Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние фитохимических мелиорантов на элементы плодородия почв 8
1.1. Роль сидерации в повышении плодородия почв 8
1.2. Влияние известкования на изменение физико-химических свойств почв 34
Глава 2. Абиотические и эдафические условия предбайкалья 53
2.1. Оценка абиотических условий региона 53
2.2. Эдафические факторы региона 66
Глава 3. Программа, объекты, методы и условия проведения исследований 78
3.1. Программа, задачи, объекты исследований и схема опытов 78
3.2. Методы исследования 81
3.3. Условия проведения исследований 82
3.4. Эдафические факторы района исследования 85
Глава 4. Влияние совместного внесения зелёного удобрения и извести на накопление лабильного органического вещества почвы 88
Глава 5. Влияние мелиорантов на эмиссию углекислого газа 99
5.1. Эмиссия С02 в год внесения мелиорантов 99
5.2. Эмиссия СОг в посевах пшеницы 107
5.3. ЭмиссияС02 в посевах ячменя 116
Глава 6. Совместное влияние сидерата редьки масличной и извести на агрохимические свойства почвы
6.1. Изменение содержания гумуса 124
6.2. Изменение величины рН 130
6.3. Изменение содержания фосфатов 131
6.4. Влияние фитохимических мелиорантов на содержание обменных катион 134
Глава 7. Влияние мелиорантов на структурное состояние светло-серых лесных почв 139
7.1. Изменения структурного состояния почвы под влиянием мелиорантов 139
7.2. Изменение структуры почвы после возделывания пшеницы 148
7.3. Изменение структуры почвы после возделывания ячменя 154
Глава 8. Влияние мелиорантов на урожай сельскохозяйственных культур 161
8.1. Элементы структуры урожая пшеницы 161
8.2. Элементы структуры урожая ячменя 169
Глава 9. Экономическая эффективность применения фитомелиоранта и извести 177
Глава 10. Агроэкологическая эффективность применения фитохимической мелиорации 182
Выводы и предложения 190
Литература 193
- Влияние известкования на изменение физико-химических свойств почв
- Эдафические факторы региона
- Влияние совместного внесения зелёного удобрения и извести на накопление лабильного органического вещества почвы
- Влияние фитохимических мелиорантов на содержание обменных катион
Введение к работе
Одной из причин снижения продуктивности агроэкосистем, является отсутствие «замкнутого» круговорота вещества и энергии. Узость видового состава возделываемых растений и связанное с этим освоение «больных» севооборотов приводит к деградации почвы.
Биологизация н экологизация растениеводства является одним из путей устойчивого развития агроэкосистем. Это потребует разработки и освоения альтернативных направлений его развития, предпологаемых использование беспестицидных технологий в борьбе с вредителями, болезнями и сорняками.
Чтобы снизить негативное влияние антропогенно-техногенных факторов на продуктивность агроэкосистем и плодородие почв необходимо в должной мере применять элементы органно-биологического земледелия. Одним из направлений этой системы являются сидераты и химическая мелиорация почв.
Внесение сидератов и известкование оказывает положительное влияние на физические, химические и биологические свойства почв (Алексеев, 1948,1959; Прянишников, 1965; Хуснидинов, 1967; Шевчук, 1979; Довбан, 1981; Мишустин, 1981; Сдобников, 1983, Жученко 2001).
В условиях Предбайкалья вопросы эффективности физико-химической мелиорации изучены слабо. Остаются неизученным влияние глубины внесения мелиорантов на элементы плодородия и продуктивность почв.
Цель исследования: изучить влияние сидерального удобрения, внесённого в почву отдельно и совместно с известью и его эффективность в зависимости от глубины их внесения, выявить влияние мелиорантов на элементы плодородие светло - серой лесной почвы и урожай сельскохозяйственных культур в севообороте: сидеральний пар - пшеница - ячмень.
Задачи исследований:
Определить роль глубины внесения фитохимических мелиорантов в накопление лабильного органического вещества.
Проследить динамику эмиссии С02 («дыхание») из почв в зависимости от глубины запашки мелиорантов и возделываемых культур.
Изучить изменение агрофизических и агрохимических свойств почв за ротацию севооборота.
Оценить воздействие сидерата и извести на продуктивность зерновых культур в агробиоценозе и их экономическую и экологическую эффективность.
Научная новизна: Впервые в лесостепи Прибайкалья на светлосерой лесной почве дана количественная оценка накопления лабильного органического вещества и выделения диоксида углерода («дыхание» почвы) в зависимости от глубины внесения фитохимических мелиорантов, выявлено влияние сидерата и извести на физические и химические свойства почвы, доказана зависимость урожая сельскохозяйственных культур от глубины запашки мелиорантов и количества выделившегося из почвы углекислого газа, оценена экономическая и экологическая эффективность агроэкосистем.
Защищаемые положения:
Совместное внесение органического и минерального мелиорантов способствует накоплению лабильного органического вещества в почве.
Эмиссия СОг из почвы зависит от глубины запашки мелиорантов и определяет урожай возделываемых культур.
Внесение органического и минерального мелиорантов отдельно или совместно в более глубокие слои почвы (10-20 или 20-30 см) существенно повышает плодородие почв.
Комплексное применение сидерации и известкования является экономически и экологически эффективным приёмом повышения продуктивности агроэкосистем.
Практическая значимость: Совместное использование фитохи-мических мелиорантов позволяет повысить плодородие почв, устойчивость и продуктивность агрофито - и биогеоценозов. Выявление закономерностей выделения углекислого газа почвами позволит более рационально планировать размещение сельскохозяйственных культур и внесение органических и минеральных удобрений с учётом естественного плодородия почв.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены: на международной научно-практической конференции (Ир-кутск,2001); на региональной научно-практической конференции (Иркутск, 2003); на международной научно-практической конференции «Устойчивое землепользование в экстремальных условиях» (Улан-Удэ); на Всероссийской конференции «Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации» (Москва,2003); на международной научной конференции «Плодородие почв, химизации и методы оптимизации питания растений» (Иркутск, 2005); на международной научно-практической конференции «Севообороты, ресурсосберегающие технологии и воспроизводство плодородия почв в адаптивно-ландшафтном земледелии Приангарья», (Иркутск, 2005); на международный научно-практической конференции «Сельскохозяйственные и прикладные науки в развитии сельскохозяйственного и лесного хозяйства: актуальные вопросы, практика и обмен опытом» - г. Иркутск, 6-11 июня 2006 года. На научных конференциях профессорско-преподавательского состава Иркутской ГСХА в 2001-2005 г.г.
Результаты работы использовались в учебном процессе ИрГСХА при разработке лекционных лабораторно-практических занятий по дисциплине «Методы почвенных и агрохимических исследований», «Агро-экологический мониторинг» «Экология» и «Сельскохозяйственная экология».
Публикации результатов исследования. Всего по материалам диссертации опубликовано 9 научных работ.
Объём работы. Работа изложена на 209 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 10 глав, выводов, предложений производству. Она содержит 23 рисунков, 39 таблиц. Список использованной литературы включает 165 наименования, в том числе 2 на иностранном языке.
Автор выражает огромную благодарность научному консультанту, д. с.-х. н., профессору Хуснидинову Ш.К. за научно-методическую помощь в выполнении настоящей работы.
Влияние известкования на изменение физико-химических свойств почв
В системе мер, направленных на повышение плодородия почв и продуктивности земледелия, важное место принадлежит известкованию кислых почв. Действие известкования на почву, основная цель которого снизить кислотность, многосторонне. Известь, кроме повышения на 20-50% эффективности минеральных удобрений, положительно влияет на агрофизические, агрохимические, физико-химические, биологические и гигиенические свойства почвы. Под последним имеется введу снижение в 1,5-2,0 раза поступление в растения радионуклидов, а также снижение подвижности, а следовательно, и усвояемости растениями тяжелых и токсичных металлов, содержащихся в почве (Ломако, 2001).
В современных условиях возрастает роль известкования почв, направленного на поддержание почвенного плодородия, улучшение экологического состояния и получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Известкование почв способствуют стабилизации оптимального плодородия дерново-подзолистых, серых лесных почв, обладающих низким естественным плодородием. Известкование ускоряет денатурализацию остатков некоторых форм пестицидов, снижает подвижность тяжелых металлов в почве, а также поступления их в растения, дает возможность уменьшать дозы минеральных удобрений на 20-25% в системе почва-растение за счет их лучшего использования в условиях нейтральной среды. Оптимальная кислотность почвы - обязательный элемент технологии получения экологически чистой продукции. Таким образом, известкование почв - эффективные, энерго- и ресурсосберегающие мероприятия (Калгашкина и др., 1999).
В.Р. Вильяме (1959) писал: «Накопление кислот сильнейшим образом изменяет всю жизнь почвы. Свободные кислоты подавляют деятельность всех микроорганизмов почвы. В почве начинается накопление органических остатков. Растения начинают испытывать недостаток в азотной, серной и фосфорной пище, несмотря на избыток этих элементов в почве в форме органического вещества. Минеральные удобрения на таких почвах действуют на урожай очень непродолжительное время. После внесения они быстро входят в состав урожая и органического вещества тел микроорганизмов и остаются в форме неразлагающегося, неусвояемого зелёными растениями органического вещества».
Кислотность почвы вызывается ионами водорода. Различают актуальную и потенциальную кислотность. Актуальная кислотность обусловлена ионами водорода в почвенном растворе и выражается значе ниями рН. Потенциальная кислотность зависит главным образом от содержания обменных водорода и алюминия.
Кислая реакция почв резко ослабляет рост растений, снижает стойкость к неблагоприятным условиям и снижает урожайность. Низкая насыщенность почвы кальцием и высокое содержание ионов водорода и алюминия в поглощенном состоянии ухудшает физические свойства почвы - они малоструктурны, тяжело обрабатываются, легко заплывают, что затрудняет доступ воздуха к корням. Эффективность минеральных и органических удобрений на кислых почвах значительно ниже, чем на нейтральных и слабокислых. Коренное улучшение свойств достигается химической мелиорацией - внесением известковых материалов. Известь оказывает многообразное воздействие на почву, а через нее на продуктивность растений (Магницкий, 1969).
В создании определённой реакции среды велика роль органических остатков. Лесная подстилка подзолистых и серых лесных почв имеет обычно рН 3,5-5,0. Гумусовые же вещества, образующие в этой подстилки более кислые - 3,0-3,5 (Вальков, 1986).
Антропогенные подкисления почв вызываются кислыми продуктами фабричных и заводских отходов, попадающих в воды и атмосферу. По данным В.А. Ковды (1978), в атмосферу ежегодно поступает миллиард тонн кислотных агентов газового и аэрозольного характера: хлор и соляная кислота, сероводород и сернистый ангидрид, окислы азота, соединения алюминия, углекислота (цит. по Валькову, 1986).
Кальций, находящийся в почве в поглощённом состоянии и в виде углекислого, оказывает очень многообразное действие на химию, физику и биологию почвы (Гедройц, 1955).
Растения, выращенные на кислых слабоокультуренных почвах, имеют нарушенный углеводный, белковый и фосфатный обмен (Авдонин, 1957).
Алямовский (1966) выделил важные последствия, которые достигают в результате ослабления почвенной кислотности: 1.Понижается подвижность алюминия, марганца и железа. 2.Повышается подвижность и доступность растениям некоторых содержащихся в почве микроэлементов. Под влиянием известкования повышается подвижность молибдена. 3.Увеличивается подвижность и доступность растениям содержащейся в почве фосфорной кислоты, а вносимая с удобрениями фосфорная кислота меньше закрепляется почвой и вследствие этого бывает более доступна растениям. 4.Усиливается жизнедеятельность полезных микроорганизмов, например азотобактера, нитрифицирующих бактерий, клубеньковых бактерий, живущих на корнях бобовых растений. 5.0слабляется жизнедеятельность некоторых вредных грибков. Так, при известковании капуста значительно меньше повреждается грибком, вызывающим килу. Применение извести заметно уменьшает повреждаемость растений сахарной свёклы корнеедом - грибковым заболеванием. Известкованию принадлежит одно из первых мест в комплексе мероприятий по повышению плодородия кислых почв. Помимо прямого положительного действия на почву и растение, известь в значительной мере повышает эффективность применяемых на кислых почвах органических и многих минеральных удобрений.
Эдафические факторы региона
Иркутская область относится к одной из крупнейших в России, но в Восточной Сибири она имеет самую низкую степень обеспеченности сельскохозяйственными землями. Основные сельскохозяйственные районы расположены в её южной части. В геоморфологическом отношении эта территория представляет Южный выступ Средне-Сибирского плоскогорья, названный Иркутским амфитеатром, который ограничен с юго-запада и юго-востока горными хребтами. Вдоль подножья Восточного Саяна простирается Иркутско-Черемховская равнина. Это наиболее освоенная и удобная для сельского хозяйства территория с пониженными равнинами южной и западной части плоскогорья со спокойным мягким рельефом, с абсолютными высотами равными 500 - 600м и сравнительно небольшой расчленённостью (Алисов, 1962).
Лесостепная зона Иркутской области проходит вдоль транссибирского железнодорожного пути от Иркутска до Тулуна, а также на правобережье верхнего течения р. Ангары (Кузьмин, 1979). Серые лесные почвы формируются под сосновыми, лиственич-но-сосновыми и мелколиственными травяными лесами на четвертичных осадках, генетически связанных с юрскими песчанниками. По мнению О.В. Макеева (1959) и В.А. Кузьмина (1988) эти почвы образовались из дерново-слабо подзолистых почв под воздействием смены таежной растительности на лесостепную.
По содержанию гумуса в перегнойном горизонте в типе серых лесных почв выделяются три подтипа: светло-серые, они содержат до 3%, серые -3-5%, темно-серые - более 5% гумуса. Наибольшее распространение имеют серые почвы, которые на распаханных территориях приурочены к верхним и средним частям склонов, сменяясь ниже темно-серыми. Светло-серые приурочены к вершинам увалов и верхней части склонов.
Отличительной особенностью серых лесных почв является хорошо выраженная зернисто-комковатая структура. По механическому составу преобладают тяжелосуглинистые и среднесуглиснистые почвы.
По мнению Л.Л. Калеп (1970), темно-серые лесные почвы характеризуются высоким эффективным плодородием. Для них характерна слабокислая или нейтральная реакция почвенного раствора. В зависимости от почвообразующей породы величина рН колеблется от 5,5 до 7,0. Почвы обладают высокой суммой поглощенных оснований - 30-60 мг-экв. на 100г почвы и имеют высокую насыщенность почв основаниями - до 95 %.
Серые лесные почвы характеризуются средним неустойчивым плодородием. Они имеют слабокислую или близкую к нейтральной реакцию почвенного раствора, содержание поглощенных оснований равно 20-40 мг-экв на 100 г почвы, гидролитическая кислотность 2-4 мг-экв, степень насыщенности основаниями 0-90 %.
Характер агропроизводственных свойств, светло-серых почв позволяет считать их плодородие низким и неустойчивым. Светлосерые почвы содержат гумуса обычно менее 3 %, сумму поглощенных оснований 10-20 мг-экв на 100 г почвы. В связи с этим для них характерна низкая степень насыщенности почв основаниями - 80-85 %. В серых лесных почвах состав гумуса гуматный в перегнойных горизонтах, где отношение Сгк: СфК равно 1,5-2,1 и фульватный в нижней части профиля почвы. Валовое содержание азота в серых лесных лесных почвах составляет 0,22-0,35 %, фосфора 0,17-0,22 и калия 2,1-3,2 %. Содержание подвижного фосфора и калия в пределах средней обеспеченности (фосфора до 15-28 мг на 100 г почвы, калия 10-15 мг на 100 г почвы). Однако встречаются серые лесные почвы малообеспеченные фосфором и калием. Агропроизводственные свойства темно-серых лесных почв весьма благоприятны. На этих почвах можно получать достаточно высокие урожаи зерновых, зернобобовых, кормовых культур и картофеля.
Дерново-карбонатные почвы распространены в южной части Лено-Ангарского плато, на Онотской возвышенности, в Прибайкальской впадине и в Присаянье (Кузьмин, 1988). Распространение дерново-карбонатных почв на территории области сопряжено с выходами на поверхность карбонатных, красноцветных карбонатно-силикатных пород, широко распространенных на юге Восточной Сибири. В связи с этим такие почвы встречаются во всех зонах области. Дерново-карбонатные почвы распространены на водоразделах верхних и средних частях склонов под сосновыми, лиственными лесами с травяным покровом. Почвообразующими породами являются элювиальные, делювиальные четвертичные суглинки и глины, генетически связанные с карбонатными отложениями верхнего и нижнего кембрия. Почвы характеризуются трехчленным строением (А,В,С) профиля и в зависимости от глубины залегания карбонатов и дифференцированности профиля делятся на типичные, вскипающие в горизонте А или с поверхности, выщелоченные, вскипающие глубже гумусового горизонта и оподзоленные, вскипающие от 10 % HCI в нижней части профиля и имеющие элювиальный горизонт. По механическому составу большинство дерново-карбонатных почв глинистые и тяжело суглинистые и обладают высокой влагоемкостью. Содержание гумуса в лесных дерново-карбонатных почвах высокое - 7-Ю % (Надеждин, 1961), иногда до 13 %, на глубине 20-30 см снижается до 1-3% . В па хотном горизонте содержится от 4 до 10% гумуса и 0,2-0,4% валового азота, но классификации Иркутского института «Росгипрозем», дерново-карбонатные почвы делятся на малогумусные, содержащие 2-3 % гумуса, среднегумусные - 3-5 и высоко гумусные - более 5 % гумуса. Почвы характеризуются высоким содержанием гуминовых кислот. В составе гумуса отношение Сге: СфК= 1,5-3,2. (Макеев, 1959)
В пределах подтипов лучшими считаются высокогумусные мощные виды. Они содержат 5-Ю % гумуса, 0,3-0,5 % валового азота, 0,2-0,3 % фосфора, 2,5-3,5 % калия, обменных оснований до 50 мг-экв. на 100 г почвы. Малогумусные почвы содержат 2-3 % гумуса, до 20 мг-экв на 100 г почвы обменных оснований. По сравнению с высо-когумусными они обладают худшими агрофизическими свойствами: плотным сложением, малой общей порозностью, наличием в профиле почвы щебня и карбонатных пород. Реакция почвенного раствора дерново-карбонатных почв в большинстве случаев слабощелочная или нейтральная. Только у оподзоленных и глубоко выщелоченных почв реакция верхних горизонтов может быть слабокислой (рН - 5,5-5,8). Содержание подвижного фосфора в почвах неодинаково. Так, дерново-карбонатные типичные почвы, имеющие свободные углесоли в профиле, характеризуются низкой обеспеченностью подвижным фосфором, а дерново-карбонатные выщелоченные средне обеспечены (9,0-22,0 мг-экв на 100г почвы). Обеспеченность дерново-карбонатных почв подвижным калием неоднородная (от низких до высоких величин -10-29 мг-экв на 100 г почвы).
Влияние совместного внесения зелёного удобрения и извести на накопление лабильного органического вещества почвы
Всё органическое вещество почвы можно разделить на две группы: группу консервативных устойчивых веществ и группу лабильных соединений.
Первая группа объединяет органические вещества, характеризующие типовые признаки почв. Все эти вещества участвуют в питании растений в незначительной степени, но создают для этого благоприятную среду.
Вещества, относимые ко второй группе, принимают непосредственное участие в питании растений, формируют водопрочную структуру, служат энергетическим материалом для микроорганизмов и выполняют защитную функцию в отношении консервативного органического вещества. Их роль в агрономическом отношении проявляется более отчётливо. В частности, дефицит лабильных форм органического вещества определяет состояние так называемой «выпаханности» почв, т.е. ухудшение их питательного режима и структурного состояния (Кирюшин, Ганжара, Кауричев и др., 1993).
К легкоразлагаемым формам органических веществ (ЛОВ) относятся послеуборочные остатки и органические удобрения различной степени гумификации (типа детрита). Легкоразлагаемое органическое веществе— это внутрипочвенный компост, составные части которого отличаются разной стадией созревания (Ганжара и др., 1990).
Легко разлагаемые соединения отличаются от более устойчивых к биодеградации фракций органического вещества тем, что они могут быть использованы как источник углерода и энергии почвенными микроорганизмами с минимальными затратами энергии. В этот класс органических соединений входят простые клеточные полимеры, такие как белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты, и их мономеры (Тейт, 1991).
В решении проблемы повышения продуктивности агрофитоцено-зов органическому веществу почвы всегда отводилось центральное место.
По данным Б.А. Борисова и др. (2004), при длительном и систематическом внесении органических удобрений происходило увеличение содержания органического вещества, накопление ЛОВ и повышение или сохранение близкого к исходному уровню содержание гумуса, а также улучшение физико-химических и агрохимических свойств почв.
В агроценозах растительный опад состоит из свежих прижизненных и послеуборочных растительных остатков. Масштабы их поступления в почву варьируют в широких пределах - от 1,0 до 10, 0 т/га - в зависимости от культуры и технологии возделывания (Кирюшин и др., 1993).
Исключительную роль в образовании гумуса играют зелёные удобрения, которые ещё в процессе роста растения - сидерата за счёт развитой корневой системы способствует внесению и лучшему распределению органического вещества в слоях почвы. В ризосфере живых растений идёт активная микробиологическая деятельность за счёт корневых выделений. Эти микроорганизмы также пополняют запасы органического вещества в почве.
По данным Ш.К.Хуснидинова (1997), применение самостоятельной формы сидерации способствовало обогащению почвы свежим веществом в количестве от 8,3 до 12,8 т/га, причём бобовые сидераты накапливали большую органическую массу, нежели растения других ботанических семейств.
В исследованиях Н.И. Зезюкова и др. (2000), в эспарцетовом занятом пару накапливалось 8,2 т/га растительных остатков, а при возделывании донника - 8,7 т/га пожнивно-корневых остатков. Из крестоцветных культур по накоплению биомассы и питательных веществ выделяются редька масличная и сурепица. За короткий срок вегетации - 50-55 дней их биомасса составила соответственно 48,5 и 44,4 т/га (Тужилин и др., 1990). По данным этих исследователей редька масличная и сурепица в пожнивных посевах обеспечивают накопление значительного количества органической массы (31,5 и 27,8 т/га).
Следует отметить, что корень у редьки стержневой, короткий, ветвящийся, в верхней части утолщённый, диаметром 2-4 см, несколько похожий на корнеплод. Корни проникают в почву неглубоко (60-80 см), основная масса корней располагается в слое почвы 0-20 см (Хуснидинов, 1999).
По результатам исследований Е.Н. Кузина и др.(1999), корневые остатки редьки масличной составили 6,4 т/га, при урожае зелёной массы 79,46 т/га.
По данным СИ. Зудилина (2000) после редьки масличной в почве осталось 1,48-3,74 т/га корне - стерневых остатков. В наших исследованиях наибольшая биомасса корневых остатков редьки масличной расположена в слое почвы 0-20 см, она составила -1,58 т/га (табл. 2). Количество пожнивных остатков - 6,64 т/га. Вся биомасса органических остатков составила 41,3 т/га. Проведённые нами исследования свидетельствуют о том, что средняя урожайность редьки масличной составила 33,2 т/га, а масса пожнивных остатков составила 6,64 т/га. В зависимости от варианта опыта при возделывании пшеницы в почву поступило разное количество растительных остатков (табл. 3). При обработке почвы на глубину 0-10 см урожай пшеницы колебался от 1,39 до 2,0 т/га. Количество корневых остатков при этом равно 1,34 - 1,93 т/га, а пожнивных остатков соответственно - 0,49 - 0,70 т/га. Наибольшее количество растительных остатков было накоплено в варианте, где внесены пожнивные остатки совместно с известью. При обработке почвы на глубину 10-20 см, было получено наибольшее количество корневых и пожнивных остатков. В варианте с внесением одной извести соответственно - 2,62 и 0,95 т/га, при запашке всей биомассы редьки масличной совместно с известью - 2,54 и 0,65 т/га. На контроле (пшеница по чистому пару) эти показатели были равны 1,9 и 0,63 т/га. Таким образом, известкование не только снизило кислотность почвы, но и способствовало образованию пшеницей большего урожая и биомассы корневых и пожнивных остатков.
Влияние фитохимических мелиорантов на содержание обменных катион
Известно, что почва поставляет пять катионов, которые действуют в качестве основных питательных веществ растений: кальций, калий, магний, аммоний и натрий. Все эти катионы поглощаются культурами из почвенного раствора, который пополняется в первую очередь из запаса «обменных катионов, компенсирующих отрицательный заряд на почвенных коллоидах; обычно здесь преобладает кальций» (Орлов, 1985).
Термины «обменные основания» и «емкость обменных оснований» (ЕКО) обычно относятся к сумме обменных оснований (кальцию, магнию, калию и натрию), выражаемых в миллиэквивалентах на 100 г почвы. Емкость катионного обмена представляет собой общее число мест обмена или общее количество обменных катионов в миллиэквивалентах на 100 г почвы. Степень насыщенности основаниями - это процент емкости катионного обмена, занятой обменными основаниями (Блэк, 1973). 6 проведенных нами исследованиях наибольшее количество катионов кальция наблюдалось в слое 0-10 см, как в контроле (20,7 мг-экв/100 г почвы), так и при внесении пожнивных остатков с известью (20,7 мг-экв/100 г). Влияние пожнивных остатков, внесенных совместно с известью, способствует некоторому снижению вниз по почвенному профилю поглощенного кальция. 6 то же время запаханная в почву биомасса как отдельно, так и совместно с известью практически не оказывала влияния на содержание поглощенного кальция. То же самое можно сказать и в отношении варианта с одной известью (табл.12).
Несколько другой характер имело содержание и распределение магния. Более высокое количество ионов выявлено при совместной запашке органического и минерального мелиоранта, но, сравнивая с другими вариантами опыта, количество магния в контроле порой выше. Подобное обстоятельство дает основание предполагать, что при внесении мелиорантов в почву ионы магния не закрепляются в почвенном поглощающем комплексе (ППК), а поступают в почвенный раствор (табл. 12). Содержание поглощенного калия в вариантах опыта лежит в пределах от 1,8 до 3,5 мг-экв/100 г почвы. Четко выраженное влияние мелиорантов не прослеживалось (табл. 12).
Если бы обменные кальций, магний и калий в почвах представляли общий запас соответствующих оснований, то уже через несколько лет на многих почвах появились бы признаки недостатка оснований для растений. Это особенно относится к калию, который в обменной форме имеется в относительно малых количествах, но используется растениями в относительно в больших количествах. Исследованиями установлено, что по мере потребления растениями подвижных форм калия происходит, хотя и неполное, восстановление этих форм за счет необменных.
По данным В.У. Пчелкина (1966), роль органического вещества типа гуминовых кислот в необменном связывании калия заключается в блокировании минеральных частиц почвы путем образования пленок-гелей на поверхности минералов и склеивании их в агрегаты.
То же самое утверждал С.Н. Алешин (1963), отмечая, что при длитеьном взаимодействии минералов с органическим веществом образуются прочные органо-минеральные соединения в виде пленок на поверхности минералов, которые способны защитить минералы от десорбции катионов. В результате совместной работы с М.Ш. Шаймухо-метовым, было установлено, что удобренная навозом почва в несколько раз превосходит неудобренную по количеству валового калия. Это позволяет говорить о фиксации калия из удобрений.
При насыщенности почв основаниями ниже 50% - почвы сильно нуждаются в известковании, при насыщенности в пределах от 50 до 70% потребность в известковании средняя, а при насыщенности свыше 70% почвы в известковании не нуждаются (Авдонин, 1969). По данным видно, что вниз по почвенному профилю идет некоторое увеличение содержания калия и магния и возрастает емкость катионного обмена. Заделка в почву биомассы редьки масличной оказала влияние на содержание обменного калия, особенно в поверхностном горизонте — до 3,-3,4 мг-экв/100 г почвы, запашка же в почву биомассы совместно с известью и отдельно одной извести повысила содержание обменного магния (на 2-3 мг-экв/100 г почвы).
Следует отметить, что из обменных катионов значительное влияние на урожай ячменя оказало содержание калия. Выявлена положительная достоверная связь (г = 0,6 ± 0,2) только между содержанием обменного калия и урожаем ячменя. Коэффициенты корреляции между ионами кальция и магния и урожаем ячменя низкие и недостоверные.
Почва в состоянии удовлетворить требования наибольшего плодородия только при условии своей комковатой структуры, когда вся масса пахотного слоя обращена в комки крупностью от 5 до 10 мм (от 1 до 10 мм), т. е. величиной от горошины до крупного ореха. При этом условии почва пропускает в свою толщу 100% годового количества осадков (Вильяме, 1959).
По мнению этого автора, в комковатой почве, в которую рядом с большим запасом воды проникает воздух, разложение растительных остатков будет всегда совершаться беспрепятственно. Поэтому на комковатой почве в распоряжении растений будет одновременно и много воды, и много усвояемой пищи. Такая почва будет отличаться высшей степенью плодородия.
Под структурностью понимается свойство твёрдой фазы почвы давать из механических её элементов структурные отдельности. Это свойство почвы оказывает громаднейшее влияние на водный и воздушный режимы, а этим и на все те стороны жизни почвы, которые связаны с этими режимами, и, в конце концов, на те два главные агрономические свойства почвы, как культурной среды для развития растений, от которых зависит урожайность почвы, то есть на плодородие почвы и её санитарные свойства (Гедройц, 1955,1975).
Если смотреть на почву как на культурную среду для растений, то приходится признать, что структурность почвы является одним из самых важных моментов, определяющих величину создаваемой почвой расти тельных моментов, определяющих величину создаваемой почвой растительной массы (Гедройц, 1975). Структура почвы - важный показатель физического состояния плодородной почвы. Потеря структуры почвы связана со многими факторами, среди которых основное место занимает содержание органического вещества. Известно, что чем выше содержание гумуса, тем больше в почве азота, фосфора, микроэлементов, и тем благоприятнее ее физические свойства.
Светло-серые почвы, по данным В. А. Серышева и др. (1997), обладают низким плодородием, (содержание гумуса составляет 2,1 -2,8%), это отрицательно сказывается на происходящих в ней микробиологических процессах, поэтому гумусовый горизонт обладает плохой структурой. По результатам наших исследований отмечали, что внесение сидерата как отдельно, так и совместно с известью при минимальной глубине внесения (0-10 см) повлияло на повышение доли глыбистой фракции ( 10мм)(табл. 13.). Наибольшее количество глыбистых агрегатов было зафиксировано в варианте с пожнивными остатками редьки масличной 20,91%, что на 12,95% выше, чем на контроле. Понижение количества глыбистых агрегатов было обнаружено в варианте с применением одной извести, как в слое внесения - на 1,15%, так и в нижележащем горизонте - на 3,65%.
