АГРОИНФормация

Агропортал - все для специалистов агропромышленного комплекса

Влияние обработки и мелиорации

Основной вид обработки почвы, влияющий на жизнедеятельность ее микрофлоры,— вспашка. Она должна создавать в почве благоприятные условия для протекания мобилизационных процессов, в результате которых накапливаются питательные вещества для растений.

В конце XIX — начале XX в. П. А. Костычев и другие ученые сформулировали теоретические положения, послужившие основой для разработки системы обработки почвы. Однако в то время некоторые существенные моменты, обосновывавшие обработку с оборотом пласта оставались невыясненными.

Наиболее четко основы теории механической обработки почвы были сформулированы академиком В. Р. Вильямсом. Он исходил из принципов микробиологического характера. Рекомендуя обязательный оборот пласта, Вильямс считал, что это необходимо не только для рыхления почвы и улучшения воздушно – водного режима пахотного слоя, но и для перемещения горизонтов пахотного слоя. Согласно теории Вильямса, распыленный и обедненный перегноем верхних горизонтов пахотного

Слоя. Согласно теории Вильямса, распыленный и обедненный перегноем верхний горизонт пахотного слоя, сброшенный плугом на дно борозды, должен в условиях относительного анаэробиоза восстановит плодородие и структуру почвы, так как недостаток кислорода подавляет минерализующую деятельность микроорганизмов и способствует накоплению перегноя, цементирующего почвенные агрегаты. В верхнем же слое почвы, лучше аэрируемом, гумус энергично разлагается микробами, и структура почвы ухудшается.

Значение глубокой вспашки с оборотом пласта признавали в прошлом многие видные ученые нашей страны (М. Г. Павлов, И. А. Стебут, А. В. Советов и др.).

В настоящее время допущение В. Р. Вильямса о более интенсивном синтезе перегноя в глубоких слоях почвы экспериментально не подтвердилось. Накопление перегноя больше всего происходит в микроаэрофильных условиях, свойственных верхнему слою почвы.

Существовали и другие точки зрения по этому вопросу. Так, еще в 1892 г. П. А. Костычев опубликовал работу, в которой сообщил, что на юге России при засухе мелкая вспашка способствует сохранению влаги в основной массе почвы и увеличивает урожай. Навоз он рекомендовал разбрасывать по поверхности почвы.

В самом конце XIX столетия русский агроном И. Е. Овсинский также выдвинул предположение о положительном значении мелкой безотвальной вспашки (на глубину 5 см). Он считал, что почва, как правило, пронизана корнями растений, ходами дождевых червей и трещинами. При мелкой обработке отмеченные пористые пространства вполне обеспечивают проникновение вглубь корневой системы растений. Овсинский считал, что его система создает условия, близкие к природным, когда корневая система разлагается в почве, а надземные части растений — в ее поверхностном слое. Для проведения мелкой безотвальной обработки Овсинский сконструировал специальный культиватор.

Проверка выводов И. Е. Овсинского на нескольких опытных станциях не дала ожидаемых результатов. Поля сильно зарастали сорняками. Позднее, однако, выяснилось, что не все рекомендации Овсинского были учтены во время постановки опытов. Это привела к обильному росту сорняков, так как гербициды тогда не применяли.

Следует отметить мнение Д. И. Менделеева, который писал об ошибочности положения о том, что чем большее число раз вспахивать почву, тем лучше.

В 30-х годах известный советский ученый академик Н. М. Тулайков показал, что мелкая вспашка на глубину 10—13 см в засушливых областях дает хороший результат.

В 40-х годах появились работы американских исследователей об успешном применении в течение многих лет в засушливых районах США и Канады безотвальной мелкой обработки почвы для предотвращения эрозии. Оставление пожнивных остатков на поверхности полей значительно уменьшало водную и ветровую эрозию, испарение воды из почвы и ее сток с полей.

В СНГ в последнее время широкое внимание агрономической общественности привлекли работы Т. С. Мальцева, предложившего проводить глубокое рыхление (на 40—50 см) без перемещения горизонтов пахотного слоя. Для такой обработки используют специальный безотвальный плуг. По мнению Мальцева, ежегодная вспашка почвы с оборотом пахотного слоя ухудшает ее структуру. При вспашке по его методу растительные остатки попадают в пахотный слой, не подвергающийся сильной эрозии, и поэтому лучше гумифицируются, оструктуривая почву. Глубокую безотвальную обработку почвы Т. С. Мальцев рекомендует проводить один раз в 5—6 лет, а в промежутке — безотвальное лущение почвы.

Коллектив ученых Всесоюзного научно-исследовательского института зернового хозяйства разработал для целинных и залежных земель вариант почвозащитной системы земледелия, в основе которой лежит замена вспашки плоскорезной обработкой, обеспечивающей сохранность на поверхности полей стерни. Мульча из пожнивных остатков защищает почву от ветровой эрозии и обеспечивает аккумуляцию осенних и зимних осадков, а также предохраняет почвенную влагу от испарения (А. И. Бараев).

Следует отметить разницу между обработками почвы по Мальцеву и Бараеву. В первом случае — стремятся стерню смять и хорошо перемешать с верхним слоем почвы, во втором — стерню предпочитают сохранить не только на зиму, но и на лето для борьбы с ветровой эрозией.

В ряде районов США, страдающих от ветровой эрозии, используется «нулевая» или «химическая» вспашка, когда высокоэффективными гербицидами подавляют сорняки, а посев делают по стерне. Обычно при этом применяют гербициды сплошного действия — дикват и паракват, использование которых запрещено в СНГ из-за их высокой токсичности.

Таким образом, существуют разные подходы к решению вопроса о

Принципах обработки почвы. Обоснование их связано с почвенными микробиологическими процессами.

Переходя к анализу воздействия разных приемов обработки почвы на ее микрофлору, отметим, прежде всего, что в настоящее время можно считать установленной биологическую разнокачественность пахотного слоя, которая выражается в общей тенденции постепенного снижения численности микроорганизмов по мере углубления в почву.

Снижение биологической активности в более глубоких горизонтах пахотного слоя проследим в двух почвах, достаточно окультуренных, но расположенных в разных зонах. Одна из них — дерново - подзолистая почва опытного поля ТСХА (под Москвой), другая — чернозем НИИ сельского хозяйства Центрально-черноземной полосы (Воронежская область). Первая почва была занята овсом, вторая яровой пшеницей. Анализ проводили в раннелетний период, когда почвы были достаточно увлажнены.

Как видно из данных таблицы 12, по мере углубления в почву численность практически всех групп микроорганизмов снижается.

При этом химический состав почв в пределах пахотного слоя практически тождествен. Снижение численности микронаселения с глубиной может быть следствием ухудшения воздушного режима и накопления каких-то токсических веществ в нижней толще почвы, очевидно продуктов неполного распада растительных остатков.

В зоне достаточного увлажнения, в частности в дерново - подзолистых почвах, верхний горизонт пахотной почвы остается более богатым микроорганизмами в течение всего вегетационного периода. В черноземах же, как и во всех неорошаемых почвах юга, часто отмечается иная картина. Такие почвы находятся в зоне недостаточного увлажнения, и летом их верхние слои обычно подсыхают, поэтому количество микроорганизмов в них заметно уменьшается.

Снижение микробиологической активности по мере углубления в почву подтверждается и таким суммарным показателем, как «дыхание» почвы, то есть выделение углекислого газа, являющегося продуктом жизнедеятельности микроорганизмов. Самый активный по энергии дыхания — верхний слой почвы. В таблице 13 показано обогащение

Замкнутого пространства углекислым газом, выделенным почвой, взятой из разных горизонтов пахотного слоя в течение суток (в колбы вместимостью 250 мл помещали 100 г почвы).

Данные таблицы свидетельствуют о том, что лучше аэрируемая парующая почва «дышит» энергичнее, чем занятая растительностью. Верхний слой парующей почвы при безотвальной обработке выделяет больше СО2, чем при вспашке.’ Это объясняется тем, что при безотвальной обработке основная масса растительных остатков находится наверху.

Весьма показательна аппликационная проба. На заложенном вертикально в почву полотне отчетливо выявляется зона максимальной активности. При нормальном увлажнении почвы эта зона расположена в верхнем горизонте пахотного слоя.

Почвы из глубоких горизонтов пахотного слоя, химически ничем не отличаясь от почвы из высоколежащего горизонта, неблагоприятно действуют на растение. Если чашки Петри наполнить почвой из разных горизонтов окультуренного чернозема и посеять в нее семена растений, то прорастание семян и развитие растений лучше всего происходит в почве из горизонта 0—10 см, хуже—из горизонта 15—25 см и совсем плохо в почве из горизонта 30—40 см (подпахотного). Это хорошо видно на рисунке 63.

Рис. 63. Рост пшеницы на черноземной почве, взятой из различных горизонтов пахотного слоя:

А — 0-10 см; б — 10—20 см; в — 20—30 см (по И. С. Вострову).

Такой же эффект наблюдается и в условиях вегетационного опыта. Сосуды, вмещающие 8 кг почвы, были наполнены черноземом обыкновенным из Каменной степи Воронежской области, взятым с разной глубины. В почву был посеян овес. Как видно из данных таблицы 14, слой почвы 0—10 см из-под пшеницы дал значительно больший урожай, чем слой 20—30 см. Эти образцы почвы различались лишь по богатству микроорганизмами, а химический состав их был одинаков. Следовательно, можно сделать вывод, что плодородие почвы определяется не только ее химическим составом, но и деятельностью микроорганизмов.

Разные слои парующей почвы, вспаханной с оборотом пласта, не отличались по плодородию. Верхний горизонт, перемещенный вниз, сохранил высокое плодородие, а в нижнем (ставшем верхним), при улучшении аэробиоза, активизировались мобилизационные микробиологические процессы, и его плодородие существенно повысилось.

Наблюдения показывают, что отдельные горизонты пахотного слоя сохраняют свои особенности 1—1,5 месяца после вспашки. Позднее верхний слой обогащается микробами, а в нижнем — активность микроорганизмов подавляется.

Таким образом, в нижнем горизонте пахотного слоя происходит аккумуляция потенциального плодородия, которое переходит в плодородие эффективное при активизации деятельности микроорганизмов.

Накопление в нижних слоях почвы резерва плодородия подтверждается опытом, проведенным на хорошо окультуренной дерново - подзолистой почве ТСХА Л. Н. Барсуковым, Е. Н. Мишустиным. На небольших делянках (20 м2) 5 - сантиметровые слои почвы были сняты и затем перемещены так, как это происходит при разных приемах обработки. Разное расположение слоев существенно сказалось на урожае посеянного на делянке овса.

Эффект оборота пахотного слоя объясняется, вероятно, тем, что подвижные органические вещества, аккумулированные в нижнем горизонте, при перемешивании и попадании вверх в условиях лучшего аэробиоза быстро подвергаются минерализацией и повышают плодородие почвы.

Верхний слой почвы, наиболее биологически активный, постепенно делается менее плодородным. Это, в частности, отмечается в опытах, проведенных под руководством А. И. Бараева.

В приведенном опыте оборот пласта обеспечил более энергичное протекание микробиологических процессов, что сказалось на урожае (табл. 15).

Примечание. За 100% взяты показатели _для слоя 0—5 см при поверхностном рыхлении.

Следовательно, оборот пахотного слоя может дать значительный эффект. Однако вопрос о том, как часто целесообразно его делать, остается открытым. Это зависит от многих условий (системы земледелия, почвенно - климатических условий и т. д.).

Разная обработка почвы оказывает большое влияние на формирование типа корневой системы сельскохозяйственных культур. Основная масса вторичных корней образуется в зоне запаханных растительных остатков. Поэтому при безотвальной обработке разветвленная корневая система находится в верхнем слое почвы, а при вспашке она размещается более глубоко (рис. 64). Первый тип корневой системы менее устойчив к засухе, чем второй. Поэтому безотвальная обработка почвы без обеспечения влагонакопления может дать хорошие результаты только в зоне с достаточным увлажнением. В условиях засушливого климата ее надо сочетать с приемами по задержанию влаги.

Вопросы обработки почвы должны решаться по-разному в конкретных почвенно - климатических условиях и даже в одной и той же зоне при различном использовании земли.

В Курганской области Т. С. Мальцев (колхоз «Заветы Ильича») на черноземах обыкновенных регулярно получает более высокие урожаи пшеницы при безотвальной обработке почвы.

Во Всесоюзном НИИ зернового хозяйства в Казахстане безотвальная обработка почвы дает хорошие результаты. Аналогичные данные получены во многих исследовательских учреждениях, в разных почвенно-климатических условиях.

Вместе с тем отмечены и неудачи при использовании безотвальной обработки почвы. Так, в опытах И. В. Матышука на каштановых почвах Целиноградской области в совхозе «Комсомольский» при глубокой безотвальной обработке в засушливый год урожайность яровой пшеницы получена в 2 раза ниже, чем при обычной вспашке. Это объясняется тем, что образовалась поверхностная корневая система, неустойчивая к засухе, а мероприятия по влагонакоплению в данном опыте не были проведены.

В ряде случаев вспашка (даже глубокая) бывает, несомненно, полезна. Так, в 50-е годы И. Н. Антипов-Каратаев и Л. П. Белякова предложили глубокую заделку (на 45 см) люцернового пласта перед посевом хлопчатника. При глубокой 'заделке люцерны она медленно разлагается и более длительное время положительно действует на хлопчатник.

В последнее время академик АН Узбекской ССР М. В. Мухамеджанов провел основательные работы, подтвердившие благоприятное влияние глубокой запашки люцернового пласта в хлопково-люцерновом севообороте на плодородие почвы. Им разработана система рационального земледелия в зоне сероземных почв.

На поливных сероземных почвах, по данным Е. Г. Петрова, безотвальная обработка как целины, так и старопахотной почвы обычно снижает урожай хлопчатника на 2—4 ц/га при средней урожайности около 20 ц/га.

Следует отметить особенности структуры пахотного слоя затопляемых почв рисовых полей. В данном случае условия относительного аэробиоза создаются лишь в самом поверхностном слое — до 5—7 см. Здесь развивается в основном корневая

Система риса, и сосредоточивается основная масса микроорганизмов. Очевидно, при этом целесообразна мелкая обработка почвы.

Л. Н. Барсуков, М. Г. Чижевский, В. В. Квасников и другие ученые, изучавшие обработку почвы, рекомендовали чередовать вспашку дерново-подзолистых и черноземных почв с мелкими безотвальными обработками.

В. Гриценко и другие ученые ТСХА недавно опубликовали данные, показавшие, что полная замена вспашки дерново-подзолистой почвы с оборотом пласта на безотвальное рыхление задерживает ее окультуривание и даже приводит к снижению плодородия, а, следовательно, и урожаев. Необходимо вспашку рационально сочетать с безотвальной обработкой.

Огромное значение в повышении плодородия почв имеют мелиоративные мероприятия. К ним относятся орошение почв в зонах недостаточного увлажнения, осушение избыточно увлажненных почв, внесение в кислые и щелочные почвы соединений, нормализующих реакцию среды, удаление из почвы избыточных солей и т. д.

В нашей стране последовательно осуществляется Долговременная программа мелиорации земель. На XXVII съезде КПСС поставлена задача продолжить реализацию этой программы. Комплексно решать вопросы мелиорации земель и их сельскохозяйственного освоения. Повысить эффективность использования орошаемых и осушенных земель, добиваться получения на этих землях проектной урожайности.

История агрономии не знает таких темпов почвенно - мелиоративных работ, какие были осуществлены в нашей стране. Созданы новые ирригационно - мелиоративные системы на юге и юго-востоке СНГ, функционируют новые рисовые оросительные системы, в больших объемах проводится известкование кислых почв Нечерноземной зоны и т. д. Мелиорированные земли дают значительную часть продукции земледелия.

Рассмотрим влияние орошения на микрофлору почвы. В зонах недостаточного увлажнения при дефиците влаги микробиологические процессы приостанавливаются, и большая часть микроорганизмов переносит засуху в анабиотическом состоянии. Увлажнение почвы активизирует микрофлору, что приводит к лучшему накоплению питательных веществ для растений и способствует их росту.

Полив должен быть строго нормирован. Избыточное увлажнение почвы приводит к нежелательным явлениям, снижающим плодородие (вторичное засоление, ухудшение структуры почвы и т. д.).

Осушение переувлажненных почв весьма благоприятно сказывается на составе микрофлоры, в частности, это относится к вводимым в культуру торфяникам.

В мелиорированных торфяниках обычно происходит избыточное накопление доступных растениям форм азота (аммиака и нитратов). Часть нитратов поступает в дренажные воды и теряется для урожая. Поэтому следует учитывать возможные изменения микробиологических процессов при мелиорации и регулировать их доступными приемами (глубиной дренажной системы, спуском из нее воды и т. д.).

К одному из методов предупреждения избыточной минерализации органических соединений торфяников относится насыпное пескование, применяемое в некоторых странах Западной Европы. На поверхность торфа наносят 10—15 см песка, в дальнейшем механической обработке подвергается только песчаная насыпь. Это задерживает развитие в торфяной массе активных микробиологических процессов. Эксплуатация пескованных торфяников исчисляется иногда сотнями лет.

Для химической мелиорации кислых подзолистых и дерново - подзолистых почв широко применяют известкование. Применение извести устраняет вредную кислотность и уменьшает содержание в почве подвижного алюминия, токсичного для многих микроорганизмов и растений.

Внесение извести резко изменяет соотношение отдельных групп микроорганизмов почвы и активизирует деятельность некоторых их видов, имеющих важное значение для улучшения плодородия почвы (табл. 16).

16. Изменение состава микрофлоры дерново-подзолистой почвы при известковании

Известь способствует образованию клубеньков у бобовых растений, особенно у люцерны и клевера. Лишь люпин в отличие от других бобовых культур предпочитает более кислую реакцию.

В южной зоне нашей страны большие площади заняты солонцовыми почвами. Для их сельскохозяйственного освоения проводят химическую мелиорацию, чаще всего гипсование. В результате этого приема натрий в почвенном поглощающем комплексе замещается на кальций, что заметно улучшает физические свойства почвы и нейтрализует ее реакцию (обычно щелочную). Состав почвенной микрофлоры нормализуется — угнетаются анаэробы, в частности редуцирующие сульфаты.

Бактерии, восстанавливающие сульфаты, образуют сульфиды, которые в рассматриваемых почвенных условиях (при наличии СО2) превращаются в соду. Образование соды в результате редукции сульфатов можно изобразить следующей реакцией:

Na2 S+CO2 +H2O→Na2 CO3+H2S

При внесении в почву гипса образуются труднорастворимый карбонат кальция, выпадающий в осадок, и сульфат натрия, который имеет нейтральную реакцию и может быть легко удален промывкой.

Огромное значение имеет вопрос о рекультивации почв, выведенных из сельскохозяйственного использования в связи с открытой разработкой полезных ископаемых. При рекультивации, когда удается поверхностный слой выровненной территории покрыть почвой, нормализация жизни почвенного слоя наступает весьма быстро. Наблюдения М. М. Голлербаха, Э. А. Штины показывают, что первоначально в заселении таких субстратов большое участие принимают цианобактерии, фиксирующие молекулярный азот. Им сопутствуют зеленые, желто – зеленые и диатомовые водоросли. Сопровождающая водоросли группировка бактерий представлена неспороносными бактериями с преобладанием микобактерий. В более поздние сроки окультуривания субстрат обогащается бациллами и актиномицетами.

You are here