Содержание к диссертации
Введение
2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ЭРОДИРОВАННЫХ ПОЧВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 8
3. МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 22
3.1. Методика полевых и лабораторных исследований 22
3.2. Метеорологические условия 27
3.3. Почвы 29
3.3.1. Темно-серые лесостепные глинистые 29
3.3.2. Бурые лесные супесчаные 35
4. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ И РАЗЛИЧНЫХ СЕВООБОРОТОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ЭРОДИРОВАННЫХ ТЕМНО-СЕРЫХ ЛЕСОСТЕПНЫХ И БУРЫХ ЛЕСНЫХ СУПЕСЧАНЫХ ПОЧВ 39
4.1. Водно-физические свойства 39
4.2. Пищевой режим 59
4.2.1. Элементы питания 59
4.2.2. Органическое вещество эродированных почв 67
4.3. Биологическая активность 97
5. ВЛИЯНИЕ ЭРОЗИИ И ПРИЕМОВ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НА УРОЖАЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР 107
5.1. Рост, развитие и урожай растений 107
5.2. Круговорот и баланс питательных веществ 115
6. ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АГРОХИМИЧЕСКОГО И ФИТОМЕЛИ-ОРАТЙВНОГО МЕТОДОВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭРОДИРОВАННЫХ ПОЧВ ПОД ТАБАК 121
6.1. Рост и развитие табака 121
6.2. Урожай и качество табака 125
6.3. Экономическая оценка приемов восстановления плодородия эродированных почв при возделывании табака 140
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 140
ЛИТЕРАТУРА 146
ПРИЛОЖЕНИЯ
- ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ЭРОДИРОВАННЫХ ПОЧВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
- Методика полевых и лабораторных исследований
- Водно-физические свойства
- Рост, развитие и урожай растений
- Рост и развитие табака
Восстановление плодородия эродированных почв (обзор литературы)
В последние десятилетия развитие агротехники происходило весьма бурно и достигло больших успехов. Однако большинство усовершенствований было направлено на быстрое извлечение прибыли. Сохранение почвы не является столь выгодным делом как удвоение урожая, поэтому охране почв не всегда уделялось то внимание, которого она заслуживает. Сейчас человек почувствовал ограниченность почвенных ресурсов и пространства на планете - Земля; понял свою связь с окружающей средой и ответственность за ее сохранение и улучшение Забота о почве стала необходимой предпосылкой дальнейшего существования человечества.
Чаще всего разрушение почв трудно исправимо. Поэтому в разных странах национальные научные центры по изучению и освоению почв в последние годы развертывают планомерные исследования процессов деградации почв, методов предупреждения этих процессов и методов восстановления и улучшения эродированных почв.
В связи с этим изучение вопросов освоения эродированных почв и использования при этом удобрений становится одной из актуальных проблем почвоведов и агрохимиков.
Пятый съезд почвоведов, состоявшийся в июле 1977 года, рекомендовал почвоведам страны сосредоточить свое внимание на разработке тем, связанных с выполнением постановлений Партии и Правительства о скорейшей интенсификации и специализации сельского хозяйства, охраны и повышения эффективного плодородия почв (Погодина, Симакова, 1978). Без химизации, и прежде всего, без широкого и рационального использования удобрений не может быть подлинной интенсификации сельскохозяйственного производства.
Эрозия - активный процесс. Обильный ливень, выпадающий раз в 3-5 лет, за 30-40 минут приводит к такому сильному разрушению почвенного покрова, который может вызвать сток талых вод лишь за 10-20 лет (Соболев, 1961). Вместе с тем, эрозию нельзя считать непреодолимой стихией. Она - последствие неправильного использования земли.
Следствием эрозии являются ежегодные потери из пахотного слоя около 1,2 млн. тонн азота, до 0,6 млн. тонн фосфора и около 12 млн. тонн калия. Потери талых вод, смывающих почву, составляют 50-60 млрд. м3 в год. Продуктивность эродированных земель из-за незначительного плодородия чрезвычайно низка: каждый год с этих площадей недобирается до 60 % урожая (Черемисинов, 1968; Георгов, 1971). Ухудшается и качество продукции ( Hamilton , 1970).
Под влиянием годной эрозии в них уменьшается содержание гумуса, снижается емкость поглощения, изменяется рН, содержание карбонатов, общего азота, доступных Р205 и К20 (Черемисинов, 1973; Van schdtgaarde » 1972.
Огромны потери на эродированных почвах азота и органического вещества (1380-1288 кг/га). Дефицит гумуса в смытых почвах возрастает с увеличением степени эродированности, соотношение гуминовой кислоты и фульвокислоты становится хуже. Содержание гумуса в слое 0-100 см в смытых дерново-подзолистых и серых лесных почвах в 2,8-3,7 раза меньше, чем в несмытых. О составе,природе и свойствах гумуса эродированных почв накоплено пока мало материалов. Известно, что уменьшается количество гуминовых кислот и относительно возрастает количество фульвокислот. Разрушение и потери органического вещества преобладают над гумусообра-зованием. Естественные процессы почвообразования и накопления гумуса медленны: для образования 7-Ю % гумуса в ЦЧО нужно более 1000 лет (Когдаг І97Л), При рациональном искусственном воздействии на процессы почвообразования эти темпы можно ускорить. Например, г Башкирии внесение навоза г дозе 20 тонн/га через 2 года на обыкновенном эродированном черноземе в течение 9 лет повысило содержание гумуса на 1,15 % и привело к увеличению водопрочности и устойчивости почвы к ветровой эрозии в 2 раза (Бурыкин, 1976). Работы Д.А. Акималиева, В.М. Золоева (1975) говорят о том, что длительное применение азотных, фосфорных, калийных удобрений и навоза способствует накоплению органического вещества в почве.
В нашей стране имеются все необходимые условия для успешной борьбы с эрозией и для повышения плодородия эродированных почв. Проведена значительная работа по изучению почвенно-эрозионных процессов и эродированных почв, работы Ф.М. Бакатиной (1970), А.її. ковтюх (1969) и других авторов посвящены изучению влияния эрозии на физико-химические и агрохимические свойства почв. Другие работы рассматривают влияние эрозии на структурный состав смытых почв (Демиденко, 1971), третьи занимаются изучением микробиологических процессов, протекающих в эродированных почвах (Корнева, 1969) и т.д. Однако следует отметить, что общее состояние науки об эрозии и эродированных почвах не дает возможности решить многие актуальные вопросы. При изучении процесса эрозии обычно изучается ее влияние на отдельные свойства почвы, признаки или, в лучшем случае, одну группу признаков или свойств эродированных почв, без их связи и взаимозависимости между собой и со всем комплексом природных и хозяйственных факторов, определяющих их формирование и практическое значение.
Методика полевых и лабораторных исследований
Полевые стационарные опыты проводились в 1975-1982 гг. на Абинском опытном поле ВИТИМ на темно-серой лесостепной глинистой почве (заложен в 1972 г.) и на бурой лесной супесчаной почве (заложен в 1973 г.). До 1975 г. опыты велись А.И. Иотовым, В.И. Уваровым и B.C. Белоусовым.
Для повышения точности опыта и проведения его в сравнительных условиях эродирование почв до определенной степени "смыто-сти" производили искусственно - путем механического снятия соответствующих верхних слоев, то есть опыт велся в какой то мере по типу развернутого разреза, предложенного С.А. Захаровым (1945). Исследование этой проблемы имеет существенную теоретическую и практическую значимость. В теоретическом плане для познания генезиса почвы и ее развития необходимо представить пути становления плодородия почвы в целом и долю участия отдельных генетических горизонтов в создании биологической продуктивности почвы, как естественно-исторического целого.
Метод развернутого разреза С.А. Захаров применил к изучению плодородия черноземов и каштановых почв ростовской области (1945, 1946), и к выщелоченным черноземам Кубани (1945). Были обобщены работы многих авторов, посвященные изучению плодородия отдельных генетических горизонтов разных почв (Захаров, 1944). Метод развернутого разреза использовался и другими исследователями. Так, Б.Г. Карнауховым (1946) для каштановой почвы установлен сравнительный уровень плодородия горизонтов.
На темно-серой лесостепной почве смоделировано три степени эродированноети:
1) неэродированная, 2) среднеэродированная (снят слой 40 см); В) сильноэродированная (снят слой 60 см).
Опыт заложен на восточном склоне крутизной 3-4.
Общая площадь делянки 90 м2, учетная - 50 иг. Повторность опыта трехкратная.
На бурой лесной супесчаной почве смоделировано две степени эродированноети: неэродированная и среднеэродированная (снят СЛОЙ 35 см).
Общая площадь делянки 80 и , учетная - 50 мс. Повторность трехкратная. для восстановления плодородия эродированных почв использованы наиболее распространенные методы: сритомелиоративный и агрохимический. В первом случае использовались многолетние бобовые травы и другие сельскохозяйственные культуры, типичные для севооборотов данной зоны; во второй - возделывание тех же культур при использовании минеральных удобрений в рекомендуемых нормах (табл. I).
Водно-физические свойства
В результате процессов водной эрозии ухудшаются физические свойства темно-серой лесостепной почвы (прил. 5).
С увеличением степени смытости удельная, а главна, объемная масса возрастают, в связи с этим изменяется ее скважность в верхнем пятнадцатисантиметровом слое с 55,6 до 50 %. Еще больше снижается в эродированной почве количество пор, занятых воздухом. Так, если на среднеэродированной почве этот показатель снизился с 31,8% до 20,6 % в верхнем слое, то в слое 15-30 см - с 25 до 6 %. На сильноэродированной почве пористость аэрации равна 17,6 % в слое 0-15 см и 10,6 % в слое 15-30 см.
Подобное влияние на физические свойства эродированных почв отмечено в работе А.И. Ляхова (1975). Кроме этого установлено возрастание влажности завядания на средне- и сильноэродированной почвах с 16,1 % до 17,1 % и 19,1 % соответственно.
Генетические особенности бурых лесных супесчаных почв обуславливают значительную однородность физико-химических свойств по всему профилю. Поэтому физические свойства неэрозионной и эрозионной почвы практически идентичны (см. прил. 5). Удельная масса в слое 0-50 см равна соответственно 2,63-2,66 и 2,65-2,66 г/см3, влажность завядания 2,0-3,0 % и 1,7-2,3 %. Содержание физической глины 13,7-18,6 % и 14,3-18,6 %% общая порозность 46,6-48,7 и 40,0-49,4 %
В 1978 году было проведено детальное обследование почвенного покрова участка под опытом. Для бурой лесной супесчаной почвы результаты приведены на рисунке I, где представлены средние величины из 6-ти повторений. Такая же работа проведена и на темногсерой лесостепной почве, но морфологические изменения трудно установимы и нами не приводятся. Степень эрозии почвы и ее изменений за прошедшие с закладки опыта 5 лет показаны в виде схематического профиля через опытный участок. Как видно из рисунка, при закладке опыта был удален целиком горизонт А и частично горизонт Ат(опод-золенный)
По мнению Б.АІ Никитина (1977) в окультуренных почвах, являющихся не только продуктом природы, но и труда, некоторые из элементарных процессов исчезают, другие качественно видоизменяются, у третьих изменяется интенсивность, четвертые появляются вновь.
Так, на эродированной бурой лесной почве при выращивании клевера появляется такой элементарный процесс, как поверхностное накопление растительных остатков и их разложение. Здесь образовался небольшой (3-4 см) новый гумусовый горизонт, несколько увеличился и горизонт Ат. Верхняя граница горизонта АВ опустилась на 2-4 см. В общем изменения на этом участке, были небольшие. Основное влияние на почвообразовательные процессы на почвах легкого механического состава оказывают обработки.
Рост, развитие и урожай растений
Считается, что эффективность борьбы с эрозией отражается на повышении урожаев сельскохозяйственных культур (Ziemnicki ,1966). В своей работе мы изучали влияние приемов восстановления плодородия эродированных темно-серых лесостепных почв на изменение урожайности люцерны, озимой пшеницы, табака и кукурузы на силос.
Снятие верхних слоев оказывало отрицательное влияние на урожайность этих культур (прил. 28), что соответствует основным выводам, которые были сделаны С.А. Захаровым (1945) при изучении почв методом развернутого разреза. Он отмечал неодинаковый уровень плодородия генетических горизонтов почв. С глубиной плодородие почвы быстро падает, т.к. уменьшается воздействие биологических факторов на почвенную массу. Кроме того, низкий уровень плодородия глубоких слоев почвы связывался с недостатком легкоподвижных фосфатов и азота. А П.Я. Биленко и О.А. Логвиненко (1978) установили, что существуют различия в плодородии не только генетических горизонтов, но и отдельных слоев гумусового горизонта.
В первый год потери от эрозии при выращивании люцерны составляли 47-56 % (рис. 10); данные рис. 10-13 представлены в относительных величинах. В течение 4-х лет они постепенно снижались и составили на среднеэродированном участке - 14 #, а на сильноэро-дированном - 35 %. Удобрения снижали потери от эрозии на 2-14 JS, способствуя поддержанию более густого травостоя. Эффективность удобрений с течением времени возрастает.
Рост и развитие табака
Фактор сохранности почв оказывает определяющее влияние на рост и развитие табачных растений.
Эти отличия начинают проявляться на темно-серой почве уже во время посадки. Так, в 1978 году табак сажался на эродированном участке в плохо разделанную почву. (несмотря на тщательную обработку). Связано это с тем, что проводилась предпосадочная обработка по сильно переувлажненной почве на эродированном участке.Здесь проявился еще один отрицательный аспект эрозии: почва весной сильно переувлажнена, спелость наступает несколько позже, что затягивает сроки начала обработок. Так, если на почве естественного сложения было подсажено 22-24 % растений, то на среднеэродированном фоне 44-51 %, а на сильноэродированном 59-74 % (табл. 23).На удобренных вариантах подсажено меньше растений на 5-20 %. На этих вариантах почва по своим физическим свойствам несколько лучше, так как влияние хорошо развитые растения оказывали большее. К уборке на почве естественного сложения сохранилось растений на 20-25 % больше, чем на эродированной. На удобренных вариантах среднеэро-дированной почвы сохранность равна контролю, на сильноэродирован-ной, хотя и выше на удобренном варианте, но значительно ниже контроля.
В 1979 году подсажено было значительно меньшее количество растений и процент их сохранности был значительно выше, что объясняется тем, что посадка была проведена в более подготовленную почву. Но тем не менее отмеченная выше закономерность сохраняется (прил. 30).
