определяют противоэрозионную устойчивость чернозема южного.
Существующая тенденция к улучшению при внедрении Nо-till показателей макроструктуры как с агрономической точки зрения, так и с почвозащитной обусловлена созданием в верхнем, насыщенном растительными остатками слое чернозема южного лучших условий для агрегации. Эти условия связаны с улучшением микробиологической деятельности и образованием так называемого «молодого» гумуса в самом верхнем слое почвы.
Список литературы
1. Косолап, М.П. Система землеробства Nо-till / М.П. Косолап, О.П. Кротінов. - К.: Логос, 2011. - 352 с.
2. Гассен, Д. Прямой посев - дорога в будущее / Д. Гассен, Ф. Гассен. - Д.: Агросоюз, 2004. - 206 с.
3. Кирюшин, В.И. Минимализация обработки почв: перспективы и противоречия / В.И. Кирюшин // Земледелие. - 2006. - № 5. - С.12-14.
4. Nо-till spring cereal cropping system reduce wind erosion susceptibility in wheat/fallow region of the Pacific Northwest / M.E. Thorne [et al.] // Journal Soil and Water Conservation Society. - 2003. - № 58(5). - P. 250-257.
5. Чорний, С.Г. Кількісна оцінка протидефляційної ефективності технології Nо-till в умовах Південного Степу України / С.Г. Чорний, О.В. Видинівська, А.В. Волошенюк // Ґрунтознавство. - 2012. - № 1-2. - Т. 13. - С. 38-47.
6. Медведєв, В.В. Нульовий обробіток ґрунту в європейських країнах / В.В. Медведєв. - Харків: ЕДУНА, 2010. - 202 с.
7. Rhoton, F.E. Influence of Time on Soil Response to Nо-till Practices / F.E. Rhoton // Soil Sci. Soc. Am. Journal. - 2000. - Vol. 64. - P. 700-710.
8. Байдюк, М.І. Особливості акумулятивного ґрунтоутворення за нульового обробітку чорноземів Степу Донбасу: автореф. дис. …канд. с.-г. наук / М.І. Байдюк. - Харків, 2004. - 19 с.
9. Якість ґрунту. Визначання структурно-агрегатного складу ситовим методом у модифікації Н.І.Саввінова: ДСТУ 4744:2007. - Введено 01.01.2008. - Київ: Держспоживстандарт України, 2008. - 12 с.
10. Якість ґрунту. Визначання гранулометричного складу методом піпетки в модифікації Н.А. Качинського: ДСТУ 4730:2007. - Введено 01.01.2008. - Київ: Держспоживстандарт України, 2008. - 18 с.
11. Якість ґрунту. Визначання мікроагрегатного складу методом піпетки в модифікації Н.А. Качинського: ДСТУ 4728:2007. - Введено 01.01.2008. - Київ: Держспоживстандарт України, 2008. - 16 с.
12. Медведев, В.В. Структура почвы (методы, генезис, классификация, эволюция, география, мониторинг, охрана) / В.В. Медведев. - Харьков: 13 типография, 2008. - 406 с.
13. Воронин, А.Д. Основы физики почв / А.Д. Воронин. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - 244 с.
14. Теории и методы физики почв: коллективная монография / под ред.
Е.В. Шеина, Л.О. Карпачевского. - М.: Гриф и К, 2007. - 616 с.
15. Чорний, С.Г. Вітростійкість ґрунтового покрову Степу України / С.Г. Чорний, О.В. Письменний // Вісник ХНАУ. - 2008. - № 2. - С.147-150.
16. Чорний, С.Г. Про взаємозв'язок між різними параметрами протидефляційної стійкості ґрунтів Степу України / С.Г. Чорний, О.В. Письменний // Екологія та ноосферологія. - 2011. - Т. 22. - С. 43-47.