Продолжение. Начало в выпуске «LA» за апрель 2017.
Из представленной в первой части этой статьи систематизации форм и процессов деградации почв нетрудно заметить, что большинство из них напрямую или косвенно связаны процессами эволюции физического состояния почвы. В то же время нашими исследованиями установлено, что именно физические процессы ответственны за функционирование экосистемы. В условиях агроэкосистем значение физических свойств намного больше, чем в условиях природных биоценозов.
В этом контексте И. Б. Ревут (1982) отмечал, что контроль изменений физических параметров, которые отражают направленность и интенсивность физических процессов почвы является необходимым элементом мониторинга.
Его целью — оценки состояния земель и определение наиболее эффективных приемов их сохранения и повышения плодородия. Если агрохимическая характеристика почв является одной из важнейших составных частей теоретического обоснования применения удобрений и химических мелиорантов, то агрофизическая характеристика является такой же важной составляющей частью теоретического обоснования всех основных звеньев земледелия (системы обработки, системы севооборотов и т.д.) и мелиорации. Их основными задачами является, в первую очередь, улучшение и почвенно-физических условий в соответствии с требованиями сельскохозяйственных растений. Значение физических свойств почвы ее плодородия особенно возрастает в условиях интенсификации различных форм и процессов деградации и потепления климата.
По последним подсчетам, более 80 % пахотных почв РМ затронуты несколькими процессами физической деградации. Наиболее широкое распространение имеют процессы дезагрегации, деструктуризации, уплотнения, агрогенной реструктуризации и др. Вследствие этого уже на данном этапе отмечается рост уязвимость почв к климатическим изменениям, который материализуется в расширении площадей сезонно-переувлажненных почв в определенные периоды года, или же в интенсификации эффектов краткосрочных/длительных засух. Тренд эволюции этих явлений указывает на то, что во временем они станут все более ощутимыми. Это указывает на необходимость организации работ по контролю агрофизических параметров плодородия почв.
Учитывая взаимосвязь агрофизических параметров плодородия с физическими свойствами и режимами почв целесообразно провести комплексное агрофизическое и агрохимическое обследование почв. Вместе с тем, учитывая трудоемкие методы обследования ряда агрофизических свойств (водопроницаемость почв, наименьшая влагоемкость, влажность устойчивого завядания, влажность разрыва капиллярной связи, критическая влажность и др.) считаем что, агрофизическое обследование должно быть проведено по упрощенной методике. В ее составе показатели для контроля должны быть выбраны по принципу „наиболее информативные из самых значимых”. В этом смысле, среди агрофизических параметров наиболее значимых для агрофизической оценки состояния почв выбраны те, определение которых обеспечит возможность интерпретации информации в сочетании с результатами агрохимического и других видов исследований. Накопленный нами опыт позволяет считать, что в условиях интенсификации эффектов антропизации почвообразовательного процесса и воздействий климатического и геоморфологического факторов ход и направленность элементарных почвообразовательных процессов в составе работ по агрохимическое обследованию наиболее информативными являются: гранулометрический состав, водопроницаемость, показатели структурно-агрегатного состава и плотности сложения почвы.
Почвенно-функциональное значение структурного состояния почвы предполагает несколько аспектов:
Почвенный аспект — структура несет ответственность за сохранность самого почвенного тела при воздействии на него факторов эрозии (ветра и воды). А также во взаимодействии с другими физическими свойствами (гранулометрический состав, плотность, пористость и др.) отвечает за создание физических режимов и условий для протекания внутренних почвенных процессов. В этом смысле отмечаем, что именно в порах образованных между агрегатами (межагрегатные поры) и внутри агрегатов (агрегатная пористость) протекают все процессы функционирования почвенной экосистемы.
Биологический аспект — структура предопределяет обеспеченность растений, микроорганизмов и почвенной фауны водой и воздухом. Структурно- агрегатный состав определяет температурный и газовый режим, физические условия развития корневых систем растений и миграции живых организмов.
В. В. Медведев (1979) относит к показателям, которые характеризуют структурное состояние содержание структурных фракций 0,25-10 мм (агрономически ценная структура и содержание водопрочных агрегатов 0,25 мм).
По содержанию агрегатов 0,25-10 мм судят о подготовленности суглинистого, тяжело суглинистого и легко глинистого состава культур со средним размером семян (пшеница, ячмень, овес). Наиболее пригодными для посева считаются почвы с отличным и хорошим структурным состоянием. Почвы удовлетворительной структурным состоянием считаются условно пригодным для посева этих культур и нуждаются в приемах по подготовке посевного слоя.
В составе агрономических ценных агрегатов (0,25-10 мм), наиболее ценными являются мелкокомковатые (3-5 мм) и зернистые агрегаты (3-1 мм). Им принадлежит ведущая роль в функционировании почвенной экосистемы,. Чем выше содержание агрегатов 5-1 мм, тем лучше функционирует почвенная экосистема.
Почвы с неудовлетворительным или плохим структурным состоянием требуют приемов для улучшения структуры пахотного слоя (внесение растительных остатков, выращивание промежуточных культур, травосеяние и др.).
По содержанию водопрочных агрегатов 1-0,25 мм судят об изменении в процессах агрегатообразования, Этот показатель среди других параметров структурно-агрегатного состояния является наиболее стабильным. Он меньше подвержен динамики как в пределах одного сезона так и пл годам. К этому же он либо подвергается влиянию агрофона или случайных факторов, таких как несвоевременно проведенная обработка почвы, уплотнение механизмами и др. В тоже время он всегда положительно реагирует на внесение органических удобрений. Травосеянии, применение биопрепаратов или других средств для улучшения структуры, даже тогда когда показатель содержания водопрочных агрегатов >0.25 мм еще„не работает” (не указывает на улучшение структуры).
При оценке равновесной плотности сложения (определяется перед началом весенних полевых работ) следует исходить из того, что для почв среднего и тяжелого гранулометрического состава оптимальные показатели находятся в пределах 1.1-1.3 г/ см3 .Для супесчаных и песчаных почв соответствующие параметры составляет 1.1-1.5 г/см3. Если равновесная плотность превышает указанные параметры, то это свидетельствует, что почва находится в деградированном состоянии и требует мер по улучшению динамики плотности сложения (органическая фертилизация, травосеяние, регулирование режима влажности, применение обеспеченной техники, глубокой обработки, ротационной системы обработки и др).
Одновременно определяют водопроницаемость-способность почвы поглощать и проводить влагу. Для оценки состояния плотности сложения и применяют данные таблицы. Меры по улучшению структурного состояния и плотности сложения обеспечат улучшение водопроницаемости. Ориентировочная периодичность обследования составляет 5 лет в условиях коротких ротаций культур с интенсивными обработками, техническими культурами и количество удобрений < 50 кг д.в. /га.
В условиях ротации 6-7 культур с использованием растительных остатков, выращивания промежуточных культур, чередования культур с различной глубиной корневой системы, применения биопрепаратов агрофизическое обследование проводится раз в 7-9 лет.
По существующим методика, агрофизическое обследование включает определение плотности сложения почвы слоях 0-10, 15-25, 30-40, 50-60 см и анализ структурного состава и водопрочности агрегатов в образцах почвы с тех же самых глубин.
Повторность определения: плотность сложения -по четыре измерения (4 кольца по методу Качинского) на каждой глубине; структура — два образца почвы с каждой глубины; определение водопрочности агрегатов определяется в 4-х навесках с каждой глубины. Плотность сложения
почвы рекомендуется определять методом режущего кольца Качинского (объем цилиндра 100см3), а структурно-агрегатный состав — по методу Савинова (Вадюнина, Корчагина, 1986). Эти методы широко апробированы в практике научных исследований и почвенных обследований. Лучшие сроки обследований май-июль.
На современном этапе развития почвенной гидрологии одним из важнейших гидрологических показателей почв является основная гидрофизическая характеристика (ОГХ) называемая также кривой вод удерживания — зависимость между капиллярно-адсорбционным давлением влаги и объемной влажностью почвы.
Это обусловлено тем, что гидрология почв, а также связанные с ней мелиорация, природпользование, агротехнологии и другие науки практической направленности в настоящее время используют физически обоснованные математические модели. С помощью таких моделей производят анализ гидрологической ситуации, расчет экологического риска, строения и функционирования почвенных структур, осушительных и оросительных мероприятий — практически всех происходящих в почве процессов, связанных с движением влаги и растворов в почве и почвенном покрове. А так как движение влаги и растворов в почве — это основа любого почвенного процесса — как в естественных, так и искусственно создаваемых условиях, то центральное место в математических моделях функционированиях почв занимает ОГХ, которая представляет собой важнейшую незаменимую часть почвенного экспериментального обеспечения моделей.
В последние десятилетия для массового получения гидрофизических функций применяют расчетный подход. Предложено рассчитывать так называемые педотрансферные функции, то есть зависимости ОГХ от основных фундаментальных свойств почв, которые известны в базах данных. Основными предикторами в предотрансферных функциях являются: гранулометрический состав, содержание органического вещества и плотность сложения почвы.