Структурно-агрегатный состав южных черноземов

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 распылена в процессе возделывания на них сельскохозяйственных культур. Обусловлено это, по видимому, способностью данных почв. При высушивании после дождей восстанавливать свою структуру, как это было отмечено, в отношении других черноземов. Так как южный чернозем в летний период недостаточно увлажнен, то приведенные в таблице 6 данные будут близки к природным. О структуре южных черноземов в сильно влажном состоянии приблизительно можно составить представление по данным агрегатного анализа, которые тоже приведены в таблице 1.6. Южные черноземы при мокром анализе теряют крупные структурные агрегаты (> 5 мм). Сохраняется ничтожно малое количество агрегатов от 5 до 3 мм, за исключением залежного участка, где зернистая структура не расплывается, а остается в то же количестве, что и 'при сухом просеивании почвенных образцов/1/.

При агрегатном 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 относительно преобладает над всеми другими фракциями, при­чем содержание ее в пахотном горизонте несколько выше, чем в подпахотном 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 вытекает, что структура у южных черноземов не является высокопрочной, при сильном увлажнении она расплывается на структурные фракции >. 10 мм. и 10—-5 мм и нацело исчезают и переходят в пылеватую фракцию даже у черноземов залежи. Однако при высыхании почвы структура снова восстанавливается. Длительное использование южных черноземов в сельском хозяйстве отражается главным образом на прочности структуры, которая с течением времени 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 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ 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, исследования 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 которых 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 основ­ных 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 колеблется 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 структур­ности 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 исключением 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

Ухудшение структуры черноземных почв при сельскохозяйственном использовании более заметно по данным агрегатного анализа (мокрое просеивание). В пахотных горизонтах всех подтипов черноземов резко уменьшается количество водопрочных агрегатов, и особенно комочков крупнее 1 мм. Содержание же микроагрегатов заметно возрастает.

Таблица 2.2

Водопрочность агрегатов в черноземах ЦЧО /2/

Почва	Номер разреза, угодье	Глубина взятия образца, см	Содержание фракций, % Размер,мм			Критерий водопрочности агрегатов, %
			5-1	1-0,25	менее 0,25
Чернозем оподзоленный сред-несуглинистый	А-1, залежь	0—20 30—40	12,5 15,5	36,0 38,0	51,5 46,5	54,1 57,7
То же	А-2, пашня	0—20 30—40	10,4 13,1	19,8 16,6	69,8 70,3	34,7 31,9
»	13, пашня	0—27 40—50	16,6 24,0	45,4 36,2	38,0 39,8	65,3 62,8
Чернозем выще­лоченный тяже-лосуглинистый	А-З, залежь	0—10 30—40	19,4 22,1	40,1 39,5	40,5 38,4	63,7 67,3
То же	9, пашня	0—27 40—49	6,8 20,4	44,0 41,2	49,2 38,4	66,0 64,2
»	152*, пашня	0—10 40—50	8,4 27,6	30,9 43,5	60,7 28,9	44,0 73,1
Чернозем типич­ный тяжелосугли-нистый	16, целина	0—20 40—50	69,5 43,8	16,0 24,7	14,5 31,5	89,2 76,0
То же	7, пашня	0—27 40—50	9,5 26,6	45,8 40,0	44,7 33,4	59,9 69,7
Чернозем типич­ный глинистый	160*, пашня	0—10 40—50	9,0 33,7	36,4 42,0	54,6 24,3	49,5 81,0
Чернозем обык­новенный гли­нистый	17, залежь	0—10 40—50	34,2 49,7	34,4 27,6	31,4 22,7	79,1 81,2
То же	А-8, пашня	0—15 45—55	2,3 18,7	29,3 41,3	68,4 40,0	37,8 65,1
Чернозем обык­новенный глинис­тый	14, пашня	0—26 40—50	7,2 56,0	49,3 27,7	43,5 16,3	67,9 86,7
Чернозем юж­ный глинистый	А-4, залежь	0—10 30—40	51,5 36,5	24,8 30,5	23,7 33,0	82,3 70,2
То же	4, пашня	0—10 30—40	28,4 56,7	33,9 24,0	37,7 19,3	62,8 81,6
Чернозем юж­ный тяжелосу-глинистый	43, пашня	0—10 40—50	0,6 15,6	23,2 33,0	76,2 51,4	27,8 54,9

По этой причине критерий водопрочности агрегатов относительно невысок и колеблется от 27,8 до 67,9% /2/. Структурно-агрегатный состав подпахотных горизонтов черноземных почв по показателям близок к составу целинных и залежных черноземов ( таблицы 2.2., 2.3.).

Таблица 2.3

Статистические показатели водопрочных агрегатов >0,25 мм в черноземах

ЦЧО /2/

 

№ горизонта	Индекс горизонта	n	м	s	m	v	V0,95	Р 0,95	М min	M max
Черноземы оподзоленные
1	Апах	6	47,4	13,73	5,61	28,9	74,4	30,4	33,0	61,8
2	Ап/п	6	53,6	13,65	5,57	25,5	65,5	26,7	39,2	67,9
Черноземы выщелоченные
3	Апах	11	41,2	9,00	2,71	21,8	48,7	14,7	35,2	47,3
4	Ап/п	11	61,9	9,03	2,72	14,6	32,6	9,8	55,8	67,9
Черноземы типичные
5	Апах	19	50,1	6,05	1,39	12,1	25,4	5,8	47,1	53,0
6	Ап/п	19	67,2	7,55	1,73	11,3	23,6	5,4	63,5	70,8
Черноземы обыкновенные
7	Апах	19	37,9	9,45	2,17	24,9	52,3	12,0	33,4	42,5
8	Ап/п	19	58,8	10,24	2,35	17,4	36,6	8,4	53,9	63,8
Черноземы южные
9	Апах	7	38,5	13,25	5,01	34,4	84,3	31,9	26,3	50,8
	Ап/п	7	61,1	19,33	7,30	31,6	77,5	29,3	43,2	79,0

Примечание.n-число определений; М.-среднее арифметическое; s-среднее квадратичное отклонение; m-ошибка среднего арифметического; V-коэффициент вариации; V_0,95-оказатель относительного вероятного разнообразия для вероятности Р=0,95; Р_о,95-показатель относительной вероятной погрешности; М.min и М тах-возможные минимальные и максимальные значения генерального среднего арифметического при Р=0,95.

Таблица 2.4

 

Значение критериев t-Стьюдента, рассчитанных ( числитель ) и

табличных для вероятности Р=0,95 ( знаменатель ) при оценке

значимости различий средних арифметических величин

водопрочных агрегатов в черноземах /2/

 

№ горизонта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	--	-- 0,78 2,23	-- 1,13 2,13	--	-- 0,47 2,45	--	-- 1,93 2,07	--	-- 1,19 2,20	--
2	0,78 2,23	--	--	1,52 2,13	--	2,33 2,45	--	1,00 2,07	--	0,79 2,20
3	1,13 2,13	--	--	5,38 2,09	3,24 2,05	--	0,94 2,05	--	0,52 2,12	--
4	--	1,52 2,13	5,38 2,09	--	--	1,73 2,05	--	0,83 2,05	--	0,10 2,31
5	0,47 2,45	--	3,24 2,05	--	--	7,71 2,04	4,73 2,04	--	2,23 2,36	--
6	--	2,33 2,45	--	1,73 2,05	7,71 2,04	--	--	2,88 2,03	--	0,81 2,36
7	1,93 2,07	--	0,94 2,05	--	4,73 2,04	--	--	6,54 2,04	0,13 2,06	--
8	--	1,00 2,07	--	0,83 2,05	--	2,88 2,03	6,54 2,04	--	--	0,30 2,36
9	1,19 2,20	--	0,52 2,12	--	2,23 2,36	--	0,13 2,06	--	--	2,55 2,18
10	--	0,79 2,20	--	0,10 2,31	--	0,81 2,36	--	0,30 2,36	2,55 2,18	--

Примечание. Условные обозначения даны в таблице 2.3.

Статистическая обработка агрономически ценных водопрочных агрегатов (5-0,25 мм) в исследуемых почвах показала ( таблица 2.3. ), что максимальной величиной отличаются пахотные горизонты типичных черноземов. Основные статистические показатели, характеризующие варьирование водопрочных агрегатов в пахотных горизонтах черноземов ЦЧО, существенно различаются. Так, например, показатели относительного вероятного разнообразия и относительной вероятной погрешности изменя­ются соответственно в пределах 25,4—84,3% и 5,8—31,9%. Их величины — наименьшие в типичных черноземах, наибольшие — в оподзоленных и южных черноземах. Такая же закономерность отмечается в изме­нении минимальных и максимальных величин водопрочных агрегатов: наиболее узкие пределы в типичных черноземах, наиболее же широкие — в оподзоленных и южных черноземах /2/.

На заключительной стадии наших исследований была проведена оценка значимости различий средних арифметических величин водопрочных агрегатов в изучаемых черноземах для вероятности Р=0,95 (таблица 2.4.). Оказалось, что, во-первых, во всех подтипах черноземов, кроме оподзолен­ных, пахотные и подпахотные горизонты по содержанию водопрочных аг­регатов значимо отличны друг от друга; во-вторых, пахотные горизонты типичных черноземов по этому показателю значимо отличны от выще­лоченных и обыкновенных черноземов, между другими подтипами черно­земов наблюдаемые различия незначимы; в-третьих, подпахотные горизонты исследуемых черноземов по количеству водопрочных агрегатов не различаются, значимые различия отмечаются лишь между типичными и обыкновенными черноземами.

Таким образом, агрономически ценная структура, свойственная черноземам ЦЧО в естественном состоянии, претерпевает существенные изменения в сторону ухудшения при сельскохозяйственном использовании: увеличивается глыбистость пахотных горизонтов и заметно уменьшается степень водопрочности агрегатов. Вследствие этого повышение продуктивности исследуемых почв в первую очередь связано с внедрением комплекса мероприятий, направленных на создание и сохранение в них агрономически ценной структуры.