Мартин пламенов ненов оценка на воднофизични, топлинни и електрически свойства на почвата при агротехнически и хидромелиоративни въздействия



страница1/4
Дата24.04.2017
Размер0.67 Mb.
Размер0.67 Mb.
  1   2   3   4

СПЕЦИАЛИЗИРАН НАУЧЕН СЪВЕТ

ПО ПОЧВОЗНАНИЕ, АГРОХИМИЯ И ОБЩО ЗЕМЕДЕЛИЕ ПРИ ВАК

МАРТИН ПЛАМЕНОВ НЕНОВ

ОЦЕНКА НА ВОДНОФИЗИЧНИ, ТОПЛИННИ И ЕЛЕКТРИЧЕСКИ СВОЙСТВА НА ПОЧВАТА ПРИ АГРОТЕХНИЧЕСКИ И ХИДРОМЕЛИОРАТИВНИ ВЪЗДЕЙСТВИЯ


АВТОРЕФЕРАТ
на дисертация за присъждане на образователна и научна степен “Доктор”

Научна специалност “Почвознание”, шифър 04.01.02



Научни ръководители:

Ст.н.с. I ст. дсн инж. Никола Колев

Ст.н.с. II ст. д-р Мария Борисова

Рецензенти:

Ст.н.с. І ст. дсн инж. Иван Върлев

Ст.н.с. І ст. дсн Вълю Вълев

София, 2008 г.


СПЕЦИАЛИЗИРАН НАУЧЕН СЪВЕТ

ПО ПОЧВОЗНАНИЕ, АГРОХИМИЯ И ОБЩО ЗЕМЕДЕЛИЕ ПРИ ВАК



МАРТИН ПЛАМЕНОВ НЕНОВ

ОЦЕНКА НА ВОДНОФИЗИЧНИ, ТОПЛИННИ И ЕЛЕКТРИЧЕСКИ СВОЙСТВА НА ПОЧВАТА ПРИ АГРОТЕХНИЧЕСКИ И ХИДРОМЕЛИОРАТИВНИ ВЪЗДЕЙСТВИЯ


АВТОРЕФЕРАТ
на дисертация за присъждане на образователна и научна степен “Доктор”

Научна специалност “Почвознание”, шифър 04.01.02



Научни ръководители:

Ст.н.с. I ст. дсн инж. Никола Колев

Ст.н.с. II ст. д-р Мария Борисова

Рецензенти:

Ст.н.с. І ст. дсн инж. Иван Върлев

Ст.н.с. І ст. дсн Вълю Вълев

София, 2008 г.


Дисертационият труд е написан на 131 страници и включва 40 таблици и 107 фигури. В списъка на използваната литература са включени 203 заглавия, от които 97 на кирилица и 106 на латиница.

Защитата на дисертационния труд ще се състои на ............... от .......... часа в заседателната зала на СНС по Почвознание, Агрохимия и Общо земеделие при ВАК - ИП “Н. Пушкаров” 1080 София, ул. “Шосе Банкя” №7.

Материалите по защитата са на разположение на интересуващите се в библиотеката на ИП “Н. Пушкаров”. Вашите отзиви и бележки изпращайте на адрес: СНС по Почвознание, Агрохимия и Общо земеделие при ВАК - ИП “Н. Пушкаров” 1080 София, ул. “Шосе Банкя” №7.

УВОД
Физичните свойства на почвата са един от факторите за почвеното плодородие и характеризирането им е от съществено значение при оценка на уязвимостта и физичния статус на почвите в резултат на природни и антропогенни въздействия. Редица изследвания показват, че физичната деградация на почвата е най-разпространената форма на почвена деградация, която обуславя намаляване на плодородието на почвата и е един от факторите за ерозия на почвата. Значението на тази заплаха за почвата е отчетено в Стратегията за опазване на почвите в Европа и в Закона за почвите, където е отбелязано, че уплътняването на почвата е един от увреждащите почвата процеси и се забранява прилагането на технологии за обработка на почвите, които водят до ерозия, уплътняване и нарушаване структурата на почвите. В същото време информацията за изходното физично състояние на основните почвени различия, за референтни стойности, чрез които да се идентифицират промени във физичното състояние под влияние на различни антропогенни въздействия, е все още недостатъчна. Необходимостта от изследвания в тази насока е установена и при тестване на индикатори за уплътняване на подорния слой почва в рамките на проекта ENVASSO.

От физична гледна точка въпросът за повишаване на почвеното плодородие има два аспекта:

а) подобряване на неблагоприятните свойства на непродуктивните и малко

продуктивните почви

б) запазване на благоприятните физични свойства, осигуряващи високо

плодородие, т. е. запазване на почвите от физична деградация.

При всяко агротехническо или мелиоративно въздействие върху почвената покривка се променят едновременно по няколко почвени свойства, което показва необходимостта от комплексни изследвания на динамичната система “почва - растение – приземен слой въздух”. Все още е актуален въпросът за количествената оценка на тези промени и доколко те ще повлияят за намаление на почвеното плодородие. Това налага специализирани изследвания, които да дадат конкретни отговори и да подготвят препоръки за технологични решения, които да предпазят почвата от вредни въздействия.

Всяко решение в областта на планирането и прогнозирането на събитията или регулирането на мероприятията, осъществявани при земеделското производство, е свързано с оценката на комплекс от параметри за растението, коренообитаемия слой почва и приземния въздух. Измерването на тези параметри е свързано с различни проблеми. Един от тях е пространствената изменчивост на свойствата на почвата и спецификата на агротехническите мероприятия, които се провеждат на полетата, с различна площ. Масово се използва принципът за наземното точково измерване на физичните свойства на почвата, което се осъществява в една фиксирана точка от полето. Такива данни са случайни и в общия случай непредставителни и непоказателни за цялата площ.

Моделирането на процесите в земеделието също се базира на количествена информация, получавана както в резултат на експедиционни измервания, така и в рамките на продължителни полски експерименти. Така че, за да се провеждат показателни и ефективни измервания, трябва да се използват адекватни физични методи и технически средства за оценка на свойствата и параметрите на изследвания обект, в случая на почвата, като компонент на системата “почва - растение – приземен слой въздух”.


  1. СЪСТОЯНИЕ НА ПРОБЛЕМА. ЦЕЛ И ЗАДАЧИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯТА

В направения литературен обзор са проучени изследвания в три основни направлевия. Разгледано е влиянието на агротехническите и хидромелиоративните въздействия върху влажността, основните физични, топлинните и електрическите свойства на почвата. Отделено е внимание на приложението на различни електронни средства за оценка на воднофизични, топлинни и електрически свойства на почвата при експедиционни изследвания в полски условия. Установено е, че:

1. За да се оцени състоянието и промените на основни воднофизични, топлинни и електрически свойства на почвата е необходимо да се провеждат пространствено разпределени измервания на полето.

2. Няма единна методика за провеждане на експедиционни измервания за оценка на почвените свойства, а те се извършват в зависимост от целите на изследването, от агрометеорологичните и стопански особености на селскостопанския район и от техническите възможности за събиране, пренасяне и съхранение на данните.

3. За да се оцени какви промени настъпват и доколко те ще повлияят на почвеното плодородие се налагат специализирани комплексни изследвания и моделиране на процесите, които да дадат конкретни отговори и да подготвят препоръки за технологични решения, за да се предпази почвата от вредни въздействия и да се повиши почвеното плодородие.

4. Необходима е допълнителна информация за степента на уплътняване на почвата от селскостопанската техника в страната поради непрекъснатото обновяване и голямото разнообразие на нова съвременна тежка селскостопанска техника, което налага продължаване на изследванията в тази насока.

Изложените съображения са основа за дефиниране на целта и задачите на работата.

Целта на дисертацията е да се оценят промените в основните воднофизични, топлинни и електрически свойства на системата “почва – растение – приземeн слой въздух” при прилагане на основни агротехнически и хидромелиоративни въздействя.

За постигане на поставената цел е необходимо да се решат следните задачи:

1. Провеждане на пространствено разпределени измервания за установяване на промените в основните воднофизични и топлинни свойства на почвата при прилагане на някои агротехнически въздействия. Създаване на база данни от полски изследвания.

2. Определяне на промените във воднофизичните и топлинните свойства на почвата чрез използване на различни методи и високочувствителна измервателна апаратура. Получаване на контурни изображения на влажностните и топлинните полета на почвата и растителната покривка.

3. Оценка на системата „почва – растение – приземен слой въздух” като резултат от различни агротехнически и хидромелиоративни въздействия през отделни фенофази на отглежданите култури.

4. Установяване на уплътняването на почвата при многократните

преминавания на селскостопанската техника по полето.


  1. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ


2.1. Методика и техника на полските опити

 

За реализиране на поставените задачи през периода 2003-2006 г. са проведени изследвания с комплексни полски опити, извеждани в опитните бази на ИПТП край гр. Чирпан и на ИП “Н. Пушкаров” край Божурище, Софийска област, и с. Цалапица, Пловдивска област при различни почвено-климатични условия.



 

Опитна база Божурище, Софийска област

 

Комплексният полски опит в опитната база на ИП ”Н. Пушкаров” край Божурище, Софийска област е заложен по блоковия метод в четири повторения с големина на опитните парцелки: за системите на обработка - 240 m2, за торенето - 120 m2, при неполивни условия.



В полския опит е изследвано комплексното влияние на факторите:

Фактор А – Системи на обработка на почвата.

Изпитвани са две системи на основна обработка на почвата в четириполно сеитбообращение: слънчоглед - пшеница - царевица - пшеница: 1. Традиционна: оран с обръщане на орния слой на 22-25 сm през първата година и на 15-20 сm през третата година срещу окопните култури и дискуване на 8-10 сm за зимните житни култури през втората и четвъртата година; 2. Минимална: разрохкване на 22-25 сm дълбочина през първата година и на 15-20 сm през третата година срещу окопните култури и дискуване на 8-10 сm за зимните житни култури през втората и четвъртата година от ротацията.



Фактор В – Торене.

Изпитвани са 4 нива на минерално торене: Т0 - неторено; Т1 - намалена с 25% оптималната норма на торене; Т2 - оптимална норма на торене, определена по модела за даване на препоръки за торене в зависимост от изискванията на отглежданите култури и запасеността на почвата с основните хранителни елементи и Т3 - завишена с 25% оптималната норма на торене. Оптималната норма на торене за пшеницата е N12P12K8; за царевицата – N16P12K8 и за слънчогледа – N12P12K12.

През експерименталния период е осъществявана интегрирана борба срещу плевелите. Останалите агротехнически мероприятия са провеждани съгласно технологията на оглежданата култура в опита.
Опитна база на ИПТП Чирпан
Стационарният дълготраен торов полски опит в ИПТП Чирпан е заложен по метода латински квадрат в 3 повторения. Големината на опитната парцелка е 50 m2 (6 х 8,34), а на реколтната – 20 m2 (3,6 х 5,56). В двуполно сеитбообращение памук - твърда пшеница при неполивни условия в полския опит схемата на торене е 4N х 4P + 9K = 25 варианта. Торовите норми на азота и фосфора за памука са 0; 6; 12 и 18 kg/da, а на калия – 0; 6; и 12 kg/da. Основните агротехнически мероприятия при отглеждането на памука са извършвани съобразно възприетата за района технология.
Опитна база Цалапица, Пловдивска област

 

Комплексният полски опит в опитната база на “Н. Пушкаров” в Цалапица, Пловдивска област е заложен по блоковия метод в сеитбообращение: окопно –житно – окопно – житно. Изследваните показатели са проследявани в посев с царевица и соя . Всички варианти са заложени в 3 повторения, или 54 броя парцелки със следните размери: ширина 4,20 m х дължина 8 m, с площ на опитната парцелка 33,6 m2. В полския опит е изследвано влиянието на факторите:



Фактор А – Торене: 1 - неторен вариант (контрола), 2 - N4P12K10 торене: азотният тор е внесен с предсеитбената обработка, а фосфорните и калиеви торове са внесени с есенната дълбока оран. Извършено е листно подхранване и предсеитбено третиране на семената. Семената са третирани с нитрагин и при сеитбата не се внася азотен тор. Изпитвани са варианти със семена, третирани с двата хуматни тора и 70% азотно торене.

Фактор Б - Поддържани са следните водни режими: 1 – ненапояван; 2 – оптимално поливан по показанията на инфрачервен термометър; 3 – с предполивна влажност 70% ППВ до цъфтеж и 4 – с предполивна влажност 80% ППВ, след цъфтеж.

Останалите агротехнически мероприятия при отглеждането на културите са извършвани съобразно възприетите за района технологии.

 

2.2. Изследвани показатели в полските опити

 

Изследваните показатели са проучвани в посеви от слънчоглед, пшеница и царевица – в опитна база Божурище, Софийска област; в посев от памук – в ИПТП Чирпан и в посев от соя и царевица – в опитна база Цалапица, Пловдивска област.



Методическите подходи на това изследване целят да се постигне добра организация на този тип електронни измервания в полето и да се осигури необходим обем информация от минимален брой измервателни точки, пространствено разпределени в полето.

В


лажността на почвения профил е измервна с електронен променливотоков мост. За сензори са използвани гипсови блокчета, заложени на представителни места в посев от соя на дълбочина 10, 20 и 40 cm. За контрол на коректността на измерванията на влажността на почвата с електронния мост, със сонда, са взимани и почвени проби в 4 повторения в слоевете: 0-10, 10-20, 20-30, 30-40 и 40-60 cm дълбочина, и по тегловния метод е определена влажността им.

Обемнота плътност на почвата е определяна до 40 сm дълбочина през 10 cm по метода на Качински с пръстени, с обем 100 cm3

Твърдостта на почвата е определяна също до дълбочина 40 сm, през 5 сm с твърдомер с падаща тежест.

Определено е съотношението на твърдата, течната и газообразната фаза на почвата, като са използвани показателите влажност, обемна и относителна плътност, както и порьозност на почвата.

За да се оцени по-пълно температурно-влажностната картина на системата “почва - растение - приземен слой въздух”, са провеждани измервания на основните елементи на микроклимата със стандартни метеорологични уреди.

Измерването на влажността и температурата на почвата е извършвано през отделни фенофази от развитието на отглежданите култури.

Топлината, изразходвана за транспирация (LE), интензивността на евапотранспирацията (Е) и топлинният поток в приземния въздух (Н) се изчислявани по данни от измерванията на нетната слънчева радиация (Rn), интензивността на топлинния поток в почвата (G), градиентите на температурата (ΔT) и влажността на приземния въздух (Δe), при известни стойности на специфичната топлина на изпарение (L):


(1)
Турбулентният топлинен поток над растителната покривка (Н) е изчисляван по:


(2)

 С помощта на дисперсионен анализ на данните от памук, пшеница, царевица и слънчоглед е оценено влиянието на начина на обработка, торенето и метеорологичните условия върху добивите. Намерени са математически зависимости между влажност и обемна плътност на почвата, като за целта е използван регресионен анализ на данните. Параметрите на моделите са оценени по метода на най-малките квадрати. За избор на модел са използвани стандартни статистически процедури: коефициент на множествена детерминация (R2), F- статистика, стандартна грешка на оценката (E), както и t - критерий за значимост на коефициентите на регресия.


  1. УСЛОВИЯ НА ИЗСЛЕДВАНЕТО

За провеждане на изследването са избрани опитни бази в различни географски райони на страната (фиг.1).



Фиг.1. Местоположение на опитните бази

 

Опитна база Божурище е разположена в Софийския почвено-географски район на Югозападна България. Релефът е равнинен, надморска височина - 554 m.



Опитна база с. Цалапица, Пловдивска област е разположена на 4 km от левия бряг на река Марица в Южна България. Има равнинен терен, надморска височина - 160 m.

Опитна база на ИПТП гр.Чирпан е разположена в Южна България, Тракийската низина на 173 m надморска височина.

Избраните опитни бази освен по географско разположение се различават в почвено и климатично отношение.

 

3.1. Характеристика на изследваните почвени различия

 

За провеждане на изследването са избраните почвени различия от тежко глинесто-песъкливи (смолници) до леко песъкливо-глинести (ливадно-канелена) почви.



 

Опитна база Божурище, Софийска област

 

Почвата в опитна база Божурище е мощна, излужена смолница, представителна за широко разпространените, силно глинести смолници в Софийско. Характеризира се с мощен (около 1 m) черен, много глинест хумусен хоризонт. По-дълбоко по профила следва мощен глинест, тъмнокафяв преходен хоризонт, който на дълбочина около 250 cm ce сменя от почвообразуващите материали. Почвеният профил на смолницата е много тежък и има средно глинест механичен състав, много еднороден по цялото поле. Съдържанието на физична глина и ил е много високо. Останалите фракции на механичния състав са в малки количества.



  Относителната плътност на почвата е 2,68. Обемната плътност в сухо състояне е 1,95-2,0 g/cm3, а при ППВ - 1,23-1,25 g/cm3. Порьозността на почвата е 41-43%, а влажността на завяхване се колебае от 23 до 26%.

Химичните свойства на почвата в опитното поле варират слабо, което е признак за почвено еднообразие. По съдържание на хумус (2,43-3,82) почвата се отнася към средно хумусните. Наблюдава се закономерно и постепенно намаляване на хумуса от повърхността до 120 cm дълбочина.

Съдържанието на общ азот е в ниски до умерени количества, което постепенно намалява по дълбочина на профила. По съдържание на общ фосфор почвата е слабо запасена. Наблюдава се дълбоко излужване на карбонатите от почвения профил. Те се намират извън пределите на хумусния и преходния хоризонти.

Почвата има неутрална до слабо алкална реакция в хумусния хоризонт, алкална в преходния и подчертано алкална в С хоризонт.

Смолницата в опитното поле се характеризира с голям сорбционен капацитет, който не се изменя значително по дълбочина на профила. В сравнение със смолниците в другите райони на страната той е най-висок и напълно съответства с механичния й състав.

 

Опитна база на ИПТП Чирпан

 

Почвата в опитната база на ИПТП Чирпан е излужена смолница. Различава се от смолниците в Софийско по условия на почвообразуване (материнска скала) и климатични условия, поради което се характеризира с редица специфични свойства. Характерно е наличието на силно уплътнена зона на профила (слят хоризонт), която започва от хумусния хоризонт (от около 25 cm дълбочина) и стига до долната част на преходния хоризонт. В сравнение със смолниците в Софийско, почвата е по-мощна (А + В = 250 cm). Почвеният профил е глинест до 200-250 cm, докато в Софийско на дълбочина 120-130 cm механичният състав е по-лек.



Излужените смолници спадат към групата на богатите с хумус (1,8-3,0%) и най-плодородни почви на Южна България. Почвената реакция е от слабо кисела до неутрална (рН = 6-7). Сорбционният капацитет е висок - 35-50 meq/g почва. Ха-рактеризират се с малка водопропускливост, обемна плътност 1,0-1,2 g/cm3, относителна плътност - 2,4-2,6 и ниска обща порьозност. Общият запас на азот в слоя от 0-30 cm е 500-600 kg/da, a no отношение на усвоим азот е със слаба до средна запасеност. Количеството на общия фосфор е 100-250 mg/100 g почва, но голяма част от фосфора е свързан под формата на железни и алуминиеви фосфати. Естественото съдържание на усвоим фосфор е ниско. Запасени са добре с обменен и с резервен калий. Посочените стойности характеризират почвата като бедна до средно запасена с азот, слабо обезпечена с фосфор и добре снабдена с калий.
 Опитна база Цалапица, Пловдивска област

 

Почвеният тип е алувиално-ливадна почва, но има основание да се разглежда като излужена ливадно-канелена почва, за която е характерна диференциация на профила по механичен състав. По механичен състав почвата е леко до средно песъкливо-глинеста в хоризонт A c преобладаване на песъкливите механични елементи пред иловата фракция. В преходния В хоризонт почвата е тежко песъкливо-глинеста до песъкливо-илеста. Диференциацията на почвения профил е ясно изразена по отношение на иловата фракция. Съотношението на ил от хоризонт В към ил от хоризонт A e между 2 и 2,2.



  Обемната плътност на почвата е 1,47-1,62 g/cm3. Измерените стойностите на този показател се намират на горната граница, характерна за минералните почви. Средната стойност на обемната плътност за слоя 0-100 cm е 1,56 g/cm3 и е показателна за изчисляване на общите водни запаси при ППВ, поливната норма и други.

Средната стойност на капилярната влажност (ППВ) за слоя 0-100 cm e 19,6%, влажността на завяхване е 11,1%, а продуктивната влажност - 8,4%.

Общата порьозност на почвата е незадоволителна по целия профил. Порите в орницата са доста груби и прекъснати поради отсъствие на структурни агрегати, както и поради наличие на голямо количество изветрителни материали с размери 1-10 cm. В сравнение с орницата подорният хоризонт (30-60 cm) e прорязан от пори с по-малък диаметър. Подобна на общата порьозност, агрегатната порьозност по целия профил е незадоволителна (30,3%).

По целия профил на почвата липсват карбонати. Реакцията е слабо кисела в орницата до неутрална в долната си част (рН 6,1-6,5).

По съдържание на хумус почвата спада към групата на беднохумусните. Съдържанието на хумус намалява постепенно в горните 90 cm на профила.

В съответствие с незначителното съдържание на хумус по профила е и слабото обезпечаване с общ азот, като по дълбочина количеството на азота намалява постепенно. Количеството на общия фосфор е два и повече пъти по-голямо от това на азота, което я прави почва с благоприятен фосфатен режим.

Калиевият режим на тази почва е благоприятен, с достатъчно съдържание на резервен и обменен калий.
3.2. Климатични и метеорологични характеристики на експерименталните бази

 

Опитна база Божурище, Софийска област

 

Опитна база Божурище попада в климатичния район на високите полета в Югозападна България.



Периодът на изследването обхваща години, които се различават по количество и разпределение на падналите валежи през вегетационния период на отглежданите култури (фиг. 2)




Фиг. 2. Валежи и температури за изследвания период (2003-2006 г.)

 

Опитна база Цалапица, Пловдивска област

 

Опитната база на ИП “Н. Пушкаров” в Цалапица, Пловдивска област се намира в климатичния район на Източна Средна България.



През експерименталния период количеството на валежите е различно по години и неравномерно разпределено (фиг. 3).




Фиг. 3. Валежи и температури за изследвания период (2003-2006 г.)

 

Опитна база на ИПТП Чирпан

 

През експерименталния период количеството на валежите е различно по години и неравномерно разпределено. Температурата и относителната влажност на въздуха през вегетационния период на памука се различават значително (фиг. 4).





 


Фиг. 4. Валежи и температури за изследвания период (2003-2006 г.)

 



Сподели с приятели:
  1   2   3   4


©zdrasti.info 2017
отнасят до администрацията

    Начална страница