Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 6
1.1 Влияние цеолита на плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур 6
1.2 Влияние удобрений на плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур 17
2. Условия, схема опыта и методика проведения исследований 28
2.1 Условия почвообразования 28
2.2 Почвенный покров 33
2.3 Погодные условия в годы проведения исследований 35
2.4 Место проведения и схема опыта 37
2.5 Методы лабораторных исследований 38
3. Изменение агрохимических свойств чернозема выщелоченного под влиянием цеолитсодержащей породы и удобрений 40
3.1 Влияние цеолитсодержащей породы и удобрений на содержание гумуса 40
3.2 Изменение физико-химических свойств чернозема выщелоченного 52
3.2.1 Кислотность почвы 52
3.2.2 Емкость поглощения и степень насыщенности почвы основаниями 58
4. Изменение агрофизических свойств почвы под действием цеолита и удобрений 66
4.1 Структура почвы 66
4.2 Общие физические свойства 78
4.3 Водные свойства 101
5. Пищевой режим почвы 130
6. Влияние цеолитсодержащей породы и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур 148
6.1 Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от факторов почвенного плодородия 155
7. Энергетическая и экономическая эффективность использования химических мелиорантов и удобрений... 166
Выводы 171
Литература 175
Приложения 193
- Влияние удобрений на плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур
- Погодные условия в годы проведения исследований
- Изменение физико-химических свойств чернозема выщелоченного
- Общие физические свойства
Введение к работе
Черноземы, как наиболее плодородные почвы, являются главной базой земледелия России. В зоне Среднего Поволжья преобладают черноземы выщелоченные, которые обеспечивают наивысшую продуктивность пашни. Интенсивное использование почв при низких объемах применения органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов, использовании тяжелой техники, развития водной эрозии, привело в последние годы к значительному снижению плодородия почвы. В результате чего, даже при невысоких урожаях сельскохозяйственных культур в пахотном горизонте почв сложился отрицательный баланс гумуса, азота, фосфора и калия, кальция, происходит подкисление.
Вследствие недостаточного внесения химических мелиорантов и удобрений, а также интенсивной механической обработки происходит утрата агрономически ценной структуры. Степень выпаханности черноземных почв колеблется в интервале от 23,1 до 70,7%. Старопахотные черноземы за период их использования утратили 21,7-59,2% водопрочных агрегатов. Как следствие выше перечисленных факторов, в черноземных почвах отмечено увеличение равновесной плотности. Переуплотнение почвы ведет, в свою очередь, к снижению величины общей пористости, пористости аэрации, влагоемкости и водопроницаемости.
Такое положение можно расценивать как критическое. Если не приостановить данные явления, то в дальнейшем процесс может стать необратимым.
Использование химических и биологических мелиорантов снижает вредное антропогенное воздействие, улучшает почвенное плодородие.
Поэтому возникает потребность в научно-опытном обосновании, выборе и оптимизации применения различных мелиоративных приемов на черноземах выщелоченных Среднего Поволжья, в их экономической и энергетической оценке.
В связи с этим использование местных более дешевых мелиорантов позволяет существенным образом изменять основные показатели почвенного плодородия.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось изучение влияния цеолитсодержащей породы и удобрений на агромелиоративные свойства чернозема выщелоченного, на урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Выявить влияние цеолитсодержащей породы на содержание гумуса в черноземе выщелоченном.
-
Изучить влияние цеолитсодержащей породы и удобрений на физико-химические свойства чернозема выщелоченного.
-
Установить изменение структурного состояния и общих физических свойств почвы под влиянием мелиоранта и удобрений.
-
Изучить влияние цеолитсодержащей породы, органических и минеральных удобрений на водные свойства чернозема выщелоченного.
-
Изучить влияние цеолитсодержащей породы на содержание элементов питания в черноземе выщелоченном.
-
Установить влияние цеолитсодержащей породы и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур.
-
Дать энергетическую и экономическую оценку использования цеолитсодержащей породы в качестве химического мелиоранта.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые в условиях правобережной лесостепи Среднего Поволжья дана комплексная оценка одностороннего действия цеолитсодержащей породы и ее сочетаний с органическими и минеральными удобрениями на агрофизические и агрохимические свойства чернозема выщелоченного и продуктивность звена зернопаропропашного севооборота. Установлены особенности изменения основных показателей почвенного плодородия под влиянием прямого действия мелиоранта и удобрений и их последействия.
Практическая значимость работы состоит в конкретных рекомендациях по использованию цеолитсодержащей породы в чистом виде и в сочетании с органическими и минеральными удобрениями в качестве химического мелиоранта для предотвращения прогрессирующего подкисления почвы, улучшения ее кислотно-основных и водно-физических свойств почвы.
Данные, полученные в ходе исследований, могут использоваться для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и формирования продукции необходимого качества.
Результаты экспериментов являются обоснованием мелиоративных приемов, базирующихся на использовании местных природных материалов, и служат основой для установления их оптимальных норм.
Основные положения, выносимые на защиту:
Оценка мелиорирующего действия цеолитсодержащей породы в чистом виде и в сочетании с органическими и минеральными удобрениями на агрохимические свойства почвы.
Оптимизация водно-физических свойств почвы под действием химического мелиоранта и удобрений.
Изменение урожайности сельскохозяйственных культур и качества продукции под действием мелиоранта и удобрений.
Энергетическая и экономическая оценка применения цеолитсодержащей породы в качестве химического мелиоранта.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на Международных Всероссийских и региональных научно-практических конференциях (Москва 2005 г., Саратов 2005, 2006 гг., Пенза 2005, 2006 гг.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 199 страницах компьютерного текста, содержит 34 таблицы, 54 рисунка, 7 приложений. Список литературы включает 192 источника, в т.ч. 7 зарубежных.
Влияние удобрений на плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур
На геохимическую обстановку в агроландшафтах как в позитивном, так и в негативном плане оказывает применение удобрений.
Влияние длительного систематического применения органических и минеральных удобрений в севооборотах на плодородие почв изучалось многими учеными (В.М. Перепелица, 1960; СМ. Гуревич, 1962; П.С. Колтакова, 1964; Ю.К. Кудзин, СВ. Сухобрус, 1966; Л.И. Мартынович, 1968; А.И. Сима-кин, 1969; И.К. Артаков, 1975; Б.М. Годунов, 1978; А.К. Леонтьев, 1980, и др.).
Проблема поддержания плодородия почв, связанная с воспроизводством органического вещества, является одной из актуальных проблем земледелия. Основной путь ее решения заключается в разработке систем удобрений с использованием навоза, соломы, сидератов, растительных остатков, отходов промышленности, осадков сточных вод и т.д., т.е. биологизации земледелия (А.А. Жученко, 1988,1990). Наиболее доступным и эффективным биомелиорантом является навоз. Анализ литературных данных показывает основную роль навоза в накоплении гумуса (П.И. Никишкина, 1957; Ф.С Соболев, 1960; М.Г. Гупало, 1964; В.Е. Егоров, 1966; Л.К. Шевцова, 1967; Ю.К. Кудзин с соавторами, 1968; Л.К. Шевцова с соавторами, 1972; В.П. Ганенко, 1978; И.В. Опенлендер, 1980 А.И. Жуков с соавторами, 1993; СМ. Надежкин с соавторами, 1997;). Большинство авторов указывают, что в зависимости от почвенно-климатических условий 25-35% сухого вещества навоза превращается в гумус, а 65-75% минерализуется до образования минеральных питательных веществ (М. Kirkham, 1974; S.D. Gaynor; 1979; А.А. Скроманис, 1989). Одна тонна навоза повышает содержание гумуса в пахотном слое на 0,01-0,02 % (М.А. Цуркан, 1985; А.А. Скроманис, ИЛ. Анспок, 1988; Е.Н. Кузин, А.Н. Арефьев, Г.Е. Гришин и др., 2001). По данным А.А. Скроманиса и П.И. Ан-спока (1988) 10 т высококачественных органических удобрений содержат в среднем 2 т сухого органического вещества, из которого образуется около 0,40 т гумуса. Применение органических удобрений существенным образом изменяет процесс образования гумуса в пахотном слое черноземных почв. В исследованиях С.С. Тереховой, К.Б. Мамсурова и А.Г. Солдатенко (1991) установлено, что длительное возделывание культур (18 лет) без удобрений на выщелоченном черноземе приводит к снижению содержания гумуса в слое 0-40 см на 0,27%, а применение подстилочного навоза сохраняет его на исходном уровне.
По данным НИИСХ ЦЧО им. В.В. Докучаева, применение 6 т навоза на 1 га севооборотной площади позволяет не только приостановить процессы деградации чернозема, но и повысить за 10 лет содержание гумуса в пахотном слое на 0,4% (Г.А. Шевченко, 1984).
Исследуя почвы Татарстана, А.В. Колоскова и М.Г. Иванова (1987) выявили, что возрастание содержания гумуса в пахотном горизонте средне-мощных черноземов может быть достигнуто лишь при высокой насыщенности полей органическими удобрениями (более 7-Ю т/га севооборотной площади) при сочетании их с минеральными.
По данным А.И. Кузиной (1987) увеличение и воспроизводство гумусного фонда выщелоченных черноземов наблюдается при внесении 7-8 т/га подстилочного навоза и до 150 кг NPK.
По данным Г.И. Самойлова (1970), с увеличением дозы навоза в составе органо-минералыюй системы удобрения его положительное влияние на гу-мусонакопление черноземов выщелоченных возрастает. Двойная доза навоза снижает потери гумуса в 5 раз по сравнению с систематическим внесением расчетной дозы.
Спорным остается вопрос влияния минеральных удобрений на содержание гумуса в почве. Ряд ученых утверждают, что минеральные удобрения способствуют минерализации органического вещества гумуса и поэтому при их применении наблюдается тенденция к снижению его содержания (А.Д. Хлы стовкий с соавторами, 1973, A.M. Лыков, 1976; Г.Д. Рощина с соавторами, 1983; П.А. Скроманис с соавторами, 1988; В.М. Андреева, 1989; А.И. Жуков, 1990; В.Г. Минеев, 1990; А.С. Найденов с соавторами, 1991; П.И. Крупкин с соавторами, 1992; В.А. Безносиков, 1997; В.А. Борисов с соавторами, 1997; И.Н. Донских, 1997; В.И. Лазарев, 1997; Ф.М. Богданов с соавторами, 1998). Нормы и периодичность внесения навоза зависит от гранулометрического состава почвы, дозы удобрений и других условий. Положительное действие навоза отмечено во всех почвенно-климатических зонах России (М.А. Габибов, 2000). На черноземе обыкновенном навоз в дозе 6 т/га севооборотной площади повысил содержание гумуса в почве на 0,40-0,77%, при этом в составе органического вещества повысилось количество гуминовых кислот (Н.А. Середа, С.А. Лукьянов, 1998). Исследованиями Б.Н. Алмазова и Л.Т. Холуяко (1993) показано, что накопление гумуса от применения навоза составило 17,6 т/га (15,5%) в пахотном и 30,4 т/га (28,5%) в подпахотном горизонтах. По данным В.А. Борисова, В.М. Ковылина (1997), при длительном (15 лет) внесении навоза произошло заметное увеличение содержания гумуса как в пахотном (3,89-4,28%), так и в подпахотном (3,48-3,90%) горизонтах почвы или в среднем на 0,62 и 0,41%. Внесение навоза в течение 27 лет, как показали опыты А.Я. Гетманца и Н.В. Гниеннко (1973), увеличило в слое 0-20 см содержание гумуса на 0,33%, а в слое 20-40 и 40-60 см соответственно на 0,30 и 0,28%. По данным Е.Н. Кузина и др. (2001), внесение навоза увеличивало содержание гумуса за три года на 0,05 - 0,15 % или 2-4 т/га. Аналогичные данные приводят в своих трудах В.Е. Егоров (1966), Г.А. Самойлова (1970), А.Я. Гетманец и Л.М. Дудченко (1978), П.Н. Гришин (1997), В.А. Борисов и В.Н. Ковылина (1997), СМ. Надежкин, Ю.В. Корягин, Т.Б. Лебедева (1997), Т.И. Азова и Н.Е. Синицына (2000), Т.С. Борисова и Г.Т. Чимитдоржиева (2001) и др. На Краснокутской селекционной опытной станции при внесе ний навоза и соломы наблюдалось устойчивое накопление гумуса в почве (МЛ. Панасов, 2002).
Минеральные удобрения при совместном внесении оказывают значительное влияние как на восполнение запасов гумуса в почве, так и на улучшение ее агрофизических свойств. В опытах ТСХА, заложенных в 1912 году, наибольшая окультуренность почвы была достигнута при сочетании навоза, минеральных удобрений и извести. Содержание подвижных форм фосфора и калия увеличилось в 10 раз (A.M. Лыков, 1988).
Ряд исследователей считают, что основной причиной подкисления почв является потеря кальция за счет миграции его при промывании почвы атмосферными осадками и за счет выноса его с урожаем (Т.М. Кулаковская, 1977; А.Н. Небольсин, 1983; Н.П. Богомазов с соавторами, 1994). По данным Жученко (1990), при высоких урожаях с 1 га выносится до 50 кг кальция.
С потерей кальция и магния их место в ППК занимают ионы водорода, приводящие к ухудшению физико-химических свойств почвы, снижая буферность и повышая кислотность (Ю.А. Шугаров, 1964 и др.; И.Н. Бесков, 1965; Г.Н. Россошанская, 1978; А.Б. Ахтырцев, 1979; Л.М. Жукова, 1980; А.И. Столяров, 1981; А.Н. Вислобокова, 1993).
Применение минеральных удобрений, особенно в повышенных дозах, способствует увеличению подвижности кальция, следовательно, приводит к безвозвратным его потерям. Это, в свою очередь, создаёт условия для повышения кислотности почв и ухудшения других физико-химических показателей. На это обращают внимание многие исследователи (А.Я. Гетманец и др., 1973; Е.Н. Алексеева, 1974; М.И. Ефимцев, 1974; К.А. костров, А. В. Малова, 1979; А. Я. Степаненко, 1980; А.И. Троицкий, 1980; Б.С. Носко, Н. А. Кучир, 1985; В.П.Цюпка, 1989).
Погодные условия в годы проведения исследований
Возможность возделывания сельскохозяйственных культур определяется, в основном, двумя факторами: природно-климатическими условиями и их биологическими особенностями. Погодные условия в годы проведения исследований показаны на рис. 1 и в приложении 1. Погодные условия 2003 года характеризовались как благоприятные для роста и развития сельскохозяйственных культур. За весь вегетационный период 2003 года выпало 269,7 мм осадков. Основная часть (114,5 мм) выпала в июне и оказала положительное влияние на формирование урожая сельскохозяйственных культур. Выпавшие в августе осадки (112,6 мм) практически не оказали влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Температура воздуха в начале весенней вегетации до конца уборки также была благоприятной, без резких колебаний в сторону повышения или понижения. 2004 год характеризовался как благоприятный для роста и развития сельскохозяйственных культур. За период вегетации растений выпало 347 мм осадков, что значительно выше среднемноголетних показателей. Максимальное количество осадков (171,8 мм) выпало в июле, что оказало положительное влияние на налив и формирование зерна озимой пшеницы. Температура воздуха в течение вегетации значительно отличалась от среднемноголетней.
За вегетационный период в 2005 году (апрель - август) выпало 233,9 мм, что на 9,1 мм ниже среднемноголетних показателей. Максимальное количество осадков (121,6 мм) выпало в мае и июне, что оказало положительное влияние на рост и развитие сахарной свеклы. Температура воздуха в течение вегетации незначительно отличалась от среднемноголетней. За вегетационный период в 2006 году (апрель-август) выпало 273,4 мм осадков, что на 30 мм выше среднемноголетних показателей. Распределение осадков по месяцам было неравномерным. Так, в апреле выпало 48,7 мм, в мае-80,9 мм, в июне-57,1 мм, в августе- 116,4 мм. Для изучения поставленных вопросов на черноземе выщелоченном в СПК «Атмисский» Каменского района был заложен полевой опыт по следующей схеме: 1. Без мелиорантов и удобрений (контроль). 2. Навоз 7 т/га севооборотной пашни. 3. NPK эквивалентное 7 т/га навоза. 4. Цеолит 15 т/га. 5. Цеолит 20 т/га. 6. Цеолит 25 т/га. 7. Навоз + цеолит 15 т/га. 8. Навоз + цеолит 20 т/га. 9. Навоз + цеолит 25 т/га. 10.NPK + цеолит 15 т/га. 11.NPK + цеолит 20 т/га. 12.NPK + цеолит 25 т/га. Повторность опыта трехкратная, размещение делянок в опыте рендо-мизированное, площадь делянок 20 м . Исследования проводились в пятипольном севообороте: чистый пар -озимая пшеница - сахарная свекла - яровая пшеница - ячмень. Объектом исследований являлся чернозем выщелоченный среднегу-мусный среднемощный тяжелосуглинистый. В опыте в качестве химического мелиоранта использовалась цеолит-содержащая порода Лягушовского месторождения, расположенного в Бессо-новском районе Пензенской области. Минералогический состав породы следующий: клиноптилолит - 30%; глинистые минералы - 19%; кальцит - 34%; кварц - 15%; полевые шпаты - 2%. Руды такого состава в Европейской части России довольно редки и, соответственно, технологически не изучены.
Цеолиты — природные минералы, обладающие способностью адсорбировать влагу, катионы различных металлов и аммония, прочно их удерживать и затем десорбировать в обменных реакциях. Эти свойства цеолитов позволяют предположить, что применение их совместно с удобрениями повысит коэффициент использования удобрений растениями. Цеолиты — кристаллические пористые алюмосиликаты. Благодаря строго определенным размерам пор и внутренних полостей они обладают: молекулярно-ситовыми свойствами, являются хорошими адсорбентами для многих неорганических и органических веществ. Первые промышленные месторождения природных цеолитов были открыты только в начале 60-х годов XX века. Их стали разрабатывать, изучать, поскольку они дешевле искусственных. В нашей стране наиболее распространенными в природе цеолитами являются клиноптилолит и морденит. В наших исследованиях был использован клинопти ЛОЛИТ. В качестве органических удобрений использовался полуперепревший навоз крупного рогатого скота. Норма навоза соответствовала рекомендуемой для черноземных почв лесостепного Поволжья. Из минеральных удобрений в опыте использовались аммиачная селитра, суперфосфат, хлорид калия. Нормы минеральных удобрений эквивалентны содержанию азота, фосфора и калия в 7 т/га севооборотной пашни навоза и составляли N140 Р105 К165 кгд.в. на 1 гектар. Лабораторные анализы почвенных образцов проводились следующими методами: Влажность определялась методом термостатной сушки при температуре 105 С в течение 8-Ю часов до постоянной массы (А.А. Роде, 1962). Наименьшая влагоемкость определялась путем заливки площадок 2x2 м. Пробы для определения влажности брались в 4-хкратной повторности из каждого 10-сантиметрового слоя до глубины 1 м через три дня после заливки. Запасы влаги и водопотребление растений - расчетным методом. Гигроскопическая влага - высушиванием воздушно-сухих образцов до постоянного веса при температуре 105 С. Плотность определялась режущим кольцом объемом до 520 см . Плотность твердой фазы почвы находилась пикнометрическим методом. Общая пористость и пористость аэрации определялись расчел гым методом. Агрегатный анализ проводился по методу Н.И. Саввинова и И.М. Бакшеева (Агрофизические методы исследования почв, 1960). Гумус определялся методом И.В. Тюрина. Щелочногидролизуемый азот - по Корнфильду (Агрохимические методы исследования почв, 1975). Фосфор и калий определяли по методу Ф.В. Чирикова (Агрохимические методы исследования почв, 1975). рН солевой вытяжки - на рН-метре. Гидролитическая кислотность - по Каппену. Сумма поглощенных оснований - по методу Каппен-Гильковица (Агрохимические методы исследования почв, 1975). Учет урожая проводили весовым методом поделяночно. Математическая обработка результатов проведена методом дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа на ПЭВМ с использованием пакетов прикладных программ для статистической обработки «Statgrafics» и «Statist! са». Агротехника возделывания культур - общепринятая для Пензенской области.
Изменение физико-химических свойств чернозема выщелоченного
Характерным свойством почвы является ее реакция. Она проявляется при взаимодействии почвы с водой или растворами солей. Реакция почвенного раствора в различных почвах колеблется от рНшл. 3,5 до 9 ед. и выше.
Сельскохозяйственные растения предъявляют различные требования к реакции почвы. Наиболее благоприятной является близкая к нейтральной или нейтральная реакция почвенного раствора.
С реакцией среды тесно связана жизнедеятельность почвенной микрофлоры. В кислой среде, как правило, преобладает грибная микрофлора, в нейтральной - бактериальная. С реакцией связаны процессы превращения компонентов минеральной и органической частей почв: растворение веществ, образование осадков, диссоциация, возникновение и устойчивость комплексных соединений, а следовательно, и миграция и аккумуляция веществ в почвенном профиле. Нейтральная реакция характерна для почв, почвенный поглощающий комплекс которых полностью насыщен кальцием и магнием. Эта реакция наиболее благоприятна для развития большинства культурных растений и бактерий. Таким образом, кислотность является интегральным показателем целого комплекса свойств почвы, от которых зависит ее плодородие и продуктивность сельскохозяйственных культур. Органические удобрения и химические мелиоранты являются одним из основных факторов, оказывающих прямое действие на физико-химические и другие свойства почв. Как свидетельствуют экспериментальные данные, исследуемая почва по величине рНС0Л_ характеризовалась как слабокислая. Пахотный горизонт перед закладкой опыта имел показатель рНсол. на уровне 5,1 ед. (табл. 3). Использование цеолитсодержащей породы, содержащей в своем составе 34% кальцита, обеспечивало уже в первый год действия повышение рЦ , и переход почвы из класса со слабокислой реакцией в класс с реакцией среды близкой к нейтральной. Причем сдвиг величины рН л. определялся нормой мелиоранта. Так, в 2004 году на варианте с использованием 15 т/га цеолита величина рНсол. возросла по отношению к контролю на 0,7 ед. Дальнейшее увеличение нормы мелиоранта позволило увеличить величину рНС0Лр на 0,9-1,2 ед. Совместное использование цеолита и органических удобрений приводило к дальнейшему снижению кислотности почвы. Это, видимо, связано с наличием кальция и магния в навозе. При норме химического мелиоранта 15 т/га и 7 т/га севооборотной пашни навоза величина рНсшь составляла 6,0 ед., а при норме 25 т/га и 7 т/га севооборотной пашни навоза - 6,5 ед. При одностороннем действии этих норм мелиоранта показатель рНС0Л. составлял 5,8 и 6,3 ед. соответственно. Положительный эффект по раскислению почвы от одностороннего действия цеолитсодержащей породы и от ее совместного использования с органическими удобрениями прослеживался на второй и третий годы их действия. Так, в 2005 году на вариантах с односторонним действием цеолитсодержащей породы величина рНС0Л. увеличилась по отношению к контролю на 0,9-1,4 ед., в 2006 году - на 1,1-1,7 ед. Величина рНС0Л, на этих вариантах составляла в 2005 году 6,0-6,5 ед., в 2006 году - 6,1-6,7 ед., при значениях на контроле 5,1 и 5,0 ед. соответственно.
На вариантах с совместным использованием цеолитсодержащей породы и навоза величина рНС0Л, в 2005 году составляла 6,3-6,8 ед., в 2006 году -6,4-6,9 ед. Увеличение по отношению к контролю равнялось 1,2-1,7 ед. и 1,4-1,9 ед. соответственно.
Органические удобрения в первый год действия повышали рНС0Л, на 0,2 ед. Реакция среды в 2004 году на этом варианте оставалась слабокислой (рНС0Л, = 5,3 ед.). По мере высвобождения кальция и магния из навоза в процессе его минерализации происходило дальнейшее увеличение рНС0Л. В 2005 году значение рНсшь от использования навоза составляло 5,6 ед., а в 2006 году - 5,7 ед. Увеличение рНС0Л, по отношению к контролю составляло 0,5 и 0,7 ед. соответственно.
Таким образом, реакция почвенного раствора от использования навоза с 2005 года стала близкой к нейтральной.
Использование азотных, фосфорных и калийных удобрений, нормой эквивалентной 7 т/га севооборотной пашни навоза, приводило к подкисле-нию почвы, особенно в первые годы после внесения. Так, в 2004 году величина рНсш,. на этом варианте была ниже контроля на 0,3 ед., в 2005 году - на 0,2 ед. и составляла 4,8 и 4,9 ед. соответственно. В 2006 году значение рНС0Л. на варианте с минеральными удобрениями было аналогично контрольному варианту и равнялось 5,0 ед.
Как свидетельствуют экспериментальные данные, минеральные удобрения без известкового фона, подкисляя почву переводят ее из класса со слабокислой реакцией в класс с кислой реакцией среды. Использование минеральных удобрений совместно с цеолитсодержа-щей породой снижало раскисляющий эффект химического мелиоранта. Величина рНдод, на вариантах с совместным использованием минеральных удобрений и цеолитсодержащей породы, в зависимости от нормы химического мелиоранта, в 2004 году составляла 5,5-6,0 ед., в 2005 году 5,6-6,1 ед. и в 2006 году - 5,7-6,2 ед. Отклонения от контрольного варианта составляли в 2004 году 0,4-0,9 ед., в 2005 году - 0,5-1,0 ед. и в 2006 году - 0,7-1,2 ед. Таким образом, из выше изложенного можно сделать следующий вывод, что наиболее существенно раскисление почвы происходит при использовании цеолитсодержащей породы нормами 20 и 25 т/га в сочетании с навозом. В наших исследованиях в звене зернопапропашного севооборота без использования цеолитсодержащеи породы и удобрений произошел сдвиг в сторону насыщения почвенного поглощающего комплекса ионами водорода. Величина гидролитической кислотности за период исследований возросла с 6,80 до 6,96 мг-экв на 100 г почвы (табл. 4). Цеолитсодержащая порода при одностороннем действии и особенно при совместном использовании с навозом, существенно снижали концентрацию ионов водорода в пахотном горизонте чернозема выщелоченного. Так, за период с 2003 по 2006 год величина гидролитической кислотности от одностороннего действия цеолитсодержащеи породы, в зависимости от нормы мелиоранта, снизилась до 3,25-5,00 мг-экв/100 г почвы. Разница с контрольным вариантом в 2006 году достигла 1,96-3,71 мг-экв/100 г почвы. Максимальное снижение гидролитической кислотности, в данном случае, было отмечено на варианте с использованием цеолитсодержащеи породы нормой 25 т/га. Величина гидролитической кислотности на этом варианте составляла 3,25 мг-экв/100 г почвы, ее снижение по отношению к контрольному варианту достигло 3,71 мг-экв/100 г почвы. Наиболее существенно снижение концентрации ионов водорода в почве произошло при совместном использовании цеолитсодержащеи породы и навоза. Величина гидролитической кислотности на этих вариантах опыта снизилась за период исследований на 2,80-4,41 мг-экв/100 г почвы и составила в 2006 году 2,55-4,16 мг-экв/100 г почвы. При одностороннем действии навоза величина гидролитической кислотности снизилась за период с 2003 по 2006 год на 0,70 мг-экв/100 г почвы и составила в 2006 году 6,26 мг-экв/100 г почвы. Использование минеральных удобрений без известкового фона повышало концентрацию ионов водорода в пахотном горизонте, особенно в первый год их действия. Так, в 2004 году величина гидролитической кислотности от использования полного минерального удобрения увеличилась на 0,52 мг-экв/100 г почвы и составила 7,32 мг-экв/100 г почвы.
Общие физические свойства
Плотность - это важное физическое свойство, от которого зависят режимы и свойства, определяющие почвенное плодородие. Изучение физических свойств основных типов почв, в том числе и их плотности связано с именами В.Р. Вильямса (1949), Н.А. Качинского (1951), А.А. Роде (1952), И.Б. Ревута (1960) и других ученых. Величина плотности зависит от гранулометрического и минералогического составов, структуры почвы, содержания гумуса, от общей пористости, состава поглощенных катионов и влажности почвы.
Большое влияние на плотность оказывает обработка почвы и воздействие движущейся по поверхности почвы техники. Наиболее рыхлое сложение почва приобретает сразу после обработки, затем она постепенно уплотняется, и через некоторое время ее плотность переходит в состояние равновесной. В черноземных почвах величина равновесной плотности колеблется в интервале от 1,0 до 1,3 г/см . Верхние горизонты почвы, содержащие большое количество органического вещества, лучше оструктуренные, подвергающиеся рыхлению при обработке, имеют более низкую величину плотности.
Неблагоприятное влияние высокой плотности на развитие растений заключается как в механическом препятствии для прорастания семян и росте корней, так и в резком проявлении в этих условиях антагонизма между водой и воздухом.
Для выращивания различных сельскохозяйственных культур необходима определенная плотность почвы. Так, для получения высоких и устойчивых урожаев сахарной свеклы, картофеля, моркови плотность почвы должна быть в пределах 0,9-1,1 г/см . Для большинства других сельскохозяйствен-ных культур она изменяется в пределах от 1,0 до 1,2 г/см .
Большинство исследователей отмечают, что в результате потерь гумуса и обменных оснований кальция и магния снижается стабильность почвенного поглощающего комплекса. В почве уменьшается содержание органических и органоминеральных коллоидов, которые играют значительную роль в образовании водопрочной структуры. Потери гумуса, кальция и магния уменьшают агрегатированность почвенных частиц. Высокодисперсионные глинистые минералы монтмориллонитовой и гидрослюдовой групп, высвобождающиеся в процессе разрушения водопрочных агрегатов, свободно пере мещаются с токами воды и заполняют крупные межагрегатные и внутриагре-гатные поры, что приводит к уплотнению почвы и структурных агрегатов.
Таким образом, создание положительного баланса в почве по гумусу, кальцию и магнию, улучшение ее структурного состояния и создание оптимальной пористости позволяет снизить отрицательное влияние антропогенных факторов на плотность почвы.
Одним из приемов поддержания оптимальной плотности почвы является использование химических и биологических мелиорантов, которые оказывают положительное влияние на образование и накопление гумуса в почве, в связи с этим положительно воздействуют на весь комплекс агрофизических свойств. Проведенные нами исследования подтверждают, что использование цеолитсодержащеи породы, навоза и их сочетания оказывали положительное влияние на плотность пахотного горизонта чернозема выщелоченного (табл. 12,13). Плотность почвы в опытах определялась в начале и в конце вегетационного периода. В начале вегетационного периода 2004 года плотность пахотного гори-зонта в опыте составляла 1,03-1,17 г/см , т.е. была в пределах оптимальной. На контрольном варианте и на варианте с минеральными удобрениями плотность почвы в пахотном горизонте составляла 1,16-1,17 г/см . На варианте с использованием навоза плотность пахотного горизонта равнялась 1 ,08 г/см . Разница с контрольным вариантом была существенной и составляла 0,08 г/см . На вариантах с использованием цеолитсодержащеи породы плотность пахотного горизонта варьировала, в зависимости от нормы мелиоранта, от 1,11 до 1,14 г/см . Минимальные значения плотности почвы в пахотном горизонте были отмечены на вариантах с использованием цеолитсодержащеи породы по навозному фону (1,03-1,07 г/см ). Разница с контрольным вариантом варьировала в интервале от 0,13 до 0,09 г/см3 и зависела от нормы мелиоранта.
Плотность почвы при использовании цеолитсодержащеи породы по фону минеральных удобрений была аналогична плотности при использовании мелиоранта без удобрений. При использовании навоза нормой 7 т/га севооборотной пашни величина равновесной плотности была оптимальной и составляла 1,16 г/см3. Раз-ница с контрольным вариантом равнялась 0,06 г/см и была достоверной. На вариантах с цеолитсодержащей породой, в зависимости от нормы мелиоранта, равновесная плотность чернозема в пахотном горизонте изменялась в интервале от 1,16 до 1,20 г/см и была оптимальной. Разница с контрольным вариантом варьировала в пределах от 0,02 до 0,06 г/см3. Аналогичная закономерность наблюдалась и на вариантах с использованием химического мелиоранта по фону минеральных удобрений. Наибольший разуплотняющий эффект был отмечен на вариантах с использованием цеолитсодержащей породы по навозному фону. Величина равновесной плотности в пахотном горизонте на этих вариантах составляла 1,09-1,14 г/см, а разница с контролем равнялась 0,08-0,13 г/см . Минимальное значение равновесной плотности было отмечено на варианте с использованием химического мелиоранта нормой 25 т/га по навозному фону (1,09 г/см3). В условиях 2005 года, в начале вегетации, плотность в пахотном горизонте на варианте без мелиорантов и на варианте с полным минеральным удобрением была равнозначной и составляла 1,12 г/см3. Навоз снижал плотность почвы по отношению к контрольному вари-анту на 0,06 г/см . плотность пахотного горизонта на этом варианте перед по-севом сахарной свеклы равнялась 1,06 г/см . На вариантах с односторонним использованием цеолитсодержащей породы плотность почвы составляла 1,07-1,10 г/см , что на 0,02-0,05 г/см было ниже контроля. Аналогичная закономерность была отмечена и на вариантах с совместным использованием цеолита и минеральных удобрений Цеолитсодержащая порода в сочетании с органическими удобрениями снижала плотность пахотного горизонта, в зависимости от нормы химического мелиоранта, на 0,07-0,09 г/см3
Похожие диссертации на Влияние цеолитсодержащей породы на агромелиоративные свойства чернозема выщелоченного в условиях лесостепного Поволжья
