Введение к работе
Актуальность темы. Роль органического вещества в плодородии почв велика и зависит от природных и агрогешшх условий, Получение высокого урожая хорошего качества при низком уровне гумусированности почвы не может служить доказательством отсутствия роли гумуса а плодородии почв. Точно также прямая зависимость урожайности от уровня гумусированности не является основанием для общей рекомендации чрезмерного повышения содержания гумуса в почве. Плодородие всегда тесно связано с реальными экологическими условиями и экономическими возможностями. Однако, пока еще не разработаны четкие технологии регулирования оптимизации гумусного состояния почв. До сих пор неясной остается роль отдельных фракции гумуса почв, как с точки зрения их агрономической ценности, так и устойчивости к внешним воздействиям. Не разработаны оптимальные параметры содержания гумуса при разном уровне интенсификации сельскохозяйственного производства с учетом влияния климатических условий. При возникшей глобальной проблеме «парникового эффекта» немаловажно изучение роли почвы в агрогенном депонировании углерода. Решение указанных проблем невозможно без детальной агрономической оценки гумусного состояния почв, разработки путей его регулирования.
Величина разности между конечным и начальным содержанием гумуса в длительных опытах за период наблюдения ЛС (сальдо баланса гумуса), является суммирующим показателем влияния основных факторов, определяющих баланс и трансформацию гумуса. Строгий количественный учет факторов и многократное воспроизводство их действия во времени и пространстве в длительных опытах позволяют наиболее корректно определить вклад каждого из них в балансовые статьи гумуса, характеризующие трансформацию органического вещества почв в конкретных условиях.
Системное исследование результатов длительных опытов с использованием математического моделирования позволяет более точно, чем расчетные методы, определить потребность в органических удобрениях для бездефицитного баланса или повышения уровня гумусированности пахотных почв.
Целью настоящей работы является определение оптимального уровня содержания и качественных параметров гумуса тяжелосугл инистых дерново-подзолистых почв ЦОС ВИУА на основе создания базы данных н исследования информации 7 длительных опытов, а также детального изучения качественных параметров гумусного состояния почв . В задачу исследований входило:
в составе гумус&'^'бйологичес
создание информационной базы данных длительных опытов ЦОС ВИУА по балансу н динамике гумуса, разработка математической модели трансфор мацни гумуса, устанавливающей взаимосвязь итога балансовых превращу ний гумуса с управляющими агрогешшмн и природными факторами;
изучение изменений качественного состава гумуса почв под воздействи различных систем удобрения в длительных^пытах ЦОС-ВИУА и-оценка тойчивости различных групп и фракций " деструкции;
Инз-N: ti
оценка уровня содержания гумуса на разных вариантах длительных опытов ЦОС ВИУА с учетом гетерогенности его состава, содержания в нем устойчивых (Спйп) и трансформируемых форм (С,*) и выявление на количественном уровне их оптимального содержания в составе гумуса для конкретных природных и агротехнических условий;
исследование потенциальной способности почв различных вариантов длительных опытов к минерализации;
расчет баланса углерода в агроценозах различных вариантов длительных опытов ЦОС ВИУА.
Научная новизна. Впервые создана электронная база данных длительных опытов для конкретного региона. Разработана статистическая модель трансформации гумуса в зависимости от агротехнических и климатических факторов для конкретной территории. Проведен анализ баланса гумуса с учетом содержания в нем двух различных по устойчивости компонентов активного (трансформируемого) углерода (Cu„,t} и инертного, термодинамически устойчивого (Сішп)> Определен минимальный для пахотных почв данной территории уровень содержания гумуса и оптимальное содержание в его составе активных компонентов. Впервые для всех длительных опытов ЦОС ВИУА по единой программе н методике исследован качественный состав гумуса при длительном применении различных систем удобрения и его изменение после прекращения внесения удобрений (консервация). Показана неодинаковая устойчивость разных фракций гумуса к биологической деструкции. Выявлено, что наиболее ценной и устойчивой является П-ая фракция гумусовых веществ. Высокие дозы минеральных удобрений приводят к ухудшению качественных показателей гумуса, способствуют усилению процессов миверализации, увеличению содержания углерода 1-ой фракции при уменьшении Н-ой в составе гумуса. В условиях прекращения внесення удобрений, при консервации длительных опытов, замена пропашных культур зерновыми и однолетними травами в течение 4-х лет последействия способствует улучшению качественных показателей состава гумуса, сохранению уровня его содержания.
Практическая значимость. Разработана статистическая модель трансформации гумуса для конкретной территории. Модель позволяет количественно определять дозы органических и минеральных удобрений, состав и соотношение культур в севообороте, для создания оптимального уровня содержания гумуса в пахотных дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах, обеспечивающего высокую продуктивность севооборота. Содержание достаточного соличества активных компонентов в составе гумуса определяет устойчивость гюжая сельскохозяйственных культур в годы с неблагоприятными погодными
'ЛО ВИЯМИ.
Апробация результатов исследования. Основные положения диссерта-і были доложены на научных конференциях в ВИУА (г. Москва, 2000, 2001 на научно-практической конференции молодых ученых БСХА (г. Брянск, г.), на национальной конференции с международным участием «Эмиссия к парниковых газов на территории Северной Евразии» (г. Пущино, 2001).
Публикации, Основные положения диссертации опубликованы в б печатных работах.
Структура н объем диссертации. Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, выводов; содержит 26 таблиц, 24 рисунка. Список литературы включает 180 наименования, в том числе 20 на иностранных языках.
Автор благодарит за предоставленные информационные материалы руководителей длительных опытов ЦОС ВИУА: к.с/х.н. Ефремова В.Ф., д.б.н. Кир-пичникова Н. А., д.б.н. Алиева А-в.М,, к.б.к. Ерохину Е.Н. А также сотрудников лаборатории систем удобрения и плодородия почв ВИУА: к.б.н. Никитину Л.В., к.б.н. Володарскую И.В., к.б.н. Романенкова В.А., д.матем.н. Сиротенко О.Д. за большую помощь и ценные советы в работе над диссертацией, дружеское участие и поддержку.
Объекты и методы исследований. Экспериментальная работа но оценке количественных и качественных изменений гумуса почв проводилась на базе 7 длительных опытов, заложенных на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах Центральной опытной станции (ЦОС) ВИУА близ поселка Шебанцево Домодедовского района Московской области.
Почвенные образцы для исследования отбирались в опытах СШ-5 (поле 3), СШ-2 (поле 1,2) в 1998 году, на опытах СШ-27 (поле 1), СШ-9 в 1999 году после уборки урожая возделываемых культур. Отбирали смешанные образцы из четырех повторений ло 5 точкам на каждом повторении из пахотного (0-20 см) горизонта. Кроме отобранных образцов, для проведения анализов использовались архивные образцы опыта СШ-5, отобранные в 1994 году,
В почвах проводили следующие виды анализов: рНксі потенциометриче-ски, обменный водород - по методу Соколова, гидролитическая кислотность по методу Каппена, содержание гумуса - методом Тюрина, качественный состав определяли по схеме Тюрина в модификации Пономаревой-Плотниковой (1980), потенциальную биологическую активность органического вещества — методом Аксенова С.М. и Банкина М.П. путем компостирования почвылри температуре t=28C, влажности 60% ПВ, фиксируя, на газовом хроматографе ХРОМ-5, выделение С02.
Краткая характеристика длительных опытов, на основе которых создана информационная база данных по исследованию состояния гумуса, приведена в таблице 1. Показатели, составляющие основной блок базы данных, приведены в таблице 2. Для статистической обработки полученных данных использовали корреляционный, факторный, дисперсионный и регрессионный анализы программы STATISTICA (Версия-5).
Таблица 1. Краткая характеристика длительных опытов ЦОС ВИУА
Руководитель опыта, литература
Таблица 2, Показатели, включенные в основной блок базы данных динамики и баланса гумуса в длительных опытах ЦОС ВИУА
Продуктивность севооборота ц'га з.ед в год
. лС
