Сколько влаги может удержать ваша почва? Исследование

HCX Растениеводство
Сколько влаги может
удержать ваша почва?
Исследование влагоемкости различных почв
Экстремальные погодные явления сегодня не редкость.
Крестьянин спрашивает себя,
смогут ли его почвы справиться –
и если да, то каким образом –
с тем количеством осадков, которое иногда выпадает летом,
ведь подчас интенсивность
осадков составляет 30 и более
миллиметров в час. Д-р Йоахим Бишофф, НИИ сельского
хозяйства федеральной земли
Саксония Ангальт (ФРГ), представляет результаты соответствующих исследований.
С
может ли избыточная дождевая влага
впитаться в почву? Чтобы ответить на
этот вопрос, исследовали инфильтрационную способность тяжелых суглинков
и легких супесчаных почв в зависимости
от приемов обработки почвы. Для этого
в многолетних практических испытаниях
брали пробы с глубины до одного метра и
проводили их анализ на базе Университета
им. Мартина Лютера, Галле-Виттенберг
(ФРГ). Были представлены следующие
варианты обработки почвы.
1. Ежегодная обработка почвы с оборотом пласта, полнооборотный плуг
с двойным катком диаметром 90 см
(глубина вспашки 25 см).
2. Культиватор / диск. борона (10–15 см).
3. Дисковая борона (8–10 см) на легких
супесчаных почвах и прямой посев на
тяжелых суглинках, которые не обрабатывались с 1996 г.
На рисунке показано соотношение эффективной пористости и влагопроводности
при полном водонасыщении. Между этими
двумя показателями существует нелинейная корреляция, которая в зависимости от
той или иной обработки почвы выражена
с разной степенью интенсивности.
На тяжелых суглинках (рисунок наверху)
консервирующая обработка почвы при
одинаковой эффективной пористости
привела к более высокой предельной
50 Новое сельское хозяйство 3 b 2009
влагопроводности при полном водонасыщении, чем вспашка с оборотом пласта.
Это объясняется наличием выраженной
разветвленной системы биологических
пор, хорошо связанных между собой,
отличающихся более высокой эффективностью и стабильностью во времени.
Крупные поры (более 0,03 мм) – это воздуховоды почвы. Они заполняются водой
только после сильных ливней и тогда
способствуют распределению избыточной
дождевой влаги. Непрерывная система
пор с множеством вертикальных пор биологического происхождения отличается
высокой степенью влагопроводности при
полном водонасыщении. Под высокой
понимается влагопроводность более 40
см в день, от 10 до 40 см – это средний
уровень, и менее чем 10 см в день – это
низкий уровень влагопроводности. Чем
больше ходов дождевых червей и следов
корней имеется в почве, тем быстрее идет
процесс инфильтрации при сильном дожде
и тем меньше непродуктивные потери
влаги за счет испарения, поверхностного
стока и связанного с этим повреждения
структуры почвы. Прежде всего, остается
открытым переход от пахотного слоя к
накопленным запасам влаги в подпахотном слое, таким образом почва быстро
впитывает дождевую влагу. Если при этом
происходит обработка почвы с оборотом
ВП, см/день
пласта, то граница плужной обработки
образует резкий переход от пахотного
слоя к необработанному подпахотному
горизонту. Поскольку в пахотном слое
больше не только размер самих пор,
но и иное распределение пор, возникает перепад структуры. После сильного
дождя вода застаивается в пахотном слое,
вместо того чтобы накапливаться в подпахотном горизонте. При прямом посеве
(без какой-либо обработки с 1996 года) в
пахотном слое постепенно образовались
почвенные уплотнения, что оказывало
ощутимое отрицательное воздействие на
объем крупных пор и влагопроводность
при полном водонасыщении.
На легких супесчаных почвах (рисунок
внизу) обработка почвы без оборота
пласта, а только с поверхностным рыхлением привела к заметному увеличению
слитности почвы в подпахотном слое, в
горизонте В и в материнской породе. У
песчаных почв вследствие их гранулометрического состава эффективная пористость и степень инфильтрации выше,
чем у лессовидных суглинков, имеющих
мелкозернистую структуру. Это относится
и к чрезмерно рыхлому и однородному
состоянию почвы после вспашки, если мы
сравниваем ее с консервирующей обработкой почвы. Однако такое структурное
состояние на песчаных почвах длится
Плуг/
каток (25 см)
Культиватор
дисковая борона (10–15 см)
Прямой посев
с 1996 года
Плуг/
каток (25 см)
Культиватор
дисковая борона (10–15 см)
Дисковая борона
с 1996 года
250
200
150
100
50
0
250
200
150
100
50
0
0
10
20 30
ОКП
40 50 0
10
20
30
ОКП
40
50 0
10
20 30
ОКП
40
50
Объем крупных пор (ОКП, объемных %) и влагопроводность почвы при полном водонасыщении
(ВП, см/день); вверху – тяжелый суглинок, внизу – легкая супесь.
недолго, так как за счет снижения активности дождевых червей и образования
водопрочных почвенных агрегатов под
действием биогенных факторов быстро
происходит разрушение структуры. В
крупных порах интенсивность связывания
влаги самая низкая, поэтому происходит
самое сильное движение водных масс за
счет быстро и медленно просачивающейся
воды. Если под действием биогенных
факторов не происходит образования
водопрочной структуры пахотного слоя,
крупные поры разрушаются за счет заиливающего действия осадков. Почва
после вспашки лежит очень рыхло, проход
техники по верхнему механически менее
стабильному пахотному слою ведет к
образованию почвенных уплотнений,
которые снижают инфильтрационную
способность почвы. Появление уплотнений, снижающих плодородие почвы, –
это не только проблема прохода сельхозтехники, когда по возможности следует
снизить давление осей / колес на почву.
Для решения этой проблемы многое
можем сделать мы сами, повышая несущую способность почвы и уменьшая ее
чувствительность к давлению шин. Склонность почвы к образованию уплотнений
существенно зависит от стабильности ее
структуры, т. е. от пространственного
расположения твердых элементарных
частиц почвы, которые обусловливают систему пор. Давление на почву,
превышающее допустимую нагрузку,
приводит к уменьшению числа средних
пор и снижает количество почвенной
влаги, доступной растениям. Чем ниже
емкость пор, тем стремительнее поверхностный сток приводит к эрозии почвы.
Помимо проведения таких мероприятий,
как обработка почвы поперек склона и
придание участку поля определенной
конфигурации, важно устранить причины
подобных повреждений. Биологически
активная почва без вредных уплотнений и
водонепроницаемого подслоя, структура
которой не повреждается при выпадении
осадков, лучше впитывает влагу, чем
поврежденный пахотный слой, в котором
влага застаивается и происходит поверхностный сток.
В практических опытах института путем
исследования почвы было установлено,
что консервирующая обработка почвы
и прямой посев по сравнению с плуж-
ной обработкой почвы статистически
достоверно повышают как биомассу
почвенных микроорганизмов, так и активность энзимов на глубине до 10 см.
За счет обогащения поверхности почвы
органической массой уменьшается ударное воздействие осадков.
Рыхление и уплотнение почвы
Если необходимо устранить уплотнение
почвы, часто бывает необходимо провести
механическое рыхление. Зачастую задача
рыхления сводится к тому, чтобы разбить
уплотнения непосредственно в пахотном
слое. Стараясь не допустить образования
плужной подошвы, мы добиваемся того,
что дождевая вода быстро впитывается и
отводится дальше. Для этой цели более
пригоден культиватор с узкими рабочими
органами, чем со стрельчатыми лапами.
Рыхление означает увеличение объема
пор, поэтому разрыхленная почва легко
размачивается. Чем глубже идет лемех,
тем выше приподнимаемый слой почвы и
тем больше мощности затрачивается на
рыхление. Поэтому на сильно уплотненных глинистых почвах глубину рыхления
следует увеличивать постепенно, до тех
пор пока не будет достигнут нужный
результат. На качество обработки почвы
влияет скорость движения, с которой
рабочий орган машины проходит сквозь
почву. Более высокая скорость движения
на сухой почве дает большую степень
измельчения вплоть до того момента,
когда глыб и комьев более не остается.
Для рыхления на глубину пахотного слоя
пригодна такая обрабатывающая техника,
которая сочетает рыхление с перемешивающей поверхностной обработкой почвы
и последующим уплотнением. Рыхление
подпахотного слоя специальным глубокорыхлителем на самом деле требуется
в единичных случаях. Всегда есть угроза
того, что в прорыхленной почве возрастет
количество вредных уплотнений. Продолжительно использовать прием рыхления
следует только тогда, когда работа идет
по достаточно просохшей почве, а ранее
разрыхленную почву удалось быстро и
плотно заполнить корнями растений. Для
восстановления уплотненных почв больше
всего подходят бобовые культуры, обладающие стержневым корнем, который
проникает глубоко в почву, например
Слева: во время наводнения 2002 года. Вверху: главная причина эрозии – это отнюдь не
сток воды вниз по склону, а тот факт, что влага
недостаточно быстро впитывается в почву.
Фото: Бишофф
бобы, разные виды клевера, люпин, люцерна. Возделывание рекомендуется как
в одновидовых посевах, так и в смеси в
качестве промежуточной либо основной
культуры. Белый клевер подходит как
растение-пионер для сухих глинистых
почв, а также для легких супесчаных
почв, где значение рН не ниже 5,5.
Вывод
Консервирующая обработка почвы и
прямой посев по сравнению с оборотной
вспашкой ведут к увеличению плотности
почвы в необработанном пахотном слое.
Несущая способность почвы как правило
улучшается, однако на чувствительных
к уплотнению песчаных почвах ограничивается просачивание воды. Более
стабильные в структурном отношении
лессовидные суглинки компенсируют
это за счет эффективной и относительно
чувствительной к уплотнениям системы
вертикальных пор биотического происхождения (ходы земляных червей,
следы корней). С физической точки
зрения почвы с подобными свойствами
можно без существенного ограничения
их функциональных возможностей продолжительное время обрабатывать на
небольшую глубину. В любом случае в
системе бесплужного земледелия следует
адаптировать севообороты к изменению
фитосанитарной ситуации. Нестабильные в структурном отношении песчаные
почвы требуют большей интенсивности
рыхления, зависящей от конкретного
состояния почвы и большей доли рыхления по всей глубине пахотного слоя в
ротации севооборота. Поэтому обработка
легких песчаных почв часто связана с
рыхлением почвы после зерновых предшественников на всю глубину пахотного
слоя в сочетании с перемешивающей
поверхностной обработкой почвы (комбинация культиватор / дисковая борона)
с завершающим уплотнением пахотного
слоя. Кроме того, рекомендуется высев
промежуточной культуры, оказывающей
на почву стабилизирующее действие.
НСХ
Новое сельское хозяйство 3 b 2009 51