Изучено влияние многолетних трав на структурно-агрегатный состав темно-каштановой почвы в условиях Республики Тыва. В последние годы наблюдаются снижение плодородия и ухудшение структурно-агрегатного состава почв сельскохозяйственного назначения из-за несоблюдения технологии возделывания. В конце вегетационного сезона 2020 г. брались почвенные образцы под многолетними травами 3-го года жизни. Проведен анализ структурного состава почвы методом Н.И. Саввинова (сухое просеивание) под следующими видами многолетних трав: люцерна, эспарцет, кострец, люцерна + эспарцет + кострец. Выявлено, что под многолетними травами структурно-агрегатный состав почвы находится в хорошем и отличном состоянии. Самые лучшие показатели имеются под посевами люцерны. Коэффициент структурности (Кстр) темно-каштановой почвы под многолетними травами на горизонте 0–10 см отличный, находится в пределах от 1,94 (травосмесь) до 2,47 (люцерна), в нижних слоях 10–30 см – хороший. Наибольший Кстр отмечен в посевах люцерны. Большинство корней, пронизывающих почву на мелкие агрегаты, находятся в верхнем слое, следовательно, более отструктурированным является слой почвы 0–10 см. Установлено что 71,2 % агрономически ценных фракций находятся в слое 0–10 см под люцерной, а в дальнейшем следует ряд: эспарцет (67,78 %), кострец (66,65 %), люцерна +эспарцет +кострец (66,03 %). Количество агрономически ценных агрегатов и коэффициент структурности понижаются к слоям 10–20 и 20–30 см. Проведенные исследования показали, что многолетние травы благоприятно влияют на формирование агрономически ценной структуры почвы в слое 0–30 см.
многолетние травы, структура, темно-каштановая почва, агрономически ценные фракции, коэффициент структурности.
Введение. В настоящее время в основных земледельческих районах Республики Тыва наблюдается снижение плодородия почв и ухудшение их агрофизического состояния, что является следствием слабой материально-технической базы КФХ и аратских хозяйств, которые не применяют минеральные и органические удобрения, в севообороты не включают многолетние травы. Работы многих исследователей, посвященные агрофизическому составу почв, показали, что структура почвы имеет важное агрономическое значение [1–5]. От нее во многом зависят водный, воздушный и тепловой режимы почв, она оказывает существенное влияние на основные физические и физико-механические свойства почв. В структурной почве создаются благоприятные условия для интенсивного роста и развития растений.
Структурные почвы гораздо устойчивее бесструктурных к заплыванию, дольше сохраняют свое строение, требуют меньших усилий при обработке, они не переуплотняются, устойчивы к дефляции и водной эрозии, что является наглядной демонстрацией взаимосвязи структуры и плодородия почвы. Агрономически ценными считаются макроагрегаты размером от 10 до 0,25 мм, так как именно они определяют структуру почвы, придают почвенной структуре уникальность в виде почвенных комочков и определяют почвенное плодородие [1, 2]. Считается, чем выше содержание агрегатов от 0,25 до 10 мм, тем лучше структурное состояние почвы.
В исследованиях Е.А. Афанасьевой [6] представлена роль растений, а именно корневых систем травянистых видов в структурообразовании почвы. Наибольшая величина коэффициента структурности и лучшие результаты по агрегатно-ценным структурам зафиксированы на вариантах с многолетними травами.
В Тувинском НИИСХ проводятся исследования по расширению сортимента кормовых культур, возделываемых в республике, но недостаточно изучены вопросы влияния их на питательные и агрофизические свойства почвы в условиях Республики Тыва.
Цель исследования. Анализ структурно-агрегатного состава темно-каштановой почвы под многолетними бобовыми и злаковыми травами в условиях Республики Тыва.
Методы исследования. Исследование проводили на опытно-экспериментальном поле ФГБНУ «Тувинский НИИСХ». Почва опытного участка зональная – темно-каштановая, среднесуглинистая. Содержание гумуса в слое 0–10 см – 3,59 %. Почвы относительно хорошо обеспечены калием (138–222 мг/кг почвы). Содержание подвижного фосфора составляет 16 мг/кг, общего азота – 0,20 %.
Образцы по изучению структурно-агрегатного состава почвы взяты в сентябре 2020 г. на посевах многолетних трав 2018 г. Схема опыта состоит из следующих вариантов: 1) контроль ─ люцерна; 2) эспарцет; 3) кострец; 4) травосмесь люцерна + эспарцет +кострец.
Учеты и наблюдения проводились согласно методическим указаниям ВНИИК [7]. Монолиты почвы отобраны по методике Н.З. Станкова в слое 0–30 см через каждые 10 см. Для определения структурно-агрегатного состава производили сухой рассев образца воздушно-сухой почвы на стандартном наборе сит (сухое просеивание по методу Н.И. Саввинова). Коэффициент структурности (Кстр) рассчитывали как отношение суммы агрегатов размером 0,25–10 мм к сумме агрегатов диаметром более 10 мм и менее 0,25 мм. Оценка агрегатного состояния почв проведена по шкале коэффициента структурности [8]. По данной шкале агрегатное состояние почв оценивается следующим образом: если Кстр > 1,5 – отличное; 1,5–0,67 – хорошее; < 0,67 – неудовлетворительное. Структурное состояние почвы оценено по шкале Долгова-Бахтина [9]. В результате сухого просеивания сумма агрегатов от 0,25 до 10 мм оценивается; если больше 80 % – отличная; 80–60 – хорошая; 60–40 – удовлетворительная; 40–20 – неудовлетворительная; меньше 20 % – бесструктурная.
Результаты и их обсуждение. По результатам опытов многих исследователей возделывание многолетних трав оказывает большое влияние на образование богатого питательными веществами, гумусом структурного пахотного слоя почв, и важную роль при этом играет доля участия агрономически ценных агрегатов в пахотном горизонте. Известно, что многолетние травы формируют мощную разветвленную корневую систему, которая расщепляет почву на отдельные комочки. Корни по мере роста, утолщаясь, сдавливают окружающую почву, формируя агрегаты различных размеров, и способствуют повышению структурированности почвы. Процентное содержание роли растений в формировании наиболее ценных структурных агрегатов почвы составляет 70 %.
В конце вегетационного сезона 2020 г., в третий год жизни многолетних трав, были отобраны образцы почвы на определение структурно-агрегатного состава. Результаты сухого просеивания почвы под многолетними травами показывает хорошую структурность почвы под многолетними травами (табл.).
Структурно-агрегатный состав темно-каштановой почвы под многолетними травами
|
Культура |
Слой почвы, см |
Содержание агрегатов,% |
Кстр |
||
|
>10мм |
10-0,25мм |
>0,25мм |
|||
|
Люцерна (контроль) |
0-10 |
23,21 |
71,2 |
5,59 |
2,47 |
|
10-20 |
24,83 |
68,8 |
6,37 |
2,21 |
|
|
20-30 |
32,7 |
60,6 |
6,70 |
1,54 |
|
|
Эспарцет |
0-10 |
22,17 |
67,78 |
10,05 |
2,10 |
|
10-20 |
33,28 |
60,58 |
6,14 |
1,54 |
|
|
20-30 |
44,91 |
50,09 |
5,0 |
1,0 |
|
|
Кострец |
0-10 |
21,32 |
66,65 |
12,03 |
2,0 |
|
10-20 |
27,47 |
66,44 |
6,09 |
1,97 |
|
|
20-30 |
41,14 |
53,75 |
5,11 |
1,16 |
|
|
Люцерна + эспарцет + кострец |
0-10 |
22,8 |
66,03 |
11,17 |
1,94 |
|
10-20 |
42,82 |
51,06 |
6,12 |
1,04 |
|
|
20-30 |
41,28 |
53,46 |
5,26 |
1,15 |
|
|
НСР 05 |
0-10 10-20 20-30 |
|
0,22 0,20 0,16 |
||
Наибольшее количество АЦФ (агрономически ценные фракции) в слое 0–10 см находятся под люцерной, сумма агрегатов 10–0,25 мм в этом варианте – 71,2 %, а в дальнейшем следует такой ряд: эспарцет (67,78 %), кострец (66,65 %), люцерна + эспарцет + кострец (66,03 %). В слое 10–20 см следуют показатели от 68,8 % (люцерна) до 51,06 % (эспарцет). В слое 20–30 см количество АЦФ от 60,6 % под люцерной до 50,06 % под эспарцетом.
По шкале С.И. Долгова и П.У. Бахтина почва под люцерной в слое 0–30 см характеризуется хорошей оструктуренностью. Под посевами эспарцета и костреца в слоях 0–10, 10–20 см структурность почвы хорошая, только в слое 20–30 см структурное состояние оценивается как удовлетворительное. Такое же состояние наблюдается в слоях 10–20, 20–30 см на варианте люцерна + эспарцет + кострец. Для улучшения условий роста и развития растений в слое, где сосредоточено максимальное количество корней, содержание агрегатов агрономически ценного размера (от 10 до 0,25 мм) должно быть свыше 60 %.
Отмечено, что на вариантах опыта, где АЦФ выше 60 %, изучаемые виды трав оказывают более благоприятное воздействие на структурированность почвы.
Наибольшая глыбистость (<10 мм) отмечена под эспарцетом в слое 0–30 см (44,91 %), далее следует травосмесь люцерна + эспарцет + кострец – 42,82 % в слое 10–20 см и 41,28 % в слое 20–30 см. Видимо, это связано с тем, что эспарцет формирует очень мощную и разветвленную корневую систему, которая состоит из главного корня, разделяющегося в пахотном или в подпахотном горизонте на несколько скелетных корней с хорошо развитой мелкой корневой системой. Такая корневая система в наибольшей степени обладает способностью скреплять почву. С.Я. Беспрозвана отмечает, что эспарцет имеет более мощный главный корень, чем люцерна, а на глубине корень эспарцета менее выразителен, чем у люцерны [10].
По классификации структурно-агрегатного состава почвы коэффициент структурности темно-каштановой почвы под многолетними травами на горизонте 0–10 см отличный, находится в пределах от 1,94 (травосмесь) до 2,47 (люцерна), в нижних слоях 10–30 см – хороший. Наибольший Кстр отмечен в посевах люцерны. Коэффициент структурности понижается в нижних слоях почвы, что объясняется тем, что в верхнем слое находится наибольшее количество корней, которые пронизывают почву на мелкие агрегаты, в нижних слоях количество корней понижается.
Заключение. По результатам исследования установлено, что посевы многолетних трав благоприятно воздействуют на структуру темно-каштановой почвы в условиях Республики Тыва. Наиболее высокие показатели структурности характерны для верхнего слоя почвы 0–10 см, количество агрономически ценных агрегатов и коэффициент структурности понижаются с верхнего слоя к нижележащим. Наивысшее количество АЦФ, и следовательно Кстр, отмечается под посевами люцерны.
1. Шеин Е.В., Гончаров В.М. Агрофизика. М.: Изд-во МГУ, 2006. 194 с.
2. Медведев В.В. Механизмы образования макроагрегатов черноземов // Почвоведение. 1994. № 11. С. 24–30.
3. Еремина Д.В., Котченко С.Г. Влияние многолетней вспашки на агрофизические свойства темно-серых лесных почв лесостепной зоны Зауралья // Вестник КрасГАУ. 2020. № 12. С. 3–11.
4. Белоусова Е.Н., Белоусов А.А., Аветисян А.Т. Продуктивность и кормовая ценность травянистых фитоценозов и их влияние на агрофизические свойства чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи // Вестник КрасГАУ. 2019. № 18. С. 32–39.
5. Огородняя А.И. Влияние фитомелиорантов на общие агрофизические показатели чернозема левобережной лесостепи Украины // Почвоведение и агрохимия. 2015. № 1 (54). С. 98–104
6. Афанасьева Е.А. Черноземы среднерусской возвышенности. М.: Наука, 1996. С. 214.
7. Методические указания по проведению опытов с кормовыми культурами. М.: ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса, 1987. 82 с.
8. Растворова А.А. Физика почв (практическое руководство). Л.: ЛГУ, 1983.
9. Околелова А.А., Стяжин В.Н., Касьянова А.С. Оценка продуктивности почв с помощью регрессионного анализа // Фундаментальные исследования. 2012. № 3 (ч. 2). С. 328–332.
10. Беспрозвана С.Я. Формирование корневых систем бобовых растений в зависимости от свойств золы // Ученые записки УрГу. Сер. Биология. 1969. Вып. 5. № 94. С. 113–128.
