Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние местных удобрений на свойства почв (литературный обзор)
Глава 2. Объекты и методы исследований 30
2.1. Природные условия Республики Башкортостан 30
2.2. Объекты и методы исследований 45
Глава 3. Оценка состояния почв склонов для использования в условиях орошения
3.1. Морфологические, агрохимические и экологические свойства почв 53
3.2. Водно-физические свойства почв 60
3.3. Агромелиоративная группировка почв 61
Глава 4. Использование удобрения на основе сплавины для повышения плодородия эродированного чернозема типичного
Глава 5. Использование местных удобрений для повышения плодородия эродированного чернозема выщелоченного
5.1. Влияние длительного сельскохозяйственного использования на свойства чернозема выщелоченного
5.2. Влияние различных видов обработки на водно-физические, агрохимические и биологические свойства чернозема выщелоченного
5.3. Изменение агрохимических свойств чернозема выщелоченного при внесении местных удобрений в условиях мелко-деляночного опыта
Выводы 122
Предложения производству 124
Список литературы 125
- Объекты и методы исследований
- Агромелиоративная группировка почв
- Влияние различных видов обработки на водно-физические, агрохимические и биологические свойства чернозема выщелоченного
- Изменение агрохимических свойств чернозема выщелоченного при внесении местных удобрений в условиях мелко-деляночного опыта
Введение к работе
Актуальность исследования. Проблема развития эрозии почв была и
остается актуальной во всем мире. В мировой практике борьбы с эрозией почв
и восстановления нарушенных вследствие водной и ветровой эрозии
используется много различных технологий, в том числе специальные
противоэрозионные севообороты, почвосберегающие технологии обработки
почвы, использование органо-минеральных удобрений, среди которых особое
значение имеет применение отходов сельскохозяйственного производства,
растительных остатков, местных агроруд т.д. В республике Башкортостан
использованию местных удобрений для повышения плодородия
деградированных почв в последние годы уделялось значительное внимание. Но в основном местные удобрения и агроруды использовались для восстановления почв, загрязненных при добыче нефти [Сулейманов Р.Р., 2006; Габбасова И.М. и др., 2006; Батанов Б.Н. и др., 2006]. Для повышения плодородия эродированных почв эффективным оказалось применение удобрений, полученных на основе сплавины, извлеченной при очистке зарастающих водоемов [Габбасова И.М. и др., 2008, 2014; Мелентьев А.И. и др., 2014].
Для разработки более экономичных и экологически приемлемых мероприятий по улучшению свойств эродированных почв целесообразно совместное применение различных почвосберегающих технологий, в том числе использования местных удобрений на фоне классической и нулевой (No-tillage) обработки почв.
Целью исследований явилось изучение влияния местных удобрений на водно-физические, агрохимические свойства, биологическую активность и урожайность сельскохозяйственных культур на эродированных агрочерноземах в Южном Предуралье.
Задачи исследования: 1. Дать оценку эколого-мелиоративного состояния почв склонов для использования в условиях орошения в Предуральской степи.
2. Изучить влияние внесения местных органических удобрений на
агрохимические, биологические свойства и урожайность сельскохозяйственных
культур на слабоэродированном черноземе типичном.
3. Оценить влияние длительного сельскохозяйственного использования
на комплекс свойств слабоэродированного чернозема выщелоченного в
условиях Предуральской лесостепной зоны.
4. Дать сравнительную характеристику влияния отвальной и
почвосберегающей (No-tillage) обработок на свойства слабоэродированного
чернозема выщелоченного.
5. Изучить эффективность применения местных удобрений на фоне
отвальной и почвосберегающей обработок на водно-физические,
агрохимические и биологические свойства слабоэродированного чернозема
выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур.
6. Провести анализ экономической эффективности применения местных
удобрений.
Научная новизна. Впервые показано, что использование местных удобрений, в том числе органических, полученных биотехнологическим путем
на основе сплавины, способствует улучшению комплекса свойств
слабоэродированных черноземов и их эффективность сопоставима с применением навоза. Показано, что применение технологии No-tillage по сравнению с классической обработкой на черноземе выщелоченном слабоэродированном в течение трех лет способствует некоторому ухудшению агрофизических свойств почв, но не оказывает существенного влияния на агрохимические свойства и биологическую активность.
Практическая значимость. Дана положительная эколого-мелиоративная
оценка по использованию слабоэродированных черноземов типичных в целях
оросительной мелиорации и разработана система применения органических
местных удобрений для неистощимого сельскохозяйственного
землепользования, предотвращения развития водной эрозии и положительного баланса питательных элементов в системе почва - сельскохозяйственное растение. Предложено использование сплавины, полученной при очистке зарастающих водоемов для получения ценного органического удобрения, что позволяет решить важные экологические и хозяйственные задачи.
Объекты и методы исследований. Исследования проводились на черноземах типичных, расположенных в Предуральской степной зоне и на черноземах выщелоченных, расположенных в Преуральской лесостепной зоне в пределах Республики Башкортостан и находящихся в условиях интенсивного сельскохозяйственного использования. Экспериментальная работа проводилась на основе полевого обследования почв и закладки и проведении полевых опытов в рамках севооборота хозяйств. Лабораторно-аналитические и полевые исследования агрофизических, агрохимических и биологических свойств почв проводились в соответствии в принятыми в почвоведении методами.
Основные положения, выносимые на защиту. Эколого-мелиоративное
состояние почв склонов позволяет их использование в условиях орошения в
Предуральской степи. Положительное влияние местных удобрений, в том числе
на основе сплавины, на комплекс свойств слабоэродированных черноземов,
находящихся в длительном сельскохозяйственном использовании, как в
степной, так и в лесостепной зонах. Сравнительная характеристика влияния
отвальной и почвосберегающей (No-tillage) обработок на свойства
слабоэродированного чернозема выщелоченного. Экономическая
эффективность применения местных удобрений.
Личный вклад автора. В работу входят результаты исследований, проведенные автором с 2009-2014 гг. за время обучения в магистратуре и в очной аспирантуре под руководством научного руководителя диссертационной работы в условиях лесостепной и степной зонах Предуралья Республики Башкортостан. Проведен анализ литературных источников по теме исследования, принималось участие в полевых опытах и аналитических исследований свойств почв, описании, анализе и обобщение полученных результатов исследований.
Степень достоверности работы подтверждена результатами
многолетних полевых, микрополевых и аналитических исследований, проведенных автором, а также их статистической обработкой и системному
анализу и интерпретации полученных данных, что определяет обоснованность приведенных выводов и рекомендаций к производству.
Апробация работы и публикации. Основные положения и отдельные
результаты диссертационной работы доложены и опубликованы в материалах:
Второй международной молодежной научной конференции (форума) молодых
ученых России и Германии в рамках Федеральной целевой программы
«Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (Уфа, 2012
г.); Международной научной конференции «Современное состояние
черноземов» (Ростов-на-Дону, 2013); Международной научно-практической конференции «Сберегающее (биологическое) земледелие в современном сельском хозяйстве» (Уфа, 2014); Всероссийской научно-практической конференции «Устойчивое развитие территорий: теория и практика» (Сибай, 2014); Международной научно-практической конференции «Агрокомлекс -2014» (Уфа, 2014); Международной научно-практической конференции «Воспроизводство плодородия почв и их охрана в условиях современного земледелия» и V съезда почвоведов и агрохимиков (Минск, 2015).
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК МОН РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, выводов. Список литературы включает 161 работу, в том числе 29 работ зарубежных авторов. Диссертация иллюстрирована 9 рисунками и 36 таблицами.
Объекты и методы исследований
В Варенском районе Алитусского уезда на юге Литвы в полевых условиях сапропель вносили по 2 схемам: 1 - после намыва в отстойники и частичного обезвоживания его вывозили автотранспортом на поля и разравнивали, 2 -транспортировали в виде пульпы по трубам и намывали сразу на поля. Норма внесения варьировала в пределах 390-620 т/га. После внесения сапропеля отмечалось улучшение свойств почвы: увеличение значения рН до 6-6,5, снижение гидролитической кислотности до минимума, увеличение насыщенность основаниями. На опытных участках отмечались высокие урожаи сельскохозяйственных культур: кукурузы - 360-440 ц/га, ржи - 18-26, ячменя -20-24, овса - 17 ц/га, в контроле - 115-230, 9-14, 16, 13 ц/га соответственно [Цюнис А.А., 1984].
И.Б. Долженко и А.А. Бурлаков [1985] в лабораторных опытах изучали влияние извести и разных доз сапропеля озера Неро на агрохимические свойства дерново-подзолистых среднесуглинистых почв. Известь вносили из расчета 6,3 т/га, сапропель - 50, 100 и 200 т/га и смешивали с почвой. Почвенную смесь помещали в стеклянные цилиндры, а затем промывали водой в течение 44 суток. Установлено, что в процессе промывок рН фильтратов снижался в варианте с сапропелем с 8,5 до 7,6, известью - с 8,0 до 7,3, в контроле - с 7,3 до 6,9. Отмечено улучшение агрохимических свойств почв при внесении сапропеля в дозах 100 и 200 т/га. Гидролитическая кислотность снизилась с 4,30 мг-экв/100 г в исходной почве до 2,90 и 0,70 при внесении соответственно извести и сапропеля, сумма поглощенных оснований возросла с 4,8 до 27,3 и 40-44 мг-экв/100 г. Использование сапропеля обогащало почвы органическим веществом и питательными элементами и способствовало повышению продуктивности осушаемых минеральных почв на 50-80% и более [Долженко И.Б., Бурлаков А.А., 1985].
В Австрии получают в год 180 тыс. т сухой массы сапропеля, который используют в качестве топлива и удобрения. В работе А. КосЫ [1988] приводятся рекомендации по правильному применению сапропеля. При внесении сапропеля раз в три года норма удобрений должна составлять 5 т/га пашни и 2,5 т/а луга. Необходимо проводить проверку содержания тяжелых металлов в почве перед первым внесением сапропеля и затем регулярно не реже чем через 10 лет. Внесение сапропеля на пахотных землях требует применения и органических удобрений. В качестве удобрения можно применить только «стабилизированный» сапропель без плесени и гнили. Однако при внесении этого сапропеля на лугах и полях с кормовыми травами его необходимо простерилизовать. Не вносят сапропель под овощные, ягодные, плодовые культуры, а также под лекарственные травы [КосЫ А., 1988].
А.С. Овчинников [1991] рассмотрел проблемы повышения плодородия почв Волго-Ахтубинской поймы с использованием сапропеля. Было показано, что его внесении в почву восстанавливается содержание гумуса в почве (запасы гумуса в сапропелях изучаемых озер варьируют от 4 до 13%), увеличивается содержание легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора, улучшается обменная кислотность, увеличивается емкость поглощения и связность почвы. Химический анализ сапропеля доказывает возможность его использования в качестве NK-удобрений. Для полного эффекта необходимо сочетать внесение его и Р 11 удобрений. Норма внесения сапропеля должна варьировать в зависимости от химического состава грунтов, от предшествующих культур севооборота и от планируемого урожая. Показано благоприятное действие сапропеля на урожай томатов и картофеля [Овчинников А.С, 1991].
В полевых опытах на дерново-подзолистой супесчаной почве исследовали влияние возрастающих доз органического и органоминерального сапропеля (20, 40 и 80 т/га) и его смесей с навозом (20 и 40 т/га) на питательный режим почвы и урожайность сельскохозяйственных культур в звене полевого севооборота: озимая рожь - яровой ячмень - клевер и тимофеевка. В качестве сравнительного фона использовали навоз в дозе 40 т/га. Органический и органоминеральный сапропели различались по влажности (55,1 и 14,6%), значениям pH и химическому составу (зольность 80,7-36,4%; максимальное содержание органического в-ва - 63,6% в органическом сапропеле, максимум валового содержания азота, фосфора и калия - в сапропеле органоминеральном). Установлено, что все виды исследуемых удобрений обеспечивали увеличение концентрации в почве подвижных форм азота, фосфора и калия. Суммарное поступление азота, фосфора и калия в почву, сравнимое с эталоном (40 т/га навоза), обеспечивалось (на 94%) внесением 40 т/га как органического, так и органоминерального сапропеля. В год прямого действия применяемых удобрений наибольшая урожайность озимой ржи была на варианте со смесью сапропеля органического и навоза по 40 т/га (прибавка к контролю - 18,4 ц/га, или 76,7%). Минимальная урожайность озимой ржи (27,7 ц/га) отмечена в варианте с сапропелем органоминеральным в дозе 40 т/га (прибавка 4,7 ц/га). В первый год последействия удобрений возделывали ячмень, его максимальная урожайность (26,7 ц/га) получена в варианте с органическим сапропелем в дозе 80 т/га, а также его смеси с навозом по 20 т/га (прибавка к контролю составила 57-56%). На 3-й год опыта наибольшая урожайность сена получена от совместного внесения сапропеля органического и навоза в дозах по 40 и 20 т/га. Таким образом, для повышения продуктивности дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава предлагается вносить сапропель органический в смеси с навозом в дозах до 40 т/га с периодичностью 1 раз в 3-4 года ротации звена полевого севооборота [Барановский И.Н., Ковалев Н.Г., 2012].
Также возможно использование сапропеля для восстановления плодородия загрязненных почв. Так, например, адсорбционные свойства цеолита и сапропеля оценивались в модельных опытах в растворах солей тяжелых металлов: кадмия, свинца, меди, цинка, никеля, хрома. Проведенные исследования показали, что наименьшее количество тяжелых металлов в растворе оставалось после взаимодействия с органо-карбонатным сапропелем. В полевом опыте в дерново-подзолистую среднесуглинистую почву овощного севооборота вносили мелиоранты (сапропель, цеолит, активированный уголь) из расчета 15 т/га. Через 2 месяца высевали яровой рапс. Применение мелиорантов снизило поступление тяжелых металлов в растения в 1,8-3,1 раза. Для изучения свойств трех видов сапропеля полученных из озер, расположенных в разных местах Ленинградской области проводили вегетационный опыт на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. В сосуды вносили растворы солей тяжелых металлов: 200 мг/кг свинца и никеля и 5 мг/кг кадмия. Сапропель показал свою эффективность на фоне известкования. Было показано, что успешная мелиорация возможна, если поглотительная способность у мелиоранта значительно выше, чем у почвы. Сделан вывод, что для органо-карбонатных сапропелей, одновременно нейтрализующих почвенную кислотность, эффективна доза, увеличивающая емкость поглощения почвы на 10%, а для органических сапропелей - на 20% [Оглузин А.С. и др., 1996; Оглузин А.С, 1998].
Агромелиоративная группировка почв
В качественном составе гумуса в отличие от черноземов типичных и выщелоченных несколько больше количество гуматов кальция и относительно меньше содержание подвижных гуминовых кислот. Общее содержание азота в этих почвах меньше, чем в некарбонатных подтипах. Запасы его в 0-50 см слое составляют 20,0, в 0-100 см слое - 30,4 т/га. Пахотные варианты содержат на 20-28 % меньше валового азота, чем целинные. Содержание общего фосфора в пахотном горизонте колеблется в пределах 0,10-0,22 % или 160-197 мг/100 г почвы. Тяжелосуглинистые почвы содержат валового фосфора в пределах 0,14-0,22 %, среднесуглинистые - 0,10-0,15 %. Запасы в пахотном слое составляют 4,6, в метровом - 10,7 т/га. Профильное распределение характеризуется постепенным уменьшением книзу. Подвижный фосфор колеблется от 1,5 до 3,6 мг на 100 г почвы, что соответствует градации средней обеспеченности. Вниз по профилю содержание его резко убывает. Содержание валового калия в черноземах типичных карбонатных составляет 1,5 %, при различиях в зависимости от механического состава (в тяжелосуглинистых - 1,2-1,8 %, среднесуглинистых -1,1-1,7 %). Развитые на делювиальных отложениях, они более богаты калием, чем на элювио- делювиальных или элювиальных отложениях (остаточно-карбонатные). Обменного калия содержится 12,5-13,1 мг на 100 г почвы, что соответствует средне- и высокообеспеченной градации почвы. Таким образом, черноземы типичные карбонатные характеризуются сравнительно высоким потенциальным плодородием, однако эффективное их плодородие ниже, чем у выщелоченных и типичных подтипов. Сформированные в зоне относительно недостаточного увлажнения, они имеют невысокие запасы подвижных питательных элементов. Состояние их пищевого режима усугубляется проявлением эрозионных процессов [Хазиев Ф.Х. и др., 1985; 1995; 1997; Хазиев Ф.Х.,2012]. Черноземы обыкновенные в Южном Предуралье встречаются небольшими площадями, обычно в комплексе с черноземами типичными на платообразных возвышенностях южных отрогов Общего Сырта в Мелеузовском, Миякинском и прилегающих районах. Преобладающими почвообразующими породами для них служат делювиальные отложения. Обыкновенные черноземы от выщелоченных и типичных отличаются более плотным, сильносвязным сложением профиля и недостаточно водопрочной структурой. При увлажнении пахотный слой быстро заплывает и становится вязким, а при высыхании сильно затвердевает, образуя глубокие трещины. При распашке такой почвы образуется сильно глыбистая пашня. Черноземы обыкновенные в основном имеют легкоглинистый и тяжелосуглинистый механический состав. Эти почвы характеризуются значительным содержанием водопрочных микроагрегатов и обладают довольно высокой потенциальной способностью к структурообразованию. Преобладающая часть водопрочных агрегатов представлена размером 0,25 мм - 50-60 % в пахотном слое. Количество водопрочных микроагрегатов крупнее 0,01 мм в пахотном слое составляет в тяжелосуглинистых - 45 % и в глинистых - 50-54 %. Илистая фракция в пахотном слое скоагулирована почти полностью и составляет 0,9-2,1 %. Фактор структурности высокая, в пахотном слое возрастает от тяжелосуглинистых к глинистым - 132 % и 156 % соответственно. Черноземы обыкновенные характеризуются более широким интервалом колебания количества гумуса в пахотном горизонте: от 6 до 9,5 %, наиболее частая встречаемость 7-8 %. Содержание подвижного гумуса в пахотных почвах в среднем 0,5 %. Тип гумуса - гуматный, Сгк:Сфк = 1,4-2,3. Степень гумификации очень высокая. В целом гумусное состояние черноземов обыкновенных близко к черноземам выщелоченным. Исключение составляет количество негидролизуемого остатка, которого значительно больше в черноземах обыкновенных - 30-50 % гумуса. Мощность гумусового горизонта (А + АВ) у последних короче и в среднем составляет 48 см. Характер уменьшения содержания гумуса с глубиной различный и во многом зависит от «языковатости»
профиля и степени ее проявления. Сумма поглощенных оснований составляет 30-60 мг. экв на 100 г почвы. Реакция почвенного раствора близка к нейтральной, книзу подщелачивается. Гидролитическая кислотность практически не выражена. По содержанию общего азота, его гидролизуемых фракций черноземы обыкновенные близки к выщелоченным. Общее содержание азота составляет около 0,3 % (289-300 г/кг почвы). Общее содержание фосфора в пахотном слое равняется 0,14-0,19 % (или 140-190 мг/100 г почвы). Содержание подвижного фосфора в большинстве случаев не превышает 4-6 мг на 100 г почвы. Черноземы обыкновенные по этому показателю в основном относятся к категории слабообеспеченных, редко - среднеобеспеченных. Подвижный калий колеблется - от 10 до 50 мг К20 на 100 г почвы. В целом эти почвы относятся к категории обеспеченных калием [Хазиев Ф.Х. и др., 1985; 1995; 1997; Хазиев Ф.Х., 2012].
Описание объектов исследований, условия, методы и схемы полевых опытов приводится в каждой главе диссертации. Экспериментальная работа выполнялась стационарно-полевыми и лабораторно-аналитическими методами. Агрохимические показатели и физико-химические свойства почв определялись согласно руководств [Аринушкина Е.В., 1970; Агрохимические..., 1975]. Общий гумус (углерод) определяли по Тюрину, фракционный состав гумуса - по Пономаревой, Плотниковой, общий азот - по Къельдалю, аммиачный и нитратный азот - по Бочкареву и Кудеярову, общий фосфор - мокрым озолением с перхлоратом калия, фосфор подвижный по Мачигину, рН водной и солевой суспензии - потенциометрически, обменные Са2+ и Mg2+ - комплексометрически. Структурно-агрегатный состав определяли методом Саввинова в модификации Бакшеева, влажность почвы, максимальную, капиллярную и полную влагоемкость, плотность сложения - общепринятыми методами [Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А., 1986]. Микробиологические показатели почв определялись согласно руководства «Методы почвенной микробиологии и биохимии» [1991], ферментативная активность - «Методы почвенной энзимологии» [2005]. Полученные результаты обрабатывались статистически [Доспехов Б.А., 1979; Дмитриев Е.А., 1995] с помощью программы Microsoft Office Excel 2003.
Влияние различных видов обработки на водно-физические, агрохимические и биологические свойства чернозема выщелоченного
Одним из основных показателей физического состояния почв является ее плотность сложения. Плотность пахотного слоя всех почв изменяется в диапазоне 0,96-1,27 г/см и является оптимальной для роста и развития практически всех сельскохозяйственных культур (таблица 3). Самые высокие показатели плотности (1,23-1,27) характерны для маломощных разновидностей черноземов типичных карбонатных. В подпахотных горизонтах плотность возрастает на 0,05-0,1 г/см3, но не превышает 1,33 г/см3, т.е. остается нормальной. Плотность твердой фазы пахотных и подпахотных горизонтов всех почв очень близка по абсолютным значениям и составляет 2,54-2,70 г/см3. В маломощных вариантах черноземов типичных карбонатных выявлены самые низкие величины порозности, которые составляют 51,6-52,4%. В среднемощных тяжелосуглинистых почвах порозность возрастает до 53,6-58,1, а в среднемощных среднесуглинистых - до 57,5-63,9%. В целом, черноземы типичные карбонатные отличаются рыхлым сложением и их порозность (по Качинскому) удовлетворительная. Твердость пахотных горизонтов не велика и изменяется в узком диапазоне (12,9-15,8 г/см ), что определяет невысокое тяговое сопротивление при обработке почвы и потребность в горючем сельскохозяйственных машин.
Для черноземов типичных карбонатных характерна относительно высокая водопроницаемость (рисунок 2). В тяжелосуглинистых почвах суммарное количество впитавшейся с поверхности влаги за 1 час составило 193 мм, а с глубины 50 см - 216 мм, скорость фильтрации - 2,5 мм/мин. По В.И. Кирюшину [1996] такая водопроницаемость орошаемых почв оценивается как значительная. В среднесуглинистых вариантах водопроницаемость составила 115 мм в час с поверхности и 187 мм - с глубины 50 см, а скорость фильтрации - 1,62-1,87 мм/мин за 1-ый час соответственно, что оценивается как средняя водопроницаемость (рисунок 3).
Естественная влажность почв на период изысканий в пахотных горизонтах изменялась в узком диапазоне (23,63-27,65%) и зависела в основном от растительности. Вместе с тем, почвенно-гидрологические показатели несколько различались в зависимости от содержания гумуса и механического состава. Наиболее высокие значения наименьшей влагоемкости наблюдались в тяжелосуглинистых более гумусированных почвах (36,2-40,3%), самые низкие (28,4-32,8%) - в среднесуглинистых и маломощных тяжелосуглинистых вариантах. Соответственно изменяется и диапазон активной влаги: 20,0-26,1% против 17,8-19,3%.
Таким образом, в целом, водно-физические свойства черноземов карбонатных благоприятны для проведения орошения [Гималетдинова Г.А. и др., 2015].
По своим агромелиоративным свойствам почвы объединяются в две мелиоративные группы. Первая мелиоративная группа разделяется на две подгруппы: Ia включает в себя черноземы типичные карбонатные среднемощные среднегумусные слабосмытые тяжелого и среднего механического состава. Они занимают верхние, средние и нижние части полого-волнистых склонов преимущественно южной и юго-западной экспозиции.
Эти почвы пригодны для орошения и нуждаются в нем. Здесь можно возделывать все сельскохозяйственные культуры.
Поскольку эти почвы сформированы на склонах, являются слабосмытыми и есть опасность развития водной эрозии, необходимо предусмотреть комплекс агротехнических противоэрозионных мероприятий.
Среди них одним из эффективных и наиболее доступных видов противоэрозионной агротехники является зяблевая вспашка, культивация и рядовой посев сельскохозяйственных культур поперек склона. Необходима также организация снегозадержания путем проведения бороздования, оставления полос стерни и т.д.
Важное значение, особенно при орошении, имеют органические и минеральные удобрения. Растения в этих условиях развивают более мощную корневую систему и более густой надземный полог, улучшают физические свойства почвы, что в совокупности способствует лучшей защите ее от эрозии.
Количество органических удобрений (навоз) должно составить порядка 20 т/га, дозы минеральных удобрений должны быть рассчитаны с учетом содержания в почве под планируемый урожай. Желательно использовать физиологически кислые минеральные удобрений. Учитывая содержание микроэлементов в почвах необходимо вносить медь, кобальт и цинк под все культуры севооборота. I6 включает в себя черноземы типичные карбонатные маломощные среднегумусные тяжелосуглинистые среднесмытые. Эти почвы сформированы на более крутых склонах, подвержены водной эрозии, местами прорезаны руслами временных водотоков. В нижней части склона вблизи водохранилища эти почвы предполагается использовать под овощные культуры.
Изменение агрохимических свойств чернозема выщелоченного при внесении местных удобрений в условиях мелко-деляночного опыта
В многолетнем стационарном опыте на аллювиальной луговой почве (1975-1977 гг. - 2005-2007 гг.) в условиях овоще-кормового севооборота установлено, что для сохранения и улучшения фосфатного режима требуется ежегодное внесение Р60-90 под капусту белокочанную и столовые корнеплоды (морковь, свекла). Отсутствие или низкие дозы фосфорных удобрений (РЗО) приводят к уменьшению содержания подвижного фосфора в почве на 7-12% [Борисов В.А. и др., 2014].
В свою очередь А.С. Заришняк и др. [2014] так же установили, что за 20 лет использования чернозема оподзоленного тяжелосуглинистого без внесения удобрений содержание подвижного фосфора при средней его обеспеченности уменьшилось в пахотном слое (0-30 см) на 31%, в подпахотном (30-40 см) - на 18%. При применении минеральной системы удобрения его содержание увеличилось соответственно на 16 и 7,5%, органо-минеральной - на 26-44 и 6,5-9,3%, органической - на 11,0 и 6,1%. Применение минеральной системы удобрения увеличивало удельную долю минерального фосфора почвы с преимущественным накоплением фосфора в труднорастворимых фракциях. Органическая и органо-минеральные системы удобрения способствовали увеличению доли органического фосфора в его валовом содержании и уменьшали закрепление минерального фосфора в нерастворимом остатке [Заришняк А.С. и др., 2014]. Е.М. Митрофанова и М.Т. Васбиева [2014] при изучении изменения фосфатного режима дерново-подзолистой почвы вследствие длительного сельскохозяйственного использования пашни установили, что наибольшее влияние на фосфатное состояние почвы оказало длительное применение минеральных удобрений в дозе N60P60K60 и их сочетание с органическими удобрениями (навоз 60 т/га). Длительное применение минеральных и органических удобрений оказало существенное влияние на фракционный состав минеральных фосфатов дерново-подзолистой почвы, особенно выделяется увеличение содержания фосфатов кальция 1-й группы и алюмофосфатов [Митрофанова Е.М., Васбиева М.Т., 2014].
И.Ю. Васючков и О.Н. Успенская [2014] изучая азотный режим почв, установили, что в 30-летнем стационарном опыте на аллювиальной луговой почве в условиях овощекормового севооборота азотные удобрения на 5-10% увеличивали содержание общего и легкогидролизуемого азота почвы. В отсутствие азотных удобрений на 24% снизилось содержание негидролизуемого азота. Оптимизация азотного режима достигалась ежегодным внесением N150-210 под белокочанную капусту и N90-150 под столовые корнеплоды [Васючков И.Ю., Успенская О.Н., 2014].
Также было установлено, что запасы общего азота в слабо- и сильносмытых дерново-подзолистых эродированных почвах под разными культурами снижаются на 1,36 и 1,68 т/га соответственно. С повышением эродированности почвы уменьшается содержание гидролизуемых соединений азота, степень подвижности азотного фонда, а также запасы потенциально усвояемого и минерального азота в почвенном профиле. Максимальные потери азота отмечены под пропашными культурами, составляя 13,2 кг/га/год. Возделывание яровых зерновых культур способствовало снижению смыва общего азота на 5,5 кг/га/год. В посевах озимых зерновых культур и многолетних трав потери азота составляли 1,9 и 0,3 кг/га/год соответственно [Цыбулько Н.Н. и др., 2013].
При обобщении результатов 50-летнего полевого опыта (42 года внесения агрохимических средств) было показано, что на калийный режим дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы влияли минеральные удобрения и известкование: под действием известкования отмечено снижение содержания в почве обменного калия с одновременным увеличением содержания необменно-гидролизуемой и необменной его форм. В 1-метровом профиле почвы при ежегодном внесении калийных удобрений увеличивалось содержание необменного калия до глубины 70 см, валового калия - до глубины 100 см, особенно на известкованном фоне, по сравнению с его содержанием в контроле без удобрений и известкования (абсолютный контроль) [Минеев В.Г. и др., 2013].
Исследования В.А. Борисова и др. [2013], проведенные в условиях многолетнего стационарного опыта на аллювиальной луговой почве (1975-1977 -2005-2007 гг.; овощекормовой севооборот) также показали, что для оптимизации калийного режима почв требуется вносить ежегодно К250-300 под капусту белокочанную и К150-200 под столовые корнеплоды. Более низкие дозы калийных удобрений приводят к существенному снижению содержания обменного (до 20%) и потенциально-доступного калия в почве [Борисов В.А. и др., 2013].
Е.Н. Богатырева и др. [2013] изучали влияние севооборотов и систем удобрения на количественные и качественные показатели гумусовых веществ в дерново-подзолистых почвах разной степени эродированности. Показано, что кормовой севооборот обеспечивал максимальное снижение миграционной способности подвижных гумусовых веществ. Органо-минеральная система удобрения являлась наиболее действенным фактором в предотвращении потерь подвижных гуминовых и фульвокислот в эродированных дерново-подзолистых почвах. Органо-минеральная система удобрения по сравнению с минеральной являлась более действенным фактором в предотвращении смыва подвижных гумусовых веществ в разной степени эродированных почвах. В эродированных дерново-подзолистых почвах при данной системе удобрения содержание подвижных гумусовых соединений в зависимости от типа севооборота было на 8-37% меньше, чем в неэродированных почвах. При минеральной системе удобрения эти величины достигали 13-47%, что указывало на более интенсивную миграцию подвижных фракций по склоновым землям [Богатырева Е.Н. и др., 2013].