Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 8
1.1. Изменение гумусового состояния почв в результате сельскохозяйственного использования 8
1.2. ЛОВ и его роль в плодородии почв 15
1.3. Факторы структурообразования 29
1.4. Структурное состояние пахотных почв 34
Глава 2. Объекты и методы исследований 39
2.1. Объекты исследований 39
2.1.1. Условия почвообразования исследуемых дерново-подзолистых почв 41
2.1.2. Условия почвообразования исследуемых серых лесных почв 43
2.1.3. Условия почвообразования исследуемого чернозема оподзоленного 44
2.1.4. Условия почвообразования исследуемого чернозема обыкновенного 46
2.1.5. Условия почвообразования исследуемых каштановых почв 48
2.2. Методы исследований 49
Глава 3. Гумусовое состояние исследуемых почв зонального ряда и степень выпаханности 52
3.1. Гумусовое состояние исследуемых почв зонального ряда и диагностика степени выпаханности 52
3.2. Содержание общего азота и азота ЛОВ в исследуемых почвах зонального ряда разной степени выпаханности 64
Глава 4. Физико-химические и агрохимические свойства исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности 69
4.1. Гранулометрический состав исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности 69
4.2. Физико-химические свойства исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности 72
4.3. Содержание элементов питания в исследуемых почвах зонального ряда разной степени выпаханности 77
Глава 5. Общие физические свойства и структурное состояние исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности 83
5.1. Общие физические свойства исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности 83
5.2. Структурное состояние исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности 88
5.3. Водопрочность структуры исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности 94
5.4. Способность почвы к восстановлению водопрочной структуры и группировка степени выпаханности почв разных типов. 103
Глава 6. Содержание и запасы элементов питания в составе ЛОВ исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности 114
Глава 7. Биологическая и физиологическая активность исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности 119
7.1. Биологическая активность исследуемых почв нального ряда разной степени выпаханности 119
Общие выводы 124
Список использованной литературы 126
- ЛОВ и его роль в плодородии почв
- Гумусовое состояние исследуемых почв зонального ряда и диагностика степени выпаханности
- Общие физические свойства исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности
- Биологическая активность исследуемых почв нального ряда разной степени выпаханности
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из условий высокого плодородия почвы является наличие в ней агрономически ценной структуры, которая играет роль своеобразного регулятора физических и биологических процессов. В зависимости от структурного состояния почвы находятся все основные ее физические свойства, определяющие интенсивность протекания биологических, физико-химических и других процессов. Поэтому параметры структурного состояния являются важным показателем уровня эффективного плодородия.
Сущность и значение почвенной структуры были раскрыты основоположниками русского почвоведения - В.В. Докучаевым, П.А. Костычевым, А.А. Измаильским и их учениками и последователями - В.Р. Вильямсом, А.А. Фадеевым, А.Н. Сибирцевым, внесшими большой вклад в развитие учения о почвенной структуре.
Влияние различных факторов на процессы структурообразования освещено в работах В.В. Квасникова, В.А. Францессона, СИ. Долгова, Н.Е. Бе-каревича, А.Д. Воронина, КV«<."';,v'--? Ч-ДЇ
В 60-х годах внимание к структурному состоянию почв сильно осла
билось, а на современном этапе развития сельскохозяйственного производ
ства, на фоне низкого применения органических удобрений происходит
дальнейшее разрушение структуры почв. Почвы приобретают состояние вы-
паханности. .
Под процессом выпахивания понимается обесструктуривание пахотного слоя почв в результате их использования при низком уровне поступления в почву источников гумуса (органических удобрений и послеуборочных остатков), приводящее к ухудшению их агрономических свойств и к снижению уровня плодородия.
К выпаханным могут относиться почвы разной степени окультурен-ности. Сильной степенью выпаханности характеризуются почвы отдаленных участков хозяйств, на многие из которых, в течение длительного времени, вообще не вносились органические удобрения.
Однако до настоящего времени критерии и диагностические показатели степени выпаханности не разработаны.
Было предложено (Ганжара, Борисов, 1987) в качестве одного из критериев степени выпаханности использовать показатель содержания лабильного органического вещества (ЛОВ) в составе органического вещества почв. Авторами предложена примерная градация степени выпаханности для дерново-подзолистых и серых лесных почв. Для других ушов почв подобные
Ь,і-і ТРАЛЬНАЯ Г
НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА ' Моск. сольс^осоз. академии им. К. Л. Ти^иразекч. . ~
исследования вообще не проводились, что и обусловило выбор темы исследований данной диссертационной работы
Цель и задачи исследований Основной це іью исстедований явилось изучение критериев диагностики степени выпаханное ги почв и в іияния ЛОВ на отдельные показатели, характеризующие степень выпаханности
В задачи исследовании входило
1 Изучить в почвах зонального ряда разной степени выпаханности
а) содержание, запасы орі-анического вещества, в том числе ЛОВ,
б) общие физические свойства и структурное состояние,
в) физико-химические и агрохимические свойства
2 Проанализировать возможность испоіьзования изучаемых пара
метров в качестве диагностических показателей степени выпаханности
3 На основе экспериментальных и литературных материалов раз
работать группировку степени выпаханности почв
4 Оценить влияние ЛОВ на биологическую активность почв
Научная новизна Проведено комплексное иестедование гумчеового
и структурного состояния, физико-химических, агрохимических и биоіог.і-ческих свойств выпаханных почв зонагьного ряда в сопоставлении их с \добренными аналогами и почвами залежи
Установить количественные показатета снижения содержания См, органического вещества, С юв, плотности, порозности, содержания агрономически ценных агрегатов (!0 - 0 25 мм) водопрочных агрегатов (""О 25 мм) и биотогической активности в сильно выпаханных почвах юнального ряца
Показана возможность использования показателей общих физических свойств и структурного состояния дія дИч-ностихи степени выпаханности
Практическая значимость
Предложена 25-балпьная шкала дтя оценки степени выпаханности почв зонального ряда, которая может быть испочьзована при проведении почвенно-зкотогического мониторинга и работ по бонитировке и экономической оценке земеть
Разработана группировка степени вь паханности д ія дерново-подзотистых, серых тесных почв и черноземов су- шнистого гранутометри-ческого состава в основу которой положено содержание ЛОВ и «фегатное состояние
Апробация работы и публикации Резутьтаты диссертационной работы докладывались и обс\ ждались на научной конференции МСХЛ (5 - & декабря 2000 г ), на III съезде Докучаев'кого общества почзоветов (Суздаль
2000 г.), на Всероссийской конференции почвоведов (Пенза, 2000 г.). По теме диссертационной работы опубликовано три работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 148 страницах машинописного текста, включая 14 таблиц и 4 рисунка. Состоит из введения, 7 глав и выводов. Список литературы включает 237 библиографических названий, из них 45 на иностранных языках.
ЛОВ и его роль в плодородии почв
Необходимо признать, что широко используемая система показателей гумусового состояния почв (Гришина, Орлов, 1978) не дает возможности выявить агрономическую ценность гумуса и его составляющих, установить в зависимости от зонально-провинциальных условий и особенностей ландшафтов, критерии оптимизации содержания и контроля гумусового состояния почв, их режимов. Поэтому, как считает ряд исследователей (Орлов, 1985; Кирюшин, 1993, 1996, 2000; Тейт, 1991), наиболее целесообразным подходом к решению этой проблемы будет разделение всех органических соединений на две большие группы: группу консервативных, устойчивых веществ и группу лабильных или легкоразлагаемых органических веществ (Ганжара, Борисов, 1997; Korshens, 1980; Parton et al, 1983; Dalai, Mayer, 1987; Schuiz, 1997).
Почвенное плодородие обеспечивается непременным наличием и определенным соотношением этих двух групп, четкую границу, между которыми провести трудно. Существуют разные теоретические и методические подходы к этой проблеме, однако следует признать, что она весьма актуальна для разработки вопросов оптимизации гумусового состояния почв.
Группа консервативных компонентов почвенного гумуса включает гу-миновые кислоты, гуматы, органоминеральные соединения, гиматомелано-вые кислоты, гумины (Кирюшин, 1993). С их содержанием, составом и свойствами связаны окраска почв, режимы, буферность почв; они в малой степени участвуют в питании растений, но создают для них благоприятную среду. Эта часть гумуса термодинамически и биологически более устойчива. Степень гумификации консервативной группы значительно выше, это более "зрелый" гумус (Тюрин, 1937; Кононова, 1963, 1984; Орлов, 1974, 1977; Александрова, 1980).
Лабильные компоненты менее устойчивы к химической и биологической деструкции, легче и быстрее подвергаются минерализации, обеспечивая тем самим энергетический потенциал почвы и ее питательный режим.
Н.Ф. Ганжара (1988) относит к лабильным или легкоразлагаемым формам органических веществ неразложившиеся растительные остатки, органические вещества животного происхождения - источники гумуса, а также промежуточные продукты разложения типа детрита, обозначая их легкоразлагаемым органическим веществом (ЛОВ).
В литературе также указывается на выделение легкой фракции разны-ми методами с плотностью тяжелой жидкости от 1.13 до 2.0 г/см из различных почв. В них обычно доминируют органические остатки растительного, животного и микробного происхождения разной степени минерализации (Шаймухаметов и др., 1984; Christensen,1992; Gregorich et al., 1994),что подтверждает результаты более ранних исследований этой фракции (Лейн, 1940; Хан, 1959). Другая часть исследователей (Ladd, Amado, 1980; Ladd et al., 1985; Ahmed, Oades, 1984) считает, что критическим значением плотности легкой фракции для оценки количества и свойств органического вещества, не связанного в комплексные соединения, является плотность 1.6 - 1.8 г/см . Эта величина принята в современных исследованиях (Ганжара, 1997; Golchm et al, 1994, 1995 Skene et al, 1997).
Лабильное органическое вещество характеризуется широким отношением С : N, которое для различных широт изменяется от 12 до 55 (Травникова и др, 1992; Ганжара, Борисов, 1997; Christensen, 1992), что связано с разным составом поступающего органического вещества и с разной степенью его разложения.
Аккумуляция органического вещества легкоразлагаемых форм в естественных биоценозах максимальна в поверхностных горизонтах почв, вниз по профилю его масса, в зависимости от типа почвы, резко или постепенно убывает.
По данным исследований было установлено, что накоплению легкой фракции и ЛОВ благоприятствует холодный и сухой климат, низкое значение рН почвенного раствора и постоянный растительный покров (леса, пастбища), который обеспечивает постоянное возобновление свежего растительного материала (Christensen, 1992).
Обобщенные данные для лесных почв, расположенных на разных широтах, показало, что доля углерода легкой фракции в составе С 0бЩ имеет тенденцию к увеличению от более низких к более высоким широтам, что является следствием комбинированного эффекта типа вегетации и климатических условий. Благодаря преобладанию легкоразлагаемого органического вещества, содержание С 0бщ подвержено сезонным и пространственным изменениям (Christens, 1992).
Травникова и др. (1992) выявили зональные закономерности накопления массы и углерода легкой фракции, в том числе ЛОВ в пахотных почвах Европейской территории России. Особенностью субарктических почв является очень высокая аккумуляция легкой фракции до 75 % от С 0бщ за счет повышенной доли неразложившихся растительных остатков.
В дерново-подзолистых пахотных почвах южно-таежной зоны доля легкой фракции снижается до 20 - 30 % от общего содержания углерода. В почвах лесостепной и степной зон возрастает доля участия легкой фракции в содержании органического вещества, достигая максимума в типичном мощном черноземе (более 50 % от С общ ) В южных подтипах черноземов она снова снижается до 35 - 40 %. С севера на юг возрастает степень гумификации и зрелость органического вещества легкой фракции.
В целом, результаты исследований распределения органического углерода легких фракций в почвах зонального ряда, позволили авторам (Травникова и др., 1992) прийти к выводу, что накопление органического вещества легкой фракции контролируется в основном биогидротермическими условиями.
В агроценозах на динамику легкоразлагаемого органического вещества существенное влияние оказывают особенности возделывания сельскохозяйственных культур (Дедов, 1989), структура севооборотов и система удобрений (Остробородова, 1998); накоплению ЛОВ способствуют многолетние травы особенно бобовые (Зезюков и Дедов, 1992), что подтверждается и зарубежными исследователями (Dalai, Mayer, 1987; Schneider, 1981).
Н.Ф. Ганжара и Б.А. Борисов (1997) выявили сезонную динамику содержания и состава легкоразлагаемого органического вещества в дерново подзолистых оглеенных почв. Содержание ЛОВ в пахотном слое колеблется в довольно широких предела от 0.1 до 1.5 - 2.0 % от массы почвы, причем количество его практически определяется характером использования пахотных угодий.
Имеющийся в литературе материал (Когут, Яковченко, 1987; Рабочев, Королева, 1988; Дьяконова, 1990; Самойлова и др., 1990; Зезюков, Дедов, 1992) свидетельствует о том, что ЛОВ принадлежит важная и разноплановая роль в почвенном плодородии, Для него характерны такие агроэкологиче-ские функции как биологическая, агрономическая, агрофизическая, физико-химическая и санитарно - защитная (Ганжара, Борисов, 2000).
Также отмечено, что при высоких запасах растительного вещества в почвах преобладает автохтонная микрофлора, результатом действия которой является синтез промежуточных продуктов разложения типа детрит и гумусовых соединений. При недостатке - почвенная биота представлена в значительной мере зимогенной микрофлорой, которая разлагает собственно гумусовые вещества (Мишустин, 1975; Аристовская, 1980; Туев, 1989; Черников, 1997) и при этом исчерпываются запасы органического вещества лабильных компонентов (Чупрова, 1997), возникает деградация гумуса. Такое состояние "выпаханности" могут приобретать и высокогумусированные почвы (Кирю-шин, 2000).
Выпахивание - это деструктивный элементарный почвенный процесс, в результате которого происходит обесструктуривание пахотного слоя на фоне низкого содержания ЛОВ из-за использования почв на низком уровне поступления источников гумуса. Для количественной оценки выпаханности, Н.Ф. Ганжарой (1988) предложен показатель степени выпаханности, который характеризуется относительным содержанием углерода ЛОВ, выраженным в процентах к общему содержанию углерода гумуса. Почвы с высокой степенью выпаханности нуждаются в первоочередном внесении органических удобрений.
Гумусовое состояние исследуемых почв зонального ряда и диагностика степени выпаханности
Вовлечение почвы в сельскохозяйственное производство приводит к значительному уменьшению количества гумуса, что связано как с общими особенностями, характерные для всех почвенных зон (изменение количества, качества и характера поступления в почву органического вещества, изменения условий его трансформации, отчуждения элементов питания с урожаем сельскохозяйственных культур) так и с условиями использования почв. Однако при окультуривании содержание гумуса может и возрастать (Коротков, 1970; Левин, 1972; Кулаковская. 1990; Шевцова, 1991 и др.).
Одним из надежных способов оценки величины потерь гумуса является сравнение его содержания в целинных и аналогичных почвах, длительное время используемых под пашню (Адерихин, 1964; Щербаков, Рудай, 1983; Кирюшин, Лебедева, 1998; Ганжара, 1988; Щеглов, 1995; Dalai, 1986 и другие).
Полученные нами данные (табл. 2) свидетельствуют о том, что систематическое внесение органических удобрений способствовало не только сохранению сформированного в конкретных условиях уровня гумусированно-сти (серая лесная, чернозем оподзоленный, каштановая почвы), но и увеличению его содержания на 11 - 58 % в пахотном и на 3 - 9 % в подпахотном слоях дерново-подзолистой почвы и чернозема обыкновенного. Это можно объяснить тем, что в органических удобрениях уже содержится определенное количество гумусовых веществ, и значительное его количество образуется из навоза в процессе гумификации. Как отмечали В.Д. Панников и В.Г. Минеев (1987) интенсивность накопления гумуса при длительном унавоживании зависит от дозы навоза, длительности его применения и почвенно-климатических условий.
Почвы, используемые без внесения органических удобрений (вариант "пашня без органических удобрений"), характеризовались заметным снижением содержания гумуса в пределах изучаемого профиля на 11 - 52 % от содержания в соответствующем слое почв залежных аналогов.
Анализируя в целом данные таблицы 2 отметим, что тенденция к уменьшению содержания гумуса в почвах неудобряемого варианта и, наоборот, к росту его в унавоживаемых по сравнению с залежными аналогами была различной в зависимости от зональных особенностей и типа почвы: наибольшая потеря гумуса наблюдалась в дерново-подзолистой и серой лесной почвах, а наименьшая - в каштановой. В черноземах уровень потерь гумуса снижался от оподзоленного к обыкновенному и составил соответственно 30 и 22 %. Д.И. Щеглов (1995), отмечая аналогичные изменения в почвах ЦЧЗ, считал, что причиной этого изменения является большая исходная сбалансированность факторов почвообразования в черноземных почвах по сравнению с другими; отсюда и меньшая устойчивость к агрогенным воздействиям у дерново-подзолистой и серой лесной почв.
Изменение содержания гумуса в исследуемых почвах разных вариантов наглядно отображено на рис. 2.
В наших исследованиях ставилась задача не просто показать изменения гумусового состояния исследуемых почв под влиянием разного характера поступления органического вещества, но и раскрыть значение этих изменений для структуры почвы.
При исследовании процессов структурообразования в пахотных почвах довольно часто определяется обеспеченность почвы гумусом. Тем не менее, нам известно очень незначительное количество фактов установления взаимной зависимости - корреляционной связи между каким либо показателем структурного состояния почв и содержания в нем гумуса (Кузнецова, 1994; Бондарев, 1994; Бондарев, Кузнецова, 1999).
Несмотря на это в литературе существует твердое общепринятое мнение, что структура почвы определяется содержанием гумуса.
В последнее время во многих работах делается попытка определить условия, необходимые для создания бездефицитного баланса гумуса в почвах, т. е. установить, какое количество удобрений требуется для сохранения имеющегося количества гумуса.
Эти работы вызваны необходимостью установления наиболее эффективных приемов для устранения имеющего место систематического уменьшения содержания гумуса в пахотных почвах страны, которые приводят к ухудшению многих свойств и режимов почв. Какие именно отрицательные изменения происходят в структурном состоянии почв, и каковыми могут быть меры по улучшению этого состояния, какие необходимы нормы органических удобрений и насколько они совпадают с нормами, которые могут обеспечить бездефицитный баланс гумуса? Эти вопросы практически не обсуждаются в почвенной литературе. Вместе с тем, такие исследования приобретают особую актуальность. Ибо, как свидетельствуют высказывания специалистов, большая часть производственных полей десятилетиями не получает органические удобрения. Это вызвано как концентрацией навоза в зоне животноводческих комплексов, так и увеличением гектарных норм внесения навоза.
При изучении поставленной проблемы, в свете литературных данных, было выявлено, что не всегда для улучшения структурного состояния пахотных почв необходимы такие же высокие дозы органических удобрений, которые рекомендуются для поддержания бездефицитного баланса гумуса.
Аналогичные заключения сделаны в работах А.А. Плотникова (1963) и Э.С. Карповой (1965). В исследованиях на дерново-подзолистых почвах ими установлено, что под влиянием органических удобрений количество гумуса не увеличивается, в то время как качество структуры значительно улучшается. Несомненно, это должно объясняться теми качественными изменениями, которые претерпевает органическая часть почвы под влиянием длительного унавоживания.
Не случайно еще П.А. Костычев (1949) указывал, что накопление органических веществ в почве может доходить только до известного предела, который обуславливается тем, какая часть из них разлагается.
Очень важно, с нашей точки зрения, изучить изменения, которые касаются содержания ЛОВ, выполняющего защитную функцию в отношении содержания гумуса (Ганжара, Орлов, 1993), кроме того, из него, в конечном итоге, формируется гумус. Оказалось, что снижение содержания ЛОВ является основной причиной снижения содержания гумуса в пахотных почвах в условиях повышенной минерализации органического вещества на фоне низкого поступления источников гумуса, о чем свидетельствуют данные содержания ЛОВ в вариантах исследуемых почв разных типов (табл. 2).
К сожалению, в литературе существуют единичные сведения о роли ЛОВ в формировании плодородия почвы. Как и в целом, мало освещаются вопросы об участии в воспроизводстве почвенного плодородия других форм органических веществ, не превратившихся в гумус.
Исследования показали (табл. 2), что в залежных почвах в ряду от дерново-подзолистых почв до черноземов происходит увеличение накопления ЛОВ, наряду с этим отмечается снижение его содержания в каштановой почве. Максимальное значение содержания ЛОВ (0.88 % к массе почвы) характерно для оподзоленного чернозема, что также согласуется с данными исследований Воронежского ГАУ (Зезюков, Дедов, 1994),в которых отмечено увеличение содержания детрита при движении на юг от дерново-подзолистых почв к черноземам обыкновенным.
Общие физические свойства исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности
Создание оптимальных физических условий для каждой культуры, сорта в севообороте является важнейшей проблемой земледелия. Одним из факторов, ограничивающих рост и урожайность сельскохозяйственных культур, является избыточное уплотнение почвы. Негативным следствием этого процесса явилось снижение эффективности использования растениями кор-необитаемого слоя в результате ухудшения водно - воздушного режимов почв, ухудшение условий минерального питания растений, снижение урожайности культур, усиление эрозии почв, засоренность посевов и зараженность болезнетворными бактериями и вредителями, возрастание затрат материальных ресурсов на обработку почвы.
Как показали исследования ТСХА, при помощи механической обработки можно создать благоприятное строение пахотного слоя, однако устойчивость его зависит от гумусированности (Лыков, 1985).
Выпаханность почв, в результате интенсивного использования почв в сельскохозяйственном производстве, без применения органических удобрений, способствовала обесструктуриванию почвенной массы, нарушению естественной капиллярности, почвы уплотнялись.
Особенно подвержены уплотнению дерново-подзолистые и серые лесные почвы, более устойчивы - черноземные почвы, обладающие сравнительно высоким содержанием органического вещества, в том числе ЛОВ и достаточно высокой долей агрономически ценных агрегатов. Устойчивость почв к уплотнению не одинакова, согласно обобщенным данным ФАО (Черепанов, Чудиновских, 1987), в северном полушарии она имеет тенденцию возрастать в южном направлении. Однако такая оценка является общей. По данным анализов исследуемых почв разных вариантов (табл. 7), независимо от типа меньшей степени подвержены уплотнению почвы варианта "пашня с органическими удобре-ниями", плотность которых находится в пределах 0.89 - 1.21 г/см . Это связано с тем, что в результате обработки на фоне систематического внесения высоких доз органических удобрений (цит. по Силакову, Турсиной, 1993) начинают формироваться микропоры, увеличивается количество биогенных пор - камер и пор - каналов, появляются поры влаги, характеризующие удовлетворительную структурную организацию почвенной массы пахотного слоя, что подтверждается данными пористости исследуемых почв.
Выпаханные почвы варианта "пашня без органических удобрений" отличались большей плотностью, которая варьировала от 1.22 до 1.27 г/см , это относительно больше по сравнению с данными плотности почв залежи, что хорошо согласуется с низким поступлением органического вещества и содержанием ЛОВ.
Плотность всех пахотных почв статистически значимо увеличивалась в подпахотном слое на 0.04 - 0.23 г/см3 по сравнению с плотностью аналогичного горизонта почв залежи, которые характеризовались сравнительно меньшей плотностью, т. к. испытывают только природный фактор уплотнения (Черепанов, Чудиновских, 1987) и сильно пронизан корневой системой растений, что согласуется с морфологическим описанием профиля.
Плотность подпахотного слоя почв варианта "пашня без органических удобрений" составила 1.37 - 1.46 г/см3 , это связано не только с воздействием на почву МТА, но и с состоянием сильной степени выпаханности. На фоне внесения органических удобрений плотность подпахотного слоя уменьшалась на 0.06 - 0.22 г/см по сравнению с почвами без органических удобрений, по - видимому, это связано с разным содержанием и запасами ЛОВ.
Наибольшее уменьшение плотности подпахотного слоя (на 0.22 г/см ) характерно для чернозема обыкновенного на фоне систематического внесения органических удобрений.
Уплотнение пахотного слоя почв ведет к ухудшению водо - и воздухопроницаемости, снижению нитрификационной способности, а в конечном итоге и к снижению урожая на 5 - 40 % и более. Уплотнение подпахотного -носит кумулятивный характер (Бондарев, Кузнецова, 1999).
Большим разнообразием значений характеризуется распределение величины плотности твердой фазы почв в пахотном и подпахотном слоях пашни и залежных аналогов. Она также закономерно увеличивается с глубиной. Выпаханные почвы имеют несколько повышенные значения этого показателя по сравнению с почвами варианта "пашня с органическими удоб-рениями" (на 0,01 - 0.09 г/см ). Максимальное отклонение характерно для чернозема обыкновенного.
Залежные почвы характеризовались наименьшими значениями плотности твердой фазы по сравнению с почвами пашни, что оправдано большим содержанием общего органического вещества и ЛОВ. Это соответствует литературным данным Ахтырцева и Лепилина (2001).
Анализируя данные таблицы 7 мы видим, что именно показатель плотности твердой фазы для черноземов явился наиболее устойчивым при всех видах сельскохозяйственного использования по сравнению с другими.
Проведенные нами исследования показали, что порозность также зависит от характера поступления органического вещества и содержания ЛОВ. Результаты анализов почвенных образцов, взятых с почв залежи и выпаханных почв пашни, при сопоставлении свидетельствуют о сравнительно меньшей величине порозности последних (табл. 7).
Максимальная порозность (63,1 %) характерна для чернозема обыкновенного варианта "пашня с органическими удобрениями" и по шкале Н.А. Качинского (1965) оценивается как отличная. Общая порозность (53,0 - 56,5 %) других почв этого варианта оценивается как удовлетворительная. Вследствие незначительного поступления органического вещества, низкое содержание ЛОВ в почвах варианта "пашня без органических удобрений", способствовало не только уплотнению, но и уменьшению общей порозности в результате обесструктуривания почвенной массы, по сравнению с почвами залежи в среднем на 1 - 5.5 %, а подпахотного слоя - на 2.5 - 7.4 %.
Разность в величине порозности между выпаханными почвами и почвами с органическими удобрениями составила 1.9 - 12.2 % в пахотном слое и 1.1 - 5.9 % в подпахотном, что можно объяснить различным поступлением органического вещества.
Биологическая активность исследуемых почв нального ряда разной степени выпаханности
Поскольку, биологическая активность почв есть следствие биохимических процессов, протекающих в ней, а характер и интенсивность последних при прочих равных условиях зависит от состава почвы, то вполне очевидна необходимость и важность количественной оценки биологической активности с помощью обобщающих показателей интенсивности поглощения кислорода и выделения углекислого газа почвой. Эти методы широко использовались и используются отечественными (Лыков, 1968; Гречин, 1970; Игнатьев, 1970; Стратонович, Евдокимова, 1975 и др.) и зарубежными (A. D. Rovira, 1953 и др.) исследователями.
Сущность этих показателей заключается в их способности отражать динамику состояния почвы как среды обитания, газового режима, которые зависят от интенсивности биологических и химических процессов.
Регистрация поглощения кислорода почвой более предпочтительна, чем выделенного углекислого газа, так как последний подвергается частичному химическому связыванию при рН выше 5.
Влияние на биологическую активность почвы оказывают способы обработки, а также плотность сложения почвенной массы. С увеличением плотности почвы уменьшается ее порозность аэрации, замедляется развитие аэробных микроорганизмов (Захаров, 1970). Поэтому для поддержания ее на высоком уровне требуется сбалансированное внесение органических и минеральных удобрений (Стратонович, Евдокимова, 1975; Доспехов, 1967).
Мы сделали попытку провести оценку биологической активности исследуемых почв трех типов: дерново-подзолистая, чернозем оподзоленный и каштановая варианта "пашня без органических удобрений", характеризующихся как выпаханные, и сравнили ее с почвами варианта "залежь".
Скорость выделения углекислого газа определялась при помощи поглощения выделяемого углекислого газа щелочью в закрытом сосуде с последующим титрованием, а скорость поглощения кислорода - на аппарате Варбурга в модификации Н.Н. Игнатьева (1972).
Техника работы на аппарате Варбурга детально описана в монографии В.В. Умбрейта и др. (1951), О.А. Семихатовой и М.В. Чулановской (1965) и в "Практикуме по микробиологии" (пропись Н.Н. Игнатьева).
Перед закладкой опыта почвы компастировали двенадцать дней, после чего определяли скорость выделения углекислого газа и поглощения кислорода при температуре 25 С. Объемы выделенного и поглощенного газов отнесены к 1 кг абсолютно сухой почвы, к часу времени и данные приведены к О С и нормальному давлению.
Навески почв в сосуде Кнопа составили 10 гр, а в сосуде Варбурга -20 гр. Увлажнение производилось дистилированной водой до уровня аэрации 20 % от объема почвы. Экспозиция исследований всех почв составляла 4 часа.
Следует отметить, что результаты в повторностях для пашни были более выровнены, а для варианта "залежь" по исследуемым типам почв, число повторностей было увеличено до двенадцати.
По результатам опыта (табл. 15) можно сделать вывод о значительно большей интенсивности поглощения кислорода и выделения углекислого газа почвами залежи по сравнению с другими вариантами, так как они более обогащены органическим веществом и в том числе ЛОВ, которое является энергетическим материалом для жизнедеятельности микроорганизмов.
Сравнение исследуемых типов между собой по интенсивности поглощения кислорода показало, что как для варианта "пашня без органических удобрений" так и для варианта "залежь" отмечалось снижение интенсивности поглощения кислорода в ряду почв: дерново-подзолистая, чернозем оподзоленный, каштановая. При этом поглощение кислорода дерново-подзолистой почвой было заметно выше, чем поглощение кислорода двумя другими почвами, что объясняется разным составом органического вещества исследуемых почв.
Учитывая результаты расчетов Н.Н. Игнатьева и И.П. Гречина (1970) по поглощению кислорода не только сухой почвой но и в пересчете на 1 кг гумуса, мы сделали аналогичные расчеты для своих результатов анализа.
Дерново-подзолистая почва варианта "залежь" поглощала кислорода значительно (примерно в 2 раза) больше, чем пахотная (табл. 15). При этом, интенсивность поглощения кислорода в пересчете на 1 кг гумуса залежной почвы было несколько выше, чем на 1 кг гумуса пахотной почвы, что по -видимому, это связано с разной доступностью органического вещества. При пересчете поглощенного кислорода на 1 кг ЛОВ выявлено, что ЛОВ варианта "пашня без органических удобрений" поглощало кислорода примерно на 100 мл/кг в час больше, чем почва залежи.
Интенсивность поглощения кислорода выпаханным черноземом оподзоленным также было несколько меньше чем в варианте залежь, что связано с более низким содержанием гумуса. Это подтверждается тем, что в пересчете на 1 кг гумуса интенсивность поглощения кислорода в этих вариантах отличалось не так значительно. Пахотная каштановая почва также поглощала кислорода меньше, чем залежная. При этом, содержание гумуса и ЛОВ в пахотной каштановой почве было примерно в 2 раза ниже, чем в залежной.
