По данным Богдевича И.М., для севооборотов со льном, картофелем, люпином, рожью, овсом выделяют (или создают) участки с рН в пахотном слое 5,5-6,0; для зерно-травяно-пропашных севооборотов с кукурузой и корнеплодами с рН=6,0-6,5; для зерно-травяно-свекловичных прифермерских, овоще-кормовых севооборотов с рН=6,5-6,7. Известкование кислых почв приводит к повышению урожая сельскохозяйственных культур. По данным ЦИНАО, после известкования кислых почв средние прибавки урожая составляют: зерновых и зернобобовых – 2-5 ц/га; сахарной свеклы – 40-50; картофеля – 15; клевера (сено) – 10-15; кукурузы (зеленая масса) – 50-75; столовой свеклы и капусты – 30-80 ц/га.
При этом эффективность минеральных удобрений повышается на 30-50%. Применение минеральных удобрений на сильнокислых почвах экономически невыгодно и оказывает отрицательное влияние на окружающую среду. Считается, что известкование снижает фитотоксичность металлов, в том числе за счет увеличения биомассы микроорганизмов, включающих их в состав своего тела (Черных Н.А., 1995). При повышении рН среды тяжелые металлы выпадают из раствора в виде трудно растворимых осадков карбонатов, гидроокисей. При загрязнении тяжелыми металлами кислых пахотных земель дозы извести рассчитываются с учетом необходимости их осаждения.
9. Деградация почв под влиянием рекреационных нагрузок
Из физических свойств почв наибольший агрономический интерес представляет плотность почв с ненарушенным сложением. Астапов С.В. и Долгов С.И. считают почву рыхлой, если плотность гумусового горизонта равна 0,9-0,95; нормальной плотности – 0,95-1,15; уплотненной – 1,15-1,25; сильно уплотненной и требующей рыхления – более 1,25 г/см3. По данным Воробьева С.А. (1977), пахотный слой почвы называется рыхлым, если его средняя плотность не превышает 1,15; плотным – от 1,15 до 1,35 и очень плотным – выше 1,35 г/см3. Для озимой ржи и овса оптимальная плотность при возделывании на среднесуглинистой дерново-подзолистой почве - 1,2-1,4 г/см3, для картофеля – от 1,0 в верхней до 1,2 – в нижней части пахотного слоя.
Как показывают исследования Агрофизического научно-исследовательского института (Ревут И.Б.) при посеве зерновых хлебов наиболее благоприятные условия для прорастания семян и дальнейшего роста растений складываются при плотности почвы, близкой к равновесной: на суглинистых и глинистых дерново-подзолистых – 1,20-1,30 г/см3, на черноземных – 1,0-1,1 г/см3. Для пропашных культур, в особенности в районах достаточного увлажнения на дерново-подзолистых суглинистых почвах более благоприятна пониженная плотность – 1,0-1,1 г/см. На почвах, легких по механическому составу, благоприятна несколько более высокая плотность; на дерново-подзолистых почвах для зерновых культур – 1,25-1,35 г/см3, для пропашных – 1,2-1,3 г/см3 (Заев Л.П. и др., 1966). В нижеследующей таблице представлены в обобщенном виде оптимальные показатели плотности почв.
Таблица 12
Оптимальные показатели плотности почв
Гранулометрический состав почв : Плотность почв, г/см3
глинистые и суглинистые 1,0-1,3
легкосуглинистые 1,1-1,4
супесчаные 1,2-1,45
песчаные 1,25-1,60
Отдельные типы почв характеризуются различной плотностью; в нижних и в иллювиальных горизонтах величина плотности чаще выше. Плотность некоторых почв представлена в нижеследующей таблице.
Таблица 13
Плотность некоторых почв, г/см3 (Астахов С.В.)
Почва : Глубина образца, см : Плотность, г/см3
подзолистая 0-12 1,33
85-100 1,78
дерново-подзолистая 0-18 0,85
90-100 1,70
чернозем 0-10 0,97
70-80 1,24
240-250 1,67
солонцовый горизонт 1,4-1,9
сильно оглеенный горизонт 1,7-2,0
светлый серозем 0-16 1,28
200-216 1,36
Уплотнение почв под влиянием различных факторов приводит к уменьшению биопродуктивности угодий, в ряде случаев, в зоне достаточного увлажнения к переуплотнению и развитию эрозии, в аридной зоне – к опустыниванию и засолению, развитию дефляции. Деградация почв под влиянием уплотнения почти всегда сопровождается деградацией почв под влиянием загрязнения, засоления, осолонцевания.
Уплотнение почв чаще связано с рекреационными нагрузками в лесопарковом поясе, с избыточным выпасом скота на пастбищах, с движением с/х машин, орошением, а также с почвообразовательными процессами – оглеением, осолонцеванием, слитообразованием. Плотность почв увеличивается под влиянием сельскохозяйственных машин и механизмов, дождеванием, а также под влиянием гидротехнических факторов окружающей среды; при этом происходит и разрушение агрегатов почв.
Так, по данным Бакало В.Я. (1978), плотность почвы в верхнем слое на орошаемом пастбище Чуйской долины составила 1,52 г/см3, а на восьмой год – 1,7 г/см3. Для дерново-подзолистых почв Московской области на третий год культурного пастбища плотность почв возросла с 1,54 до 1,75 г/см3, а пористость уменьшилась на 3,7-7,8%. При этом, на разных элементах рельефа степень уплотнения неодинакова. Так, например, по данным Дубенка Н.Н. (1999), за четыре года орошения плотность в пахотном слое верхней части склона изменилась от 1,05 до 1,3 г/см3; в середине склона – от 1,12 до 1,36 г/см3; в нижней части склона – от 1,23 до 1,37 г/см3.
Значительное уплотнение почв происходит под действием сельскохозяйственных машин. Так, например, по данным Липецкого Н.П. (1982), до уплотнения дерново-подзолистая среднесуглинистая почва имела плотность в слое 0-10 см – 1,31; в слое 10-20 – 1,43; в слое 30-40 см – 1,52; а после 10-кратного прохода трактора Т-150К соответственно - 1,90; 1,95; 1,80 г/см3, что значительно выше оптимальной плотности почв – 1,0-1,2 г/см3. НА дерново-подзолистой среднесуглинистой почве плотность пахотного слоя в колее колес увеличивалась за сезон на 0,31 г/см3 (Афанасьев Н.И., 1983). Размер увеличения объемной массы почвы и распространенность глубины уплотненного слоя зависят от давления колес, кратности их воздействия, влажности и типа почвы. При этом образование уплотненного подпахотного слоя – процесс прогрессирующий (Дубенок Н.И., 1999).
Уплотнение почв под влиянием различных причин приводит к изменению их физических свойств, водного, воздушного и теплового режимов, к изменению их физико-химических и агрохимических показателей, биоты, состояния растений, состава грунтовых вод и приземного слоя воздуха. По данным Куйбышева С.В. (1987), повышенные рекреационные нагрузки на почвы лесопаркового пояса Москвы привели к резкому увеличению плотности верхнего 15 см слоя почвы, к уменьшению порозности и пористости аэрации, значительному уменьшению водопроницаемости (1 4-5 раз – для песчаных почв и в 10-12 раз – для суглинистых почв). Это сопровождалось обеднением почв доступными формами азота, фосфора и калия, уменьшением гумусированности.
Как отмечает Садыкбаев Т. (1990), повышенные рекреационные нагрузки приводят к уплотнению почв, сопровождающемуся уменьшением накопления гумуса и подвижных соединений азота, к возрастанию фульватности гумуса и уменьшению доли «свободных» гуминовых кислот. Согласно данным Ушаковой Л.А. (1990), при уплотнении дерново-подзолистых почв отмечается ухудшение микроагрегатного состава, уменьшение общей удельной поверхности и теплоты смачивания. Увеличение плотности сопровождается изменением подвижности в почве токсикантов, изменением биологической активности почв. По данным Мосиной Л.В. (1988), уплотнение почв от 0,6 до 2,0 г/см3 на дерново-подзолистых почвах приводило к повышению содержания обменных цинка, алюминия, меди и свинца.
По нашим данным (Савич В.И. и др., 2000) увеличение плотности почв под влиянием рекреационных нагрузок приводило к увеличению биологической активности почвенных растворов, идентифицируемой по их влиянию на прорастание семян, к уменьшению их комплексообразующей способности.
Мосиной Л.В. и Грачевой Н.М. (1988) показано, что при увеличении плотности почв происходило перераспределение микроорганизмов с глубиной. Они перемещались в более рыхлые глубокие слои, но с достаточной гумусированностью. При этом отмечалось уменьшение числа микроорганизмов и их активность, наблюдалось возрастание доли спорообразующих бактерий, нарушение репродуктивных функций актиномицетов.
Как следствие, увеличение плотности почв приводит к худшему развитию с/х растений и к падению урожайности. Исследования, проводимые в Московской области (Липецкий Н.П., 1982), показали, что уплотнение дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы, в состоянии ее физической спелости, ходовыми системами современных тракторов в 1-2 следа не устраняется предпосевной обработкой и приводит к падению урожайности на 10-20%. Эти неблагоприятные явления еще больше проявляются на влажных (весной и осенью) осушенных заболоченных почвах. Водопроницаемость поверхностных горизонтов этих почв резко снижается, увеличивается поверхностный сток, в западинах аккумулируются большие объемы воды. Результаты исследований Матюка Н.С. (1984) показывают, что при уплотнении почв ходовыми системами тракторов густота всходов картофеля уменьшилась на 5,5% при однократном проходе и на 9% - при 2-кратном проходе. По данным Пупонина А.И. и др. (1980), уплотнение почв увеличивало непродуктивный расход почвенной влаги сельскохозяйственными культурами. Коэффициент водопотребления ячменя на участках с 2-кратным уплотнением, в среднем за 3 года, был больше на 7-22%, чем на участках без уплотнения.
Отмечается (Houben J.M., 1981), что твердость почв влияет на рост корней непосредственно, создавая механическое сопротивление косвенно, уменьшая содержание пор аэрации. Нормальный рост растений обеспечивается при пористости аэрации, соответствующей всасывающему давлению 100 см; > 20% - в песчаной; 17% - в легкосуглинистой; 14% - в тяжелосуглинистой и 10% - в глинистой почве. В то же время, уплотнение почв, вызывая явления анаэробиозиса, дегумификации, в значительной степени, влияет на пищевой режим почв, обеспеченность растений элементами питания, воздухом, водой, на устойчивость растений к стрессовым ситуациям.