Реферат: Структурно-агрегатный состав черноземов ЦЧО
Чтобы получить полное представление о качестве структуры, рассмотрим данные агрегатного состава типичных черноземов, ее водопрочность.
Таблица 1.3
Агрегатный состав типичных черноземов, % /1/
| Районы | глубина, см | Структурные фракции, мм | |||||
| >3 | 3-2 | 2-1 | 1-0,5 | 0.,5-0,25 | <0,25 | ||
| Аннинский | 0-20 | 1,1 | 1,0 | 19,0 | 21,7 | 13,5 | 53,8 |
| 30-40 | 1,0 | 8,9 | 20,4 | 16,9 | 13,6 | 39,4 | |
| Панинский | 0-20 | 0,1 | -- | 9,5 | 20,4 | 16,1 | 53,9 |
| 30-40 | 2,0 | 7,6 | 19,8 | 22,8 | 14,8 | 33,0 | |
| Лискинский | 0-20 | 3,0 | 3,0 | 9,7 | 17,7 | 18,7 | 47,8 |
| 30-40 | 2,1 | 8,4 | 18,4 | 19,2 | 13,1 | 38,7 | |
| Хохольский | 0-20 | 1,0 | 1,0 | 6,5 | 15,1 | 17,6 | 58,8 |
| 30-40 | 0,5 | 5,2 | 26,7 | 20,1 | 11,9 | 35,6 | |
Агрегатный состав типичных черноземов характеризуется совершенно другими цифрами, чем структурный состав. Если при сухом просеивании в почвах преобладают агрегаты комковатой и зернистой фракции ( размером >1,0 мм ), то при мокром просеивании эти фракции в значительной части распыляются, а оставшиеся характеризуются небольшими величинами. При этом чем крупнее агрегаты, тем в большей степени они подвергаются расплыванию, а агрегаты размером > 3 мм почти нацело исчезают, превращаясь в более мелкие пылеватые фракции (< 0,25 мм ) /1/.
При мокром просеивании явно преобладает фракция < 0,25 мм. В пахотном горизонте содержание ее колеблется от 47,8 до 58,8 %, а в подпахотном-39,4 %, тогда как при сухом просеивании эта фракция в пахотном горизонте составляет величину, достигающую только в отдельных случаях 16,3%, а в подпахатном 3,5-5,7 %.
Из чего следует, что типичные черноземы в сухом и влажном состоянии имеют неодинаковую структуру и, следовательно, с изменением влажности почвы в естественных условиях она также изменяется.
1.3. Структурно-агрегатный состав обыкновенных черноземов
Структура у обыкновенных черноземов хорошая и не в такой степени распылена, как, например, у оподзоленных черноземов. Объясняется это тем, что ППК почти полностью насыщен кальцием и магнием, вследствие чего агрегаты почв обладают высокой прочностью. Однако, сопоставляя цифровые данные, характеризующие структурный состав в пахотном и подпахатном горизонтах ( таблица 1.4. ), можно видеть, что в пахатной толще у всех вариантов обыкновенных черноземов количество пылеватых микроагрегатов значительно больше, чем в подпахотной части горизонта А. Это свидетельствует о том, что при использовании почв в с/х в процессе механической обработки происходит распыление структурных отдельностей, их растирание рабочей частью плуга. Механическое распыление структурных комочков почвы наблюдается в большей степени при несвоевременной вспашке и неправильном использовании почв вообще.
Таблица 1.4
Структурный состав обыкновенных черноземов, % /1/
| Районы | глубина, см | Структурные фракции, мм | |||||||
| >10 | 10-5 | 5-3 | 3-2 | 2-1 | 1-0,25 | 0,5-0,25 | <0,25 | ||
| Таловский | 0-10 | 10,60 | 12,05 | 9,16 | 9,74 | 14,06 | 16,78 | 13,19 | 14,40 |
| 30-40 | 18,7 | 19,07 | 21,35 | 17,15 | 14,02 | 4,48 | 1,62 | 4,06 | |
| Бутурлиновский | 0-20 | 16,98 | 11,99 | 7,94 | 7,16 | 11,79 | 15,42 | 10,93 | 17,78 |
| 20-40 | 13,41 | 13,52 | 17,44 | 16,21 | 11,04 | 12,17 | 6,72 | 9,49 | |
|
Россошан ский | 0-10 | -- | 63,25 | 16,60 | 16,60 | 16,60 | 19,04 | 19,04 | 11,71 |
| 30-40 | -- | 71,44 | 14,55 | 14,55 | 14,55 | 8,87 | 8,87 | 3,70 | |
|
Подгорен ский | 0-20 | 35,86 | 8,28 | 4,94 | 4,40 | 9,08 | 12,98 | 9,86 | 14,60 |
| 30-40 | 34,74 | 20,16 | 14,28 | 10,98 | 6,22 | 6,06 | 2,32 | 2,24 | |
Об изменении структуры почвы при увлажнении можно составить представление по данным агрегатного анализа при мокром просеивании (таблица 1.5. ).
В результате мокрого просеивания почва также распадается на агрегаты, но агрегаты эти имеют меньший размер, чем при сухом просеивании. Если при сухом просеивании преобладают макроагрегаты, то при мокром преобладают микроагрегаты. При мокром просеивании агрегаты размером > 5мм расплываются полностью и переходят в группы более мелких агрегатов или даже в микроагрегаты. Уменьшается также количество агрегатов размером 3-2 мм. Агрегаты размером 1-0,5мм и 0,5-0,25 мм при сухом и мокром просеивании характеризуются примерно одинаковыми цифрами. Что касается агрегатов размером < 0,25 мм, то количество их при мокром просеивании в 5-10 раз больше, чем при сухом просеивании /1/.
Сопоставляя агрегатный состав пахотного и подпахотного горизонтов, легко подметить следующую закономерность. Агрегаты размером > 1,0 мм во всех случаях явно преобладают в подпахотном горизонте над пахотныим. Агрегаты от 1-0,5 мм и 0,5-0,25 мм ведут себя неустойчиво в пахотном и подпахотном горизонтах, и колебание их в ту и другую сторону незначительно. Содержание микроагрегатов ( < 0,25 мм ) во всех случаях выше в пахотном горизонте, чем в подпахотном /1/.
Таким образом, следует, что структура обыкновенных черноземов в сухом и сильно влажном состоянии резко различна. Во влажном состоянии она становится хуже за счет распада макроагрегатов при увлажнении. Наоборот, в сухом состоянии она делается лучше благодаря агрегации микроагрегатов при высыхании. Обыкновенные черноземы, как и типичные черноземы, при распылении структуры в процессе обработки обладают способностью восстанавливать ее после увлажнения и последующего высыхания. Этим, собственно, можно и объяснить тот общеизвестный факт, что обыкновенные черноземы, на протяжении столетий используясь в сельском хозяйстве без органических и минеральных удобрений, тем не менее, сохранили свою структуру /1/.
Таблица 1.5
Агрегатный состав обыкновенных черноземов, % /1/
| Районы | глубина, см | Структурные фракции, мм | |||||
| >3 | 3-2 | 2-1 | 1-0,5 | 0.,5-0,25 | <0,25 | ||
| Таловский | 0-10 | 0,44 | 0,70 | 4,72 | 15,16 | 17,04 | 61,96 |
| 30-40 | 3,98 | 16.24 | 26,22 | 14,21 | 13,38 | 35,97 | |
| Бутурлиновский | 0-20 | 0,46 | 1,14 | 6,10 | 14,94 | 15,94 | 61,42 |
| 20-40 | 2,96 | 7,05 | 17,14 | 15,83 | 12,32 | 44,70 | |
|
Россошан ский | 0-10 | -- | 31,05 | 31,05 | 0,13 | 0,13 | 68,82 |
| 30-40 | -- | 8,98 | 8,98 | 32,84 | 32,84 | 53,18 | |
|
Подгорен ский | 0-20 | 0,38 | 0,30 | 2,40 | 2,46 | 20,04 | 67,42 |
| 30-40 | 0,08 | 0,94 | 13,08 | 20,68 | 14,38 | 50,84 | |
1.4. Структурно-агрегатный состав южных черноземов
У большинства вариантов южного чернозема в пахотном горизонте преобладают крупные ( > 10 мм ) агрегаты над более мелкими. Все структурные фракции размером < 10 мм содержатся примерно в одинаковом количестве, что является характерным для южных черноземов.
Аналогичная картина наблюдается и в подпахотном горизонте, однако, с той разницей, что у всех разрезов содержание пылеватой фракции ( < 0,25 мм ) относительно меньше, чем более крупных фракций.
Сопоставляя цифровые данные, характеризующие структуру пахотных и подпахотных горизонтов южных черноземов, а также их структуру с различных угодий ( залежь, пашня ), нетрудно убедиться в том, что естественная структура, присущая этим черноземам, мало распыле на в процессе возделывания н а них сельскохозяйственных культур. Обусловлено это, по видимому, способно стью данных почв. При высушивании после дождей восстанавливать свою структу ру, как это было отмечено, в отношении других черноземов. Так как южный че рнозем в летний период недостаточно увлажнен, то приведенные в таблице 6 дан ные будут близки к природным. О структуре южных черноземов в сильно влажном состоянии приблизительно можно составить представ ление по данным агрегатного анализа, которые тоже приведены в таблице 1.6. Южные черноземы при мокром анализе теряют крупные структурные аг регаты (> 5 мм). Сохраняется ничтожно малое количество агрегатов от 5 до 3 мм, за исключением залежного участка, где зе рнистая структура не расплывается, а остается в то же количестве, что и ' при сухом просеивании почвенных образцо в/1/.
При аг регатном анализе наблюдается увеличение процентного содержания фракций по мере уменьшения их размера. По данным агрегатного анализа, максимальное количество падает на фракцию размером < 0,25 мм. Эта фракция абсолютно и о тносительн о преобладает над всеми другими фракциями, причем содержание ее в пахотном горизонте несколько выше, чем в п одпахотном горизонте. В южных черноземах залежи пылеватой фракции обычно в полтора-два раза меньше, чем в тех же черноземах старопахотных участков.
Из сопоставления данных структурного и агрегатного анализа выте кает, что структура у южных черноземов не является высокопрочной, при сильном увлажнении о на расплываетс я на с труктурные фрак ции >. 10 мм . и 10—-5 мм и нацело исчезают и переходят в пылеватую фракцию даже у черноземов залежи. Однако пр и высыхании почвы структура с нова восс танавливается. Длительное и спользование южных черноземов в сельск ом хозяйстве отражается главным образом на п рочност и структуры, кото рая с течением в ремени после распашки залежей снижается /1/.
Таблица 1.6
Структурный и агрегатный состав южных черноземов /1/
| Разрезы | глубина, см | Структурные агрегаты, мм | |||||||
| >10 | 10-5 | 5-3 | 3-2 | 2-1 | 1-0,25 | 0,5-0,25 | <0,25 | ||
| Структурный состав | |||||||||
| 14 | 0-10 | 36,62 | 36,62 | 36,43 | 36,43 | 36,43 | 29,88 | 29,88 | 7,42 |
| 20-30 | 14,52 | 14,52 | 68,67 | 68,67 | 68,67 | 11,68 | 11,68 | 4,23 | |
| 45 | 0-10 | 25,02 | 9,27 | 10,22 | 10,52 | 9,66 | 14,7 | 11,30 | 8,20 |
| 15-20 | 34,48 | 8,34 | 12,96 | 10,28 | 9,12 | 7,76 | 11,44 | 5,62 | |
| 44 | 0-10 | 30,18 | 13,10 | 7,72 | 5,92 | 7,14 | 10,50 | 11,18 | 14,28 |
| 22-29 | 25,76 | 13,60 | 7,78 | 5,48 | 8,06 | 13,20 | 15,06 | 11,10 | |
| 43 | 0-10 | 26,08 | 14,54 | 8,66 | 5,48 | 7,04 | 10,94 | 12,75 | 14,36 |
| 25-35 | 20,84 | 17,28 | 15,02 | 9,72 | 9,92 | 9,62 | 9,89 | 7,69 | |
| Агрегатный состав | |||||||||
| 14 | 0-10 | -- | -- | -- | 10,46 | 10,46 | 24,5 | 24,5 | 65,04 |
| 20-30 | -- | -- | -- | 22,96 | 22,96 | 30,0 | 30,0 | 47,04 | |
| 45 | 0-10 | -- | -- | 11,0 | 10,24 | 4,82 | 15,82 | 20,40 | 38,85 |
| 15-20 | -- | -- | 12,24 | 10,40 | 5,76 | 14,94 | 19,52 | 37,14 | |
| 44 | 0-10 | -- | -- | 2,84 | 0,52 | 1,52 | 6,62 | 17,10 | 71,40 |
| 22-29 | -- | -- | 0,04 | 0,20 | 3,92 | 7,42 | 17,90 | 70,52 | |
| 43 | 0-10 | -- | -- | 0,06 | 0,14 | 0,38 | 4,94 | 18,26 | 76,22 |
| 25-35 | -- | -- | 0,12 | 1,24 | 9,84 | 15,06 | 21,32 | 42,42 | |
2. ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНОГО И АГРЕГАТНОГО СОСТАВА ЧЕРНОЗЕМОВ ЦЧО ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙ СТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
В настоящее время о структурно-агрегатном составе черноземов ЦЧО, его динамике и возможных путях улучшения накоплен значительный фактический материал. Однако большую часть исследований проводили на типичных и обыкновенных черноземах. Другие подтипы черноземов изучены в меньшей степени. Необходимо отметить также и то, что, как правило, исследовани я проводились на единичных разрезах без достаточного числа повторностей /2/.
Черноземы ЦЧО характеризуются хотя и различными, но в целом вполне благоприятными условиями структурообразования. В них много валового гумуса, отличающегося преобладанием гуминовых кислот, среди которых наибольшую долю составляют гуматы кальция. В почвенном поглощающем комплексе доминирующее значение имеет обменный кальций. Механический состав черноземов чаще всего тяжелосуглинистый и глинистый со значительным количеством илистых частиц, в составе кото рых преобладают гидрослюды и смешанослойные минералы /2/. Все подтипы черноземов характеризуются высокой микроагрегированностью. В составе почвенной массы преобладают микроагрегаты размером от 0,25 до 0,01 мм, количество которых достигает 60—70% и более. Содержание ила среди микроагрегатов очень низкое и в пахотных горизонтах не превышает 2—4%. Фактор дисперсности (по Качинскому) невелик и изменяется от 5,1 —7,1% в верхней части гумусовых горизонтов до 11,9—16,1 % в почвообразующей породе /2/.
В табл. 2.1 и 2.2. представлен структурный и агрегатный состав осн овных подтипов черноземов, определенный по методу Саввинова . Исследуемые почвы в естественном состоянии, т. е. до сельскохозяйственного освоения, характеризуются хорошей структурой. Данные структурного анализа свидетельствуют о значительном содержании агрономически ценных агрегатов размером от 10 до 0,25 мм, количество которых в верхней части гумусового горизонта ко леблется в пределах 79,7—93,4%. Среди них большая часть приходится на долю агрегатов, имеющих диаметр от 5 до 1 мм (37,7—58,3%). Вследствие невысокого содержания неценных в агрономическом отношении структурных отдельностей более 10 мм (1,6—7,4%) и микроагрегатов (4,1—13,3% ), коэффициент структур ности достигает значительной величины и изменяется от 3,9 до 14,2 /2/.
Результаты мокрого просеивания показывают, что структура всех подтипов целинных и залежных черноземов, за ис ключением оподзолен-ных черноземов, отличается высокой водопрочностью. Количество водопрочных агрегатов в верхней части гумусового горизонта составляет 59,5— 85,5%, из которых на долю агрегатов крупнее 1 мм приходится от 19,4 до 69,5%. Критерий водопрочности агрегатов высокий — 63 ,7—89,2%. Максимальной степенью водопрочности структуры обладают типичные черноземы целинных участков. Структура оподзоленных черноземов вследствие облегченного механического состава и меньшего содержания гумуса характеризуется в ряду исследуемых почв минимальной водопрочностью: количество агрономически ценных агрегатов в них не превышает 50%, критерий водопрочности агрегатов равен 54,1% /2/.
При распашке целинных и залежных черноземов происходит значительное изменение их структурно-агрегатного состава в сторону ухудшения. Особенно быстро распад структурных комочков происходит в первые 3—5 лет. Отрицательные изменения структурного состава (сухое просеивание) черноземов в результате их сельскохозяйственного использования менее существенны; как правило, возрастает содержание микроагрегатов, и особенно агрегатов крупнее 10 мм. Вследствие этого коэффициент структурности пахотных горизонтов заметно уменьшается по сравнению с целиной и изменяется от 1,2 до 3,1 .
Таблица 2.1
Структурный состав черноземов ЦЧО /2/
| Почва | Номер и месторасположение разреза, угодье | Глубина, см | Содержание фракций, % Размер, мм | Коэффициент структурности | ||||
| более 10 | 10-15 | 5-1 | 1-0,25 | менее 0,25 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Чернозем оподзоленный среднесуглинистый | А-1 Орловская обл., Болховский р-н, залежь | 0-20 30-40 | 5,2 6,1 | 21,0 26,9 | 37,7 36,8 | 25,7 23,3 | 10,4 6,9 | 5,4 6,7 |
| То же | А-2 Орловская обл., Болховский р-н, пашня | 0-20 30-40 | 28,0 21,0 | 21,0 19,0 | 29,0 39,0 | 9,0 14,0 | 13,0 7,0 | 1.4 2,6 |
| « | 13 Курская обл., Поныровский р-н, пашня | 0-27 40-50 | 38,8 24,4 | 19,8 26,5 | 31ё,8 40,7 | 4,6 4,2 | 5,0 4,2 | 1,3 2,5 |
| Чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый | А-3 Орловская обл., Ливенский р-н, залежь | 0-10 30-40 | -- -- | 35,6 34,9 | 48,8 38.4 | 9,0 18,2 | 6,6 8,5 | 14,2 10,8 |
| То же | 9 Орловская обл.,Ливенский р-н, залежь | 0-27 40-49 | 20,8 9,2 | 13,2 21,7 | 31,1 56,1 | 11,9 8,9 | 23,0 4,1 | 1,3 6,5 |
| » | 152* Липецкая обл., Измалковский р-н, пашня | 0—10 40—50 | 17,7 28,9 | 15,7 22,5 | 34,8 28,5 | 21,2 17,4 | 10,6 2,7 | 2,5 2,2 |
| Чернозем типичный тяжелосуг-лннистый | 16 Курская обл., Стрелецкая степь, целина | 0—20 40—50 | 7,4 2,8 | 20,8 7,7 | 58,3 48,2 | 9,4 31,4 | 4,1 9,9 | 7,7 6,9 |
| То же | 7 Курская обл., 'Тимский р-н, пашня | 0—27 40—50 | 19,0 5,3 | 22,3 23,4 | 34,9 56,4 | 16,1 10,4 | 7,7 4,5 | 2,7 9,2 |
Продолжение таблицы 2.1.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Чернозем типичный глинистый | 160* Воронежская обл., Эртиль-ский р-н, пашня | 0—10 40—50 | 16,3 13,1 | 10,6 20,1 | 42,4 41,9 | 22,4 18,3 | 8,3 6,6 | 3,1 4,1 |
| Чернозем обыкновенный глинистый | 17 Воронежская обл., Каменная степь, залежь | 0—10 40—50 | 7,0 6,8 | 11,6 21,9 | 45,6 58,2 | 22,5 8,3 | 13,3 4,8 | 3,9 7,6 |
| То же | А-8 Воронежская обл., Каменная степь, пашня | 0—15 45—55 | 15,0 23,7 | 11,0 14,9 | 27,7 43,6 | 29,9 9,9 | 16,4 7,9 | 2,2 2,2 |
| > | 14 Белгородская обл., Вейделев-ский р-н, пашня | 0—26 40—50 | 12,5 5,6 | 8,9 28,4 | 34,5 55,7 | 27,3 6,8 | 16,8 3,5 | 2,4 10,0 |
| Чернозем южный глинистый | А-4 Воронежская обл., Богучар-ский р-н, залежь | 0—10 30—40 | 1,6 2,4 | 24,8 24,6 | 48,8 46,7 | 17,5 21,7 | 7,3 4,6 | 10,2 13,3 |
| То же | 4 Воронежская обл., Богучар-ский р-н, пашня | 0—10 30—40 | 43,2 10,4 | 16,9 31,1 | 24,3 54,2 | 12,3 3,2 | 3,3 1,1 | 1,2 7,7 |
| Чернозем южный тяжелосуглинис-тый | 43 Воронежская обл., Петропавловский р-н, пашня | 0—10 40—50 | 26,1 26,1 | 14,5 15,2 | 21,2 28,9 | 23,7 18,3 | 14,5 11,5 | 1,5 1,7 |
| » | 152* Липецкая обл., Измалковский р-н, пашня | 0—10 40—50 | 17,7 28,9 | 15,7 22,5 | 34,8 28,5 | 21,2 17,4 | 10,6 2,7 | 2,5 2,2 |
| Чернозем типичный тяжелосуг-лннистый | 16 Курская обл., Стрелецкая степь, целина | 0—20 40—50 | 7,4 2,8 | 20,8 7,7 | 58,3 48,2 | 9,4 31,4 | 4,1 9,9 | 7,7 6,9 |
Продолжение таблицы 2.1.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| То же | 7 Курская обл., Тимский р-н, пашня | 0—27 40—50 | 19,0 5,3 | 22,3 23,4 | 34,9 56,4 | 16,1 10,4 | 7,7 4,5 | 2,7 9,2 |
| Чернозем типичный глинистый | 160* Воронежская обл., Эртиль-ский р-н, пашня | 0—10 40—50 | 16,3 13,1 | 10,6 20,1 | 42,4 41,9 | 22,4 18,3 | 8,3 6,6 | 3,1 4,1 |
| Чернозем обыкновенный глинистый | 17 Воронежская обл., Каменная степь, залежь | 0—10 40—50 | 7,0 6,8 | 11,6 21,9 | 45,6 58,2 | 22,5 8,3 | 13,3 4,8 | 3,9 7,6 |
| То же | А-8 Воронежская обл., Каменная степь, пашня | 0—15 45—55 | 15,0 23,7 | 11,0 14,9 | 27,7 43,6 | 29,9 9,9 | 16,4 7,9 | 2,2 2,2 |
| > | 14 Белгородская обл., Вейделев-ский р-н, пашня | 0—26 40—50 | 12,5 5,6 | 8,9 28,4 | 34,5 55,7 | 27,3 6,8 | 16,8 3,5 | 2,4 10,0 |
| Чернозем южный глинистый | А-4 Воронежская обл., Богучар-ский р-н, залежь | 0—10 30—40 | 1,6 2,4 | 24,8 24,6 | 48,8 46,7 | 17,5 21,7 | 7,3 4,6 | 10,2 13,3 |
| То же | 4 Воронежская обл., Богучар-ский р-н, пашня | 0—10 30—40 | 43,2 10,4 | 16,9 31,1 | 24,3 54,2 | 12,3 3,2 | 3,3 1,1 | 1,2 7,7 |
| Чернозем южный тяжелосуглинистый | 43 Воронежская обл., Петропавловский р-н, пашня | 0—10 40—50 | 26,1 26,1 | 14,5 15,2 | 21,2 28,9 | 23,7 18,3 | 14,5 11,5 | 1,5 1,7 |