Содержание к диссертации
Введение
1. Трансформация кислотно-основных свойств дерново-подзолистых почв в условиях северо-запада России 8
1.1 Естественные условия формирования кислотно-основного состояния дерново-подзолистых почв 8
1.2. Трансформация кислотно-основного состояния дерново-подзолистых почв при окультуривании 13
1.2.1. Роль известкования в оптимизации кислотно-основного состояния дерново-подзолистых почв 16
1.2.2. Значение органических удобрений в формировании кислотно-основного состояния почв 20
1.2.3. Влияние минеральных удобрений на кислотно-основные свойства дерново-подзолистых почв 26
1.3. Деградация кислотно-основного состояния хорошо окультуренных почв
и факторы его стабилизации 31
1.3.1. Условия и параметры деградации оптимальных кислотно-основных свойств почвы 31
1.3.2. Факторы стабилизации благоприятных кислотно-основных свойств хорошо окультуренных почв 34
2. Объекты, условия и методика исследований 38
2.1. Кислотно-основное состояние пахотных дерново-подзолистых почв Псковской области 39
2.2. Почвенно-агрохимическая характеристика объектов исследования 41
2.3. Метеоусловия в годы проведения исследований 47
2.4. Методика проведения исследований 52
3. Агроэкологическая эффективность различных систем удобрения и мелиорантов на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах 57
3.1. Влияние удобрений на питательный режим почвы 57
3.1.1. Изменение азотного режима почвы при применении различных систем удобрения 58
3.1.2. Зависимость фосфатного режима почв от систем удобрения 65
3.1.3. Изменение калийного режима окультуренных почв при применении различных систем удобрения 69
3.2. Влияние различных систем удобрения и мелиорантов на продуктивность полевых культур 73
3.2.1. Зависимость продуктивности полевых культур от применения минеральных и органических удобрений в полевых опытах 73
3.2.2. Влияние известковых мелиорантов на рост, развитие и урожайность ячменя 80
3.3. Зависимость химического состава продукции ячменя от поддерживающего известкования местными мелиорантами 84
4. Динамика кислотно-основного состояния хорошо окультуренных дерново-подзолистых почв 88
4.1. Влияние минеральной и органической систем удобрения на кислотно-основные свойства хорошо окультуренных почв полевых опытов 88
4.2. Роль местных мелиорантов в оптимизации кислотно-основного состояния подвергшейся деградации окультуренной дерново-подзолистой почвы .93
5. Агроэнергетическая эффективность поддерживающего известкования окультуренной дерново-подзолистой почвы 100
Выводы 106
Предложения производству 109
Список литературы 110
Приложения 133
- Трансформация кислотно-основного состояния дерново-подзолистых почв при окультуривании
- Факторы стабилизации благоприятных кислотно-основных свойств хорошо окультуренных почв
- Изменение калийного режима окультуренных почв при применении различных систем удобрения
- Роль местных мелиорантов в оптимизации кислотно-основного состояния подвергшейся деградации окультуренной дерново-подзолистой почвы
Введение к работе
В пахотном фонде Нечерноземной зоны Северо-Запада России дерново-подзолистые почвы исторически играют доминирующую роль. Однако генетически они мало плодородны (Н.Л.Благовидов, 1968; В.Д.Панников, В.Г.Минеев, 1976; В.К.Пестряков, 1977; Э.И.Гагарина и др., 1995). Как показали первые результаты сплошного агрохимического обследования почв в начале-середине 60-х годов, подавляющее их большинство имело сильно- и среднекислую реакцию и остро нуждалось в известковании (Н.А.Сапожни-ков, М.Н.Корнилов, 1977; И.А.Иванов, 1989). Поэтому известкование наряду с применением различных удобрений стало необходимым и незаменимым агротехническим приёмом, ориентированным на долговременную перспективу создания экологически и экономически сбалансированных агроэкоси-стем и стабильное производство сельскохозяйственной продукции в Нечерноземной зоне.
Комплексное положительное действие известковых материалов в направлении оптимизации агрофизических, физико-химических и агрохимических свойств дерново-подзолистых почв предопределило особенную мелиоративную роль этого приёма агротехники в системах удобрения и мероприятиях по их окультуриванию.
Трудом нескольких поколений земледельцев в 60 - 80-ые годы за счёт применения извести в среднегодовых дозах от 400 до 650 кг/га (по областям Северо-Западного района) неблагоприятную ситуацию удалось переломить в корне. Более того, на фоне интенсивных органических и органно-минеральных систем удобрения от 15 до 20 % почв пахотного фонда этого региона были доведены до состояния хорошей окультуренности (А.Н.Небольсин и др., 1997; А.И.Иванов, 2000). Их детальное исследование в Псковской области показало, что окультуренные дерново-подзолистые почвы фактически имеют средневзвешенный рНС0Л. 6,4; содержание гумуса -
5 2,4 - 3,53 %, легкогидролизуемого азота - 70 - 74 мг/кг, подвижных форм фосфора и калия-380-455 и 310-524 мг/кг соответственно.
Этот весьма незначительный фонд почв в условиях экономического кризиса доказал свою реальную стратегическую роль, поскольку именно он в последние 15 лет почти полностью обеспечил производство товарной продукции растениеводства. При этом удобрения здесь либо не применялись, либо использовались дешёвые системы удобрения, ориентированные на оптимизацию азотного питания.
На фоне фактического пренебрежения главнейшими законами земледелия, и в частности, законом возврата питательных веществ, эти почвы подвергаются скрытой деградации. По данным агрохимслужбы России, в 2003 году вынос кальция в 15 - 18 раз превысил его поступление в почву. Последними исследованиями акад. В.Н.Ефимова и проф. А.И.Иванова (2001) было убедительно доказано, что в почвенно-климатических условиях Северо-Запада России ежегодное снижение рНсол. может достигать 0,21 ед. По их оценкам полная утрата хорошо окультуренных почв только из-за подкисле-ния может произойти в ближайшие 5-32 года. При этом остаётся не выясненной в полной мере роль в этих процессах органических и минеральных систем удобрения.
Предотвращение же деградации кислотно-основных свойств окультуренных почв, по общему мнению учёных, базируется на проведении поддерживающего известкования (И.А.Шильников, 1991, 1994; А.И.Иванов, 2000; А.Н.Небольсин и др., 2000). Однако оно осложнено спецификой окультуренных почв как своеобразных природно-антропогенных объектов, недостаточной методологической разработанностью этого приёма агротехники и, конечно, дороговизной традиционных известковых материалов и их применения.
При этом Северо-Запад РФ и Псковская область, в частности, обладают колоссальными ресурсами (оцениваемыми в сотни миллионов тонн) местных мягких пород и материалов, обогащенных известью, использование которых
для оптимизации кислотно-основного состояния почв изучено слабо. В их число входят известковистые сапропели, туфы, реагентные осадки городских сточных вод и другие материалы.
Исходя из описанных выше реальных условий и проблем современного земледелия, кафедрой агрохимии и почвоведения ВГСХА в 1987 году было развернуто комплексное исследование по проблеме деградации кислотно-основных свойств окультуренных дерново-подзолистых почв. Его научная гипотеза состояла в предположении, что минеральная система удобрения, базирующаяся на повышенных дозах физиологически кислых удобрений, вызовет подкисление почвы, а органическая - стабилизирует её физико-химическое состояние. Существенная же оптимизация кислотно-основных свойств напрямую связана с поддерживающим известкованием.
Целью настоящего исследования стала оценка уровня деградации кислотно-основных свойств окультуренных дерново-подзолистых почв и агро-экологической эффективности их поддерживающего известкования местными мелиорантами.
Для достижения поставленной цели нами решался ряд задач:
установление роли различных систем удобрения в многолетней динамике кислотно-основного состояния дерново-подзолистой почвы;
выявление особенностей действия местных известковых материалов на кислотно-основные свойства хорошо окультуренной дерново-подзолистой почвы, подвергшейся деградации;
оценка агроэкологической и агроэнергетической эффективности использования различных мелиорантов при поддерживающем известковании.
Новизна и научная значимость данной работы заключаются в том, что в ней впервые в условиях Псковской области в длительном исследовании установлены фактические параметры подкисления остаточно-карбонатной дерново-подзолистой почвы при разной интенсивности земледелия, доказана обоснованность с агроэкологических и агроэнергетических позиций исполь-
7 зования при поддерживающем известковании известковистого сапропеля и реагентного осадка сточных вод
Практическая значимость представленной научной работы состоит в разработке рекомендаций по ограничению подкисления окультуренных почв и применению с этой целью известковистого сапропеля и осадка сточных вод.
Основные положения диссертации доложены на научно-практической конференции молодых ученых «Молодые ученые в научном обеспечении сельского хозяйства на современном этапе» в Санкт-Петербургском ГАУ в 2003 г. и научных конференциях профессорско-преподавательского состава в Великолукской ГСХА в 2003 - 2005 гг.
По материалам исследования опубликовано 6 печатных работ.
Диссертационная работа выполнена на кафедрах химии и агрохимии и почвоведения Великолукской ГСХА под руководством доктора сельскохозяйственных наук, профессора А.И.Иванова. Автор выражает искреннюю благодарность доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заслуженному агроному РСФСР И.А.Иванову, а также сотрудникам кафедры агрохимии и почвоведения: кандидатам сельскохозяйственных наук, доцентам В.А.Воробьеву, Н.А.Цыгановой, кандидатам сельскохозяйственных наук В.В.Ильющенкову, О.В.Назаровой, а также студентам кафедры агрохимии и почвоведения, принимавших участие на разных этапах проведения научно-исследовательских работ.
Трансформация кислотно-основного состояния дерново-подзолистых почв при окультуривании
Под окультуриванием понимают «процесс улучшения почвы как среды обитания сельскохозяйственных растений» (Б.А.Никитин, 1976; 1986). Это улучшение связано с изменением естественного хода почвообразовательного процесса под влиянием сельскохозяйственной деятельности человека. Комплекс агрогенных воздействий накладывается практически на все природные факторы почвообразования, но сильнее всего на биологический (Н.Л.Благовидов, 1954; И.Ф.Гаркуща, 1956; Ф.И.Левин, 1972; Б.А.Никитин, 1976; В.К.Пестряков, 1977; Р J.Matthews, 1983).
По данным Ф.И.Левина (1972), в результате распашки целинной почвы ее средняя плотность снижалась на 0,23 г/см3, общая пористость возрастала на 8,6 %, а некапиллярная - на 6,6 %. Обрабатываемая почва имеет в 3 - 5 раз более высокую, по сравнению с целинной, водопроницаемость (Б.А.Никитин, 1976). А это почти вдвое сокращает период ее переувлажнения, что, в результате уже на первом этапе окультуривания, ведет к ослаблению подзолообра-зовательного и глеевого процессов, замедляет образование фитотоксичных соединений марганца, алюминия и железа. Однако это служит и фактором усиления потерь хорошо растворимых соединений (Б.А.Никитин, 1982).
При этом лучше развивается корневая система растений, улучшаются водный, воздушный и тепловой режимы. Смена естественной растительности на культурную незначительно увеличивает количество растительных остатков, однако, их минеральный состав уже в 1,5 раза более богатый (Ф.И.Левин, 1972). В результате окультуривания почв повышается микробиологическая и ферментативная активность почвы, и тем самым интенсифицируется биологический круговорот питательных веществ. Изменяется при этом и характер гумусообразования в пользу усиления синтеза гумино-вых соединений (М.М.Кононова, 1963; Л.Н.Александрова, 1980; И.С.Каури-чев, Д.С.Орлов, 1982; А.И.Иванов, 2000; Н.А.Цыганова, 2002). И хотя, на начальном этапе содержание гумуса в верхнем горизонте снижается, условия для подкисления почвы становятся менее выраженными.
И всё же, все учёные едины в том, что решающим фактором формирования (или как говорил акад. Д.Н.Прянишников, «воссоздания заново») высокого эффективного плодородия дерново-подзолистых почв являются интенсивные системы удобрения, базирующиеся на применении известковых, органических и минеральных удобрений (Д.Н.Прянишников, 1962; Д.У.Кук, 1970; Н.С.Авдонин, 1972; В.Д.Панников, В.Г.Минеев, 1977; Н.А.Сапож-ников, М.Ф.Корнилов, 1977; Т.Н.Кулаковская, 1978, 1985; В.Н.Ефимов,
И.Н.Донских, В.П.Царенко, 2002; И-А.Иванов, АЛИванов, В.Ф.Иванова, 2002). Анализ производственного опыта земледельцев Северо-Западного района в 60 - 80-е годы показывает, что даже при относительно невысокой (в сравнении с развитыми странами) обеспеченности удобрениями заметных успехов в преобразовании дерново-подзолистых почв можно достигнуть за 15-30 лет (А.И.Иванов, 2000; Н.А.Цыганова, 2002). В результате же интенсивного антропогенного воздействия на почву в ней происходят существенные изменения генетического характера, ведущие к формированию качественно нового природного тела - культурной почвы. Такая почва практически во всем отличается от своих естественных аналогов (В.К.Пестряков, 1977; Б.А.Никитин, 1986; А.И.Иванов, 2000).
При этом наиболее интенсивное антропогенное воздействие воспринимает верхний обрабатываемый слой почвы. Он претерпевает морфологические изменения, выражающиеся в формировании пахотного горизонта. Чем окультуреннее почва, тем больше мощность этого слоя (Н.Л.Благовидов, 1954; И.А.Иванов, 1963; А.А.Коротков, 1972; В.К.Пестряков, А.В.Литви-нович, 1986; E.Boguslawski, 1954). Под ним формируется гумусовый горизонт.
Несмотря на несколько отличающиеся подходы к классификации окультуренных дерново-подзолистых почв, учёные, занятые этой проблемой в разное время, оказались практически единодушны в оценке их кислотно-основных параметров. Так их рНсол. должен быть не ниже 5,8 у лёгких почв и 5,4 - у тяжёлых, а степень насыщенности основаниями - не ниже 60 - 75 % (Н.Л.Благовидов, 1954; В.А.Семёнов и др., 1980). От природы такие параметры могут быть свойственны только дерново-подзолистым почвам из рода ос-таточно-карбонатных, остальные же нуждаются в неоднократных известкованиях (Н.А.Сапожников, М.Ф.Корнилов, 1977; А.Н.Небольсин, 1983; И.А.Иванов, В.П.Спасов, А.И.Иванов, 1997).
Факторы стабилизации благоприятных кислотно-основных свойств хорошо окультуренных почв
Проблема сохранения плодородия почв в последнее десятилетие стала одной из самых острых в сельском хозяйстве России (Л.А.Лебедева, 1995). Полностью исключить негативные последствия экономического кризиса невозможно, но предотвратить резкое снижение плодородия вполне реально.
Поскольку земледелец в принципе не способен предотвратить действие природных факторов, ведущих к подкислению окультуренных дерново-подзолистых почв, то ученые вынуждены вести постоянный поиск дешевых и эффективных мероприятий и средств (А.ННебольсин и др., 2000). В этом направлении, по нашему мнению, ещё предстоит очень серьёзная работа.
К настоящему времени в ней определились несколько самостоятельных направлений, которые мы разделили следующим образом. Во-первых, это поиск и оценка наиболее приемлемых с точки зрения сохранения плодородия систем удобрения. Во-вторых, развитие теоретических основ поддерживающего известкования. В-третьих, всестороннее обоснование применения на удобрение дешёвых местных ресурсов известьсодержащих материалов. И, наконец, совершенствование ассортимента минеральных удобрений, с целью резкого сокращения выщелачивания оснований.
Наименее полемичным является первое направление. Большинство учёных сходятся во мнении, что, как правило, менее интенсивные органические системы удобрения, базирующиеся на ежегодном внесении 20-30 т/га навоза, компенсирующих потери оснований, позволяют сохранить благоприятные свойства окультуренных почв (И.А.Шильников, Л.А.Лебедева, 1997; А.Н.Небольсин и др., 2000). Более того, исследования А.И.Иванова (2000) показали, что у почв из рода остаточно-карбонатных это возможно и при гораздо более скромном применении навоза (10 т/га). Этот автор полагает, что одним из важных факторов замедления деградации является снижение интенсивности системы земледелия, но ни в коем случае не полный отказ от удобрений, общие деградационные последствия которого еще более тяжёлые.
Не вызывает сомнения у учёных и абсолютная необходимость проведения поддерживающего известкования окультуренных почв, используемых на фоне минеральных систем удобрения (при современном ассортименте последних) (Н-САвдонин, 1969; А.Н.Небольсин, 1983; БА.Никитин, 1986; И.А.Шильников, Л.А.Лебедева, 1987; И.А.Иванов, 1989; И.А.Иванов, В.П.Спасов, А.И.Иванов, 1997; А.Н.Небольсин и др., 1997; А.И.Иванов, 1999; В.Н.Ефимов, И.Н.Донских, В.ПЦаренко, 2002). При учете потерь кальция из почвы для поддержания реакции ее на уровне рН 5,6 - 6,0 необходимо ежегодно вносить от 200 до 1000 кг/га СаС03 (М.Г.Шлома, 1978, В.Г.Минеев и др., 1998). Однако в подходах к реализации этого важного приёма агротехники единого мнения нет.
В первую очередь это касается уровня кислотности, с которого его в принципе следует начинать. Ряд авторов полагает, что с целью экономии средств это следует делать лишь в том случае, когда уровень кислотно-основных свойств почвы начнёт ограничивать продуктивность культур, т.е. при рНсол, не выше 5 - 5,5 ед. и содержании подвижного алюминия в 1 - 2 мг/100г (А.Н.Небольсин и др., 1997; Н.П.Битюцкий, 1999). Проф. А.И.Иванов (1993; 2000) полагает, что оно оправдано со всех позиций даже при реакции в 6,0 ед. А некоторые Западноевропейские учёные исходят из более простого принципа, когда известь должна вноситься обязательно раз за ротацию севооборота из расчёта 1 - 1,5 ц на каждый центнер внесённых азотных удобрений независимо от состояния плодородия почвы (А.Н.Cornfield, 1960; Jokinen Raili, 1981; М.М.Alley, 1984; G.W.Thomas, W.L.Hargrove, 1984; I.Kutera 1988).
При определении оптимальной дозы извести ряд исследователей более обоснованным считает расчёт исходя из 0,5 - 0,7 Нг (И.А.Шильников и др., 1996, 2002). Другие, полагают, что столь низкие дозы убыточны экономически и их величина должна соответствовать полной гидролитической кислотности почвы (А.И.Иванов, 2000). Проф. А.Н.Небольсин с соавт. (1997), считает обязательным учитывать при выборе дозы фактическую гумусирован-ность почвы, её гранулометрический состав, обеспеченность подвижным фосфором и, конечно, уровень рНсшг.
Сторонники использования низких доз известковых удобрений, развивая идеи С.С.Ярусова, с целью повышения отдачи предлагают проведение их мелкой заделки в почву культиваторами на глубину 10 - 12 см, а не на 20 -25 см плугом, как другие (С.СЯрусов, 1939, 1955; И.А.Шильников, Н.А.Ака-нова, 2002).
Практически почти не изучена эффективность в поддерживающем известковании местных мелиоративных средств, коими в условиях Псковской области могут служить известковистые сапропели и реагентные осадки го родских сточных вод. Накопленный в этом направлении материал (разд. 1.2.2.) позволяет судить, что они являются вполне пригодными для этих целей (В.А.Касатиков, 1990; П.Г.Максимов, 2000; Д.Л.Лебедев, 2003). Поэтому данное направление стало одним из важных в нашем исследовании. Способствовали этому и положительные результаты Санкт-Петербургских учёных, рекомендовавших к применению в поддерживающем известковании конверсионный мел - отход промышленного производства (А.Н.Небольсин, А.И.Осипов, 2000). Важным направлением в решении проблемы ограничения выщелачивания оснований является совершенствование ассортимента азотных и калийных удобрений, в сторону ограничения использования физиологически кислых видов. Лучше он решён в Западноевропейских странах, где уже больше 20 лет производится известковая аммиачная селитра, известь которой полностью компенсирует подкисляющее действие селитры (Д.А.Кореньков, 2000). Перспективным является использование в этом направлении ингибиторов нитрификации и модифицированных видов удобрений с ограниченным выходом нитратов (Д.А.Кореньков, 2000; В.Н.Ефимов, И.Н.Донских, В.П.Ца-ренко, 2002).
Кардинальное решение проблемы потерь оснований при внесении калийных удобрений некоторые авторы видят во внесении бесхлорных форм (В.А.Паниткин и др., 1981; М.Е.Яковлева, 1983). Однако, меры по оптимизации ассортимента минеральных удобрений крайне дорогостоящи. К примеру, сульфат калия на современном рынке в 5 - 10 раз дороже хлорсодержащих форм. К тому же они в принципе не компенсируют потери кальция и естественное подкисление почвы.
Изменение калийного режима окультуренных почв при применении различных систем удобрения
Гораздо более существенные отличия обнаружились при сравнении показателей азотного состояния при разных уровня интенсивности севооборотов и систем удобрения. В отличие от интенсивной минеральной системы в зернопропашном севообороте, где полностью стабилизировать азотное состояние не удавалось, в севообороте с травами за счёт пожнивно-корневых остатков клевера этого добиться почти удалось (по крайней мере на фоне органической системы удобрения). Уровень содержания легкогидролизуемых соединений после него увеличивался в 2,2 - 3,9 раза, достигая 144 - 235 мг/кг. Так же максимальная способность почвы к нитратонакоплению наблюдалась после клевера (42 - 70 мг/кг), минимальная - после картофеля и зерновых культур (25 - 58 мг/кг). Изучаемые варианты систем удобрения принципиальных корректив в годовую динамику легкогидролизуемых соединений азота не вносили. И все же даже возделывание клевера (доля клевера в структуре посевных площадей 29 %) и применение низких доз азотсодержащих удобрений не обеспечивало бездефицитного баланса азота и привело к снижению его запасов на 6 - 10 % (в варианте без удобрений они уменьшились на 23 %) (табл. 9).
Существенное действие в направлении стабилизации запасов азота оказывала органическая система удобрения.
Несмотря на то, что в микрополевом опыте изучалось поддерживающее известкование, мы ожидали положительных эффектов и в направлении оптимизации азотного режима почв, поскольку известь оказывает существенное воздействие как на закрепление и мобилизацию соединений азота в почве, так и на способность растений потреблять его минеральные формы (И.В.Тюрин, 1965). Тем более, что при дозе, соответствующей 0,7НГ, в составе сапропеля и ОСВ в почву поступило 18 и 112 кг азота.
В силу многократного превосходства последнего по количеству поступающего азота над известковистым сапропелем и, тем более, над известняковой мукой, эффект ОСВ в год внесения был достоверным. Уже через две недели после применения удобрений содержание подвижного азота в пределах пахотного слоя, удобренного ОСВ, оказалось на 19 мг/кг выше, чем в контроле. Очевидно, это было связано с быстрой минерализацией азотсодержащих органических соединений удобрения. В результате в среднем за вегетацию преимущество этого варианта достигло по содержанию нитратов 86 %, а обменного аммония - 59 % (табл. 10). По этой же причине, по всей видимости, положительное действие ОСВ на азотный режим на второй и третий год не проявлялось. Слабая тенденция к накоплению в почве аммонийного азота обнаруживалась и при внесении полной дозы сапропеля.
В этом краткосрочном полевом опыте в условиях относительно низкого потребления азота ячменём на фоне неблагоприятных погодных условий параметры его азотного состояния заметных изменений не претерпели.
Таким образом, важнейшими факторами оптимизации азотного режима на окультуренных дерново-подзолистых почвах являются азотные, органические удобрения (навоз и ОСВ) и посев клевера лугового. Они же позволяют несколько стабилизировать и параметры азотного состояния почвы.
Хорошо окультуренные дерново-подзолистые почвы, являющиеся объектом нашего исследования, относятся к группе сильно зафосфаченных (А.И.Иванов, 1994). Поэтому их фосфатный режим во всех вариантах всех опытов, несмотря на иногда заметную сезонную динамику, характеризовался очень высокими параметрами.
Минеральная система удобрения исходно была ориентирована на мобилизацию созданных ранее запасов элемента. И всё же, почва продемонстрировала высочайшую буферность в отношении соединений минеральных фосфатов (табл. 11).
Роль местных мелиорантов в оптимизации кислотно-основного состояния подвергшейся деградации окультуренной дерново-подзолистой почвы
Известковые удобрения являются одними из самых эффективных на кислых почвах. Однако, по мере нейтрализации почвенной кислотности отдача от них постепенно снижается. Из возделываемых в нашей области культур лишь некоторые положительно отзываются на известкование слабокислых почв. В их число входит и ячмень. Для ячменя интервал оптимальной кислотности колеблется в пределах от 6,0 до 7,3, а предельные величины, оп ределягощие экономическую эффективность известкования, составляют от 5,9 до 7,5 единиц рН.
Отчасти по этой причине, по мнению ряда ученых, поддерживающее известкование подвергающихся деградации хорошо окультуренных почв является обязательным приемом сохранения их плодородия. Однако, в настоящее время сельское хозяйство испытывает огромные трудности в обеспечении удобрениями и мелиорантами, необходимыми для поддержания плодородия почвы и стабилизации кислотно-основных свойств. Повысить обеспеченность земледелия известковыми удобрениями с меньшими затратами, по нашему мнению, можно за счет более широкого использования местных карбонатных материалов, находящихся вблизи потребителя. В своей работе мы использовали широко распространенные в Псковской области известкови-стый сапропель, реагентный осадок сточных вод и как стандартное известковое удобрение - известняковую муку (табл. 4).
Различия в химическом составе предопределили разницу в агрономической эффективности этих удобрений. Дозы же их как мелиорантов рассчитывались, исходя из их фактической нейтрализующей способности. Изучаемые удобрения отличались не только по этому показателю, но и по химическому состоянию своих нейтрализующих компонентов.
Если у известняковой муки это была порошковидная форма кристаллического кальцита, то у сапропеля - рыхлая аморфная (коллоидная) форма карбоната кальция, ещё недавно в придонных условиях находившегося в динамическом равновесии в реакциях растворения-осаждения. При производстве ОСВ в качестве реагента использовались жжёная известь, гидролиз которой обеспечивал конечный продукт достаточно растворимым в воде гидро-ксидом кальция. Естественно, что активность ионов Са и Mg в этом случае выше, чем в составе кристаллических карбонатов известняковой муки. Эти отличия оказали прямое влияние на скорость взаимодействия мелиорантов и почвы.
При этом нельзя сбрасывать со счёта и генетические особенности почвы, особенно ярко проявившие себя уже в первый год этого опыта. В остро засушливых условиях 2002 года обнаружилась достоверная закономерность нейтрализации почвы контрольного варианта на 0,4 ед. рН (естественно и других вариантов тоже) кальцием, поступившим из подпахотного слоя (табл. 26). Понятно, что такая особенность проявления буферной системы может быть свойственна лишь почвам на карбонатных материнских породах. Это вполне согласуется и с данными ряда других авторов, указывающих на возможность значительной сезонной динамики показателя рН по этой причине (Ю.А.Штиканс, 1979; А.Н.Небольсин, 1983; И.А.Шильников, Л.А.Лебедева, 1987). И всё же, влияние мелиорантов в направлении нейтрализации почвы решающее. И хотя наблюдение за сезонной динамикой активной и обменной кислотности показало некоторую неустойчивость этих показателей, вероятно, связанную с динамикой окислительно-восстановительных условий, её общая направленность на нейтрализацию была бесспорной.
Самая высокая скорость взаимодействия с почвой, как мы и ожидали, оказалась у ОСВ и сапропеля, обеспечивших дополнительный к естественному прирост рНС0Л. на 0,68 и 0,78 уже к концу первого года опыта. При этом гидролитическая и обменная кислотность, а так же содержание подвижного алюминия сократилось в этих вариантах на 61 и 69, 71 и 50, 75 и 100 % соответственно. Сумма же обменных оснований, напротив, увеличилась за счёт их поступления с удобрениями на 38 %.
Менее заметная динамика нейтрализации проявлялась здесь и в последующем. Максимальный уровень увеличения рНС0Л. при этом достиг 1,16 и 1,13 уже на второй год после применения ОСВ и известковистого сапропеля в пониженной дозе. Из этого следует, что для увеличения этого показателя на 1 ед. требуется внесение 6,2 т/га ОСВ и 2,3 т/га известковистого сапропеля в пересчёте на сухое вещество.
