Поиск

Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона
29.03.2015

Мульчирующая обработка

Мульчирующая обработка почвы относится к одному из компонентов биологического земледелия. Мульчирование — это покрытие поверхности почвы соломой или другими материалами в целях предотвращения многочисленных неблагоприятных явлений, связанных с их отсутствием. Эрозия и дефляция почвы никогда не наблюдались в целинных степях, покрытых естественной растительностью. He случайно растительность получила образное сравнение с «зеленой броней», которая надежно защищала почву от всех видов деградации. Возникновение эрозии и дефляции началось с распашки земель и неумеренного выпаса скота. Вырубив на больших площадях лес и распахав естественную растительность, человек обнажил поверхность почвы и тем самым уменьшил ее устойчивость к смыву, размыву и дефляции. Американские ученые X. Беннет и В. Лоудермик заметили, что эрозия почв так же стара, как и земледелие.
Для того чтобы свести к минимуму процессы эрозии и дефляции, необходимо воспроизвести на поверхности поля, особенно в то время, когда оно свободно от сельскохозяйственных растений, покров, имитирующий естественную растительность или степной войлок.
Кроме того, в связи с дороговизной минеральных удобрений и недостаточным количеством навоза солому и пожнивные остатки используют как органическое удобрение.
В качестве мульчирующего материала, кроме остатков возделываемой культуры, используют листья, навоз, торф, опилки и другие органические материалы. Помимо органических материалов в разных странах в качестве мульчи применяют продукты химической промышленности и ее отходы. Чаще всего это губчатые вещества типа поролона, отходы текстильных предприятий, обрезки бумаги и др.
В хозяйствах Южного федерального округа около 40 % соломы не используют. Ее стягивают и укладывают в скирды на краях полей, хранят, как правило, 2...3 года. Затем большинство скирд соломы из-за невостребованности сжигают.
Однако ценность соломы для земледелия значительно возрастает, если использовать ее своевременно в качестве удобрения. В соломе содержатся органические и минеральные вещества, поступающие в почву и используемые растениями после ее микробиологического разложения (табл. 6.2).
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона

Разложение растительных остатков проходит медленно, зависит от погодных условий и качества заделки их в почву. Установлено, что за 2,5...4,0 мес разлагается до 34...46 % соломы, за 1...1,5 года до 70...80 %, остальная часть разлагается позже.
С внесением 4...5 т соломы на 1 га в почву поступают до 3,0...3,5 т органического вещества, 18...25 кг азота, 6...8 кг фосфора, 3,2...6,0 кг калия, многие микроэлементы.
Разложение органического вещества растительных остатков происходит тем быстрее, чем богаче оно азотом и чем меньше соотношение С : N. Расчеты показывают, что при внесении соломы в качестве удобрения на каждую ее тонну нужно внести 10...12 кг д. в. азота независимо от формы удобрения.
В виду того что микроорганизмы, разлагающие органические соединения, относятся к аэробам, процесс перегнивания соломы происходит более стабильно с достаточным поступлением почвенного воздуха.
Активность микроорганизмов повышается, если азот компенсируется за счет добавления к соломе жидкого навоза в дозе 6...10 т/га. Исследователи отмечают, что солома в этом случае будет действовать на урожайность культур, не уступая подстилочному навозу.
Измельченная солома, внесенная в почву, более влагоемка по сравнению с цельной, более гигроскопична и равномернее распределяется по слоям почвы. Она становится также более доступной микрофлоре.
Учитывая биохимические и микробиологические особенности разложения соломы в почве, ученые Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко сформулировали основные агротехнические и технологические требования по ее подготовке и внесению в почву как удобрения.
1. Солому озимых культур (растительные остатки нетоварной части урожая), учитывая техническое оснащение хозяйства, следует включать в план ее прямоточного применения, на удобрение.
2. Соломой необходимо удобрять почву и вносить ее под все сельскохозяйственные культуры: пропашные, кормовые, зерновые и зернобобовые. Наиболее полное использование соломы в год внесения наблюдается при запашке ее под основную обработку почвы под кукурузу на зерно и зеленый корм.
3. Равномерность (отклонение не более 30%) распределения измельченной соломы (длина резки 5...10 см) должна составлять не менее 75 % ее массы непосредственно при обмолоте зерна комбайнами. При заделке в почву стерни соломы, половы зерновых культур требуется дополнительное внесение минерального азота.
4. По организационно-хозяйственным причинам измельченная солома может оставаться в поле в течение 1...2 нед после окончания уборочных работ, выполняя роль мульчи, предохраняя почву от иссушения.
5. После разбрасывания соломы на удобрение необходимо внести азотные туки в дозе 10...12 кг д. в. на каждую тонну соломы, затем в течение 2 дней поле должно быть обработано дисковой бороной на глубину 8...12 см.
6. В случае применения соломы на удобрение под полупар равномерно распределенную по полю и заправленную минеральным удобрением солому нужно запахать на глубину 20...22 см.
7. В дальнейшем почву готовят под посев планируемых сельскохозяйственных культур согласно принятым технологиям их возделывания.
8. Для более полного (40...50 %) разложения биомассы соломы целесообразно, чтобы срок от заделки ее в почву до высева сельскохозяйственных культур составлял не менее 6...8 мес. При этих условиях уже в первый год растениями может быть использовано до 15...25 % азота, 20...30 % фосфора и 25...40 % калия.
9. Своевременная заделка соломы в почву будет способствовать улучшению экологических условий на полях, что скажется на уменьшении количества вредной микрофлоры, мышевидных грызунов и сорной растительности.
10. Соблюдение основных положений агротребований при внесении соломы на удобрение — основа для внедрения машинных технологий по эффективному ее использованию.
Влияние соломы, используемой в качестве удобрения, на продуктивность сельскохозяйственных культур и плодородие почв

Результаты исследований применения соломы на удобрение совместно с минеральными удобрениями в различных дозах в стационарном опыте Краснодарского НИИСХ им. П. П. Лукьяненко (1969—1999) показывают, что возделывание сельскохозяйственных культур в зернопропашном севообороте эффективно во всех вариантах (табл. 6.3).
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона

Совместное внесение соломы и азота способствовало дальнейшему увеличению урожайности сельскохозяйственных культур. В среднем ежегодная прибавка зерна озимой пшеницы составила 0,26 т/га, урожайность зерна кукурузы повысилась на 0,21 т/га.
В опыте с соломой медленнее накапливается в почве гумус по сравнению с применением навоза. Прирост его за три ротации составил 0,16 %.
Во всех вариантах опыта в почве наблюдается бездефицитный баланс подвижного фосфора и положительный баланс обменного калия.
Совместное применение соломы на удобрение и свиного навоза имеет преимущество перед внесением одной соломы. Прибавка урожайности зерна превышает контрольные варианты на 1,24...1,36 т/га при прямом действии и на 0,80...1,41 т/га в последействии. Прибавка зерна от внесенной в почву соломы составляет 0,16...0,18 т/га зерна. Окупаемость каждой тонны соломы прибавкой урожая зерна составляла 26...30 кг.
Немаловажное значение имеет глубина заделки соломы в почву. Наибольшая прибавка зерна кукурузы за три года составила 0,29 т/га при заделке соломы с NPK дисковой бороной. Существенные прибавки зерна (0,2 т/га) получены в вариантах с поверхностной заделкой соломы совместно с NPK и вспашкой — 0,26 т/га.
При удобрении соломой подсолнечника наибольший эффект получен при ее запашке с внесением азота. Прибавка урожайности семян составила 0,24 т/га. Эффективной оказалась заделка соломы с азотом при поверхностном рыхлении и поздней вспашке. Прибавка урожайности достигала 0,15...0,19 т/га. Надо отметить, что в опытах с заделкой соломы имелась существенная прибавка урожайности зерна кукурузы (4,6...8,7%), гороха (7,5...13,8%) и подсолнечника (10,8...17,8%) по сравнению с контрольным вариантом. Эффективность внесения соломы значительно выше в годы с сухим и жарким летом.
Солома в почве разлагалась быстрее в течение года при поверхностной обработке (79,1 %) и медленнее при вспашке (66,9 %). Заделка соломы способствует повышению содержания в почве легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия, тем самым обеспечивается высокий уровень эффективного плодородия почвы.
Таким образом, удобрение соломой почв Краснодарского края — важный агротехнический прием, который оказывает положительное разностороннее воздействие на водный и питательный режимы почвы, на рост и развитие растений и в итоге на урожайность сельскохозяйственных культур.
Исследованиями А.В. Лабынцева на черноземах обыкновенных Ростовской области установлено, что наибольшее количество пожнивно-корневых остатков и побочной продукции, независимо от условий минерального питания, было после озимой пшеницы по пару и бобовым предшественникам — 3,8...5,9 т/га, в два раза меньшее — после гороха и ярового ячменя. Остальные культуры занимали промежуточное положение, кроме подсолнечника, который выделялся большим количеством растительных остатков, кукурузы на зерно и озимой ржи, оставлявших большое количество побочной продукции. Масса корневых остатков большинства культур превышала массу пожнивных и поукосных остатков в 1,3...1,5 раза.
Массу растительных остатков культур и побочной продукции с достаточно высокой степенью достоверности можно определить по урожайности основной продукции с помощью соответствующих уравнений (табл. 6.4). Такие расчеты позволяют определить размеры органического вещества, создаваемого в севооборотах к уборке урожая.
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона

За ротацию севооборота без поля люцерны сухого вещества растительных остатков на естественном фоне формировалось в среднем на 24 % меньше, чем в севообороте с люцерной, при этом на их долю приходилось соответственно 36 и 42 % сухого вещества, суммарно синтезированного культурами. Применение удобрений способствовало большему росту отчуждаемой массы по сравнению с использованием растительных остатков, соответственно доля их в общем синтезе уменьшалась с сохранением различий между культурами. Доля нетоварной части урожая совместно с пожнивно-корневыми остатками как в севообороте с люцерной, так и без нее, независимо от применяемых удобрений, составляла 2/3 общей сухой биомассы. Соответственно в структуре использования пашни наибольшее количество биомассы накапливалось в севообороте с люцерной.
Вклад растительных остатков в плодородие почвы оценивают не только по количеству биомассы, но и по содержанию элементов питания в них, которые определяют процессы трансформации в почве и условия питания последующих культур. Корневые остатки всех культур содержали больше азота и фосфора, пожнивные — калия. Максимальное количество азота было в остатках люцерны и гороха, минимальное — в остатках подсолнечника и кукурузы. По содержанию фосфора выделялись люцерна, горох и яровой ячмень, по содержанию калия — подсолнечник. Среди сортов гороха большим содержанием азота отличался Аксайский усатый 3. Высоким процентным содержанием всех элементов питания выделялась побочная продукция гороха и подсолнечника, низким — озимой пшеницы. Накопление азота и фосфора было выше в озимой пшенице по пару и кукурузе на зерно, калия — в подсолнечнике.
С помощью оценки севооборотов по количеству возвращаемых элементов питания с растительными остатками можно определить направленность биологического оборота. В севообороте без люцерны возвращалось 26,6 кг/га азота; 7,1 кг/га фосфора; 38,7 кг/га калия, в севообороте с люцерной — соответственно в два раза больше азота; в 1,6 раза фосфора; в 1,3 раза калия.
Мульчирующая обработка в борьбе с эрозией и дефляцией

Одна из разновидностей мульчирования — мульчирующая обработка почвы. Это сочетание приемов механической обработки с покрытием поверхности пашни растительными остатками возделываемой культуры. Данная обработка получила широкое распространение в связи с появлением новых орудий: чизелей, плоскорезов, дисковых борон и других, позволяющих обрабатывать почву, не оборачивая пласт. После проведения обработок вышеперечисленными орудиями на поверхности пашни остается от 0,8 до 2,0 т/га растительных остатков. Количество мульчи можно увеличить путем оставления на поле всей массы или незерновой части урожая. Для равномерного покрытия поверхности почвы соломой ее необходимо предварительно измельчить. Удовлетворительную степень измельчения соломы и распределения ее на ширину убираемой площади обеспечивают комбайновые измельчители. Кроме оставления органических остатков на поверхности или заделки в верхний слой почвы их можно также размещать в щели (вертикальное мульчирование) или экраном в почве (подпочвенное мульчирование).
Покрытие поверхности почвы мульчей способствует защите ее от прямого воздействия дождевых капель во время выпадения ливней. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению размеров почвенных агрегатов и перемещения почвы при разбрызгивании, снижению диспергации верхнего слоя почвы и коркообразования.
Разберем механизм почвозащитного действия мульчи от ливневой эрозии более подробно. Согласно исследованиям, проведенным на Украине, при мульчировании взрыхленной почвы соломой из расчета 2,5 т/га осадки менее 100 мм, выпадающие с интенсивностью даже более 3 мм/мин, полностью поглощаются почвой. Столь высокая поглотительная способность объясняется тем, что мульча, предохраняя почву от удара капель дождя, препятствует созданию на поверхности почвы слабопроницаемого уплотненного слоя и способствует равномерному распределению воды по различным частям рельефа. На почве, лишенной растительного покрова, капли воды, не успевая впитываться, скатываются в понижения или микродепрессии. Именно в таких понижениях создаются очаги впитывания, в то время как возвышенные участки поглощают воду импульсами (да и то в незначительном количестве) в момент соприкосновения с каплей. При этом не следует забывать о том, что капля дождя, падая на поверхность почвы, разрушает почвенные агрегаты на мелкие частицы и разбрасывает их в стороны. По исследованиям Б. Осборн, при ливне со слоем осадков 50 мм, выпавших за 20 мин на почву без растительности, с каждого гектара ударами капель было поднято в воздух около 140 т почвенных частиц. Под воздействием кинетической энергии капель дождя происходит не только разрушение, но и уплотнение поверхности почвы. Частички почвы заиливают водопроводящие поры, на поверхности почвы образуется корочка, состоящая из верхнего слоя толщиной около 0,1 мм без крупных пор и нижнего слоя толщиной около 3 мм. Водопроницаемость этих двух слоев соответственно равна 1/200 и 1/2000 проницаемости нижних слоев. Этот тончайший уплотненный слой почвы нестабилен, он формируется и здесь же разрушается под действием тех же капель и стекающего потока.
Совершенно по-иному происходит впитывание при наличии мульчи. Капля воды, попадая на мульчу, разбивается на мелкие частицы, теряет энергию и медленно стекает в почву, свободно проникая в нижние горизонты. В Соединенных Штатах Америки провели следующий эксперимент. Делянку, покрытую мульчей, поливали искусственным дождем в течение 16 ч осадками в 713 мм. В почву впиталось 614 мм, остальная часть (99 мм) ушла со стоком. В то время на почву, лишенную растительности, падало всего 346 мм осадков, из которых впиталось только 147 мм.
В быв. ЧССР мульчирование чистого пара соломой оказалось одним из наиболее эффективных способов защиты от ливневой эрозии. Смыв почвы при выпадении ливневых дождей составил 0,01 т/га, в то время как без применения этого приема — 19,0 т/га.
Мульчирование оказалось эффективным приемом в борьбе со смывом, вызываемым стоком талых вод. В зимний период растительные остатки способствуют дополнительному накоплению снега, уменьшению глубины промерзания почвы и в целом уменьшению колебания температуры в верхнем слое почвы. В результате повышается инфильтрационная способность почвы. Уменьшить глубину промерзания почвы можно за счет применения мульчи. Обусловлено это тем, что стерня и растительные остатки в зимний период задерживают и накапливают снег во время его перераспределения ветром. Большая мощность снежного покрова при мульчирующих обработках (плоскорезная, чизельная, поверхностная и др.) способствует снижению глубины промерзания в среднем на 10...16 см. По данным исследований Г. И. Швебса, при мульчировании почвы из расчета 7 т/га мульчи глубина ее промерзания уменьшается почти в три раза, а при покрытии почвы соломенной мульчей из расчета 18 т/га она промерзает даже в очень суровые зимы. При уменьшении глубины промерзания увеличивается водопоглотительная способность почвы, в результате уменьшается интенсивность смыва почвенных частиц.
Вместе с тем необходимо также уяснить, что полностью предотвратить промерзание почвы при дозах мульчи 0,8...2,0 т/га, которые остаются после проведения безотвальных обработок почвы, практически невозможно. Особенно это относится к Ростовской области, где мощность снежного покрова в среднем колеблется от 8 до 18 см, а отрицательные температуры воздуха в январе и феврале иногда превышают -20...-15 °С.
По-разному происходит оттаивание почвы при различных способах ее обработки. В вариантах с мульчированием соломой оттаивание почвы сдерживается более мощным снежным покровом. Главное же здесь то, что мульча, имея светлую окраску, отражает солнечные лучи и даже после появления проталин препятствует оттаиванию почвы. В более позднем оттаивании почвы на полях есть и положительные стороны. Воды поверхностного стока при пиковых расходах легко размывают поверхностный слой почвы в варианте с отвальной вспашкой, где он к этому времени успел оттаять с поверхности. На участках, где была проведена мульчирующая обработка, максимальные расходы воды во время снеготаяния приходятся на тот период, когда почва еще находится в промерзшем состоянии и не подвергается размыву.
Для борьбы с эрозией рекомендуют вместо сплошного покрытия поверхности почвы мульчей осуществлять этот прием полосами. Противоэрозионная эффективность в данном случае будет зависеть от ширины полос мульчи и частоты их расположения. По наблюдениям Г. И. Швебса, при частом расположении полос из мульчи они мало уступают сплошному мульчированию. Это объясняется тем, что высокая поглотительная способность почвы под слоем мульчи сохраняется до тех пор, пока вся почва на участке, включая и межполосные пространства, не будет перенасыщена влагой. Вода, попавшая на полосу мульчи с вышележащих участков, быстро теряет скорость и, фильтруясь через слой мульчи, освобождается от твердого стока. Полосы из мульчи также деконцентрируют потоки воды.
Ряд исследователей отмечают, что вода под слоем мульчи быстрее просачивается в почву, чем на открытой поверхности. Объяснение этому факту было дано ранее.
При наличии мульчи может наступить такое состояние, когда почва в определенных слоях достигает полной влагоемкости и вода при достаточном градиенте начинает двигаться внутри слоя. Поверхностный сток в данном случае заменяется на внутрипоч-венный. Водоупором здесь может служить плужная подошва или подстилающие породы с высокой плотностью сложения. Вода, двигаясь в почве из-под полос мульчи, увлажняет почву межполосного пространства, уменьшая таким образом пестроту увлажненности поля.
По данным исследований, проведенных в штате Айова (США), за 13-летний период наблюдений поверхностный сток на участках с отвальной вспашкой составил 113 мм, а при полосном рыхлении без оборота пласта с мульчированием растительными остатками — 28 мм. Потери почвы составляли соответственно 13 и 2 т/га в год.
При полосном мульчировании чистого пара (доза мульчи 4 т/га) в Ростовской области смыв почвы при выпадении ливневого дождя 1 сентября 1987 г. составил 2,3 т/га, а при сплошном размещении пара без мульчи — 38,9 т/га. Все вышеперечисленное наталкивает на мысль, что при уходе за паровыми полями необходимо добиваться полного оставления соломы или других пожнивных остатков на поверхности почвы для того, чтобы предельно сократить эрозионные процессы, избыточную минерализацию органического вещества, уменьшить потери влаги на испарение.
На обыкновенных черноземах приазовской зоны Ростовской области изучали влияние способов основной обработки почвы в сочетании с мульчированием на интенсивность развития процессов эрозии. Схема опыта была следующей.
1. Отвальная вспашка на глубину 27...29 см.
2. Плоскорезная обработка на глубину 27...29 см.
3. Плоскорезная обработка плюс мульчирование (2 т/га).
4. Чизельная обработка на глубину 27...29 см орудием с рабочими органами типа «параплау».
5. То же плюс сплошное мульчирование (2 т/га).
6. То же плюс плоскорезное мульчирование (2 т/га).
За годы исследований эрозия почв проявилась как от стока талых вод, так и при выпадении ливневого дождя. Интенсивность эрозии, выраженная через такие важнейшие показатели, как сток воды и смыв почвы, зависела от способов основной обработки почвы.
Отметим наиболее важные моменты, способствующие возникновению стока воды и смыва почвы. Это, прежде всего, значительное количество осадков и сильное увлажнение верхнего слоя в предзимний период, когда почва еще находилась в незамерзшем состоянии. В результате после резкого похолодания 10 января большее количество пор верхнего слоя почвы оказалось закупоренным ледяными «тромбами». Низкая температура января и февраля, а она порой опускалась до -28 °С, привела к достаточно глубокому, по данным последнего десятилетия, промерзанию почвы — до 46...55 см. В феврале было несколько кратковременных оттепелей, прерываемых низкими температурами, в результате на поверхности почвы сформировалась ледяная корка. Сплошной она была на посевах озимых культур и многолетних трав и фрагментарной — на участках зяби, где применяли отдельные способы обработки.
Сплошная ледяная корка, притертая к поверхности почвы, сформировалась в вариантах с отвальной и плоскорезной обработками, фрагментарная (преимущественно по понижениям) — в варианте с чизельной обработкой. В вариантах с мульчированием ледяная корка носила преимущественно фрагментарный характер и не была плотно притертой к поверхности почвы, что, по всей вероятности, объясняется наличием мульчи из соломы.
При определении влажности слоя почвы 0...50 см в первый день стока было выявлено, что верхний (0...5 см) слой в варианте с отвальной вспашкой был наиболее увлажненным — 41,7 %, что более чем на 4 % выше, чем в варианте с плоскорезной, и на 14 % выше, чем в варианте с чизельной обработкой (табл. 6.5). Обращает на себя внимание резкий перепад во влажности почвы в этом варианте (отвальная вспашка) между слоем 0...10 см и нижележащим слоем. Разница достигает 5,5 % в абсолютном выражении. Несколько по-иному выглядит перераспределение влаги в слое почвы 0...50 см в варианте с плоскорезной обработкой. Здесь четко прослеживается разница в увлажнении слоя 0...30 см и нижележащего слоя (около 5 % в абсолютном выражении), что можно объяснить образованием «плужной подошвы» (ее еще называют «глянцевое дно») после прохода плоскореза. Наличие мульчи из соломы при этом способе обработки практически не повлияло на распределение влаги в слое почвы 0...50 см.
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона

«Ступенчатое дно», образуемое после прохода чизеля ПРВН-5-50 со стойками «параплау», способствует разрушению «плужной подошвы», улучшению водопроницаемости и в итоге повышению скорости передвижения влаги вниз по профилю. Разница во влажности между слоями почвы 0...30 и 30...50 см здесь едва превышает 2 %. Аналогичная картина наблюдалась в вариантах со сплошным и полосным мульчированием.
На основе полученных данных можно косвенно судить о скорости инфильтрации талых вод во время стока. Его возникновению способствовали резкое нарастание положительных температур и выпадение жидких осадков. К моменту формирования стока запасы воды в снеге были максимальными в варианте с чизельной обработкой и полосным мульчированием (79,8 мм). Почти на 30 мм они были меньше в варианте с отвальной вспашкой. Промежуточное положение занимал вариант с плоскорезной обработкой. За период стока выпало 10,2 мм жидких осадков, благодаря чему в значительной степени усилилась водоотдача из снега и увеличился сток.
Сток талых вод был максимальным в варианте с плоскорезной обработкой — 28,9 мм при коэффициенте стока 0,37. Дополнительное внесение мульчи из соломы по этому способу обработки практически не отразилось на стоке (табл. 6.6). Такой же интенсивности был сток по отвальной вспашке — 23,4 мм при более высоком коэффициенте. А это означает большие потери накопленной влаги в снеге.
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона

Резкое снижение объема стока — в 2,5...3,0 раза (за счет лучшей водопроницаемости) наблюдалось на делянках, обработанных чизелем. Небольшое увеличение стока при сплошном и полосном мульчировании в варианте с чизельной обработкой можно объяснить большими запасами воды в снеге.
Обращает на себя внимание величина смыва почвы, которая неадекватна стоку. Больше всего было утеряно почвы в варианте с отвальной обработкой — 4,7 т/га. Более чем в два раза был меньше смыв почвы на делянках с плоскорезной обработкой и в варианте с плоскорезной обработкой и мульчированием. Подобное явление связано с наличием стерни и растительных остатков на поверхности и в верхнем слое почвы. Они способствуют снижению скорости и турбулентности водных потоков, в результате чего уменьшается их размывающая способность.
Незначительный смыв почвы 0,6...0,9 т/га наблюдался в варианте с чизельной обработкой, а также с чизельной обработкой с мульчированием. В варианте с полосным мульчированием талая вода, попадая на полосу из мульчи с вышележащего участка, быстро теряла скорость и, фильтруясь через слой мульчи, освобождалась от твердого стока. Полосы из мульчи также деконцентрируют потоки воды.
Для установления связей между смывом почвы (Y) и рядом независимых переменных: стоком талых вод (х1); запасом воды в снеге и осадками за период стока (х2); глубиной промерзания почвы (х3); содержанием влаги перед стоком в слое почвы 0...5 см (х4), был проведен регрессионный анализ (табл. 6.7).
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона

Анализ показал, что наиболее распространены следующие виды линий регрессии между переменными: прямая, проходящая через начало координат (между смывом почвы и содержанием влаги в слое почвы 0...5 см), и прямая, не проходящая через начало координат (между смывом почвы и стоком талых вод, глубиной промерзания, запасом воды в снеге и осадках) (рис. 6.1...6.4).
Теснота связи, выраженная через коэффициент детерминации, наиболее слабой зависимостью характеризовалась между смывом почвы и стоком талых вод (R2 = 0,4009).
Далее в порядке возрастания прослеживалась парная зависимость между смывом и содержанием влаги в слое почвы 0...5 см (R2 = 0,7602 — средняя степень связи), она косвенным образом указывает на интенсивность просачивания талой воды и, следовательно, на сток. Более тесная связь наблюдается между смывом и глубиной промерзания почвы и очень тесная (R2 = 0,9969) — между потерями почвы от эрозионных процессов и запасами воды в снеге и осадках за период стока.
Таким образом, различные способы основной обработки почвы существенно повлияли на развитие водноэрозионных процессов во время стока талых вод. Наиболее перспективной в плане уменьшения потерь воды со стоком и смыва почвы оказалась чизельная обработка машинами с рабочими органами типа «параплау» в сочетании с мульчированием.
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона

Несколько по-иному проявилась почвозащитная роль способов основной обработки и мульчирования в период выпадения ливневых дождей. Так, 18 июня 2005 г. выпал ливневый дождь слоем 32,3 мм и интенсивностью 1,4 мм/мин. Продолжительность наиболее ливнеопасной части составила 18 мин. Выпадение такого количества осадков и с такой интенсивностью дождя наблюдается один раз в два года. Растения кукурузы находились в этот период в фазе 4...5 листьев, в связи с чем проективное покрытие поверхности почвы растениями составило в среднем 12...15 %. В вариантах с мульчированием оно увеличивалось за счет растительных остатков еще на 14...18 %.
После окончания ливня были замерены параметры водороин (ширина и глубина) и проведен расчет объема смытой почвы (табл. 6.8). Как показали исследования, смыв почвы от ливня полностью зависел от степени защищенности поверхности почвы растениями и мульчей.
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона

Максимальные потери почвы наблюдались на делянках, обработанных плугом (17,3 т/га). Количество водороин на делянке шириной 30 м составило 12 шт. при экстремальных значениях ширины и глубины соответственно 4 и 18; 3 и 6 см. Несколько меньше количество водороин при снижении их глубины и ширины было на делянках, обработанных плоскорезом. В варианте с плоскорезной обработкой и мульчированием измельченной соломой смыв почвы заметно сократился (почти в три раза), что можно объяснить почвозащитным действием мульчи, оставшейся на данный момент на поверхности почвы, а также лучшим развитием растений кукурузы. Совсем незначительный смыв почвы был в вариантах с чизельной обработкой и мульчированием. Данное обстоятельство во многом определяется уменьшением ударного воздействия капель дождя по поверхности почвы, а также лучшей водопроницаемостью, о чем пойдет речь в главе 6.3. Кроме того, в варианте с полосным мульчированием оставшиеся полосы мульчи служили барьером на пути потоков, образующихся при выпадении дождя, и задерживали твердую часть стока.
Для установления влияния различных свойств почвы (плотность сложения Х1 количество водопрочных агрегатов X2, водопроницаемость х3) и внешних факторов (количество мульчи, оставшейся на поверхности после посева х4) на ее смыв (Y) были рассчитаны уравнения парной регрессии (табл. 6.9).
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона

Как показывают результаты статистической обработки, в наибольшей степени смыв почвы от ливневого дождя зависит от содержания водопрочных агрегатов, далее идет водопроницаемость и количество мульчи, оставшейся после посева. Менее тесной зависимостью характеризуется взаимосвязь плотности сложения и количества смытой почвы (рис. 6.5...6.8).
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона

Возвращаясь к факторам, оказывающим влияние на развитие эрозии от выпадения ливневых дождей, следует отметить, что ее интенсивность во многом будет определяться ходом роста и развития растений кукурузы. Так, к фазе 9-го листа воздушно-сухая масса кукурузы увеличивается почти в 20 раз (табл. 6.10). Проективное покрытие почвы растениями уже составляет 40...45 %, а к фазе цветения оно увеличивается еще на 10...15%, что в значительной степени препятствует развитию эрозионных процессов.
Проанализировав интенсивность развития эрозии от стока талых вод и выпадения ливневых дождей, несмотря на различную физическую сущность их проявления, можно отметить общие закономерности влияния способов основной обработки в сочетании с мульчированием на сток воды и смыв почвы. Как во время стока талых вод, так и при ливне меньше всего было потеряно почвы в варианте с чизельной обработкой и сплошным и полосным мульчированием.
Здесь же наблюдалось уменьшение стока талых вод, повлиявшее в дальнейшем на запасы влаги в почве ранней весной.
Таким образом, способы основной обработки в сочетании с мульчированием имеют почвозащитную направленность и являются составной частью адаптивно-ландшафтного земледелия. Их необходимо рассматривать не как конечный, а как начальный этап длительного процесса агрогенной эволюции почв.
Важнейшие условия и факторы плодородия Северо-Кавказского региона