Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 6
1.1 Изменение свойств черноземной почвы под действием фито- и химической мелиорации
1.1.1 Изменение сво йств почвы под действием фитомелиорантов 6
1.1.2 Изменение свойств почвы под действием известкования 23
1.2 Влияние заделки сидератов, соломы и известкования на урожайность сельскохозяйственных культур
1.2.1 Агроэкологическая оценка действия сидератов и соломы на урожайность сельскохозяйственных культур
1.2.2 Действие известкования на урожайность сельскохозяйственных культур 3 5
2 Условия и методика проведения исследований 37
2.1 Почвы 37
2.2 Климат 38
2.3 Погодные условия в годы проведения исследований 40
2.4 Схемы опытов и методика исследований 42
2.4.1 Схемы опытов 42
2.4.2 Методы лабораторных исследований 45
3 Трансформация органического вещества и гумусное состояние чернозема выщелоченного при использовании мелиорантов
3.1 Источники поступления органического вещества 46
3.2 Химический состав органического вещества 51
3.3 Трансформация растительной массы в черноземе выщелоченном 53
3.3.1 Трансформация соломы в условиях лабораторного опыта 54
3.3.2 Трансформация биомассы зеленого удобрения и соломы в нолевых 60 условиях
3.4 Влияние приемов мелиорации на содержание гумуса 64
4 Изменение физико-химических свойств почвы под действием мелиорантов и удобрений
4.1 Динамика величины рН 70
4.2 Гидролитическая кислотность 74
4.3 Обменно-поглощенные основания 77
5 Пищевой режим чернозема 84
5.1 Азот 84
5.2 Фосфор 92
6. Агрофизические свойства почвы 95
6.1. Структурное состояние почвы 95
6.2. Плотность почвы 104
6.3. Пористость почвы 108
7 Действие мелиорантов на урожайность сельскохозяйственных культур
7.1 Влияние химического и биологических мелиорантов на урожайность 111
7.2 Действие и последействие биомелиорантов на урожайность зерновых культур
8 Эффективность применения мелиорантов 120
Выводы 123
Рекомендации производству 125
Список литературы 126
Приложения 144
- Изменение сво йств почвы под действием фитомелиорантов
- Климат
- Химический состав органического вещества
- Гидролитическая кислотность
Введение к работе
Лесостепное Среднее Поволжье, куда входит и Пензенская область, обширный регион России, играющий важную роль в производстве зерна.
Данная территория давно освоена и длительное использование ее черноземных почв привело к агродеградации. Исходные запасы гумуса уменьшились на 20-40%, произошло обесстурктуривание почвы, переуплотнение, появилась четкая тенденция к подкислению пахотного слоя, продуктивный потенциал черноземов снижается (Гальдин, 1963; Русский чернозем, 1983; Шабаев, 1990; Щербаков, Васенев, 1996; Надежкин, 1999; Антропогенная эволюция..., 2000).
Реальным путем выхода из сложившейся ситуации может служить широкое использование биологических принципов воспроизводства плодородия почв, основанных на применении биомелиорантов (соломы, навоза, сидератов и др.) и местных известковых удобрений (Жученко, 1990; Минеев, Дебрецени, Мазур, 1993; Трепачев, 1999).
Несмотря на то, что в лесостепи Поволжья проблема использования биомелиорантов и известкования черноземов изучалась многими исследователями (Ивойлов, 1998; Куликова, 1997; Беляк, 1998; Денисов, Агеев, Царев и др., 1999; Гришин, 2001; Кузин, 2001 и др.), ее нельзя считать полностью решенный.
В сложившихся экономических условиях при внедрении ресурсосберегающих технологий в земледелии разработка приемов мелиорации черноземов требует изучения закономерностей трансформации^ органического вещества биомелиорантов в зависимости от их химического состава, глубины заделки, периодичности известкования этих почв с учетом региональных условий и биологии культур.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключалась в теоретическом и экспериментальном обосновании мелиоративных приемов регулирования плодородия чернозема вьпделоченного за счет использования биологических и химического мелиорантов в условиях лесостепи Среднего Поволжья.
В задачи исследований входило:
дать количественную и качественную оценку органического вещества биомелиорантов и определить скорость и направленность процессов их трансформации в зависимости от сроков взаимодействия с почвой и глубины заделки;
выявить воздействие химических и биологических мелиорантов на изменение количества гумуса и динамику его подвижных форм под сельскохозяйственными культурами;
изучить динамику изменений физико-химических свойств чернозема во времени; действие и последействие доломитовой муки, внесенной до и после многолетнего использования минеральных удобрений,, а также повторное известкование;
уточнить влияние приемов мелиорации на общие физические свойства чернозема выщелоченного;
выяснить изменения минеральных форм азота и фосфора в динамике в зависимости от срока известкования почвы, а также от глубины заделки биомелиорантов;
определить интегральные связи между основными параметрами почвенного плодородия при использовании мелиоративных приемов;
оценить действие мелиорантов на продуктивность сельскохозяйственных культур;
дать энергетическую и эколого-экономическую оценку изучаемым приемам. Научная новизна. Изучена трансформация органического вещества
биомелиорнатов в зависимости от химического состава, температурного режима, увлажнения и глубины заделки. Определена периодичность известкования средненасышенных выщелоченных черноземов, рассчитан баланс кальция в зернопропашном севообороте. На основании экспериментальных данных выявлено влияние био- и химической мелиорации на гумусное состояние, пищевые режимы, физико-химические и агрофизические свойства почвы, продуктивность культур в севообороте, установлены взаимосвязи основных параметров плодородия почвы с урожайностью культур.
Практическая значимость работы состоит в том, что установленные особенности влияния мелиорантов на гумусное состояние позволяют определить необходимое количество органического вещества (в виде навоза, сиде-ратов, соломы, пожнивно-корневых остатков) для обеспечения бездефицитного баланса гумуса и его лабильных форм.
Определение оптимальной глубины заделки, скорости трансформации-органического вещества дают возможность разработать оптимальные вари-' анты ресурсосберегающих технологий обработки черноземных почв в условиях лесостепного Поволжья.
Установленные закономерности динамики изменений агрохимических показателей почвы можно использовать при определении необходимости, очередности известкования и применении антропогенных субсидий в виде умеренных доз минеральных удобрений.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований использовались при разработке областной программы «Сохранение и восстановление земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов Пензенской области на 2006 -2010 годы». Полученные результаты исследований прошли производственную проверку в ООО «Агрофирма Евросервис-Беково» Бековского района.
Основные положения, выносимые на защиту:
трансформация органического вещества и оценка гумусного состояния чернозема выщелоченного, его изменение под действием биологических и химического мелиорантов;
влияние мелиоративных приемов на физико-химические и физические свойства почвы;
взаимосвязи основных параметров плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.
Изменение сво йств почвы под действием фитомелиорантов
Д.Н. Прянишников (1963) писал: " Там, где для улучшения почв особенно необходимо обогащение их органическим веществом, а навоза по той или иной причине не хватает, зеленое удобрение приобретает особенно большое значение. В сочетании с навозом и другими органическими удобрениями, а также с удобрениями минеральными, зеленое удобрение должно быть мощным средством поднятия урожаев и повышения плодородия почв".
Свежее органическое вещество сидеральных культур, подвергаясь в почве сложным биологическим и физико-химическим процессам, превращаются в комплекс органических соединений специфической природы - гумусовые вещества.
Гумусное состояние. Многие авторы отмечают, что повышение содержания гумуса зависит от заделки в почву свежей растительной массы на зеленое удобрение как в богарном, так и в орошаемом земледелии (Довбан, 1990; Багаутдинов, 1994; Бойко и др., 1995; Кормилицын, 1995; Науметов, 1997; Плодородие почв..., 1997; Лысенко, Смирнов, 1998; Сатаров, 1999).
По данным О.Г, Котляровой, В.В. Черепкова (1998), все виды сидеральных паров снижали дефицит баланса гумуса. В звене с черным паром образование гумуса составило 0,13, во всех звеньях с сидератами - от 3,07 до 4,10 т/га.
Культуры, используемые на зеленое удобрение, по разному влияют на накопление гумуса. Так, в учхозе Пензенского СХИ был изучен набор различных культур в сидеральном пару (горох, кормовые бобы, вико-овсяная смесь, горчица белая, фацелия, рапс, сурепица). Наиболее эффективными сидератами, положительно влияющими на баланс гумуса и урожай зерна озимой ржи, оказались бобовые культуры. Если в среднем за три года ежегодно в чистом неудобренном пару запас гумуса уменьшился на 1700 кг/га, то по сидеральному пару гороховому, бобовому (кормовые бобы) и вико-овсяному парам он был положительным с прибавкой соответственно 217, 129 и 107 кг/га. По остальным сидератам запас гумуса увеличивался незначительно - на 20-37 кг/га (Плодородие почв..., 1997).
В первый год после заделки зеленого удобрения содержание органического углерода в почве возрастает на 0,08 - 0,10%. В дальнейшем трансформация новообразованного органического вещества смещается в сторону минерализации. Уже под четвертой культурой севооборота (однолетними тра вами) содержание гумуса возвращается в исходное состояние или незначительно превышает его. Данное явление, по-видимому, можно объяснить тем, что новообразованные при трансформации зеленой массы сидерата соединения нестабильны как в химическом, так и в микробиологическом отношении, т.к. представлены в основном лабильными гумусовыми веществами (Надежкин, 1999).
Другие исследователи придерживаются диаметрально противоположной точки зрения. Они рассматривают зеленое удобрение прежде всего как источник питательных веществ и считают, что внесение в почву быстроразлагающейся растительной массы, богатой белками и углеводами, резко стимулирует жизнедеятельность микрофлоры почвы. При этом запасы гумуса не увеличиваются за счет новообразования, а наоборот, в процессе минерализации вовлекается часть гумусовых веществ самой почвы (Кормилицын, 1995; Зезюков и др., 1999).
Выводы, сделанные многими исследователями, о положительном влиянии зеленого удобрения на органическое вещество почвы основаны на краткосрочных наблюдениях. Отмечаемое в этом случае повышение гумусированно-сти определяется, вероятно, накоплением не собственно гумусовых веществ индивидуальной природы, а предгумусными соединениями типа детрита и сла-боразложившимися остатками растений, увеличение которых отмечено многими исследователями (Шарков, Иодко, 1997; Ганжара, Борисов, 1997).
Разложение растительных остатков подчиняется, как правило, двухфазной динамике (Тейт, 1991; Alexander, 1977; Jenkinson, 1977; Myrajama, 1988). Многочисленные лабораторные исследования и полевые наблюдения показали, что наиболее интенсивно минерализация органических остатков идет в первый период разложения, когда в составе разлагающихся остатков еще содержится значительное количество доступных для микроорганизмов веществ (Ваксман, 1937; Кононова, 1951; Шилова, 1982). На начальной стадии разлагаются преимущественно водорастворимые аминокислоты, амино-сахара и углеводы, содержащиеся в цитоплазме и мембранах клеток. Клеточные стенки, состоящие из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, а также продукты, образующиеся в течение первой фазы гумификации, разлагаются медленнее (Ганжара и др., 1987; Туев, 1989). Компоненты фитомассы, соответствующие негидролизуемому кислотой остатку, подвергаются стабилизации, сорбируясь почвенным агрегатами и минералами. Быстрая фаза разложения органического вещества осуществляется быстрорастущими микроорганизмами, развивающимися при высокой обеспеченности доступным углеродом (Zygomycetes, копиотрофные бактерии). Медленнорастущие микроорганизмы (Basidomycetes, Ascomycetes, олиготрофные бактерии), адаптированные к низким концентрациям углерода и азота, доминируют на медленной стадии (Кузнецова и др., 2003). Указанная закономерность изменения состава микробных комплексов аналогична для разных растительных остатков, поступающих в почву. Однако при внесении в почву соломы злаковых культур, бедных легкомобилизуемыми органическими соединениями, сукцессия микроорганизмов протекает в более сжатые сроки, чем в присутствии углеводистых или богатых белками растительных субстратов (Теппер, 1949; Кононова, 1963; Мишустин, 1975; ТенХакМун, 1983; Туев, 1989).
В результате сидерации отмечалось изменение группового состава гумуса, увеличивалось суммарное содержание Сгк - на 20-30% по сравнению с исходным (в основном за счет фракций, связанных с кальцием и полуторными оксидами). При повторном внесении массы сидерата отмеченные закономерности проявлялись еще заметнее. Возрастало содержание углерода негадролизуемого остатка (Роль сидерации.. .,1984; Довбан, 1990; Надежкин и др., 1998).
Величина отношения Сгк:Сфк характеризует качество почвенного гумуса, и то, что при внесении люпина это отношение увеличилось с 0,51 до 0,62 является показателем улучшения эффективного плодородия почвы. Внесение зеленого удобрения повышало содержание лабильного органического вещества (ЛОВ) -наиболее молодых форм гумуса, максимально обогащенных азотом и другими биогенными элементами, с узким соотношением C:N. Через год после сидерации количество ЛОВ выросло на 0,09-0,12% (Надежкин и др., 1998).
Одним из важных способов регулирования гумусообразования при сидерации является срок и глубина заделки зеленой массы. Более поздний срок запашки сидератов, когда их масса обогащается целлюлозой и лигнином, расширяется соотношение C:N, способствует некоторому замедлению разложения органического вещества. Так, на черноземе выщелоченном в звене севооборота (пар сидеральный - озимая пшеница сахарная свекла) при заделке массы бобовых сидератов в период бутонизации накопление подвижных гумусовых кислот было в 1,2-1,25 раза больше, чем при их запашке в период образования бобов. С увеличением глубины заделки сидератов с 10-12 см, где не наблюдалось достоверных изменений в содержании гумуса, до 15-18 см отмечалось повышение его количества на 0,05% Сорг в звене с райграсом и на 0,08-0,13% (НСР05 0,06%) с бобовым сидератом по сравнению с чистым паром. При этом изменений качественного состава гумуса не происходит (Надежкин и др., 1998).
Добавление к зеленому удобрению соломы сдвигает процессы трансформации углеродсодержащих соединений в сторону образования более устойчивых веществ индивидуальной природы. При этом через 5 лет после заделки сидерата содержание Сорг превышает его исходное содержание на 0,07-0,10% (Надежкин, Корягин, 1998).
Климат
По основным агроклиматическим показателям территория Пензенской области является характерной для лесостепной части Поволжья и относится к зоне неустойчивого увлажнения. Климат области умеренно-континентальный, континентальность постепенно нарастает с запада на восток. Наиболее теплым месяцем является июль со средней температурой 19,1-19,5С, самым холодным - январь с температурой -П,3...-13,3С, т.е. показатель континентальности климата достигает 30-33С. Среднегодовая температура воздуха +3...+4 С. Основными определяющими факторами формирования урожая сельскохозяйственных культур в области являются тепло и влага.
Вегетационный период начинается в конце второй декады апреля и заканчивается во второй декаде октября. Продолжительность его 172-181 день. Активный рост большинства сельскохозяйственных культур начинается в основной период вегетации при температуре воздуха выше +10С. Продолжительность его в области 135-147 дней, а сумма активных температур, при среднем значении 2400, в отдельные годы составляет 2800-2900. Продолжительность безморозного периода в среднем 125-138 дней.
Ветровой режим определяется преобладанием южных, юго-восточных и юго-западных ветров в холодную и западных, северо-западных и северовосточных в теплую часть года. Самым неустойчивым элементом климата области являются осадки. Они сильно колеблются как по годам и месяцам, так и по отдельным периодам вегетации. Годовое количество осадков составляет от 450 до 500 мм. В засушливые годы понижается до 350 мм, а во влажные увеличивается до 775 мм. До 70% осадков выпадает в теплый период года. В среднем за вегетационный период с температурой выше +10 С выпадает от 208 до 275 мм.
Условия влагообеспеченности отдельных месяцев и вегетационных периодов характеризует гидротермический коэффициент (ГТК). В пределах области ГТК изменяется от 0,9 и менее на юге до 1,1 на севере. Значения гидротермического коэффициента имеют колебания от 0,4 в засушливые годы до 1,5-1,7 во влажные. Наши исследования проводились в Пензенском и Мокшанском районах, входящих в I агроклиматическую зону. Эта зона занимает центральную и северо-западную часть области. Климат характеризуется жарким летом, сравнительно холодной зимой, быстрым переходом от зимы к весне, обилием солнечного света в течение лета и наступлением ранних заморозков. По теплообеспеченности зона прохладная и умерено-теплая. Сумма положительных темеператур выше 10С составляет 2200-2400С. Зона характеризуется достаточным и частично умеренным увлажнением. Гидротермический коэффициент в среднем составляет 1,0-1,1.
Погодные условия в течение периода вегетации сельскохозяйственных культур в годы проведения исследований были неодинаковыми как по количеству выпавших осадков, так и по температурному режиму (рис.1, прилож. 1). 2002 год был засушливым. За весь вегетационный период (апрель-август) выпало осадков 198,8 мм, что составляет лишь 72,8% от среднемно-голетних. Низкое увлажнение почвы за счет атмосферных осадков оказало влияния на формирование урожаев сельскохозяйственных культур. Погодные условия 2003 года характеризовались как благоприятные. За весь вегетационный период выпало 369,7 мм осадков; основная часть (114,5 мм) - в июне, что и оказало положительное влияние на формирование урожая. Температура воздуха с начала весенней вегетации и до конца уборки была без резких отклонений от среднемноголетней. 2004 год по погодным условиям вегетационного периода был близким к 2003. В этот период выпало 347 мм осадков, что значительно выше среднемного-летних показателей. Максимальное их количество (171,8 мм) было в шоле, что оказало положительное влияние на налив и формирование зерна. Температура воздуха в течение вегетации незначительно отличалось от среднемноголетней.
За вегетационный период в 2005 году (апрель-август) выпало 233,9 мм, что на 9,1 мм ниже среднемноголетнего показателя. Максимальное количество их было в мае и июне, что положительно сказалось на росте и кущении озимой пшеницы. Осадки, выпавшие в июле привели к полеганию посевов и снижению урожайности. Температура воздуха в период вегетации мало отличалась от среднемноголетней.
Химический состав органического вещества
Как показали исследования, источники органического вещества в агроценозах значительно различаются по биохимическому составу. Наибольшим количеством легкометаболизируемых компонентов: характеризуется биомасса бобовых сидератов, солома гороха, меньшим — биомасса капустных культур, солома озимых и яровых зерновых, а также остатки кукурузы.
Состав спелой соломы зерновых культур, используемой в опытах характеризовался высоким содержанием безазотистых веществ (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин) - от 73,0 до 80,5%, довольно низким содержанием белка и минеральных веществ; широким соотношением C:N, которое определяет скорость биохимического разложения органического вещества (прилож. 8).
По содержанию трудноразлагаемых соединений виды соломы в убывающем порядке можно расположить в следующий ряд: озимая рожь (80,5%) - яровая пшеница (77,3%) - овес (75,1%) - ячмень (73,0%). Наибольшее количество углерода отмечено в соломе озимой ржи, наименьшее - в соломе овса и ячменя. По содержанию питательных веществ овсяная солома превосходила остальные виды. Большую роль в процессах трансформации свежего органического вещества играет характер связи между легко- и труднодоступными для микроорганизмов биохимическими компонентами, входящими в состав органических мелиорантов. Например, клетчатка, связанная с лигнином, разлагается значительно медленнее, чем клетчатка, находящаяся в свободном состоянии. Значительно снижается интенсивность разложения органических веществ, если в состав их входят бактерицидные вещества типа танинов, терпенов и смол, токсичных для многих микроорганизмов. Чем шире отношение C:N, тем медленнее протекает разложение органического вещества и его гумификация, а чем уже — интенсивнее (Кононова, 1963; Тюрин, 1965; Александрова, 1980; Берестецкий и др., 1984; Туев, 1989; Тейт, 1991).
Наиболее богата азотом гороховая солома и у нее самое узкое отношение C:N (табл. 4), приближается к ней по содержанию углерода и азота просяная солома. Самое широкое отношение C:N у ржаной соломы. Таблица 4 - Содержание основных элементов в соломе зерновых культур, % на абсолютно сухое вещество Виды соломы С N Р205 К20 MgO CaO C:N Ржаная 45,9 0,46 0,26 1,00 0,09 0,29 99,8 Пшеничная 36,8 0,51 0,20 0,90 0,10 0,28 72,2 Овсяная 33,2 0,65 0,35 1,60 0,12 0,38 51,1 Ячменная 39,0 0,51 0,20 1,00 0,09 0,33 76,4 Гороховая 38,0 1,26 0,33 0,97 одо 0,31 30,2 По данным Springer (цит. по А.Н. Кулюкину, Н.Н. Миловзорову (1968)) наиболее энергичное разложение соломы идет при C:N = 20-30:1. При более широком отношении в первое время может происходить связывание минеральных форм почвенного азота.
Биомасса сидеральных культур характеризуется более узким отношением углерода к азоту, чем солома - 12,1:1 - 19,3:1 (табл. 5). По данным М.В. Федорова (1954) при отношении C:N уже, чем 25:1 в почве усиливаются процессы минерализации органического вещества, что при определенных условиях может привести к непроизводительным потерям азота. Т
Органическое вещество растительного происхождения, поступая в почву, подвергается интенсивной трансформации под действием почвенной биоты. Скорость и специфика деструкционных процессов зависят от многих факторов, важнейшими из которых являются: химический состав разлагаемого органического субстрата, особенности почвенных и климатических условий, состав и специфика метаболизма микробных ассоциаций, характер антропогенных нагрузок на почву и др.(Кононова, 1963; Берестецкий и др., 1984; Туев, 1989; Фокин, 1994; Шарков, Букреева, 2004; Alexander, 1977; Krapp, Elliott, Campbel, 1983).
Результаты лабораторного опыта, заложенного в оптимальных гидротермических условиях, показали, что солома сельскохозяйственных культур через 30 дней после ее заделки разлагалась в слое 0-10 см на 39,6-60,8%, п слое 0-20 см - на 14,2-24,2%, а при использовании ее в качестве мульчи на 19,6-37,5% (табл. 6). По прошествии 210 дней компостирования разложение в слое 0-10 см составило 70,8-79,2%, в слое 0-20 см - 75,0-87,5%, при мульчировании - 60,8-70,8%. Увеличение темпов разложения при заделке в слой 0-20 см в последующие периоды компостирования, возможно, обусловлено большим количеством микроорганизмов, приходящихся на единицу разлагающейся массы соломы.
Полученные данные исследований свидетельствуют о том, что овсяная и ячменная солома легче поддаются разложению, чем пшеничная и ржаная на протяжении всего периода компостирования независимо от глубины внесения. Так, чер з 30 дней после заделки овсяной соломы в слой почвы 0-10 см степень ее разложения была больше ржаной на 15,0%, через 210 дней — на 8,4, через 362 дня - на 10,3, через 728 дней - на 8%; при заделке в слой почвы 0-20 см — на 8,7; 12,5; 10,2; 5,7% соответственно.
К концу периода проведения эксперимента потери массы всех видов соломы сравниваются. Разница по глубинам не превышает 17,8%. Наши данные соответствуют выводу, сделанному Н. Серенсеном (Serensen, 1962), который изучал скорость разложения соломы ячменя, меченного по 14С, что основная часть органических остатков разлагается в течение первых трех месяцев.
Трансформация органических остатков в почвах завершается в той или иной мере формированием новообразованных групп гумусовых соединений, входящих в состав лабильных.
Н.Ф. Ганжара (1988) относит к лабильным (легкоразлагаемым) формам органических веществ неразложившиеся растительные остатки, органические вещества животного происхождения, а также промежуточные продукты их разложения типа детрита. Наши исследования показали, что внесение в почву соломы зерновых культур способствовало увеличению содержания легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ). Максимальный прирост Слов (79% к исходному) был отмечен при заделке соломы в слой 0-10 см через 210 дней ее компостирования (табл. 7). В последующие периоды наблюдений происходило снижение количества Слов и на 728Ь1Й день его содержание приблизилось к исходному.
Эго, по-видимому, связано, с одной стороны, с минерализацией органических веществ до конечных продуктов - минеральных соединений, с другой, с включением Слов в систему высокомолекулярных продуктов, являющихся исходным материалом для синтеза консервативных гумусовых веществ.
Обычно трансформация свежего органического вещества и синтез гумуса сопровождаются новообразованием и накоплением в почвах водорастворимых органических веществ (ВОВ) кислой природы. Это объясняется прежде всего крайне низкой способностью микроорганизмов ассимилировать углерод, представленный в форме карбоксильных групп (Мишустин, 1975).
Гидролитическая кислотность
Гидролитическая кислотность почвы включает все содержащиеся в почве ионы водорода, не только легкоподвижные (обменные), но и менее подвижные. В выщелоченных черноземах она проявляется при обеднении почв основаниями и достигает 4,56-8,17 мг-экв/100 г почвы.
Изучение изменений величины гидролитической кислотности (Нг) показало, что за 13 лет на неудобренной почве она возросла на 0,12 мг-экв/100 г почвы. Наибольшее увеличение отмечено при использовании минеральных удобрений.
Внесение доломитовой муки по Caij0 незначительно снижало показатель гидролитической кислотности (на 0,08 мг-экв/100 г почвы) на неудобренном варианте, и не ликвидировало полностью негативное действие минеральных удобрений. Увеличение кислотности в 2005 году от их применения составило 0,04-0,10 мг-экв/100 г почвы к уровню 1992 года.
Три последних года наблюдений показали, что произошло усиление неблагоприятного действия туков на гидролитическую кислотность. В 2005 году она возросла до 7,95-8,01 мг-экв/100 г почвы или на 0,11-0,14 мг-экв/100 г почвы по сравнению с 2002 годом.
Действие доломитовой муки к 2002 году полностью прекратилось, но проявилось действие навоза, который снижал кислотность на 0,56 мг-экв/100 г почвы. Наибольшая степень нейтрализации водорода отмечалась на второй год после его заделки в почву. Сдвиг Нг составил 0,97 мг-экв/100 г почвы, далее происходило постепенное увеличение этого вида кислотности.
Анализ математической обработки динамики гидролитической кислотности произвесткованной почвы показал, что при использовании NPK величина Нг возвратилась в исходное состояние на 9-10-ый год после известкования. Навоз оказывал мелиорирующее действие дольше.
Доломитовая мука, внесенная в 2002 году, после десятилетнего использования туков значительно снижала гидролитическую кислотность. Показатель ее уменьшился за три последних года на варианте с минеральными удобрениями на 1,15-1,40 мг-экв/100 г почвы или 12,9-17,0% к исходному. Наибольший сдвиг Нг отмечался на второй год после внесения мелиоранта.
Эффективность действия навоза на известкованном фоне усиливалась и гидролитическая кислотность снизилась с 7,80 мг-экв/100 г почвы в 2002 году до 5,05 мг-экв/100 г почвы в 2005 году. Действия пожнивного сидерата на изменение показателя гидролитической кислотности не выявлено. Повторное известкование независимо от внесения удобрений способствовало снижению кислотности на 2,13-2,42 мг-экв/100 г почвы. Расчет изменений гидролитической кислотности показал, что при повторном известковании в зависимости от вида удобрений сдвиг Нг составлял от 2,84 при использовании NPK+сидерат до 3,22 мг-экв/100 г почвы - навоза. При основном известковании (в 2002 г) эти показатели были 1,53 и 3,67 мг-экв/100 г почвы соответственно.
Таким образом, результаты проведенного опыта свидетельствуют о том, что использование чернозема выщелоченного средненасыщенного основаниями более 10 лет в зернопропашном севообороте приводило к увеличению всех форм кислотности. Наибольшее подкисление происходило при систематическом внесении минеральных удобрений. При использовании их на произвесткованной почве наблюдался тот же процесс, но только он в количественном отношении был менее выражен. Повторное известкование позволило ликвидировать негативные последствия систематического применения минеральных удобрений на реакцию почвенной среды, что связано с изменением состава и объема обменно-поглощенных катионов в почвенном поглощающем комплексе. Навоз как биологический мелиорант способствовал снижению кислотности, действие его усиливалось при известковании.
Количественный состав катионов почвенного поглощающего комплекса играет важную роль в формировании физико-химических, физических свойств почвы. В выщелоченных черноземах лесостепного Поволжья обнаруживается тенденция к недонасыщенности поглощающего комплекса в пахотном слое основаниями, хотя эти почвы характеризуются достаточно большой емкостью катионного обмена - 33-40 мг-экв/100 г почвы. До 80% и более приходится на долю кальция, магний составляет 5-13% от суммы поглощенных оснований (Кузнецов, Гальдин, 1966). Вместе с тем количество обменных катионов кальция и магния меняется при длительном сельскохозяйственном использовании, усилении минерализационных и миграционных процессов. Происходит замена обменно-поглощенных оснований на катион водорода.
Изучение действия мелиорантов на изменение суммы поглощенных оснований показало, что при тринадцатилетнем использовании пашни без применения удобрений наблюдалось уменьшение суммы поглощенных оснований на 5,2% к исходному уровню. Систематическое внесение минеральных удобрений на неизвесткованном фоне снижало их количество в ППК на 5,9-6,6%.
Сумма поглощенных оснований при внесении навоза практически не изменилась и составила 28,8 мг-экв при 28,5 мг-экв/100 г почвы в исходной почве (табл.14, прилож.18). Эффективность действия доломитовой муки зависела от того, когда произвестковали почву. Учитывая, что наибольшее увеличение суммы поглощенных оснований происходило на третий год после внесения мелиоранта, сравнивали действие основного известкования (Саід), предшествующего внесению минеральных удобрений, после многолетнего (10 лет) использования и повторного известкования. Все данные относили к Саі.о.
Похожие диссертации на Агромелиоративные приемы сохранения плодородия почв лесостепи Среднего Поволжья
