Содержание к диссертации
Введение
Особенности изменения плодородия почв и урожайности культур на эродированных почвах 8
1.1 Влияние рельефа и эрозионных процессов на агрохимические свойства почв склонов...
1.2 Урожайность сельскохозяйственных культур и особенности применения удобрений в условиях эрозионного ландшафта 22
1.3 Агрохимическое обследование почв склонов 29
Объекты и методы исследования 32
2.1 Условия проведения исследований 32
2.2 Агроклиматические условия 36
2.2.1 Особенности гидротермических условий в годы проведения исследований 38
2.3 Объекты и методы исследования 42
2.3.1 Объекты исследования 42
2.3.2 Методы исследования 45
Пространственные и временные изменения агрохимических свойств серых лесных почв и черноземов типичных (на примере Бирского и Чишминского районов) 50
3.1 Изменение агрохимических свойств почв при длительном сельскохозяйственном использовании 50
3.1.1 Динамика гумусного состояния 50
3.1.2 Изменение реакции почвенной среды 55
3.1.3 Многолетняя динамика фосфатного состояния почв 56
3.1.4 Мониторинг калийного состояния почв 60
3.1.5 Обеспеченность серых лесных почв и черноземов микроэлементами 63
3.2 Пространственная неоднородность агрохимического состава серых лесных почв и черноземов типичных
IV. Изменения агрохимических свойств почв в эрозионных ландшафтах
4.1 Особенности агрохимического обследования почв склонов
4.2 Изменения агрохимических свойств серых лесных почв по профилю склона
4.3 Пространственное изменение свойств черноземов на склонах
4.4 Исследования неоднородности почвенного покрова и агрохимических свойств почвы в геоморфологических профилях...
V. Изменение урожайности и химического состава культур на различных элементах рельефа
5.1 Урожайность яровой пшеницы на серой лесной почве, расположенной на склоне
5.1.1 Изменение урожайности и структура урожая по элементам рельефа
5.2 Изменение урожайности сельскохозяйственных культур на черноземе типичном на различных элементах рельефа
5.2.1 Изменение урожайности и структуры урожайности яровой пшеницы 1999, 2001 г.г. на поле со сложным рельефом
5.2.2 Изменение урожайности зеленой массы кукурузы
Выводы
Предложения производству
Библиография
- Урожайность сельскохозяйственных культур и особенности применения удобрений в условиях эрозионного ландшафта
- Изменение реакции почвенной среды
- Изменения агрохимических свойств серых лесных почв по профилю склона
- Изменение урожайности сельскохозяйственных культур на черноземе типичном на различных элементах рельефа
Введение к работе
Актуальность. Большое разнообразие геоморфологических условий и, соответственно, типов растительности способствовало формированию на Южном Урале и в Приуралье различных типов, подтипов и разновидностей почв. При этом более 70 % или около 3,8 млн. га пахотных почв, находящихся в сельскохозяйственном использовании, расположена на склонах и в разной степени подвержена процессам эрозии и дефляции. Почвы склонов характеризуются, как правило, пониженным плодородием и его пестротой в пределах поля.
Особенности почвенного покрова эрозионных агроландшафтов республики изучены достаточно подробно (Лысак, 1970, 1988; Гарифуллин, Рамазанов, 1983,1997; Хазиев и др.,1995). Но при решении прикладных задач, в частности, при агрохимическом обследовании почв и внесении удобрений роль рельефа, особенно его мезоформ, учитывается недостаточно. Внесение усредненных норм удобрений на поле, особенно в последние годы при их остром недостатке, не только экономически невыгодно, но и экологически небезопасно.
Вместе с тем адаптивно-ландшафтная система земледелия, являющаяся наиболее оптимальной с точки зрения организации территории и рационального землепользования, основывается на введении специализированных севооборотов, почвозащитной обработке почвы и дифференцированном применении удобрений. Последнее возможно при обеспечении хозяйств более детальными агрохимическими картограммами, учитывающими пестроту агрохимических свойств почв; выявлении факторов, определяющих варьирование урожайности культур и отзывчивости их на внесение удобрений на склоновых землях.
Цель и задачи исследования. Целью исследования явилось установление особенностей пространственного варьирования агрохимических свойств серых лесных почв и черноземов типичных, расположенных на склонах и урожайности зерновых культур. В задачи исследования входило:
1. Определение временной и пространственной изменчивости агрохимических свойств серых лесных почв и черноземов типичных при их длительном сельскохозяйственном использовании в зависимости от рельефа и уровня применения удобрений.
2. Выявление особенностей пространственного варьирования агрохимических свойств пахотных почв и урожайности сельскохозяйственных культур на пологих склоновых землях.
3. Установление агрохимических свойств почв, определяющих колебания урожайности культур и эффективность применения удобрений в эрозионных ландшафтах.
4. Определение размера элементарного почвенного участка при агрохимическом обследовании для разных типов склонов.
Научная новизна. Установлена динамика агрохимических свойств серых лесных почв и черноземов за 30 лет при различном уровне применения удобрений.
Впервые проведено сравнение традиционного и детального агрохимического обследования пахотных почв в эрозионных ландшафтах. Установлена степень варьирования отдельных агрохимических свойств почв (гумусирован-ности, содержания основных элементов питания, микроэлементов, солей тяжелых металлов) и урожайности сельскохозяйственных культур по элементам рельефа.
Обоснована целесообразность детального агрохимического обследования пахотных почв на склонах и дифференцированного применения удобрений.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Производству предложена усовершенствованная методика проведения детального агрохимического обследования пахотных почв в эрозионных агроланд-шафтах. Показана различная эффективность минеральных удобрений на сопряженных элементах рельефа и в перспективе необходимость дифференцированного внесения удобрений с учетом пестроты агрохимических свойств почв.
Работа выполнена в рамках научных исследований ГНТП АН РБ «Ландшафтная система земледелия и адаптивные технологии производства продукции растениеводства».
Результаты исследований внедрены в ОПХ «Бирское» и «Чишминское» БНИИСХ и Уфимском районе РБ, рекомендованы для внедрения в хозяйствах Республики Башкортостан и других регионов лесостепной и степных зон Поволжья и Урала.
Защищаемые положения
- динамика агрохимических свойств серых лесных почв и черноземов при длительном сельскохозяйственном использовании зависит от уровня применения удобрений и местоположения полей в;
- наибольшей пространственной вариабельностью агрохимических свойств отличаются поля, расположенные на склонах; особенность изменения содержания гумуса, макро- и микроэлементов на сопряженных элементах рельефа и частях склона зависит от формы склона;
- дифференцированное применение удобрений на склоновых полях обусловлено пестротой агрохимических свойств почв и урожайности зерновых культур, различным выносом элементов питания и отзывчивостью на внесение удобрений в пределах разных частях склона.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты исследований были доложены на международных научно-практических конференциях «Машинные технологии дифференцированнго применения удобрений и мелиорантов» (Рязань, 2001), «Актуальные проблемы развития прикладных исследований и пути повышения их эффективности в сельскохозяйственном производстве» (Казань, 2001), Всероссийском координационном совещании «60 лет Географической сети опытов с удобрениями» (Москва, 2001), региональных конференциях «Аграрная наука на рубеже тысячелетий» (Ижевск, 2001), «Создание высокопродуктивных агроэкосистем на основе новой парадигмы природоиспользования» (Уфа, 2001). По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 157 страницах, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, включает 43 таблицы, 6 рисунков и 19 таблиц в приложении. Список использованной литературы включает 199 наименований, в том числе 27 на иностранных языках.
Автор выражает глубокую признательность своим коллегам центра агрохимической службы «Башкирский», оказавших помощь в проведении аналитической работы и благодарность с.н.с. БНИИСХ Ф. М. Богданову, за совместное выполнение части полевых работ.
Урожайность сельскохозяйственных культур и особенности применения удобрений в условиях эрозионного ландшафта
В последние годы эрозия почв стала одним из основных сдерживающих факторов в повышении урожайности сельскохозяйственных культур. На развитие почвенно-эрозионных процессов оказывают влияние как природные, так и антропогенные факторы. К природным факторам относятся климат, рельеф местности, почва, растительный покров. В естественных условиях из-за покрова почвы растительностью разрушение её эрозией незначительное. Однако в результате распашки целинных степных и лесостепных пространств и вырубки лесов влияние природных факторов на развитие эрозии сильно возросло. Длительное и интенсивное воздействие человека на почву привело к резкому снижению ее плодородия и непредсказуемым экологическим последствиям. С увеличением степени смытости почвы урожайность полевых культур снижается на 10-60% и более, но реакция их на эродированность почв неодинакова. Об этом свидетельствуют обобщенные средние данные уровня урожайности различных культур на смытых почвах в сравнении с несмытыми в Нечерноземной зоне, ЦЧЗ, на Украине (табл. 1.1).
По данным С.И.Федорова (1989) на слабоэродированных почвах урожай яровой пшеницы снижается на 20, среднеэродированных - на 36-40, на сильноэродированных - до 63% по сравнению с неэродированными. Только на эродированных землях ЦЧЗ недобор продукции растениеводства ежегодно составляет в пересчете на зерно 12,2 млн. ц (Иванов, 1984). Наличие эродированных почв одна из основных причин неполного использования биоклиматических ресурсов районов. Например, биоклиматический потенциал в ЦЧЗ средний и повышенный; он составляет для зерновых культур 60-65 ц/га и сена многолетних трав 140-150 ц/га (Шатилов и др., 1985). Однако анализ урожайности зерновых культур показывает, что уровень его использования низкий. Так, за последние годы урожайность зерновых культур в зоне составляла 18,8-24,3 ц/га, а сена многолетних трав - 21,1-36,6 ц/га. В то же время исследования научно-исследовательских учреждений и опыт передовых хозяйств показывают, что при соблюдении противоэрозионной агротехники, сохранении в почве основных элементов минерального питания и правильном применении удобрений существует реальная возможность добиться устойчивого повышения урожайности зерновых культур в среднем по зоне до 25-30 ц/га и многолетних трав на сено до 50-760 ц/га.
Исследования, проведенные в Белгородском научно-исследовательском институте сельского хозяйства на типичном черноземе разной степени смытости с ячменем, кукурузой, озимой пшеницей и горохом показали снижение урожая всех культур, содержание белка и клейковины в зерне на слабосмытой почве в сравнении с несмытой. В большей степени эта закономерность была выражена у ячменя, пшеницы, в меньшей - у гороха и кукурузы (Лукин, Солдат, 1998).
Вследствие глубокой расчлененности рельефа в границах бывшего СССР на склонах крутизной более 1 размещено 119 млн. га (54%) пашни из 226 млн. га пашни, смытые почвы составляют 37,8 млн. га (17,2%). Особенно большой удельный вес смытой пашни в Центрально-Черноземном (20% всей пашни в районе), Северо-Кавказском (22%), Поволжском (25%), Волго-Вятском (27%) природно-экологических районах, на Украине (30%) и в Молдавии (25%).
В республике свыше 70% площади сельскохозяйственных угодий расположено на склонах различной крутизны: в том числе пашни на склонах крутизной до 1 - 27,6%; 1-3 - 41,9%; 3-5 - 18,2%; 5-7 - 7,8 и более 7 - 4,5%.
Ежегодная потеря почвы с пахотных склоновых земель в среднем составляет около Ют/га, в составе которых из почвы уносится 300-500 кг гумуса, 30-50 кг азота, 10-20 кг фосфора, 20-30 кг подвижного калия. Эти потери превышают вносимые объемы элементов в виде минеральных и органических удобрений и формируют в почвах дисбалансы гумуса и минеральных элементов (Миркин и др., 1999)
Известно, что рельеф влияет на распределение по поверхности Земли климатических элементов, на характер растительности, водный режим, определяет интеграцию питательных элементов и мелиоративное состояние почвы (Дж. Фортескью, 1985; Валесян, 1966; Джеррорд, 1984; Баликин, 1992). Вследствие этого возделываемые культуры, занимающие различные местоположения в пространстве, имеют неодинаковую обеспеченность гидротермическими и радиационными ресурсами за вегетационный период. Сила ветра, изменяющаяся в том или ином направлении, создает различные условия и для снегонакопления. Под влиянием рельефа наблюдается перераспределение осадков. Величина испарения со склонов различной ориентации неодинакова и обуславливает неоднородный характер условий увлажнения почв (Константинова, 1992).
Изменение реакции почвенной среды
В исследуемых почвах кислотность и содержание гумуса считается наиболее устойчивыми показателями плодородия, а динамика их во времени является характерным индикатором рационального использования земель. Основная часть кислых почв в республике размещены в Северной и Северовосточной зонах и занимают 35% площади пашни.
По материалам «Государственного доклада о состоянии окружающей природной среды Республики Башкортостан в 1999 году» в республике 1444,5 тыс. га кислых почв сельскохозяйственного назначения, в том числе пашни -1371,4 тыс. га. Из указанной площади 471,2 тыс. га составляют сельхозугодья, из них 442,3 тыс. га пашни имеют среднекислую, а 44 тыс. га пашни сильнокислую реакцию среды почв. Наибольшая площадь таких земель находится в Мишкинском - 81,1 тыс. га (93%), и в Бакалинском - 94,7 тыс. га (86,6%) районах.
Следует отметить, что в почвах республики, особенно в лесостепной зоне, наметилась устойчивая тенденция подкисления, постепенно растут площади сильнокислых и среднекислых почв, происходит подкисление черноземов лесостепной зоны.
Почвы Бирского района характеризуются близкой к нейтральной степенью кислотности, обменная кислотность составляет 5,5-5,6 ед. рН. В период между первым и третьим циклами агрохимического обследования произошло увеличение площадей пахотных почв со средней и слабокислой реакцией - с 54,9% до 70,4%; уменьшением доли нейтральных почв с 13,3% до 4,5%). В среднем по району произошло подкисление почв на 0,1 единицу рН.
Пахотные почвы ОПХ «Бирское» характеризуются более кислой реакцией (рН 5,1-5,2). До 1982 года от 75 до 80 % почв имели слабокислую реакцию и 5-12% - среднекислую (4,6-5,0 рН). К 1987 году площадь среднекислых почв увеличилась только на 10%.
По-видимому, основными причинами подкисления почв в эти годы являются низкие темпы известкования при возрастающих объемах вносимых удобрений, в т.ч. физиологически кислых. Так, если в 1966-1970 годах было внесено минеральных удобрений под все сельскохозяйственные культуры в среднем 21,2 кг/га по району и 76 кг/га в опытном хозяйстве, то в 1986-1990 годы внесли соответственно - 79 кг/га и 260 кг д.в./га(табл. 3.2).
В последующие годы идет тенденция сокращения площадей кислых почв, чему способствовало известкование пахотных почв опытного хозяйства в 1993 -1995 годах по полной гидролитической кислотности. Средневзвешенный показатель обменной кислотности в 1999 году составил 5,5 ед. рН (табл. 3.1).
В Чишминском районе также наблюдается тенденция подкисления пахотных почв и перехода черноземов из категории нейтральных в категорию средне- и слабокислых. Так, в период между I и IV турами обследования площади со слабокислой реакцией среды увеличились более чем в два раза, площади с нейтральной степенью кислотности уменьшились за этот же период на 15%, что связано с интенсивным выносом кальция урожаем (Приложение 2).
В ОПХ «Чишминское» за этот же период поля с нейтральной реакцией среды уменьшились на 13%. В то же время средневзвешенный показатель кислотности остается стабильным: в среднем по району обменная кислотность составляет 6,1 и 6,5 по опытному хозяйству (табл. 3.3).
Поскольку в питании растений принимают участие различные формы фосфорных соединений, имеющие разную растворимость и разный количественный уровень в почве, то характеристика запаса доступного фосфора не отвечает содержанию в почве какой-либо одной формы фосфора, а по мнению А.В.Соколова (1958) составляет «суммарное питательное значение всех фосфатов почвы, условно выраженное в количестве миллиграммов Р2О5, эквивалентных по всей усвояемости наиболее подвижным фосфатом почвы». В агрохимической практике прочно утвердился термин «подвижные фосфаты» возможно в связи с непосредственным участием этих соединений в процессах перехода фосфора из твердых фаз в раствор и обратно. Определение подвижного фосфора осуществляется в агрохимии методами А.Т. Кирсанова, Ф.В. Чирикова и Б.П. Мачигина в зависимости от типа почв. В соответствии с этими методами содержание подвижного фосфора по результатам агрохимических обследований, проведенных агрохимцентром «Башкирский» свидетельствует о большой пестроте обеспеченности почв республики подвижным фосфором. Это связано как с генетическими особенностями почв, так и с различиями в системе землепользования.
Однако при анализе динамики агрохимических показателей почв недостаточно сопоставление только их средневзвешенных значений (Касицкий, 1983). Более показательным является динамика изменения площадей почв по группам обеспеченности фосфором. Переход почвы из группы с очень низким и низким содержанием фосфора в группу со средним или повышенным содержанием фосфора, как правило, сопровождается увеличением урожая той культуры, которая выращивается на этой почве. Такого мнения придерживаются В.Д.Цыганок (1990), Т.И.Кулаковская (1990), Ю.А.Усманов, Н.Р.Бахтизин, В.К.Гирфанов(1975).
По результатам пятого последнего тура обследований средневзвешенное содержание подвижного фосфора в целом по республике составляет 96 мг P2Os на килограмм почвы, это средний уровень обеспеченности. Установлено также, что за последние 10 лет содержание подвижного фосфора в почвах несколько повысилось (на 19 мг/кг).
Изменения агрохимических свойств серых лесных почв по профилю склона
Наблюдается ухудшение калийного состояния почв и в других земледельческих зонах страны. Так, обострение проблемы калия в лесостепи Поволжья отмечает Г.А. Сатаров (1999), в районах Западной Сибири -В.М. Красницкий (1999), где дефицит баланса калия превысил 50%.
По республике 74,5% площади пахотных почв характеризуются повышенным содержанием обменного калия, 21,4% среднеобеспечены и только 4,1% содержат недостаточное количество калия (Комплексная программа..., 1990). По данным Н.А.Середы (2002) при сельскохозяйственном использовании пашни без применения удобрений во всех типах черноземов происходило достоверное снижение обменного калия. Внесение поддерживающих доз калийных удобрений (20-30 кг/га ежегодно) не обеспечивало выноса калия урожаем. Исследования, проведенные на черноземе типичном в девятипольном зернопропашном севообороте, показали, что постепенное повышение обменного калия в почве происходило при систематическом внесении калийных удобрений (в среднем по 72,3 кг/га/год) в составе полного минерального удобрения.
Анализ изменения агрохимической характеристики почв за 30-летний период показал, что динамические процессы накопления и утраты почвенного калия на различных типах почв протекали с различной интенсивностью. В начальный период химизации (1964-1970 г.г.) содержание калия в почвах было обусловлено его естественными запасами, так, на черноземах Чишминского района, сформированных на коренных глинах, средневзвешенный показатель калия был равен 127 мг/кг, серые лесные почвы Бирского района содержали 119 мг/кг почвы обменного калия. При высоких и планомерных наращиваемых объемах применения средств химизации содержание калия на различных типах почв было обусловлено уже не их генетическими свойствами, а соотношением между количеством внесенных калийных удобрений и выносом калия с урожаем.
Динамика изменения калийного режима серых лесных почв и черноземов во многом аналогична. Средневзвешенный показатель пахотных почв Бирского района достиг своего максимального значения в 1993 году и составил 134 мг/кг. За 20 лет сельскохозяйственного использования наполовину уменьшились площади почв, низкообеспеченных обменным калием и составили 7,1% против 14,9% в 1979 году. Увеличились площади с повышенным и высоким содержанием калия.
По результатам же последнего тура агрохимического обследования четко прослеживается тенденция ухудшения калийного состояния почв в этой зоне. Средневзвешенный показатель обменного калия по району составил 123 мг/кг, на 50% уменьшились площади пашни высокообеспеченные и появились почвы с очень низким содержанием обменного калия, что обусловлено, по-видимому, недостаточным количеством вносимых удобрений. Максимальное внесение минеральных удобрений в Бирском районе было в 1986-1990 гг. - 79 кг/га, из них на долю калийных приходилось менее 30 %. В последующие годы применение удобрений снизилось до 17 кг д.в./га, калий в почву практически не вносили.
В опытном хозяйстве «Бирское» средневзвешенный показатель обменного калия был наибольшим в 1987 году и составил 158 мг/кг. 43,1% площади пашни были отнесены к 4 классу (повышенное содержание); 38,6%) - к 5 классу (высокое содержание). По результатам последнего тура обследования средневзвешенный показатель обменного калия по хозяйству снизился на 23% (122 мг/кг). На 27% сократились площади пашни с повышенным содержанием обменного калия (приложение 4).
В целом же в почвах опытного хозяйства обеспеченность этим элементом питания во все годы была повышенной, что обусловлено более высокими нормами применения удобрений и первоначальным уровнем калия в почве. В ОПХ «Бирское» в отдельные годы (1986-1990 гг.) вносили до 65 кг/га д.в. с калийными и комплексными удобрениями.
На черноземах Чишминского района в период максимального применения минеральных удобрений (1985-1991 г.г.) также идет повышение, как средневзвешенного показателя, так и доли пахотных почв с повышенным и высоким содержанием обменного калия за счет уменьшения доли площадей с низким и средним уровнем этого элемента питания. Если по результатам II тура (1977) средневзвешенный показатель составил 133 мг/кг, то в IV туре (1991) он был равен 152 мг/кг. В районе не осталось пахотных земель с низким содержанием обменного калия. Однако, для последнего десятилетнего периода характерен обратный процесс, когда появились площади пашни с низкообеспеченным обменным калием и уменьшаются площади высокообеспеченные этим элементом. Средневзвешенный показатель содержания обменного калия также снизился до 132 мг/кг почвы.
В опытном хозяйстве «Чишминское» в 1976 году 83,2% площади пашни по содержанию обменного калия были высокообеспеченными. Наибольшего значения эта величина достигла в четвертом туре (1987-1990), когда в хозяйстве применялось 216 кг д.в./га минеральных и 5,2 т/га органических удобрений. Но по результатам последнего цикла обследования (1999) выявлено всего 0,9% площади с очень высоким содержанием (6 класс) обменного калия. Средневзвешенный показатель обменного калия по хозяйству снизился за 24 года с 210 мг/кг до 138 мг/кг почвы, что связано с преимущественным применением азотно-фосфорных удобрений в этом хозяйстве.
Изменение урожайности сельскохозяйственных культур на черноземе типичном на различных элементах рельефа
Важным фактором, определяющим смыв почвы, является рельеф, особенно крутизна, длина, форма и экспозиция склонов, типы склонов по характеру их расчленения, а также мезо- и микроформы рельефа. Многие исследования (Беляев, 1976; Болюх, 1975; Холупяк и др., 1977) подтверждают, что смыв почвы начинается уже на слабопологих склонах и возрастает с увеличением крутизны, однако прямой зависимости между интенсивностью эрозии и крутизной склонов не наблюдается. Значительное влияние на эрозию оказывает протяженность склона.
По данным В.А. Беляева (1976) изменения длины склона с 400 м до 500 м увеличивает смыв почвы на 30%, а с 300 до 450 м - почти на 50%. На смыв почвы оказывают влияние также форма и экспозиция склонов. При прямолинейном и выпуклом профиле наибольшая опасность смыва возникает в нижней части склона; при вогнутом профиле в нижней части склона, наоборот происходит аккумуляция продуктов эрозии. Если принять смыв почвы для склона с прямым профилем за 1, то для склона выпуклой формы он будет равен 1,2-1,5, вогнутой - 0,5-0,75. При ступенчатом склоне интенсивность эрозии резко уменьшается.
Исследования показали, что по усредненным данным опытное поле ОПХ «Бирское» характеризуется среднекислой реакцией почвенной среды (рН 4,7), очень низким содержанием гумуса ( 3,0%), нитратного азота ( 1,7 мг/кг почвы), высоким содержанием подвижного фосфора ( 177 мг/кг), и степени подвижности почвенных фосфатов ( 0,4 мг/л). Содержание обменного калия в почве повышенное ( 140 мг/кг) при низкой степени подвижности соединений калия ( 9,7 мг/кг). Обеспеченность поля микроэлементами также неодинакова: отмечено высокое содержание марганца (-81,2 мг/кг), кобальта ( 2,5), низкое содержание цинка ( 1,0 мг/кг) и меди (0,1 мг/кг почвы).
В результате детальных агрохимических исследований установлено, что азот наиболее динамичен по сравнению с другими биофильными элементами. Цикл азота, как одного из основных элементов плодородия почвы, включает в себя такие процессы, как трансформация, иммобилизация, минерализация, выветривание, газообмен, вымывание, рост и развитие растений. Воздействие на любой из этих процессов влечет за собой изменение других и в целом отражается на урожае растений и плодородии почвы.
Степень варьирования нитратного азота на исследуемом поле составила 123%. Содержание окисленной формы азота менялось от очень низкой степени обеспеченности (0,8 мг/кг) до средней (11 мг/кг). Коэффициент варьирования аммонийного азота был равен 49,8%, при этом наименьшее значение его составило 7 , наибольшее — 56 мг/кг почвы.
Накопление нитратного и аммонийного азота наблюдалось на водоразделе и в нижней части склона, уменьшаясь в верхней его части. Изменения содержания минеральных форм азота в пахотном слое серой лесной почвы по элементам рельефа тесно увязываются с распределением гумуса.
Гумусное состояние опытного поля также неоднородно: 80% площади характеризуется очень низким содержанием органического вещества (менее 3%), 16,7% - низким и 3,3% площади - средним (4,1-5,0). Абсолютные значения содержания общего гумуса изменяются в пределах поля от 1,8% до 4,1%, степень варьирования показателя составила 19,4% (табл. 4.4).
Наибольшее накопление органического вещества отмечалось на водоразделе и составило 3,8%, уменьшаясь до 2,6% с понижением высотной отметки. Вариабельность гумуса была наибольшей в средней части склона (V = 24,8%), где при среднем его содержании 2,8% экстремальные значения были 1,8 и 4,1%, то есть степень обеспеченности гумусом менялось от очень низкой до средней.
Меньшее содержание гумуса и основных элементов питания в почве верхней части склона в большей степени обусловлено интенсивно проявляющимися эрозионными процессами, при которых наблюдается передвижение наиболее динамичных, обогащенных питательными веществами частиц верхних слоев почвы вдоль склона. К такому же выводу пришли в своих исследованиях Бабаян Л.А., Протопопов В.М. (1997).
По усредненным данным реакция почвенной среды поля среднекислая, хотя 13,3% площади поля относится ко 2-му классу (сильнокислая), 86,7% - к 3 классу (среднекислая). Обменная кислотность изменяется в пределах поля от 4,3 до 5 единиц рН, гидролитическая кислотность от 3,2 до 7,1 мг-экв/100 г почвы (V = 18,4%). Обменная кислотность по элементам рельефа менялась незначительно.
На серых лесных почвах опытного поля ОПХ «Бирское» были установлены следующие закономерности в изменении содержания элементов питания растений по полю в целом и по элементам рельефа. Содержание подвижного фосфора изменялось от 103 до 274 мг/кг почвы (V = 29,0%) при среднем значении по полю 176 мг/кг, что соответствует высокой степени обеспеченности (5 класс). Фосфатный режим на 36,7% площади поля был повышенным, 50%о - высоким, 6,7% - очень высоким.
