Автореферат (1151664), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Глубокое механическое рыхление почв на орошаемых землях должно проводиться в комплексе с другими мероприятиями, направленными на увеличение органической массы в мелиорируемом слое почвы. Рассмотрены варианты применения в качестве культур-мелиорантов на орошаемых землях не только люцерны, но и галеги восточной, обладающих высоким уровнем связывания солнечной энергии, значительная часть которой поступает в корневые системы, обогащая почву органической массой и элементами питания. Рассмотрены возможности разуплотнения почв в эколого-биосферных системах земледелия с применением агробиологических, а также химических способов мелиорации почв, используя структурообразующие поверхностно-активные вещества, композитные мелиоранты на углеродной основе.
Орошение как фактор, обеспечивающий устойчивость производства растениеводческой продукции в засушливых условиях России, может сопровождаться эрозионными процессами и гидроморфизмом. Как в первом, так и во втором случае это результат недостаточно научно обоснованных режимов орошения сельскохозяйственных культур и технологических процессов поливов, от чего и происходит уплотнение почвы. Поэтому дальнейшее совершенствование технологий орошения на основе адаптивно-ландшафтных подходов, обеспечивающих рациональное использование водных и земельных ресурсов, требует решения.
Наибольший эффект ресурсосбережения достигается при комплексной мелиорации земель с использованием животноводческих стоков как необходимый элемент восполнения органического вещества в экологическом земледелии.
В третьей главе показано, что глубокое рыхление в качестве мелиоративного приема, улучшающего свойства почв, в мировой практике начало применяться в начале XX века. Этот прием занимает ведущее место в системе агротехнических мероприятий, поскольку определяет не только величину и стабильность урожая, но в значительной степени и эффективность многих важнейших звеньев агротехнического комплекса. Глубокое рыхление почвы создает предпосылки для формирования страховых запасов энергии в более глубоких слоях почвы и их дальнейшего использования последующими культурами в севообороте. Рассматривая глубокое рыхление почв на орошаемых землях с позиций адаптивно-ландшафтного земледелия, определен состав требований к его применению.
Дана характеристика агрегатов для проведения глубокой обработки почв, их параметры и условия применения. Предложен рыхлитель с V-образными стойками, обеспечивающий объемное рыхление почвы с одновременным внутрипочвенным внесением неосветленных животноводческих стоков (рис. 2). В каждом конкретном случае выбор рыхлителей должен определяться, исходя из требований к технологическому процессу комплексной мелиорации почв на орошаемых землях.
Рис. 2. Рыхлитель РГ-0.5 М, оборудованный системой для внутрипочвенного внесения животноводческих стоков или жидких мелиорантов
Проанализированы существующие методики оценки качества глубокого рыхления, которые в основном рассматривают частные случаи и не позволяют сравнивать эффективность рыхления в пространстве и времени. Для сопоставления показателей качества рыхления различными рыхлителями предложена методика оценки состояния почвенного профиля по плотности его сложения, которая основана на графоаналитическом анализе с использованием вероятностных моделей. Такой подход позволяет оценить качество рыхления как сразу после его проведения, так и по истечении времени, а также установить длительность эффекта последействия мелиоративного мероприятия по заданной обеспеченности распределения плотностей и определить необходимость проведения глубокого повторного рыхления. При этом общая совокупность распределения складывается из значений плотности, которые относятся как к разрыхленной, так и неразрыхленной частям почвенного профиля в пределах заданной мощности мелиорируемого слоя почвы. Законы распределения подобной структуры описываются построением биноминальных кривых.
Адаптация методики оценки качества рыхления агрегатом РГ-0.5М была осуществлена в процессе проведения экспериментальных исследований при мелиорации деградированных южных черноземов на юге Западной Сибири. Фактические биноминальные кривые распределения плотностей представлены на рис. 3.
Рис. 3. Вероятностные кривые распределения плотности сложения почвенного профиля южных черноземов: 1 - перед рыхлением; 2 - сразу после рыхления (осенью); 3 - перед посевом культуры (весной); 4 – 7 - в конце вегетационных периодов, соответственно в первый, второй, третий и четвертый годы последействия глубокого рыхления почвы (РГ-0.5)
При верхнем пределе оптимальной плотности сложения южных черноземов 1400 кг/м3 (В. В. Медведев, 1988) после уборки культуры осенью в исходном распределении таких значений встречается с обеспеченностью не более 10 % (рис. 3, 1), а после обработки почвы рыхлителем РГ-0.5 достигает 90 % обеспеченности (рис. 3, 2). При некотором снижении значений плотностей верхнего предела до 85 % обеспеченности существенно увеличивается плотность в диапазоне 1100…1400 кг/м3. В процессе дальнейшего определения плотности почвы было выявлено, что эффект глубокого рыхления южных черноземов прослеживается и после четырех вегетационных периодов. При этом в почвенном профиле сохраняются значения плотности меньше установленного верхнего предела на уровне 25 % обеспеченности (рис. 3, 7). Наиболее интенсивное уплотнение почвы под действием природных и антропогенных факторов происходит в первый год за осенне-зимний период и весной при подготовке почвы к посеву (рис. 3, 3). В последующие периоды интенсивность уплотнения снижается и к четвертому году практически стабилизируется на 4…10 % меньше исходной по абсолютным значениям.
В четвертой главе представлены результаты исследований химических, водно-физических, тепловых и микробиологических свойств мелиорируемой почвы, эффективности использования влаги, аккумулированной в почве от атмосферных осадков и поливной воды; рассмотрены вопросы доступности почвенной влаги растению в зависимости от структуры почвенного профиля, оптимизации режимов увлажнения и их корректировки с учетом расхода влаги на физическое испарение и транспирацию растением.
Исследованиями установлено, что под влиянием глубокого рыхления в результате разрушения монолита почвы и его капиллярной структуры происходят существенные изменения водно-физических свойств почвы. Увеличиваются ее водоудерживающая и аккумулирующая способности, создаются предпосылки для большей доступности влаги растению, интенсифицируются потоки влаги на физическое испарение и транспирацию. С изменением пористости почвы увеличивается объём воды, удерживаемый почвой в равновесном состоянии после полива или выпадения осадков. Граница увлажнения или резервирования влагозапасов, определяемая глубиной рыхления, смещается вниз. При проведении глубокого рыхления осенью объем аккумулируемых запасов влаги перед посевом культуры весной на 15…30 % больше, чем на участках обычной вспашки. По мере развития корневой системы они эффективно используются растениями, что обеспечивает на посевах многолетних трав формирование биологической массы для полноценного первого укоса, а на участках пропашных культур позволяет существенно сдвинуть сроки первого полива. В условиях лесостепной и степной зон в большинстве случаев сформированных влагозапасов на начало вегетационного периода достаточно для получения полноценных урожаев (картофеля) без поливов.
Физические и химические процессы, развитие микроорганизмов и растений происходит в определенных тепловых почвенных условиях, в значительной степени зависящих от тепло-физических характеристик почвы и, в первую очередь, от плотности ее сложения. Рыхление почвы сопровождается уменьшением объемной теплоемкости (w), коэффициента теплопроводности (w ) и температуропроводности (k). Это связано с тем, что происходит увеличение содержания воздуха в почвенных промежутках и снижение пространственного контакта между твердыми частицами почвы. Исследования динамики температурного режима южных черноземов при разных способах их обработки проведены нами на стационарных площадках опытного полигона, расположенного на орошаемых землях совхоза «Рудненский» Кустанайской области. Опыт включал два варианта обработки почвы: сплошное глубокое рыхление на глубину до 0,5 м без оборота пласта и отвальную вспашку на глубину 0,18…0,22 м.
Имеется ряд полуэмпирических формул связи между коэффициентом теплопроводности (w ) и плотностью почвы (
). Анализ этой связи по полученным данным показал, что представленная В. З. Богомоловым (1956) математическая формула может быть применима и для установления изменений теплопроводности глубокоразрыхленных почв. Достоверные значения коэффициента теплопроводности можно получить при изменении плотности сложения почвы в широком диапазоне ее значений – от 600 до 2000 кг/м3.
Коэффициент температуропроводности рассчитывался по уравнению неустановившегося теплового потока для рядов, не охватывающих период суточного хода температуры, по зависимости, предложенной Г. Х. Цейтиным (1956). Полученные результаты расчетов свидетельствуют о том, что на участках глубокого рыхления почвы рыхлителем РГ-0.5 коэффициент температуропроводности в поверхностном слое почвы 0 - 0,2 м больше, чем на участках с традиционной технологией обработки. Это связано с тем, что в слое наблюдалась разная степень разуплотнения почвы и к моменту проведения замеров влажность почвы была несколько меньше, что в совокупности и определило увеличение коэффициента по сравнению с участками отвальной вспашки, соответственно с 7,04 до 7,58 см2/ч. С увеличением расчетного слоя до 0,5 м, то есть на глубину рыхления, происходит уменьшение коэффициента температуропроводности. Так, на участках глубокого рыхления его величина была на 21…17 % меньше, чем на отвальной вспашке, и составила соответственно 9,71 и 8,05 см2/ч. Снижение коэффициента температуропроводности на участках глубокого рыхления обусловлено уменьшением плотности сложения полуметрового почвенного профиля и большим (на 15…30 %) содержанием влаги в этом слое по сравнению с участками отвальной вспашки. При меньшем значении коэффициента температуропроводности на участках глубокого рыхления происходит более медленное выравнивание температуры по почвенному профилю, так как мощность разрыхленного слоя почвы на этих участках больше и передача тепла замедляется. С наступлением теплого периода в дневные часы градиент температуры направлен вверх, а поток тепла в почву. При этом верхние слои почвы имеют более высокую температуру, а нижние – несколько ниже, чем без глубокого рыхления. В холодный период поток тепла направлен из нижних горизонтов к поверхности, а градиент температуры становится положительным и направлен в глубь почвенного профиля. При этом температура верхних слоев глубокоразрыхленных почв ниже, а нижних слоев - выше, чем на участках, обработанных по районированной технологии.
Микробиологическая активность почвы и ее изменение под воздействием мелиораций определяется в основном целлюлозоразрушающими бактериями, активность которых в значительной степени зависит от наличия и распределения по почвенному профилю органики, водного, газового и температурного режимов. По мнению ряда авторов при устойчивом соотношении этих факторов, присущих одной и той же технологии подготовки почвы к посеву, особых изменений в активности целлюлозоразрушающих бактерий по сезонам не отмечается. Однако при глубоком рыхлении почвы происходит существенное изменение газового режима, при котором активизируется деятельность аэробных микроорганизмов, улучшающих условия минерального питания растений. При этом интенсивность микробиологических процессов на орошаемых землях в значительной степени зависит от уровня увлажнения.
Динамика микробиологической активности под влиянием орошения и глубокого механического рыхления южных черноземов изучалась с применением метода «аппликаций». Использовались закладки из льняной ткани 0,1 х 0,5 м; повторность опыта трехкратная. Глубокое рыхление осуществлялось РГ-0.5, а поливы проводились ДДА-100МА. Контроль за влажностью и плотностью почвы проводился, соответственно радиоизотопными приборами ВПГР-1 и ППГР-1. Выращивание капусты поздней сорта «Подарок» осуществлялось при поддержании разных уровней предполивной влажности почвы: I – 60…65 %; II – 70…75 % и III вариант – 80…85 % НВ (рис. 4).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
