Введение к работе
Актуальность проблемы. Интенсификация земледелия, преобрета-ющая со временем все более широкие масштабы, неизбежно ведет к усилению воздействия на почву, на ее органическую часть за счет интенсивной обработки, средств химизации, сокращения и непредвиденной замены в наборе и чередовании возделываемых культур с большим использованием биогенных элементов из почвы.
В этих условиях одним из немногих факторов, способных регулировать и поддерживать почвенные процессы, остается чередование культур в севообороте с присущим им выносом и возвратом химических элементов. Все другие факторы, в том числе к удобрения, способствуют поддержанию условий для роста и развития растений. С органическими и минеральными удобрениями в почву возвращается определенное количество химических элементов, но с невысокими дозами оно настолько мало, что не способно компенсировать вынос элементов с товарным урожаем и побочной продукцией. Кроме того, внесение удобрений, инородного для почвы вещества, обладающего побочными эффектами, такими как подкисление или подщелачивание почвенного раствора, искусственное увеличение активности почвенных микроорганизмов, изменение суммы поглощенных оснований за счет обменных реакций и т.д., приводит к изменениям в качественном составе гумуса, уменьшает его количество за счет преобладания процессов минерализации, увеличивает долю нерастворимого остатка.
Поэтому весьма актуальным на сегодняшний момент является необходимость эффективного контроля за гумусным состоянием черноземных почв в условиях их интенсивного использования, который должен включать в себя изучение механизма гумусообразования, что позволит предотвратить возможные отрицательные последствия от применяемых приемов компенсации.
Цель исследований - установить в фазе стабилизации чернозема типичного профильное изменение показателей гумусного состояния от возделываемых культур севооборота и предшественников.
Для достижения поставленной цели были намечены следующие за-' Дачи:
- выявить изменение количества гумуса в межвегетационный период от вида культур в звене севооборота в результате применения
удобрений;
еылвить влияние непредвиденной замены культур (по тем или иным причинам) на изменение количества гумуса;
получить коэффициенты минерализации гумуса и гумификации растительных остатков под конкретной культурой звена севооборота и провести их оценку с литературными данными;
установить изменение группового и фракционного состава гумуса чернозема типичного от подкисления почвы в результате длительного применения удобрений;
разработать и испытать в первом варианте модель по оперативному контролю за изменением содержания гумуса (балансовым методом) на основе учета выноса и поступления химических элементов в зависимости от возделываемых культур звена севооборота;
осуществить прогноз изменения содержания гумуса в зависимости от чередования культур в севообороте.
Научная новизна: 1. Впервые в фазе стабилизированного состояния чернозема типичного установлены пределы изменения величины гумуса в межвегетационный (годовой) период под культурами звена севооборота.
2. Разработаны методические подходы в установлении изменения величины гумуса в объектах со стабилизированным состоянием почвообразовательного процесса. Важная роль принадлежит остаточной биомассе (пожнивные и корневые остатки) возделываемых культур, величина которой возрастает от дополнительных доз органичесіїих и минеральных удобрений, текущее ее разложение строго- зависит от функциональных особенностей самой почвы, химического состава остатков, вида культур и не зависит от общего годового количества биомассы, имеющейся в почве. Принятые расчеты на величину фактической годовой урожайности следует дополнить учетом всей формируемой биомассы (отчуждаемой с поля - зерно, солома, стебли и оставляемой в форме пожнивных и корневых остатков).
-
Остаточная, не разложившаяся, доля растительных остатков предшественника создает процесс гумусоооразования следующего года с учетом воздействия произрастающей культуры текущего года (изъятие элементов), что обеспечивает цикличность годовых почвенных процессов.
-
Получены фактические коэффициенты минерализации гумуса и гумификации растительных остатков для каждого варианта с удобре-
ниями с учетом конкретной культуры звена севооборота и особенно ее предшественников. Пределы их изменений на разноудобренных вариантах опыта под культурой гороха (предшественник ячмень) составили по коэффициенту минерализации 0,01053-0,01714 (против литературных 0,006-0,007), по коэффициенту гумификации - 0,22190-0,23420 (против литературных 0,22-0,28); под культурой ячменя в качестве пересева озимой пшеницы (предшественник горох) 0,00887-0,01483 и 0,23520-0,24470, соответственно (против вышеуказанных литературных данных); под культурой сахарной свеклы (предшественник ячмень) - 0,01841-0,02223 (против литературного 0,01) и 0,22010-0,22420 (против литературных 0,22-0,28).
Й. Составлены методические основы алгоритма балансового расчета (на принципиально новой основе), программа в компьютерном варианте по изменению содержания гумуса в зависимости от выноса и поступления химических элементов (Fe, Mn, Zn, Са, Mg, К) существующими культурами звена севооборота. Ошибка расчетов составляет 1-5%.
6. Установлено влияние кислотности почвы, как следствия применения удобрений, на групповой состав гумуса (г = 0,50-0,65) и перераспределение фракций гуминовых кислот свободных (г = 0,77-0,78) и связанных с кальцием (г = 0,82-0,89) в условиях данного длительного стационарного опыта.
Защищаемые положения. 1. Годовое изменение содержания гумуса чернозема типичного в фазе стабилизации происходит под влиянием произрастающей культуры и доли растительных остатков предшественников, тогда как роль удобрений проявляется только через создаваемое и оставляемое по принятой технологии уборки количество биомассы.
-
Текущее изменение группового и фракционного состава гумуса чернозема типичного происходит под влиянием подкисляющего действия удобрений.
-
Предложен метод расчета содержания общего гумуса в черноземе типичном (балансовый метод) через учет биогенных элементов в замом гумусе, выноса элементов Са, Mg, Fe, Zn, Mn с отчуждаемой частью общей биомассы и остаточном их содержании в пожнивно-кор-швых остатках культур севооборота.
-
На основе чередования культур в севообороте с присущим им шносом, возвратом химических элементов и формированием общей би-
омассы (должен учитываться не только уровень урожая) предлагается путь прогноза изменения содержания гумуса в черноземе типичном в межвегетационные периоды.
Практическая значимость результатов исследований. Разработанные методические подходы (стадия стабилизации почвенных процессов, учет общей биомассы, вместо одного уровня принятой урожайности, баланс гумуса на новой основе), позволяют установить годовое изменение гумусного состояния чернозема типичного в фазе стабилизации в зависимости от чередования культур в севообороте, их временного насыщения и доли остатков в почве, что можно рекомендовать для исследований в производственных и научных учреждениях. Материалы исследований могут использоваться в учебном процессе по курсу "Регулирование плодородия почв", '"Биогеохимия аг~ роландшафтов", "Почвоведение", "Почвоведение с основами землеустройства" и т.д.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались на научных и учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ВГАУ в 1995-1996 гг., международной конференции молодых ученых и специалистов в 1995 г., региональной научно-практической конференции, посвященной 150-летию В.В.Докучаева в 1996 г. По материалам диссертации опубликовано 4 работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, рекомендаций производству. Изложена на 130 страницах машинописного текста. Включает 19 таблиц, 2 рисунка, 12 приложений. Список литературы состоит из 162 наименований, в том числе 10 на иностранных языках.
