Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1 Современное состояние уровня плодородия дерново-подзолистых почв 10
1.2 Влияние удобрений на воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв 20
1.3 Эффективность новых форм органических удобрений на дерново-подзолистых почвах 29
1.4 Влияние удобрений на урожайность возделываемых в Нечерноземной зоне полевых культур, качество растениеводческой продукции, экологическую среду 40
Экспериментальная часть
2. Объекты, методика и условия проведения исследований
2.1 Физико-химическая характеристика почв опытных участков 46
2.2 Схема и методика закладки опытов 51
2.3 Методы исследований 58
2.4 Метеорологические условия в годы проведения опытов 60
Результаты исследований
3. Влияние органических удобрений на питательный режим и баланс зольных элементов
3.1 Влияние удобрений на питательный режим дерново-подзолистых супесчаной и легкосуглинистой почв 64
3.2 Баланс фосфора и калия в дерново-подзолистых почвах за годы исследований 83
4. Влияние удобрений на содержание и состав органического вещества дерново-подзолистых почв
4.1 Изменение содержания и запасов органического вещества под влиянием удобрений 95
4.2 Влияние удобрений на групповой и фракционный состав органического вещества почв 104
5. Изменение физических свойств почв под действием органических удобрений
5.1 Влияние удобрений на плотность почв 114
5.2 Изменение агрегатного состава почв под действием удобрений 120
5.3 Корреляционная связь между агрегатным составом
и количеством органического вещества в почве 133
6. STRONG Влияние органических удобрений на урожай ность полевых культур в зернопропашном звене севооборота
STRONG 6.1 Действие удобрений на урожайность культур 138
6.2 Влияние удобрений на качество растениеводческой продукции 143
6.3 Окупаемость питательных веществ удобрений полученной прибавкой урожая 149
6.4 Энергетическая оценка применения различных видов органических удобрений 154
Основные выводы 159
Предложения производству 162
Список литературы
- Влияние удобрений на воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв
- Схема и методика закладки опытов
- Баланс фосфора и калия в дерново-подзолистых почвах за годы исследований
- Влияние удобрений на групповой и фракционный состав органического вещества почв
Введение к работе
Характерной особенностью современного земледелия считается проблема сохранения и воспроизводства плодородия почв при ограниченных материально-финансовых возможностях. В настоящее время, когда резко снизилось количество вносимых удобрений, происходит деградация почв, они теряют свое плодородие. Негативные моменты в агропромышленном комплексе особенно остро сказались на состоянии дерново-подзолистых почв Нечерноземной зоны. Большинству из них свойственен низкий уровень потенциального и эффективного плодородия, что в сочетании с мелиоративной неустроенностью не позволяет получать высокие и стабильные по годам урожаи сельскохозяйственных культур. В результате на начало 21 века по зоне в целом в почве наблюдается де гумификация, снижение содержания подвижных форм питательных веществ. Почвы приобрели четкую тенденцию к подкислению, многие поля зарастают сорняками, кустарниками, мелколесьем.
Ранее при формировании урожая необходимые для этого питательные вещества на 75-80% потреблялись из вносимых удобрений, и лишь 20-25% использовалось за счет почвенного плодородия. Например, минеральные удобрения в целом по зоне применяли из расчета 120-130 кг/га пашни д.в. NPK. К настоящему времени внесение их резко сократилось, а средняя насыщенность составляет 8-12 кг/га или 7-9% от прежнего уровня (19). Существенно увеличить дозы минеральных удобрений в ближайшие годы вряд ли возможно, ввиду серьезных финансовых трудностей у подавляющего большинства хозяйств.
В значительной степени улучшить обеспеченность возделываемых культур питательными веществами можно путем проведения целенаправленной работы по повышению почвенного плодородия за счет научно-обоснованного применения органических удобрений. Причем местные органические удобрения являются более приемлемыми по сравнению с мине-
ральными. Их внесение позволяет не только увеличить содержание элементов питания в почве, но и оказать положительное влияние на весь комплекс свойств почвы, определяющий ее плодородие. Это, прежде всего, повышение гумусированности, увеличение поглотительной способности, улучшение водно-физических показателей, регулирование почвенного биоценоза.
Однако в настоящее время в Нечерноземной зоне в среднем на 1 га пашни приходится около 1 тонны органических удобрений, тогда как по расчетам специалистов для бездефицитного баланса гумуса при нынешней урожайности культур требуется 7-10 тонн.
Поэтому частично восполнить дефицит органических удобрений можно за счет использования излишков соломы, возделывания сидеральньгх культур, применения торфа, твердого осадка сточных вод, сапропеля, бытовых отходов.
Недостаточно активная работа с традиционными органическими удобрениями во многих хозяйствах связана с невысокой отдачей от них. Основными причинами этого являются: низкое содержание питательных веществ в большинстве видов, большие затраты по внесению их в почву, медленная скорость трансформации, наличие в удобрениях огромного количества семян сорняков, невысокая оплата единицы массы их полученной прибавкой урожая (в среднем 0,3 ц зерновых единиц на 1 тонну навоза).
В нашей стране практически нерешенными остаются вопросы утилизации навозных стоков с больших животноводческих комплексов. Наряду с этим, накапливаются миллионы тони и других отходов: соломы, листьев деревьев, ботвы, опилок, отходов от коммунальных стоков на очистных сооружениях и др. И это в то время, когда земледелие страны испытывает огромный дефицит органических удобрений.
В связи с этим, для решения проблемы использования отходов животноводства, проводятся разработки научных организаций по 4-м основным направлениям:
1. Переработка путем смешивания с добавками для получения компостов;
Биоферментативная переработка (аэробная и анаэробная);
Биологическая переработка (вермикультура, личинки синатропных мух и
т.д.);
4. Различные виды сушки.
По данным целого ряда отечественных и зарубежных авторов, одним из средств интенсификации сельского хозяйства в современных условиях является использование высокоэффективного, экологически чистого удобрения — биогумуса. Он представляет собой продукт переработки дождевыми червями (вермикультурой) разнообразных углеродсодержащих материалов. Применение этого органического удобрения позволяет заметно повысить плодородие почвы, увеличить урожайность возделываемых культур и обеспечить экологическую безопасность окружающей среды.
Однако, что касается эффективности биогумуса, то по этому поводу существуют противоречивые точки зрения исследователей. Одни из них утверждают, что вермикомпост превышает по своей удобрительной ценности традиционный навоз в 5-10 раз (17,20,118), а другие подвергают сомнению подобные высказывания.
В связи с этим целью диссертационной работы являлось изучение сравнительной эффективности традиционных органических удобрений и биогумуса на плодородие дерново-подзолистых (супесчаной и легкосуглинистой) почв и продуктивность зерно пропашного звена севооборота.
Для решения поставленной цели применительно к условиям Центрального района Нечерноземной зоны РФ ставились следующие задачи:
Изучить химический состав исследуемых видов органических удобрений (содержание углерода, количество основных элементов питания, реакцию, зольность);
Определить уровень и динамику питательного режима в почвах с удобрениями, рассчитать баланс фосфора и калия в пахотных дерново-подзо-
листых почвах разного гранулометрического состава с учетом применения органических удобрений;
Выявить влияние изучаемых видов и доз удобрений на режим органического вещества супесчаной и легкосуглинистой почв;
Исследовать действие удобрений на изменение физических свойств дерново-подзолистых почв (плотность, агрегатный состав);
Установить влияние удобрений на величину и качество возделываемых в зернопропашном звене севооборота культур;
Определить энергетическую эффективность применения разных видов органических удобрений при возделывании полевых культур.
Актуальность. Одним из основных факторов, сдерживающих рост урожаев в Центральном районе Нечерноземной зоны России, является низкий уровень плодородия дерново-подзолистых почв.
Органическим удобрениям принадлежит основополагающее значение в улучшении их свойств и, прежде всего, в пополнении запасов гумуса, качественном изменении его состава. В целом, по Центральному региону Российской Федерации с ними в почву поступает до 40% питательных веществ используемых в земледелии. Они обеспечивают положительные изменения водно-физических свойств почв, активизируют в них биологические процессы. Однако, в связи с резким сокращением численности поголовья скота, заметно снизился и выход основного вида органических удобрений - навоза. Поэтому для пополнения запасов органических удобрений важно задействовать все углеродсо держащие материалы, особенно те, которые раньше не использовались или имели ограниченное распространение. Из всех органических субстратов можно приготовить высокоэффективное, экологически чистое удобрение - биогумус (вермикомпост). По имеющимся в литературе данным, это удобрение позволяет заметно повысить плодородие почвы и увеличить урожайность возделываемых культур высокого качества. Но подавляющее большинство научных исследований получено в регионах с более теп-
лым климатом. Об использовании биогумуса в Центральном районе Нечерноземной зоны России имеются малочисленные данные. Поэтому исследование сравнительного влияния традиционно применяемых органических удобрений и биогумуса на режим органического вещества и физико-химические свойства дерново-подзолистых почв является важной и актуальной задачей.
Научная новизна. В одинаковых условиях проведено сравнительное изучение удобрительного действия традиционных органических удобрений и биогумуса на плодородие двух преобладающих разновидностей пахотных дерново-подзолистых почв в Центральном районе Нечерноземной зоны России (супесчаной и легкосуглинистой). Исследовано влияние биогумуса полученного в открытых ложах на изменение комплекса агрофизических, агрохимических свойств двух разновидностей почв, установлено их действие на величину и качество растениеводческой продукции, энергетическую эффективность его применения.
Теоретическое значение. Изучены химические процессы, происходящие в двух разновидностях дерново-подзолистых почв при использовании традиционных органических удобрений и биогумуса, исследованы особенности их трансформации. Сделано научное обоснование применения оптимальных доз биогумуса при возделывании культур в условиях Центрального района Нечерноземной зоны РФ (на примере Тверской области).
Практическое применение. Выявленное сравнительное действие органических удобрений и биогумуса на потенциальное и эффективное плодородие пахотных дерново-подзолистых почв с учетом оказанного влияния на продуктивность зернопропашного звена севооборота, позволяет рекомендовать производству применение конкретных видов и их доз.
Апробация. Результаты исследований доложены и обсуждены на научно-практических конференциях в Тверской государственной сельскохозяйственной академии в 1997-1999 гг. По теме диссертации опубликовано 4 научные статьи.
Основные положения, выносимые на защиту:
сравнительное влияние традиционных органических удобрений и биогумуса на динамику подвижных форм азота, фосфора, калия и режим органического вещества дерново-подзолистых почв;
улучшение физических свойств дерново-подзолистых почв под действием удобрений;
повышенная окупаемость питательных веществ, содержащихся в биогумусе полученной прибавкой урожая звена севооборота;
использование дополнительного количества биологической энергии в урожае за счет применения органических удобрений.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 162 страницах и состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Работа содержит 36 таблиц, 12 рисунков, 20 приложений. Список литературы включает 250 наименований, в том числе 23 иностранных.
Настоящая работа является частью общей темы: «Разработать и внедрить эффективные системы удобрений и приемы воспроизводства плодородия дерново-подзолистых почв в звене севооборота в качестве составной части зональных почвозащитных и энергосберегающих систем земледелия».
Автор искренне благодарит научного руководителя - заслуженного агронома РФ, доктора с.-х. наук, профессора Ивана Никитича Барановского, а также всех сотрудников кафедры агрохимии и почвоведения Тверской государственной сельскохозяйственной академии за оказанную помощь при проведении исследований и написании диссертационной работы.
Влияние удобрений на воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв
Основные исследования альтернативных систем земледелия направлены на минимизацию вреда, возникающего при чрезмерной химизации сельского хозяйства, при сохранении и повышении урожая полевых культур и получении качественной экологически чистой продукции. Для реализации данных программ важное значение принадлежит органическим удобрениям.
Интерес к органическим удобрениям стал проявляться с 80-х годов и особенно с начала 90-х годов прошлого столетия. Многие хозяйства Нечерноземной зоны заметно снизили использование минеральных удобрений и стали больше уделять внимания заготовке и внесению в почву органических удобрений, поскольку даже при полном обеспечении сельского хозяйства минеральными удобрениями, органические удобрения не теряют своего значения в повышении продуктивности большинства сельскохозяйственных культур (20,39,103,160,214,217,224). Кроме того, роль последних возрастает по причине того, что при продолжительном использовании в качестве пашни, содержание гумуса в ней снижается в среднем на 20-35% по сравнению с его количеством в целинных аналогах соответствующих земель. За последние 20-25 лет в почвах Нечерноземной зоны темпы потерь гумуса в результате его минерализации составили 0,5-1,7 т/га в год, достигая в паровых полях 3-5 т/га в год (24). Применение высоких, более 100 кг/га норм минеральных удобрений, например азотных, вызывает разбалансировку биологических процессов. В результате в 1,5-2 раза снижается уровень гумификации, в 2-2,5 раза возрастают газообразные потери азота, резко снижается азотофикси-рующая активность почвы.
В связи с этим проблема стабилизации, и тем более, создания положительного баланса органического вещества в почве остается остро актуальной. Основным приемом повышения содержания гумуса в почве всегда было внесение органических удобрений (18). Различные их виды, такие как: торф, навоз, сидераты имеют неодинаковое содержание лигнина, целлюлозы, легко-разлагаемых органических питательных веществ и, следовательно, разную доступность к микробиологическому разложению. Известно, что из 1 тонны подстилочного навоза влажностью около 75% при внесении его в дерново-подзолистую суглинистую почву образуется 50-60 кг гумуса, а в супесчаную -35-50 кг гумуса.
Другие виды органических удобрений (бесподстилочный, полужидкий и жидкий навоз, компосты на торфяной основе, зеленое удобрение, солома) по влиянию на гумус почвы неравноценны подстилочному навозу. Торф и торфонавозные компосты характеризуются более узким соотношением C:N, более высоким содержанием гуминовых соединений по сравнению с навозом и соломой, поэтому при использовании органических удобрений на торфяной основе в почве накапливается на 15-25% больше органического вещества, чем при внесении соломистого навоза. При запахивании зеленого удобрения в почву, гумуса накапливается меньше, чем при внесении других органических удобрений, но по влиянию на урожай растений эффект от 15-20 т/га зеленой массы пожнивной бобовой культуры равноценен 20 т навоза на 1 га пашни (24).
По данным М.Н. Новикова (160), одностороннее применение органических удобрений в равных дозах по азоту, выявило приоритет эффективности по сравнению с подстилочным навозом - торфопометного компоста на 19%, свиного навоза - на 11%, осадков сточных вод — на 9%, торфонавозного компоста - на 7%, полужидкого навоза КРС - на 5%. Равноценны с подстилочным навозом были сочетания полужидкого навоза с соломой и торфом, почти вдвое ниже — отдача от чистого торфа и соломы.
При внесении органических удобрений в почву, они сразу же включаются в цикл превращений азотосодержащих соединений: часть их органического вещества минерализуется, а часть подвергается биологической иммобилизации, а также теряется в виде газообразных соединений, особенно во время хранения и транспортировки.
Считается, что нормы внесения органических удобрений должны повышаться по тому же закону, по которому происходит их разложение. В этой же связи очень важны коэффициенты гумификации органического вещества удобрений.
Коэффициенты воспроизводства гумуса почвы для органического вещества бесподстилочного навоза - 0,8; подстилочного навоза — 1;соломы — 0,65; бесподстилочного навоза в смеси с соломой — 0,75; для жидкого навоза - 0,8. Эти коэффициенты меняются в зависимости от почвенно-климатичес-ких условий. В Нечерноземной зоне России необходимо отдавать предпочтение органическим удобрениям с относительно широким соотношением C:N -твердой фракции бесподстилочного навоза, подстилочному навозу и соломе, что способствует снижению просачивания осадков и более эффективному использованию элементов питания.
Знание коэффициента гумификации применительно к отдельным органическим субстратам позволяет планировать баланс гумуса в почве. Органические удобрения, как правило, определяют формирование запасов гумуса, состав новообразованных гумусовых веществ. На роль их в гумусовом режиме почв указано в работе М.В. Новицкого (1989). Им отмечается, что в процессе окультуривания земель органические удобрения способствуют накоплению гумуса в пахотном горизонте при снижении его подвижности в средней и нижней частях профиля в средне- и хорошо окультуренных почвах. Длительное применение органических удобрений способствует улучшению группового состава гумуса. Степень вариации зависит от дозы вносимых удобрений, содержания в них гуминовых кислот и их солей, видового состава почвы. В случае применения невысокой нормы органических удобрений, гумус почвы остается в большинстве случаев фульватным или гуматно-фульватным с доминированием фульвокислот.
Органические удобрения являются важным источником поступления в почву макро- и микроэлементов необходимых для растений. Эти элементы постепенно освобождаются при минерализации органических веществ удобрений в доступной для растений формах.
Наибольшее увеличение азота наблюдается при внесении в почву таких видов органических удобрений, которые содержат легкоразлагаемые азото-содержащие соединения (птичий помет, навоз). Меньшую скорость минерализации органического вещества имеют торфосодержащие компосты, смесь торфа с пометом и навозом. Самое медленное разложение характерно для торфа и сапропеля (67,113,178). Поэтому чистый торф и сапропель, даже, несмотря на значительное содержание в них валовых запасов азота, незначительно повышают содержание аммиака и нитратного азота в дерново-подзолистых почвах (66,160,208). Более заметное накопление подвижных форм азота обеспечивают бесподстилочный и торфяной навозы, птичий помет (23,43,181,205).
Схема и методика закладки опытов
Все используемые в опытах органические удобрения - навоз, торфона JL возньтй компост и солому - брали в учебном хозяйстве «Сахарово». Биогумус заготавливали самостоятельно на экспериментальном участке кафедры агрохимии и почвоведения Тверской ГСХА. Солому озимой ржи предварительно измельчали до получения однородного субстрата с длиной резки 1,5-2 см.
Площадь микрополевого опыта 1 была разбита на 35 делянок по 3,6 м , их повторность 5-тикратная. Микрополе вой опыт 2 включал 48 делянок, площадью 3 м с 6-тикратной повторностью. Расположение делянок в опытах было рендомизированным.
Микрополевой опыт 1 представлял собой делянки в виде прямоуголь-ников размером 1,8 х 2 м, а в опыте 2 - 1,4 х 2,2 м.
В опыте 2 на делянках выкапывались траншеи глубиной 25 см, при этом супесчаная почва вынималась и траншеи заполнялись насыпной легкосуглинистой почвой, привезенной из деревни Терехово, расположенной в 8 км от опытных участков. Почву предварительно смешивали вручную с соответствующими видами и дозами удобрений согласно схеме опыта. По всему периметру траншеи насыпная смесь изолировалась двойным слоем полиэтиленовой пленки.
Удобрения на опытных участках вносились весной 1997 перед посадкой (посевом) культур. Заделку их в почву выполняли в день разбрасывания.
При выборе доз удобрений за основу брали бесподстилочный навоз в дозе 30 т/га. Именно такая доза навоза представлялась нам наиболее реальной для внесения в полевых короткоротациоиных севооборотах Центральной части Нечерноземной зоны Российской Федерации с учетом произошедшего резкого сокращения численности поголовья скота. Доза ТНК в 22,5 т/га соответствовала одинаковому с навозом содержанию в компосте азота и С органического вещества. По последнему показателю была выровнена с навозом (30 т/га) и доза соломы (7,2 т/га). При выборе доз биогумуса основывались на той информации, которая имелась в научной литературе.
Согласно ряда публикаций (73,84,86,89,145) их авторы утверждали, что данный биокомпост в объеме ОД — 0,2 от дозы навоза оказывает одинаковое с навозом влияние, как на свойства почвы, так и на величину получаемой при этом урожайности возделываемых культур.
Поскольку такое сравнение в эффективности биогумуса вызвало у нас сомнение, то мы решили использовать для исследований следующие его дозы: в опыте 2 — 0,2; 0,4 и 0,6 от навоза, а в опыте 1 — добавили еще один вариант, в котором доза биогумуса (30 т/га) соответствовала дозе навоза по содержанию азота. Количество питательных веществ в варианте с минеральными удобрениями (NPK) было таким же, как в навозе. На контроле минеральные удобрения не вносились.
На микрополевых опытах в зернопропашном звене севооборота последовательно возделывались следующие культуры: картофель (сорт Лугов-ской), морковь (сорт Нантская), ячмень (сорт Абава). Агротехника возделывания культур была общепринятой для условий северо-запада России.
Учет урожая был сплошным, поделяночным, после предварительной уборки защитных полос.
Химический состав используемых в опытах органических удобрений и поступление с ними элементов питания по вариантам Перед закладкой опыта был проведен химический анализ органических удобрений. Исследования включали следующие определения: 1. органическое вещество-методом В.В. Пономаревой и Т.А. Николаевой (3); 2. общий азот - по методу Къельдаля (9); 3. общее количество фосфора - сжиганием смеси серной и хромовой кислот с последующим определением на фотоэлектроколориметре; содержание калия - после сжигания в солянокислой вытяжке на пламенном фотометре (9); 5. рН солевой вытяжки — потенциометрически (164); 6. зольность - мокрым озолением (9).
Полученные данные (таблица 11) свидетельствуют, что органические удобрения отличались по влажности: от 16,5% - в соломе до 79,1% в бесподстилочном навозе. Соответственно с внесенными дозами в почву поступает неодинаковое количество сухого вещества.
Реакция (pHKCL.) У навоза и биогумуса была нейтральной, а у торфона-возного компоста (ТНК) - чуть ниже. Больше всего углерода органического вещества содержалось в ТНК и соломе (39,6 и 37,3%), меньше всего-в биокомпосте (29,7%), что связано с особенностями технологии его получения. Особым преимуществом биогумуса является самое узкое соотношение в нем углерода к азоту (11,8:1), тогда как в торфонавозном компосте оно составило 20,4:1, а в соломе-77,8:1. Исходя из этого можно заключить, что биогумус в отличие от остальных органических удобрений (навоза, ТНК и соломы), имеет более высокую степень гумификации своего органического вещества.
Максимальное содержание азота выявлено в биогумусе (2,52% на сухое вещество) и в бесподстилочном навозе (2,29%). Наибольшее количество валового фосфора и калия находилось в биогумусе и навозе, а меньше всего калия—в соломе.
Из представленных данных видно, что более концентрированным по сравнению с традиционными видами органических удобрений был биогумус, хотя он отличался высокой зольностью (27,32%), которая была вызвана значительным разложением органической части компонентов, на основе которых он получен.
Сравнительные показатели по составу используемых в опытах органических удобрений свидетельствуют, что они имели разный химический состав. Поэтому следовало ожидать, что они окажут неодинаковое влияние на основные физико-химические свойства исследуемых дерново-подзолистых почв и на формирование урожайности возделываемых культур.
Баланс фосфора и калия в дерново-подзолистых почвах за годы исследований
Получение высоких урожаев полевых и овощных культур во многом определяется рациональным применением минеральных и органических удобрений, а также кальцийсодержащих мелиорантов (148,151).
Кроме целого ряда требований, которые предъявляются к удобрениям, важным является то, чтобы они были биологически активными и способствовали мобилизации элементов питания из почвенных запасов. Такой подход чрезвычайно актуален в настоящее время, поскольку подавляющее большинство хозяйств не в состоянии обеспечить внесение необходимых удобрений. В то же время, при работе в рыночных условиях важно, чтобы продуктивность почвы была на высоком уровне.
Повысить обеспеченность возделываемых культур питательными веществами можно путем перевода части их из закрепленного состояния в почве в подвижные соединения, усвояемые сельскохозяйственными растениями. В конечном итоге, это позволит повысить урожайность полевых культур, обеспечит рентабельную работу отрасли земледелия. Поэтому для современного земледелия весьма важным является изыскание путей увеличения количества питательных веществ в почве не только за счет вносимых удобрений, но и использования существующего запаса почвенного плодородия.
Для решения данного вопроса, мы рассчитали баланс фосфора и калия в дерново-подзолистых почвах опытных участков на отдельных вариантах (таблицы 14,15,16,17). При составлении баланса учитывали вынос зольных элементов с урожаем возделываемых культур, потребление их из почвы с учетом конкретного содержания, поступление фосфора и калия в почву в составе внесенных удобрений.
Вынос фосфора и калия с урожаем возделываемых культур определяли обычным методом, умножая величину основной продукции на содержание в ней фосфора и калия (67,192). Количество этих элементов в удобрениях (таблица 11) определяли общепринятыми в аналитической химии методами (Е.В. Аринушкина, 1970).
Содержание подвижных форм фосфора и калия в почве брали по данным наших определений в течение 3-х лет проведения опытов. Возможное потребление растениями питательных веществ из удобрений и почвы устанавливали по общепринятым коэффициентам (1,223).
Для выявления баланса сравнивали расчетное количество зольных элементов, которое должно было быть осенью 1999 года с фактическим содер жанием на этот период согласно анализа почвенных образцов. В том случае, когда фактическое количество превышало расчетное, то это рассматривалось нами как результат мобилизации элементов питания из почвенных запасов. При определении выноса Р2О5 с урожаем возделываемых культур, учитывали, что растениями картофеля используется 0,2 кг, морковью - 0,12 кг, а ячменем - 1,3 кг фосфора на 1 ц основной продукции.
Коэффициенты использования фосфора из удобрений брали из справочной литературы, которые составляли в первый год — 30% (0,3), во второй - 15% (0,15), в третий год — 10% (0,1). Возможное потребление Р205 из почвы всеми культурами приняли за 6% (94).
Баланс фосфора в дерново-подзолистой супесчаной почве представлен в таблице 14. Исходное содержание его в почве (весна 1997 года) составило 221,4 кг/га. На всех удобренных вариантах на момент закладки опыта количество фосфатов превышало контроль на 15,4 - 77,1 кг/га. Меньше всего фосфора поступило в почву в составе биогумуса в дозе 6 т/га и соломы (15,4 и 16,2 кг/га), а наибольшее количество при использовании навоза и биогумуса в дозе 30 т/га (63,0 и 77,1 кг/га соответственно),
К весне 1998 года внесенные удобрения существенно изменили содержание подвижного фосфора в перегнойном слое почвы на удобренных делянках. К уровню контроля его количество возросло в зависимости от используемых удобрений на 23,7 - 124,0 кг/га, тогда как на контрольном варианте снизилось.
Через год (весна 1999 года) на всех удобренных вариантах выявлено четкое снижение содержания фосфатов в почве, однако оно было выше контроля на 11,8 — 12,0 кг/га.
В конце вегетационного периода этого года на контроле количество подвижного фосфора уменьшилось на 17,8 кг/га по сравнению с началом (за счет выноса его с урожаем). На удобренных вариантах снижение его за этот период наблюдалось лишь в почве делянок с навозом (на 8,9 кг/га).
Влияние удобрений на групповой и фракционный состав органического вещества почв
Важным показателем физического состояния плодородной почвы является структура. Она определяет благоприятное строение пахотного слоя почвы, ее водные, физико-механические, технологические свойства и водно-гидрологические константы.
Хорошо выраженная структура почвы значительно увеличивает ее плодородие, способствует получению высоких и стабильных по годам урожаев сельскохозяйственных культур (12,14,157,184,213). Почвы с агрономически ценной структурой, высокой водопроницаемостью, обладают повышенной устойчивостью к эрозии. Распыленная почва, по сравнению со структурной, после дождя сильно заплывает коркой. Она обладает плохой водопроницаемостью, низкой пороз ностью и влагоемкостью, что приводит к меньшим запасам воды. От размера почвенных частиц и характера их расположения, зависит распределение пор по величине, и как следствие, водообмен, воздухообмен и теплообмен между почвой, растениями и приземным слоем воздуха.
По классификации С.А. Захарова (72), по форме различают следующие типы структуры: глыбистую, комковатую, ореховатую, зернистую, столбчатую, призматическую, плитчатую, пластинчатую, листоватую, чешуйчатую.
По величине структурных агрегатов П.В. Вершинин (41) подразделяет структуру почвы на: комки размером более 10 мм — глыбистая; комки от 10 до 0,25 мм — макроструктура (полевая агрономическая структура); комки менее 0,25 мм — микроструктура.Такая классификация применяется в настоящее время.
Различают 2 понятия структуры почвы: морфологическое и агрономическое. В морфологическом понимании хорошей будет четко выраженная структура - ореховатая, комковатая, пластинчатая, призмовидная, зернистая. С агрономической точки зрения особый интерес представляет мелкокомковатая и зернистая структура с размером частиц примерно 0,25-10 мм. Одновременно эта структура должна быть пористой, механически упругопрочной и водопрочной.
В пределах макроструктуры выделяют роды и виды. В частности, глыбистая структура подразделяется на следующие виды: крупноглыбистая -размер агрегатов свыше 10 см, среднеглыбистая - 10—5 см, мелкоглыбистая -3-1 см; комковатая структура на: крупнокомковатую - 10-3 мм, среднеком-коватую — 3—1 мм, мелкокомковатую - 1-0,5 мм. Некоторые исследователи выделяют зернистые элементы - 0,5-0,25 мм. Частицы размером менее 0,25 мм (микроструктура) можно отнести к распыленной части почвы.
Существуют разные точки зрения по поводу оптимальных размеров почвенной структуры. Так, по Н.А. Качинскому (92), не существует стандартных размеров относительной структуры. Однако в зоне с избыточным увлажнением почвы размер структурных агрегатов должен быть крупным, ближе к 10 мм. В.Р. Вильяме (42) считает, что агрономически ценная структура должна быть мелкокомковатой и зернистой — от 1 до 10 мм.
Другие авторы придерживаются иного мнения. А.Г. Дояренко (61), Д.В. Хан (213) утверждают, что для роста и развития растений наиболее оптимальными являются агрегаты размером 1-3 мм. При таком размере их в почве устанавливается наиболее благоприятный водно-воздушный режим и из нее испаряется минимальное количество воды. Согласно И.В. Кузнецовой (109) наилучшим размером структурных отдельностей для роста растений следует считать агрегаты еще меньшего размера - от 0,5 до 1 мм.
Таким образом, краткий обзор имеющихся точек зрения показал, что единого мнения относительно оптимального размера почвенной структуры не существует, но она должна быть в пределах от 0,5 до 10 мм.
Кроме того, почвенную структуру подразделяют по водопрочности. Ценными считаются те агрегаты, которые находясь в воздушно-сухом состоянии, при последующем быстром погружении в воду не теряют форму и не подвергаются разрушению. По количеству воздушно-сухих и водопрочных агрегатов оптимального размера рекомендуется следующая шкала оценки структурного состояния почв (таблица 24).
При характеристике агрегатного состава почв используется понятие «коэффициент структурности» (Кстр) - отношение суммы макроагрегатов от 0,25 до 10 мм (в %) к суммарному содержанию агрегатов менее 0,25 и комков более 10 мм (в %). Чем больше значение К(ггр., тем лучше структура почвы.
К основным факторам образования структуры относятся: высокомоле кулярные гуминовые кислоты (особенно их первая фракция), полуторные окислы, оптимальное соотношение минеральных и органических коллоидов, состав поглощенных катионов, характер материалов почвы. В формировании водопрочной структуры участвуют катионы кальция, железа и новообразованные гуминовые кислоты. Водопрочность структуры зависит от условий, в которых происходит разложение органического вещества, то есть: от влажности, температуры, содержания кислорода, численности микрофлоры, кислотности, возделываемых культур. Это свидетельствует о том, что при окультуривании почв с применением различных видов органических удобрений, значительно изменяется процесс разложения органического вещества, оказывающий влияние на характер структур о образования.
Таким образом, органические удобрения оказывают положительное влияние не только на значения влажности и плотности почвы, но способствуют образованию агрономически ценной структуры. Поэтому одной из задач наших исследований явилось изучение влияния различных доз и видов органических удобрений на агрегатный состав дерново-подзолистых почв в период с 1996 по 1999 г.г.
Полученные данные о динамике почвенной структуры по годам свидетельствуют, что она динамична и зависит, прежде всего, от возделываемой культуры и связанной с этим системой обработки почвы (таблицы 26,27). В тоже время в определенной степени проявляется агрегатирующее влияние вносимых органических удобрений.
Осенью 1996 года были отобраны почвенные образцы для определения исходных структурных показателей почвы. Состав фракций дерново-подзолистой супесчаной почвы был представлен следующим образом: на долю комков более 10 мм приходилось 4,3%, количество крупно комковатой структуры составило 16,7%, среднекомковатой - 15,4%, мелкокомковатой - 6,9%,, зернистой — 13,3% (таблица 26). Распыленная часть почвы составляла 43,4%. Коэффициент структурности был 1,1. Количество распыленной части почвы, полученной при «мокром» просеивании (72,1%) превышало ее значение по сравнению с «сухим» просеиванием (43,4%). Структурное состояние почвы оценивалось как удовлетворительное (по «сухому» просеиванию) и неудовлетворительное (по «мокрому» просеиванию).
