Эффективность мелиоративного земледелия оценивают уровнем плодородия почв, а в итоге — отдачей от орошаемого гектара. Анализ этих показателей в долгосрочной динамике позволит сделать прогноз того, что будет с землей в перспективе без соответствующих агротехнических мероприятий, и предложить необходимые решения для предотвращения негативных процессов. Такую работу мы проводили на протяжении многих лет в Саратовской области.
Спасут три приема
Для длительно орошаемых почв каштанового ряда, южных черноземов и других типов, распространенных в Поволжье, прогнозирование агротехнических мероприятий осуществляли методом экстраполяции. На примере результатов многолетних исследований прогнозные величины агрофизических, агрохимических свойств почв, содержания гумуса за длительный период определялись за несколько ротаций типичного для Поволжья семипольного зернотравопропашного севооборота общей площадью 350 га при площади 50 га под каждой культурой.
Состав культур в структуре посевов за восемь ротаций на длительно орошаемых полях опытно-производственного хозяйства Волжского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации был таким: одно поле — люцерна на зеленый корм, второе — она же на сено, третье поле занимала кормосмесь на силос (сорго + соя + суданская трава + подсолнечник), четвертое поле — ячмень на зерно, пятое засевали озимой пшеницей, шестое — соей и седьмое занимала смесь из вики, овса на зеленый корм и люцерны под покров.
Отбор почвенных образцов для исследования на двух первых полях делали в первой декаде мая и в середине августа, на третьем — в середине – конце августа, на четвертом это был конец мая – начало сентября, на пятом — начало мая – конец июля, на шестом — конец мая — начало октября и на седьмом поле — конец мая — первая декада августа.
Плотность сложения темно-каштановой почвы определяли в начале и конце вегетации культуры на длительно орошаемых полях севооборота, что представлено в таблице.
Показатели плотности почвы за период восьми ротаций в основном не выходили за пределы оптимальных значений, по всем полям наблюдается уплотнение почвы в среднем лишь на 0,02 г/см3, кроме четвертого поля, где в слое 0–30 см произошло незначительное разуплотнение — на 0,01 г/см3.
Через десять лет орошения, согласно методу линейной экстраполяции, можно прогнозировать, что плотность сложения темно-каштановых почв возрастет на 0,2 г/см3, причем велика вероятность дальнейшего увеличения этого показателя. Анализ полученных данных на полях севооборота показал, что предотвратить уплотнение почвы за пределы оптимальных значений позволят следующие агротехнические приемы. Во-первых, оптимальное сочетание разноглубинной обработки почвы. Во-вторых, применение плоскорезов для разрыхления пахотного слоя, при этом стерня должна оставаться на поверхности. И третьей операцией должна стать обработка с почвоуглубителями до 30 см для разуплотнения подпахотного слоя.
В системе севооборота при длительном орошении такие агротехнические мероприятия дадут возможность оптимизировать сложение пахотного слоя и на этой основе создать благоприятную мелиоративную обстановку и стабилизировать почвенное плодородие.
Сколько нужно влаги
Одной из важнейших характеристик водного режима почв будет их наименьшая влагоемкость (НВ) — наибольшее количество влаги, которую почва способна удерживать после обильного полива и стекания гравитационной воды. Влагоемкость выражается в процентах от массы абсолютно сухой почвы или от ее объема. При наименьшем показателе количество доступной влаги для растений достигает максимально возможной величины. Наименьшую влагоемкость определяют в полевых условиях при естественном сложении почвы методом заливаемых площадок. Почву насыщают водой до тех пор, пока ею не будут заполнены все поры, а затем дают избытку влаги стечь под действием силы тяжести. Установившаяся равновесная влажность будет соответствовать НВ. Она и характеризует водоудерживающую почвенную способность.
Наибольший объем воды, который может вместить почва при заполнении всех ее пор (предельно полевая влагоемкость), определяется исходя из общей скважности почвы. Выражается в процентах от массы абсолютно сухой почвы. Изменение наименьшей влагоемкости длительно орошаемой темно-каштановой почвы в зернотравопропашном севообороте ОПХ ВолжНИИГиМ представлено в таблице.
Представленные прогнозные данные по НВ показывают незначительную динамику. Наименьшая влагоемкость почвы в слое 0,5 м уменьшилась на 0,51 %, в слое 0,6 м — на 0,86 %. По слоям 0,7, 0,8 и 1,0 м произошло увеличение соответственно на 0,16, 0,37 и 1,44 %.
В перспективе для устойчивости этих показателей необходимо обеспечивать оптимальные условия влагообмена в почве. Для поддержания оптимальных условий возделывания сельскохозяйственных культур нужно проводить орошение небольшими поливными нормами, снижать их с учетом фактической влажности почвы в наиболее значимые фазы роста и развития растений.
Что на пахотном горизонте
Теперь о прогнозе изменения гранулометрического состава пахотного горизонта. По результатам сопряженного определения содержания илистых частиц (диаметром < 0,001 мм) при проведении гранулометрического анализа можно судить о степени устойчивости микроагрегатов под воздействием воды. Сравнительный анализ показал, что при формировании микроагрегатов фракции размером меньше 0,01 мм составляют 41–43 %, т. е. почвы в целом классифицируются как тяжелосуглинистые, иловато-пылеватые с долей илистых частиц 27,9–29,7 %. Если проследить динамику гранулометрического состава в сравнении со средними величинами за восемь ротаций севооборота, то будет очевидно, что изменения происходили незначительные. Наблюдалось небольшое увеличение гранулометрических фракций в диапазоне 0,05–0,01 мм, всего на 0,3 %. К важнейшим факторам, определяющим плодородие почвы и урожайность культур, относится структура c обладающими водопрочностью агрономически ценными структурными отдельностями размером от 10 до 0,25 мм. В структурной почве создаются оптимальные условия, за счет высокой порозности и влагоемкости идет хорошее впитывание влаги, глубокое промачивание почвенного профиля — то есть создаются благоприятные условия для растений. Наибольшее значение коэффициента структурности отмечено весной на седьмом и третьем полях — 1,63 и 1,69 соответственно, на остальных он несколько ниже — в пределах 1,53–1,61. К осени коэффициент структурности пахотного горизонта под культурами уменьшался до 0,93, и связано это с увеличением количества фракций меньше 0,25 мм, обусловленным измельчением средне- и мелкопылеватых фракций при длительном орошении. Структуру почвы по водоустойчивости оценили по количеству агрегатов размером больше 0,25 мм, оставшихся после «мокрого» просеивания, она соответствует категории «Неудовлетворительная». Низкая водопрочность структуры объясняется снижением содержания гумуса до критических величин за длительный период интенсивного землепользования с применением орошения. По средним значениям размеров фракций пахотного горизонта почв можно констатировать, что в целом в начале и в конце вегетационных периодов изменения были незначительные. Заметные изменения наблюдались лишь в диапазонах > 10 мм, 3–2, 2–1 и < 0,25 мм.
В результате длительного орошения на всех полях наблюдается уплотнение, без проведения соответствующих агротехнических мероприятий можно спрогнозировать дальнейшее ухудшение структурного состояния почвы. Поэтому для поддержания оптимальных агрофизических параметров пахотного горизонта нужно проводить мероприятия по разуплотнению с помощью глубокого рыхления и разноглубинной обработки почвы.
Вера Кижаева, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела комплексной мелиорации и экологии Волжского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации
Саратовская область
Фото автора