Главная Коллекция "Revolution" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Почвенно-агрохимические параметры и урожайность яровой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья

Почвенно-агрохимические параметры и урожайность яровой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья

Разработка прикладной модели плодородия зональных пахотных почв. Оценка агроклиматических условий сельскохозяйственного года по временному ряду скользящих средних урожайности культур. Выявление лимитирующего фактора в формировании урожаев яровой пшеницы.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 29.01.2018
Размер файла 114,2 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Почвенно-агрохимические параметры и урожайность яровой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья

Бакиров Назиб Багуманович

Специальность 06.01.03 - агропочвоведение, агрофизика

Киров - 2009

Работа выполнена в Татарском научно-исследовательском институте агрохимии и почвоведения Российской академии сельскохозяйственных наук.

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Давлятшин Ильфрит Давлиевич.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Сапожников Петр Михайлович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ивойлов Александр Васильевич,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Юлушев Ирек Галеевич.

Ведущая организация: Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина.

Защита состоится 16 апреля 2009 года в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.022.03 при ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия».

Адрес: 610017, г. Киров, Октябрьский проспект, 133, ауд. Б-206;

Факс: (8332) 548-633

e-mail: vsaa@insysnet.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия».

Автореферат разослан: март 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент О.С. Кривошеина.

Общая характеристика работы

Актуальность исследований. В конце ХХ столетия человечество осознало, что состояние общества, дальнейшее его поступательное движение определяется уровнем аккумуляции и утилизации солнечной энергии зеленым растительным покровом, в том числе сельскохозяйственными культурами. В этом процессе посредником являются почва и ее свойства, участвующие в обеспечении растений питательными элементами и влагой. В основе механизма управления продуктивностью агроценозов лежит оптимизация почвенно-агрохимических свойств, обеспечивающих полное использование потенциала естественной влагообеспеченности, тепловых ресурсов местности.

Однако почвенно-агрохимические свойства, природные ресурсы влаги и тепла, принимающие участие в формировании урожая сельскохозяйственных культур, вариабельны как в пространстве, так и во времени. Кроме того, уровень реализации потенциала влаги и тепловых ресурсов полностью определяется экономическим положением и уровнем развития общества того или иного государства, отдельных его регионов. В связи с этим возникают целесообразность и необходимость мониторинга за состоянием почвенно-агрохимических свойств пахотных угодий, исследований связей между свойствами почв и урожайностью культур с целью разработки корректирующих мероприятий повышения продуктивности пахотных почв и последующего прогнозирования состояния системы «почва ? продуктивность сельско-хозяйственных культур ? хозяйственная деятельность».

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка оптимальных параметров свойств и модели плодородия зональных пахотных почв для повышения урожайности яровой пшеницы до регионального агроэкологического потенциала по влагообеспеченности в западной части Предуральской провинции центральной полосы лесостепной зоны в пределах Западного Закамья (Среднего Поволжья). Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. создание банка данных зональных пахотных почв, их агрохимических свойств, урожайности яровой пшеницы и показателей хозяйственной деятельности (минеральные и органические удобрения, площади известкования и фосфоритования);

2. статистическая обработка накопленной почвенной информации, временного ряда урожайности яровой пшеницы методом скользящих средних;

3. разработка оптимальных параметров и прикладной модели плодородия зональных пахотных почв;

4. установление агроэкологического потенциала урожайности яровой пшеницы по теплообеспеченности, влагообеспеченности и агрохимическим свойствам;

5. разработка нового подхода расчета окупаемости удобрений на основе статистических параметров удобрений и урожайности яровой пшеницы;

6. выявление доли участия факторов в формировании урожайности яровой пшеницы, ее темпов роста и оценка погодных условий конкретного года на основе скользящих средних;

7. изучение связи между агрохимическими свойствами и урожайностью яровой пшеницы с выявлением лимитирующего фактора;

8. разработка концепции управления почвенным плодородием.

Научная новизна. Впервые в работе дана региональная статистическая характеристика аналитических, морфометрических показателей, агрохимических свойств пахотных почв; установлена доля участия естественного плодородия почв, хозяйственной деятельности в формировании урожайности яровой пшеницы на современном этапе развития земледелия. Разработаны региональные оптимальные параметры, модели плодородия зональных почв по новой прикладной структуре, представляющие основу механизма управления почвенным плодородием, определяющие очередность практических мероприятий для получения высоких и устойчивых урожаев яровой пшеницы.

Предложены новые подходы расчета окупаемости (оплаты) минеральных и органических удобрений основной продукцией зерновых культур, оценки агроклиматических условий сельскохозяйственного года по временному ряду скользящих средних урожайности культур. По материалам корреляционного анализа между агрохимическими свойствами и урожайностью яровой пшеницы установлен лимитирующий фактор в формировании урожаев яровой пшеницы - содержание подвижного фосфора в условиях средней полосы лесостепной зоны, где преобладающими зональными почвами являются черноземы оподзоленные и выщелоченные, темно-серые лесные почвы.

Практическая значимость. Предложенная система подходов в оценке современного агрохимического состояния пахотных почв, а также выводы, вытекающие из изучения связи между свойствами почв различного уровня и продуктивностью агроценозов, предназначены для принятия управленческих решений в системе Минсельхозпрода, Агрохимической службы Республики Татарстан, а также на сельскохозяйственных предприятиях различных форм собственности. Материалы исследований позволяют целенаправленно управлять формированием урожаев культур и по мере возможности приближать средние урожаи культур к агроэкологическому потенциалу территории.

Предложенные автором подходы по расчету окупаемости минеральных и органических удобрений, оценке агроклиматических условий сельскохозяйственного года, использование метода скользящей средней урожайности яровой пшеницы для определения современного уровня продуктивности пахотных почв имеют как практическое значение, так и методическую ценность.

Положения, выносимые на защиту:

1. Для оперативного управления предлагается прикладная структура модели почвенного плодородия, состоящая из блока динамичных и устойчивых свойств.

2. Для исследования связи между почвенными свойствами и продуктивностью агроценозов наиболее оптимальны скользящие средние временного ряда урожайности яровой пшеницы, длина шага которых отражает цикл (элементы) солнечной активности.

3. Особенности связи между урожайностью яровой пшеницы и агрохимическими свойствами выявляют долю участия почвенного, хозяйственного факторов и погодных условий в составе продукции агроценозов.

Апробация работы. Основные теоретические и практические результаты исследований докладывались и обсуждались на Международных, Всероссийских, региональных научных, научно-практических конференциях (Уфа, 2000; Алматы, 2000, 2001, 2004, 2005; Чебоксары, 2000; Казань, 2001, 2002, 2003, 2005, 2006; 2008; Рязань, 2001; Москва, 2002, 2005; Ижевск, 2002; Новосибирск, 2004; Томск, 2005; Ставрополь, 2006; Нижний Новгород, 2008; Ростов-на-Дону, 2008; Санкт-Петербург, 2006, 2008). По материалам диссертации опубликовано 50 работ, из них 11 - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, десяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений к отдельным главам. Работа изложена на 420 страницах компьютерного текста, включает 155 таблиц, 39 рисунков и 2 приложения. Список литературы представлен 375 источниками, в том числе 25 - на иностранном языке.

Содержание работы

Глава I. Объект и методика исследований. Объект исследования занимает Западное Закамье Среднего Поволжья западного крыла Предуральской провинции (Природно-сельскохозяйственное районирование земельного фонда СССР, 1975; Природно-сельскохозяйственное районирование и использование земельного фонда СССР, 1983).

В состав изучаемого региона входят 8 административных районов (Аксубаевский, Алексеевский, Алькеевский, Новошешминский, Нурлатский, Спасский, Черемшанский, Чистопольский) общей площадью 14 937 км2. Регион занимает ведущее положение в производстве товарного зерна, имеет высокий удельный вес в производстве продуктов животноводства.

Геоморфологическое строение и характеристика геологического строения детально рассматриваются в работах ученых Казанского государственного университета (Сементовский, Батыр, Ступишин, 1951; 1960; Селивановский, 1962; Сементовский, 1963; Батыев, Ступишин, 1972 и др.). Западное Закамье занимает нижнюю ступень равнины, возвышающейся с западных границ (река Волга) на восток до Бугульминского плато (Ступишин, 1962). 35,4 % территории находится над уровнем моря до 100 м, 63,6 % - на уровне 100-200 м.

Почвообразующими породами служат делювиальные, элювиально-делювиальные отложения, иногда - элювий коренных пород (Винокуров, 1962; Копосов, Бакиров, 2004).

Естественная растительность - широколиственные леса и луговая степь. В настоящее время лесные массивы в основном уничтожены, сохранились на водоразделах, крутых склонах (Марков, Маркова, 1964).

Климат - умеренно континентальный. Среднегодовая температура - 3,3 - 3,5 оС, июля - 18,9 - 19,2 оС, января ? -13,7 оС. Сумма активных температур - более 2250 оС, длина вегетационного периода - 125 - 136 дней. Годовое количество осадков варьируется от 501 до 527 мм, за теплый период - от 341,9 до 357 мм. Оно также варьируется как по годам, так и по сезонам, месяцам, что характерно для континентального климата. Весенние запасы продуктивной влаги составляют 134 - 172 мм.

Земли сельскохозяйственного назначения занимают 965,6 тыс. га, а сельскохозяйственные угодья - 913,5 тыс. га, в том числе пашня - 778,4 тыс. га. Ведущими культурами являются традиционные зерновые (48,9 %), среди них преобладает яровая пшеница (16,4 %). Доля кормовых культур высокая - 34,2%, чистые и сидеральные пары занимают 14,4 %.

Удельный вес кормовых культур отражает развитое животноводство. Поголовье КРС составило 159,4 тыс. голов, 121,3 тыс. свиней и 8,5 тыс. лошадей.

Характерная черта современного земледелия ? применение минеральных и органических удобрений на фоне известкования и фосфоритования кислых почв (табл. 1).

Таблица 1. Насыщенность пашни органическими и минеральными удобрениями, площади известкования и фосфоритования (фрагмент)

Годы

Минеральные удобрения,

кг д.в./га

Органические удобрения,

т/га

Площадь, тыс.га

известкования

фосфоритования

1974

22,9

2,25

0,0

0,0

1980

36,9

4,15

1,58

1,2

1985

63,9

4,39

3,52

5,5

1990

96,0

3,76

7,96

4,4

1993

129,1

4,30

9,1

8,37

1997

94,0

1,52

6,8

0,0

1998

57,4

1,09

4,01

0,0

1999

45,1

0,94

3,68

0,0

2000

68,8

1,09

3,93

0,0

2004

50,9

0,81

3,26

0,0

Сумма*

2010

90,72

146,46

81,25

Среднее*

64,8

2,93

4,72

2,71

Примечание: сумма и среднее за 1974 ? 2004 годы.

Насыщенность агрохимикатами гектара пашни достигала наивысших показателей в конце 1980-х и в начале 1990-х годов. В настоящее время количество используемых минеральных удобрений составляет 50 ? 70 кг д.в./га, также снизилась насыщенность пашни органическими удобрениями до 0,8 ? 1,1 т/га.

Почвенный покров земель сельскохозяйственного назначения представ-лен лесостепными черноземами (оподзоленные, выщелоченные, типичные) ? 68,4 %, серыми лесными (преобладают темно-серые лесные почвы) ? 23,5 % и дерново-подзолистыми почвами - 1,2 %. Остальную площадь занимают лугово-черноземные (2,6 %), аллювиальные, гидроморфные и другие почвы. Преобладающим гранулометрическим составом являются тяжелые суглинки и легкие глины. Супесчаные и легкосуглинистые разновидности зональных почв имеют незначительное распространение. Ареалы суглинистых разновидностей, в основном, встречаются в Алькеевском, Алексеевском и Спасском районах.

Работа представляет обобщение накопленного фактического материала. Проведен анализ урожайности яровой пшеницы, насыщенности пашни агрохимикатами, агрохимических свойств временного ряда на уровне административных районов, охватывающего 1970 ? 2004 годы. Использованы накопленные материалы крупномасштабных почвенных исследований ? до 2420 почвенных разрезов.

Статистическая обработка проведена по Е.А. Дмитриеву (1972, 1995), В.И. Савичу (1972), П.Ф. Рокицкому (1973), Б.А. Доспехову (1985). Использован также опыт работы С.И. Соколова (1929,1949), И.Г. Важенина (1963), И.А. Крупеникова (1967), Н.А. Миронова и др. (1975), И.П. Охинько и др. (1991), а также других ученых.

Статистические параметры получены обработкой показателей свойств и морфометрических измерений на уровне генетических горизонтов. В ходе обработки каждый признак характеризуется объемом выборки (n), средней арифметической (М), предельными значениями (Max, Min), среднеквадратическим отклонением (?), ошибкой средней арифметической (m), коэффициентом вариации (V) и показателем точности (Р).

В обработке временного ряда урожайности яровой пшеницы применен относительно редко встречающийся в агропочвоведении метод скользящих средних. Возможность и результативность использования этого метода нами была рассмотрена ранее (Давлятшин, Бакиров, 1999, 2001, 2005, 2007а,б, 2008).

Глава II. Теоретические предпосылки устойчивого и экологического земледелия. Проанализированы взгляды на развитие земледелия и формирование урожайности зерновых культур от эпохи древних цивилизаций, феодализма, капитализма и до наших дней. Детальное внимание уделяется развитию взглядов теории минерального питания от макроэлементов до микроэлементов в современной трактовке ученых.

Определен потенциал урожайности яровой пшеницы по теплообеспеченности, влагообеспеченности и подвижным элементам питания. Максимальной высотой урожаев культур местности является потенциал по влаге, который для региона равен 40 - 50 ц/га. Настоящий уровень урожаев зерновых культур - 25 - 35 ц/га, потенциал по влаге и разница между ними (15 ? 25 ц/га) указывают на возможности роста урожаев культур. Для достижения потенциала по влаге необходимо проводить три стадии оптимизации почвенных свойств. 1-я стадия - оптимизация содержания подвижных динамичных элементов питания, мощности пахотного горизонта; 2-я стадия - оптимизация устойчивых почвенных свойств (содержания гумуса, состава и суммы поглощенных оснований); 3-я стадия - оптимизация фундаментальных свойств (гранулометрического, минералогического состава, строения почвенного профиля). Выявлена связь между уровнем варьирования показателей свойств в разрезе этих групп и подходом их оптимизации и управления. В настоящее время проводится оптимизация динамичных свойств, для которых характерен высокий уровень варьирования.

Глава III. Почвенно-экологическое состояние пахотных почв. Дана статистическая характеристика параметров морфологического строения, содержания гумуса, подвижных элементов питания, состава емкости поглощения, рН суспензии по зональным представителям почв тяжелосуглинистого и глинистого гранулометрического состава.

Статистические показатели получены для всех представителей зональных и экстразональных почв: дерново-подзолистых, светло-серых, серых и темно-серых лесных почв, черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных. Для иллюстрации приводятся среднестатистические показатели зональных почв (табл. 2).

Таблица 2. Среднестатистические параметры зональных почв (фрагмент)

Горизонты

Нижн. граница, см

Частицы %, мм

Гумус,

%

ЕКО, мг-экв/100 г

рН,

сол.

Подвижные, мг/100 г

<0,001

<0,01

Са+Мg

Гк

Р2О5

К2О

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Дерново-подзолистые почвы (n=12?36)

Аn

26,2

15,2

43,8

2,30

16,0

3,38

4,91

4,17

10,3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

А2

34,4

7,0

37,0

1,26

10,9

3,40

4,77

4,83

4,70

А2В

35,1

20,5

47,5

0,88

15,9

3,25

4,68

5,26

11,1

В1

57,5

46,2

64,2

0,63

27,0

4,79

4,32

3,03

15,3

В2

93,2

42,8

60,4

н.д.

32,1

н.д.

5,07

н.д.

н.д.

С**

107,8

35,3

60,7

"

н.д.

"

5,1

"

"

Светло-серые лесные почвы (n= 5?55)

Аn

26,1

18,9

45,6

3,23

19,6

4,4

5,08

6,4

11,1

А2

31,2

Н.д.

Н.д.

1,90

Н.д.

Н.д.

5,40

7,8

11,0

А2В

34,4

23,7

49,8

1,71

18,7

3,9

4,81

5,7

16,8

В1

47,9

35,6

54,6

1,07

24,4

4,2

4,76

н.д.

н.д.

В2

88,6

34,8

53,4

0,55

25,7

2,0

5,53

"

"

С*

135,0

33,4

55,8

н.д.

н.д.

н.д.

5,10

"

"

Серые лесные почвы (n = 7 ?72 )

Аn

26,7

20,8

46,2

4,25

27,5

3,8

5,37

9,1

13,6

А2

33,3

25,1

48,8

2,49

26,4

2,4

5,57

13,6

14,6

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

А2В

34,9

27,2

51,8

2,54

26,1

4,1

5,05

8,6

13,7

В1

52,7

32,3

54,3

1,12

26,5

2,6

5,13

13,7

14,0

В2

88,7

34,0

53,4

0,64

27,4

2,4

5,30

20,9

н.д.

ВС

115,7

25,7

48,8

н.д.

Н.д.

1,5

5,31

н.д.

"

С*

141,9

31,6

53,4

"

"

н.д.

7,94**

"

"

Темно-серые лесные почвы (n = 8?108)

Аn

27,2

21,6

46,0

5,34

32,1

3,5

5,56

6,39

6,11

А1А2

35,2

25,6

50,9

3,69

29,9

4,0

5,25

4,65

4,63

АВ

38,2

28,7

50,8

3,23

29,6

3,0

5,44

7,30

7,97

В1

57,8

33,9

53,6

1,44

27,6

2,6

5,31

5,93

5,11

В2

89,9

32,5

51,6

0,96

29,0

1,5

5,57

7,53

4,09

ВС

114,0

28,3

48,7

н.д.

н.д.

1,4

7,89**

н.д.

н.д.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

С*

144,3

31,4

52,0

"

"

н.д.

8,21**

"

"

Черноземы оподзоленные (n = 15?34)

Аn

27,2

22,1

46,4

6,91

35,3

н.д.

5,44

7,30

12,9

А1

41,4

26,1

48,5

4,80

33,4

"

5,51

7,09

12,0

АВ

55,8

29,3

49,9

3,10

29,1

"

5,54

9,8

9,8

В1

80,8

31,3

50,9

1,23

25,2

"

5,33

13,2

12,4

В2

115,7

33,9

62,0

0,57

22,3

"

5,1

н.д.

н.д.

ВС

121,2

25,5

43,9

0,67

21,9

"

5,4

"

18,4

С*

140,9

29,2

48,2

0,32

21,8

"

8,3**

"

18,4

Черноземы выщелоченные (n = 41?149)

Аn

27,5

30,0

56,8

7,65

41,9

н.д.

5,49

10,7

14,0

А1

42,0

32,8

56,5

5,63

36,9

"

5,60

9,0

12,4

АВ

57,4

35,5

52,0

3,51

34,2

"

5,55

9,7

11,4

В1

70,6

36,9

55,7

2,08

31,1

"

5,30

11,8

10,3

В2

92,7

35,9

57,1

1,57

н.д.

"

5,56

н.д.

н.д.

ВС

116,0

35,2

58,4

н.д.

"

"

8,24**

"

"

С*

144,1

34,5

57,1

"

-"

"

8,24**

"

"

Черноземы типичные (n=83 ?97)

Аn

27,4

31,0

57,2

7,19

40,4

н.д.

6,9**

13,1

16,2

А1

48,1

30,6

55,8

5,61

38,8

"

7,2**

11,7

14,3

АВ

67,2

32,8

56,4

3,86

36,8

"

7,6**

8,2

13,8

В

92,2

33,5

57,1

2,00

31,5

"

8,2**

3,2

13,5

ВС

117,2

33,8

56,7

н.д.

н.д.

"

8,4**

н.д.

н.д.

С

145,2

33,9

55,6

"

"

"

8,4**

".

"

Примечание: н.д. здесь и далее означает отсутствие данных для статистической обработки; Р2О5 и К2О даны в мг/100г почвы (согласно материалам почвенных изысканий); * - нижняя граница породы и ** - рН водной вытяжки.

Статистические показатели отдельных свойств и их средние значения дают представление об их направлении изменения, как по профилю, так и в зональном аспекте. Отмечаемые ими закономерности хорошо согласуются с данными, полученными в ходе развития описательного почвоведения в регионе (Винокуров, 1962).

Интегральным критерием оценки почвообразовательного процесса, в конечном счете, потенциального плодородия почв, является распределение гумуса по расчетным 10 см слоям. В работе также даны результаты профильного распределения плотности, запасов гумуса, емкости катионного обмена зональных и экстразональных почв. Так, запасы гумуса в пахотном горизонте варьируются от 86,8 до 257,2 т/га, в полуметровом слое ? от 111,8 до 376,7 т/га и метровом - от 144,3 до 527,7 т/га. По запасам гумуса метрового слоя дифференциация почв более выражена, чем по этим же показателям пахотного горизонта. Отношение между максимальными и минимальными запасами в пахотном горизонте равно 2,96, в полуметровом слое - 3,17 и метровом слое - 3,66.

Показатели емкости катионного обмена в анализируемых почвах также имеют дифференциацию. В пахотном горизонте они варьируются от 19,1 до 40,4, в полуметровом - от 18,2 до 39,7 мг-экв./100 г почвы, отношение между максимальной и минимальной величиной равно 2,11-2,18.

Таким образом, анализ аналитических и морфометрических статистических данных показал, что почвы объекта имеют четкую дифференциацию по ведущим продуктам почвообразования, участвующим в определении качества и количества продукции агроценозов. Это означает, что получение максимальных урожаев выращиваемых культур связано с их учетом и оценкой применительно к каждой культуре.

Глава IV. Закономерности пространственной и временной изменчивости зональных почв. Анализируются уровни варьирования пространственной изменчивости показателей свойств зональных почв (табл. 3).

Коэффициенты вариации свойств и морфологических измерений имеют четкую дифференциацию как по профилю, так и по почвам в зависимости от генетических особенностей этого признака. Так, для подвижных свойств (подвижные формы фосфора и калия) характерна высокая, для устойчивых свойств (гумус, емкость поглощения) - средняя, для фундаментальных свойств (содержание частиц <0,001 и <0,01 мм) - слабая степень вариабельности.

По материалам почвенного мониторинга проведен сравнительный анализ содержания гумуса в разрезах, заложенных на одном и том же месте (табл. 4). В сумме проанализированные 38 пар почвенных разрезов показывают, что пахотные почвы объекта ежегодно теряют по 0,025 % гумуса в пахотном горизонте и 0,0222 % - в полуметровом слое.

Таблица 3. Коэффициенты вариации морфометрических измерений горизонтов и показателей свойств в зональных почвах, %

Горизонты

Гумус,%

Са+Mg,

мг-экв.

Гк

<0,001, мм

<0,01,

мм

pH

P2O5,

мг

K2O,

мг

Индекс

%

Темно-серые лесные тяжелосуглинистые почвы

Ап

12,4

14,6

15,3

35,8

19,6

5,5

8,5

55,7

45,0

А1

11,2

32,6

21,8

63,2

21,1

12,0

6,8

53,9

36,2

АВ

11,1

21,9

13,9

43,2

24,8

11,8

9,0

61,2

52,0

В1

17,8

41,6

19,9

47,2

21,6

12,0

9,6

39,0

35,9

В2

14,7

50,7

19,4

45,2

25,4

13,4

10,2

44,0

25,6

ВС

10,7

н.д.

н.д.

50,0

29,0

25,5

7,3

н.д.

н.д.

С

12,1

н.д.

н.д.

н. д.

27,6

н. д.

11,9

н.д.

н. д.

Черноземы выщелоченные легкоглинистые

Ап

11,0

10,9

10,2

н.д.

15,2

5,9

4,2

65,6

43,2

А1

15,0

19,7

10,3

н.д.

14,3

7,1

3,7

65,4

47,2

АВ

15,6

24,6

13,3

12,5

7,5

4,6

75,4

29,6

В1

12,4

24,1

н.д.

н.д.

12,8

9,8

5,9

44,7

37,3

В2

14,7

35,7

16,8

н.д.

12,1

8,2

6,8

н.д.

н.д.

ВС

10,8

н.д.

н.д.

н.д.

12,1

8,9

4,5

н.д.

н.д.

С

9,4

н.д.

н.д.

н.д.

14,0

10,3

5,8

н.д

д.д.

Обработка почвы, улучшая аэрацию, способствуя большему усвоению атмосферных осадков, на современном этапе является мощным фактором почвообразования, обеспечивающим благоприятные условия развития биологических процессов, приводящих к минерализации органического вещества почвы (гумуса) в пределах пахотного и гумусового горизонтов. Интенсивность и скорость разрушения почвенного гумуса корректируются зональным положением, химическими, физическими свойствами, хозяйственной деятельностью и временем (табл. 4,5).

Рассматриваемые типы и подтипы почв также дифференцируются по количеству потери гумуса в процессе обработки. В пахотном горизонте больше гумуса минерализуется (до 1,04 %) в темно-серых лесных почвах, меньше - в черноземах выщелоченных и типичных - до 0,56 - 0,59 %. Эти факты, на наш взгляд, объясняются большим увлажнением пахотного горизонта темно-серых лесных почв в течение всего летнего сезона по сравнению с черноземами выщелоченными и типичными.

Таблица 4. Изменение содержания гумуса в пахотном горизонте и 0-50 см слое почв, %

П о ч в ы

Мощность слоя, см

0-30 см

0-50 см

n

всего гумус,

разрез %

n

всего гумус,

разрез %

Дерново-подзолистые

4

- 0,037

- 0,009

2

- 0,013

- 0,006

Светло-серые лесные

2

+ 0,047

+ 0,023

1

+ 0,031

+ 0,031

Серые лесные

3

- 0,017

- 0,006

н.д.

н.д.

Черноземы оподзоленные

2

+ 0,005

+ 0,002

2

+ 0,003

+ 0,002

Черноземы выщелоченные

13

- 0,406

- 0,031

13

- 0,278

- 0,021

Черноземы типичные

8

- 0,341

- 0,043

7

-0,323

-0,046

Все почвы

38

- 0,779

- 0,0205

29

-0,643

-0,0222

В том числе : накопление (+)

13

+ 0,313

+ 0,024

8

+0,248

+0,033

уменьшение (-)

25

- 1,092

- 0,0437

21

-0,891

-0,0424

Примечание: n - количество разрезов (повторностей); подчеркнутые данные - для всех разрезов; неподчеркнутые - в расчете на один разрез.

Под влиянием обработки почв наблюдается общее ежегодное снижение содержания гумуса. Так, в пахотном горизонте (0-30 см) темно-серых лесных почв оно составляет 0,040 %, в черноземах выщелоченных - 0,035% и в черноземах типичных - 0,031 %. Эта закономерность также проявляется в подпахотном горизонте и полуметровой толще.

Таблица 5. Изменение содержания гумуса во времени в профиле почв, %

Кол-во лет

Содержание гумуса

Потеря гумуса

0-30 см

30-50 см

0-50 см

0-30 см

30-50 см

0-50 см

Темно-серые лесные, n =3

26

5,01

3,97

2,85

2,65

4,15

3,62

1,04

0,040

0,20

0,008

0,53

0,020

Черноземы выщелоченные, n = 7

16

8,04

7,48

4,92

4,85

6,74

6,38

0,56

0,035

0,07

0,005

0,36

0,026

Черноземы типичные, n =5

19

6,86

6,27

5,39

4,55

6,35

5,58

0,59

0,031

0,84

0,044

0,77

0,040

Примечание: во второй, третьей и четвертой графах подчеркнутые данные характеризуют содержание гумуса в начале наблюдения, неподчеркнутые - в конце наблюдения; в последующих графах подчеркнутые данные - общую потерю, неподчеркнутые - ежегодные потери.

Полученные показатели темпов деструкции гумуса согласуются с теоретическими положениями образования такого специфического органического вещества в почвах и концепцией формирования черноземов.

Глава V. Региональные оптимальные показатели свойств и строения пахотных почв. Уровнем развития и успехами почвоведения, агропочвоведения и агрохимии установлено, что для каждой сельскохозяйственной культуры имеется свой диапазон оптимальных параметров почв, при котором формирование ее продуктивности не сдерживается, а свойства и строение профиля не являются лимитирующими факторами. Это положение и связь между свойствами и урожайностью культур представляют теоретическую основу управления плодородием, определяют ход развития хозяйственной деятельности (Шишов, Дурманов, 1984; Шишов, Карманов, Дурманов, 1987; Шишов, Булгаков и др., 1991; Шишов и др., 1991; Кирюшин, 1995 и др.). Вместе с тем, оптимальные параметры почв четко дифференцируются в региональном направлении.

Исходя из подразделения почвенных свойств на фундаментальные, устойчивые и динамичные, полученных статистических параметров свойств почв, их связей между собой и урожайностью зерновых культур разработаны региональные оптимальные параметры основных представителей зональных почв тяжелосуглинистого и легкоглинистого гранулометрического состава. При выявлении оптимальных параметров учтены имеющиеся в других регионах разработки по этому вопросу (Шишов, Булгаков и др., 1991), установленные закономерности распределения свойств в почвенных типах и подтипах в меридиональном направлении, а также особенности почвообразовательного процесса в условиях формирования островных массивов экстразональных почв.

Оптимальные параметры получены для динамичных свойств (содержания подвижных форм фосфора, калия, мощности пахотного горизонта и плотности почв) и для устойчивых почвенных свойств (содержания гумуса, емкости поглощения, гидролитической кислотности и степени насыщенности основаниями) по всем представителям зональных почв - дерново-подзолистым, светло-серым, серым и темно-серым лесным почвам и лесостепным черноземам (оподзоленным, выщелоченным и типичным) (табл. 6).

Сравнительный анализ показал, что региональные оптимальные параметры пахотных почв Западного Закамья несколько отличаются от аналогичных параметров почв регионов, расположенных западнее (Шишов, Булгаков и др., 1991), что согласуется с географическими закономерностями изменения свойств в этом направлении.

пахотный почва урожайность пшеница

Таблица 6. Региональные оптимальные параметры зональных почв (фрагмент)

Почвенные свойства

Апах

Подпах.гор-т

Дерново-среднеподзолистые почвы

Динамичные свойства

Р2О5, мг/кг

150 - 200

100 - 120

К2О, мг/кг

170 - 200

120 - 170

Апах, см

30

-

рН солевой вытяжки

5,9 - 6,5

5,0 - 5,6

Плотность, г/см3

1,15 - 1,20

1,45 - 1,50

Устойчивые свойства

Содержание гумуса, %

2,50 - 3,00

1,50 - 1,60

Емкость катионного обмена, мг-экв./100 г

15,0 - 25,0

15,8 - 19,8

Сумма поглощ. Са и Мg, мг-экв/100 г

14,0 - 22,5

13,8 - 16,8

Гидролитическая кислотн., мг-экв./100 г

1,0 - 2,5

2,0 - 3,0

Степень насыщенности оснований, %

90 - 95

85 - 90

Серые лесные почвы

Динамичные свойства

Р2О5, мг/кг

>200

100 - 120

К2О, мг/кг

>250

120 - 180

Апах, см

30

-

рН солевой вытяжки

5,9 - 6,5

5,2 - 5,6

Плотность, г/см3

1,15 - 1,20

1,45 - 1,50

Устойчивые свойства

Содержание гумуса, %

3,50 - 4,50

2,20 - 2,50

Емкость поглощения, мг-экв./100 г

25,0 - 30,0

27,0 - 33,0

Сумма погл. Са и Мg, мг-экв./100 г

23,0 - 27,0

23,5 - 29,0

Гидролитическая кислотн., мг-экв./100 г

1,5 - 2,5

3,0 - 3,5

Степень насыщенности основ., %

90 - 95

85 - 95

Черноземы выщелоченные

Динамичные свойства

Р2О5, мг/кг

>200

150 -200

К2О, мг/кг

>250

120 - 180

Апах, см

30-32

-

рН водной вытяжки

6,0-6,5

6,0 - 6,5

Плотность, г/см3

1,10 -1,15

1,20 -1,30

Устойчивые свойства

Содержание гумуса, %

6,0 - 8,0

3,50 - 4,50

Емкость катионного обмена, мг-экв./100 г

35,0 - 40,0

32,0 - 40,0

Сумма погл. Са и Мg, мг-экв./100 г

33,0 - 37,0

28,0 - 37,0

Гидр. кислотн., мг-экв./100 г

1,5- 2,0

1,0 - 2,0

Степень насыщенности основ., %

95,0 - 98,0

95,0 -98,0

Глава VI. Региональные модели плодородия зональных почв. В почвоведении модели традиционно служат основной формой представления обобщения многочисленной информации (Шишов и др., 1991) и являются методическим приемом системного анализа.

В коллективной монографии Л.Л. Шишова, Д.С. Булгакова и др. (1991) дан подробный анализ модели плодородия зональных пахотных почв Европейской части СССР (Карманов, Булгаков, Славный, 1991; Богдевич и др., 1991; Апарин, Булгаков, Каррыев, Плотникова, 1991; Карманов, Булгаков, Саввинова, Волков, 1991; Карманов, Булгаков, Волков, 1991а, б и др.).

Модели плодородия почв (МПП) строятся на многочисленной почвенной информации, представляющей основу автоматизированного банка. Такой автоматизированный банк (АБ), разработанный В.А. Рожковым и А.С. Фридом, получил название ПЛОМОД (Шишов и др., 1991). В МПП все почвенные показатели группируются в блоки, они представлены традиционными разделами почвоведения.

Предложенные в монографии Л.Л. Шишова, Д.С. Булгакова и др. (1991) МПП почв состоят из 6 блоков. Мы считаем, что эти модели являются базисными, то есть фундаментальными.

В целях упрощения структуры МПП Западного Закамья нами предлагаются два блока свойств. Соответственно, МПП названа прикладной. Первый ее блок состоит из динамичных почвенных свойств и включает содержание подвижных форм фосфора и калия, мощность пахотного горизонта, рН почвенной суспензии и плотность пахотного горизонта. Второй блок модели представляют устойчивые свойства - содержание гумуса, емкость почвенно-поглощающего комплекса, сумма поглощенных оснований, гидролитическая кислотность и степень насыщенности основаниями (табл.7).

Все свойства, за исключением мощности пахотного горизонта, даются по пахотному и подпахотному горизонтам. Модели показателей представлены в диапазоне оптимальных параметров, параллельно - их конкретные статистические показатели. Различия между ними характеризуют отклонения современного состояния свойств от оптимальных параметров. Такая группировка блоков и состав почвенных показателей обоснована распределением коэффициентов вариации, определяет очередность их практического достижения и согласуется с предложенной нами концепцией получения устойчиво высоких урожаев.

Фундаментальные почвенные свойства, совокупность которых нашла отражение в критериях классификационных почвенных единиц (тип, подтип, род, вид, разновидность) вынесены в названии МПП.

В дерново-подзолистых, серых лесных почвах оптимальные параметры устойчивых свойств несколько выше их фактических показателей, по мере движения к подтипам черноземов лесостепной зоны различия между ними постепенно исчезают. В черноземах выщелоченных и типичных фактические показатели устойчивых свойств находятся в диапазоне оптимальных параметров, что еще раз подчеркивает значение регионального фактора в рассмотрении гумусированности почв.

Таблица 7. Модель плодородия пахотных зональных почв (фрагмент)

...

Свойства, признаки

Состояние

Оптимальные параметры: диапазон/среднее

пахотный

подпах.

пахотный

подпахотный

Темно-серые лесные тяжелосуглинистые почвы

Блок динамичных свойств

Содержание подвижного фосфора, мг/кг почвы

131,0

117,0

>200

150-200/ 175

Содержание подвижного калия, мг/кг почвы

162,0

143,0

>250

120-180/ 150

Мощность пахотного горизонта, см

27,4

-

30-32/32

-

рН водной вытяжки

6,9

7,2

6,5-7,0/ 6,75

7,0-7,5/7,25

Плотность, г/см3

не опр.

не опр.

1,05-1,10/ 1,075

1,10-1,15/ 1,125

Блок устойчивых свойств

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены