Введение к работе
Актуальность проблемы. Выполнение Продовольственной программы диктует необходимость разработки комплекса мероприятий, направленных на повышение плодородия почв, оптимизацию использования средств химизации в сельскохозяйственной производстве и полу-' чения на этой основе стабильных урожаев высокого качества.
Опыт использования средств химизации в нашей стране и за рубежом показал, что правильное научное применение минеральных удобрений приводит к повышеки» плодородия почв, улучшению условий окружающей среды (Прянишников Д.Н., Найдин П.Г., Любарская Л .С, Авдонин Н.С., Панников Б.Д., Минеев В.Г., Кореньков Д.А., Кула-КО в екая Т.Н., Щербаков А.П., Aneorge Н., cook W., Morel R., Oberl&nder В,E., Raseel В,J,, Sctunaltus Кчн др.).
Одним из важнейших показателей почвенного плодородия, определяющим производительность сельскохозяйственных угодий, является органическое вещество - гумус почвы. Благодаря фундаментальны» работам советских и зарубежных ученых (Ваксман С.А., Шмук А.А., Тюрин И.В., Кононова М.М., Александрова Л.Н,, Пономарева В.В.» Орлов Д.С, Кауричев И.С, Фокин А.Д., Гришна Л.А., Springer U., Plalg W., Preitas Н., Scholtzer Ы*, Stevenson F.J., Hovak В., и др.) достаточно хорош изучена химия гумусовых веществ; пути их образования, закономерности формирования органо-
црофиля гочв. ".'":'.''' ':. ' '
MSIS^
Однако, вопросы влияния различных систем удобреная на гумусно е состояние почв все еще остаются недостаточно иосяедованныш; не установлена закономерности изменения во временя содержания гумуса и азота в почвах разного типа» слабо изучены показатели, характеризующие качество гумуса; практически не изучены изменения свойств гумусовых кислот./..-';
* ' '-' '"' ? ' "" ; ** Гі,.ІІІ..+"«.- I
- a -
Использование различными авторами неодинаковых методов и подходов к изучению этих вопросов не позволяет установить ООО-бенности изменения состава гумуса и свойств его основных компонентов в различных почвенко-климатических условиях шд влиянием систем удобрения.
Трудность.решения данной проблемы усугубляется природной устойчивостью гумуса к воздействию антропогенных факторов, длительностью его формирования и сложность» строения. Поэтому корректные данные обиэмвненви основных показателей гумусного состояния могут быть получены лишь в длительных опытах о удобрениями.
Иель и задача исследования,. Цель настоящей работы - ва основе использования сравнительно-географического метода изучить характер влияния длительного воздействия различных систем удобрения на количественные и качественные показателя гумусного и азотного фонда почв главных генетических типов; выявить основные факторы, определяющие воздействие удоОрениЙ на гумусное состояние ' почв и возможное» его направленного регулирования в интенсивной земледелии»
В авдачу исследований входило:
1. Изучить направления изменения органического вещества
почв ери длительном воздействии на них различных систем удобрения.
2, Разработать математические модели баланса в динамики гу
муса ва основе обобщения данных длительных опытов.
,* 3. Выявить характер и степень воздействия-различных систем удобрения на химическую природу, содержание функциональных групп, отруктурный состав гуминовнх кислот,'"'
4. Исследовать изменения азотистых соединений почв и их до- -стулность растениям под влиянием длительного применения удобрений.
5. Установить степень влияния различных систем удобрения на о р гано профіль почв.
Научная новизна. Впервые на основе использования сравнительно- географического метода проведено комплексное исследование органического вещества л соединений азота в почвах 42-х длительных ' опытов о удобрениями, расположенных в основных природных зонах.
Использование единого методического подхода позволило установить универсальный характер воздействия удобрений на активизацию гумуса почв, что выражается в увеличении содержания гидрофильных и водорастворимых органических соединений, легкогидролиэиуеыо-го и доступного растениям азота, усилении процессов нитрификация, новообразовании и обновлении гумусовых веществ* а также выявить особенности этого воздействия, определявшее типом почв и приемами агротехники.
Впервые обосновано положение об основных факторах опосредо-* ванного воздействия минеральных удобрений на гумусное состояние почв, к которым относятся: величины биомассы растительных остатков} изменение реакции почвенного раствора, интенсивность биологических процессов.
На основе созданной информационной базы данных длительных опытов по динамике-гумуса разработаны математические модели баланса и динамики гумуса и на их основе определено время и уровня его стабилизации при использовании различных систем удобрения, -Уточнены дозы навоза, обеспечивающие бездефицитный и лоложитель-ный'балано гумуса в дерново-подзолистых почвах разного механического состава в зависимости от типа севооборота, уровня гуауси-ровакностл'почвы и дозы кит. ''-'.
-Впертые проведена оценка доступности растениям азота почвы и удобрений при длительном гривенаши" различных систем удобрения
'~ :- 15н - '
посредством использования: *'.-..
Установлена степень влияния различных систеы удобрения на распределение органического вещества по профілю почв разных тиюв*
Практическая значимость и реализация результатов работы. Результаты исследования являются теоретической основой рационального использования систем удобрения, обеспечивающих получение высоких стабильных урожаев при сохранении и повышении плодородия почв на базе оптимизации их гумусного состояния в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства.
Разработанные математические модели динамики и баланса гумуса позволяют прогнозировать установление уровня гуиусированноо-ти почв в агроцекоэах в зависимости от применяемых систем земле' делия и определить потребность в органических удобрениях для обеспечения бездефицитного бвланоа гумуса или'доотижмия определенного уровня его содержания.
Результаты исследований использованы ври создании Методиче
ских указаний го проведению исследований в длительных опытах.(П.,
1373, І9ЙЗ), утвержденных НТС МСХ СССР к шрохо используемых в
научно-исоладоватедьсхих учреждениях и опытных станциях охраны
ери изучении изменения свойотв почв под влиянием длительного при
менения удобрений, а также использованы при формировании Програм
мы расшреняого воспроизводства плодородия почв в интенсивном
земледелии (М., 1987). Д
Выявленные ааконоиерюоти изменения гумусного состояния почв могут быть использованы для прогноза динамики качества гумуса почв под воздействием удобрений в различных почвенно-кяиматнче-ских условиях) для уточнения степени окультур енно с ти почв, их классификации и, следовательно* для целей природного и сельскохозяйственного районирования.
Результаты исследований включены в курс лекций по агрохимии и почвоведению.
Апробация результатов исследований. Основные положения работы доложены на Всесоюзных совещанию: го исследованию гуиуса почв в 1971, 197Э, 1984 гг.; на региональных совещаниях по проблеме гумуса в I9SS г. (Ташкент), 1986 г. (Новосибирск); на международных совещаниях стран-членов СЭВ, сотрудничающих по заданию 4.2 "Координационного центра по минеральным удобрениям" в 1973,1975,1976,1978,1980 гг.; на 7-й научной конференции координационного центра по минеральным удобрениям 'Тезультаты сотрудничества в рамках КОЦ "Минеральное удобрение" и их применение в сельском хозяйстве стран-членов СШ",Лейпциг, 1982г.; на Международной симпозиуме "Humus at Planta", 1975, 1979, 1983, 1988 гг. и "Soil organic oatter stadiee" ,Брауяшвейг, 1976 Г.
Объекты и методы исследования. Исследования проводили с 1963 по 1986 гг. в 42*отечествекных и зарубежных длительных опытах с удобрениями: (образцы почв из-за рубежа поступали в порядке обмена и рамках Международного сотрудничества стран-членов СЭВ), расположенных на дерново-подзолистых, серых лесных, черноземных, каштановых, сероземных и серозємно-луговых почвах* Длительность опытов - Є-100 лет. Все опыты имели сравнимые варианты о использованием различных систем удобрения: контроль (без удобрений), системы минеральных.удобрений сразличной насыщенностью элементами^ питания,-системы органических удобрений (в большинстве опытов.эквивалентные по содержанию питательных веществ минеральным системам) и сочетание органических и минеральна удобрений в полных или половинных дозах. Опыты проводили в. севооборотах,типичных для зональных условий. В отдельных опытах розлпліпшії! монокультура: лён - опит ТСХА, кокополя - опыт ВНИИ лу<Йных культур (г.Гл.тасе), хлоіїчзТг::ї;( - опыт Аккззакской
опытной станции, томаты и горох - опыт Скерневице (ПНР)» рожь -ошт Галле (ГДР). Длительный опыт ЧССР (Прага-Рузине)проводили в бессменной пагу.
В опытах использовали в основной средние и повышенные дозы органических и минеральных удобрений.
Отбор почвенных проб проводили регулярно в августе-сентябре после окончания ротаций севооборота по единой методике.
В работе использованы следующие методы анализа: общий углерод определяли методой Тюрина в модификации Симакова и на автоматическом анализаторе углерода фирмы "Hereus" ФРГ, модифицированном ШУА. Общий азот - методом Кьельдаля и методом Дюма на анализаторе фирмы "Ьеоо" - США. Групповой состав гумуса определяли методом Новоювой-Бельчиковой, подвижный гумус путем экстракции органического вещества почвы ОД Неси (без разделения на группы). Водорастворимый гумус-методом Тюрина. Гидрофильное» почвенных коллоидов - методом набухания почвы на приборе Васильева. Препаративное выделение гуминовых и фульвокиолот проводили по методу Д.С.Орлова * и Л.А.Гришиной. Определение метоксилъаых функциональных групп - по-думикронетодом Фиоека. Дифференциально-термический анализ гуминовых кислот проводили на дернватографе системы «.Паудик, Дж.Лаулнн, І.ардея (ВНР) и термовесах "Hereua" - «РГ.
При научении азотного фонда почв применяли методы, позволявшие характеризовать его о точки зрения наибольшей доступности растениям. Для этого определяли легко гидролизуемые формы азота методом Корн-филда,,иитрифицвруюцув способность почвы-го Кравмову. Доступная растениям азот почвы определяли в вегетационных опытах с использованием меченых ^я азотных удобрений, а также в ыикрополавах опытах путем закладки оооудов без два таощадьп 0,25 м2 непосредственно и* делянках многолетних опытов. В микрополввых опытах использовал»
_ 7 -азотные удобрения, меченые IJfc.B форме и дозе, соответствующей схеме длительного опыта.
Результаты вегетационных it микрополевых опытов обработаны статистические, методо* дас порско иного анализа. Для оценки связи между отдельными показателями проводили корреляционный и регрессионный анализы. Для построения математических юдолей по данным информационной базы длительных опытов по балансу и динамике гумуса использовав метод множественного регрессионного анализа.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из У разделов, изложенных на j? страницах машинописного текста и включающих введение, обзор литературы, экспериментальную часть, заключение, выводы и предложения производству. Содержит 54 таблицы, 20 рисунка^ Обзор литературы освещает основные результаты исследований по оценке роли гумуса в условиях интенсификации сельского хозяйства, в повы-вении эффективности минеральных удобрений и трансформации остатков пестицидов, а также вопросы изменения количества и качества гумуса при окультуривании. В нем обобщены основные данные по исследованию гумусного состояния в отечественных и зарубежных длительных опытах. Список использованной литературы включает 6w наименований, из них 170 - иностранных авторов. Приложение к диссертации представлено на 4S страницах машинописного текста.
