Удобрения и динамика почвенного плодородия

Агротехника, противоэрозионные и мелиоративные мероприятия, лесные насаждения - факторы, оказывающие существенное влияние на морфогенетические признаки почвы. Влияние удобрений и приёмов их размещения на коэффициент гумификации под озимой пшеницей.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 11.11.2018
Размер файла 411,5 K

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.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Время и характер использования почв в сельском хозяйстве оказывает существенное влияние на ход почвообразовательного процесса, формирование почвенного плодородия. При антропогенном воздействии плодородие почвы увеличивается или заметно снижается от исходного в результате игнорирования известных приемов, направленных на его сохранение.

Изменение морфогенетических признаков почвы под влиянием агрохозяйственной деятельности.

Агротехника, противоэрозионные и мелиоративные мероприятия, лесные насаждения и направление лесных полос в сочетании с природным рельефом, ветровым режимом, гидрографией полей оказывают существенное влияние на морфогенетические признаки почвы. Покажем это на примере собственных исследований.

Разрезы выполнены на стационаре опытной станции университета 24.07.91 г., что совпало с завершением второй ротации восьмипольного севооборота. Макрорельеф - Ставропольская возвышенность, мезорельеф - северный пологий склон с крутизной около 7°, микрорельеф - ровное место. Накануне вечером (23.07.91.) выпал дождь, не вызвавший смыва почвы. Четыре полнопрофильных разреза заложены на вариантах: 1 - контроль без удобрений, 2 - насыщенность севооборота NРК 60 кг/га + 2,5 т/га навоза, 3 - насыщенность севооборота NРК 120 кг/га + 5,0 т/га навоза, 4 - насыщенность севооборота NРК 180 кг/га + 7,5 т/га навоза в первом поле первой повторности. Обработка почвы на протяжении двух ротаций севооборота плугом ПЛН-4-35 на глубину 20-22 см.

На представленном рисунке четко просматривается существенное влияние систем удобрений на профиль почвы. Мощность Апах на контроле - 17 см, что на 4-7 см короче по сравнению с удобренными вариантами. Тройная насыщенность севооборота туками поддерживает наибольшую мощность Апах. Мощность Аподпах по мере удобренности почвы укорачивается с 17 см на контроле до 12-8-5 см соответственно системам удобрений. Системы удобрений с двойной и тройной насыщенностью севооборота туками сводят на нет мощность подпахотного горизонта и его с небольшой долей риска можно считать вовлеченным в Апах. В таком случае, на обсуждаемых вариантах мощность Апах составит 29 см. По-видимому, достоверное снижение содержания гумуса на контроле объясняется, в первую очередь, «разбавлением», за счет припашки Аподпах.

На горизонт А1 влияние агрохозяйственной деятельности не проявляется, а мощность залегания, независимо от вариантов опыта, колеблется в пределах 50-54 см и по нижней отметке копирует уклон участка. Мощность АВ колеблется в пределах 31-34 см, за исключением варианта с двойной насыщенностью севооборота туками (23 см), что объясняется заложением по рельефу.

Все разрезы заложены строго по линии N-S с расстоянием между ними 15-20 м, а мощность залегания горизонта В соответственно вариантам опыта составила 8-14-14->8 см, что свидетельствует о достоверно разной мощности и волнообразном залегании по склону. Горизонт С разрезов 1, 3 имеет мощность 30 см, в разрезе 2 он оказался на 10 см короче, что свидетельствует о точности описанного только относительно обсуждаемых разрезов, и как же экстраполировать эти данные? Волнообразное сложение генетических горизонтов оказывает очень сильное влияние на миграцию воды и других веществ.

Рисунок 1. Влияние агрохозяйственной деятельности на морфологические признаки чернозёма выщелоченного

Рисунок 5. Залегание генетических горизонтов на экспериментальном севообороте

Таким образом, мощность перегнойных горизонтов соответственно вариантам опыта составила 120-130-119>150 см.

Максимальное уплотнение начинается с глубины 24-26 см, за исключением варианта с одинарной насыщенностью севооборота туками, где оно отмечено с 34 см. На всех разрезах после указанных отметок уплотнение с глубиной увеличивается.

Вскипание от НСl на контроле отмечено со 120, на варианте с одинарной насыщенностью со 116, с двойной - со 119, с тройной - со 109 см. Отсюда следует, что системы удобрений заметно поднимают содержание Са2+, препятствуют вымыванию его в более глубокие слои (рис. 4, разрез 4). Включения карбонатов в виде прожилков, белых точек и отдельных кристаллов замечены с глубины 112 см, кроме разреза 1. Сульфаты и другие соли не обнаружены в разрезах 1, 3, 4. В разрезе 2 отмечены отдельные кристаллы сульфатов в горизонте В, во всех разрезах грунтовые воды не вскрыты.

Материнская порода вскрыта в разрезах 1, 2, 3 и характеризуется соответственно как тяжелый суглинок карбонатный тяжелый суглинок, карбонатный с кристалликами солей и карбонатов. В разрезе 4 материнская порода не вскрыта.

Генетические горизонты различались не только мощностью, но и по другим признакам. Так, разрез 4, выполненный на варианте с тройной насыщенностью севооборота туками Апах, имел: влажность - около 24%; сложение - рыхлое; механический состав - суглинок тяжелый темно-серого (черного) цвета; структуру - мелкозернистую, кубовидную-творожистую; плотность - низкую; новообразований - нет, очень редко белые точечки (удобрения, мелиоранты); корни злаковой культуры идут вертикально вниз; переход к Аподпах ясно выражен по увеличению плотности, структуре. Апах разреза 3 отличается от Апах разреза 4 большей влажностью (?26%) и цветом - темно-серым; переход к Аподпах выражен еще и по цвету. Апах разреза 2 - морфологические признаки идентичны Апах разреза 3. Апах разреза 1 отличается от Апах разреза 4 ясно выраженным переходом к Аподпах по цвету.

Так же заметно различается Аподпах в описываемых разрезах. В разрезе 4 он характеризуется более плотным сложением, более темным цветом, корней меньше, чем в Апах; суглинок тяжелый, ближе к глине; немного суше (?22-23%), а структура уже крупнозернисто-ореховатая с призматическими формами, запаханными полуразложившимися отдельными остатками растений; включений нет; переход выражен уменьшающейся плотностью, цветом, влажностью. На варианте с двойной насыщенностью севооборота туками Аподпах отличается от Аподпах разреза 4: большей сухостью (?22%); очень плотным сложением; более темным цветом; суглинок тяжелый - глина; включения - галька; новообразований - нет; червороин - нет; переход выражен только по структуре. Аподпах разреза 2 по всем морфологическим признакам идентичен Аподпах разреза 3. Аподпах контрольного варианта характеризуется влажностью около 24%, ореховато-призматической структурой с коричневатыми примазочками на гранях комочков; темно-серым (черным) цветом; наблюдаются растительные остатки. Как видим, морфологически Аподпах на контрольном варианте существенно отличается от аналога других разрезов.

Таким образом, агрохозяйственная деятельность существенно влияет на морфогенетические признаки Апах и Аподпах почвы, а применение рациональных систем удобрений изменяет почвообразовательный процесс в желаемом направлении.

Агрохозяйственная деятельность затрагивает отдельные генетические признаки и горизонта А1. Так, на варианте с тройной насыщенностью севооборота туками (разрез 4) он представлен тяжелым средневлажным суглинком (влажность ?21%), менее плотным по сравнению с Аподпах, желто-серой окраски со слабым буроватым оттенком; структура уже среднезернистая, кубовидной формы; редко отмечаются ходы корней, еще реже червороины. а1 разреза 3 суше рассмотренного выше, цвет имеет коричневатые оттенки; тот же суглинок, но с отдельными блестками слюды; встречаются отдельные корни серого цвета.

Морфологические признаки а1 разреза 2 идентичны разрезу 3, но суглинок среднеплотный, отчетливее просматриваются кротовины, встречаются кристаллики солей (хлор?) и карбонаты в виде мелких кристалликов. На контрольном варианте (разрез 1) горизонт а1 уже имеет окраску буроватого оттенка книзу; сложение плотное; новообразования представлены вертикально направленными корнями растений; редко встречаются ходы червей; заметна галька красного цвета с диаметром 15 мм; встречаются вертикальные трещины; переход к горизонту АВ неясно выражен, т. е. рассматриваемый разрез по ряду генетических признаков существенно отличается от разрезов, выполненных на длительно удобряемых делянках.

Заметно различаются разрезы и горизонтом АВ. Так, разрез 4 характеризуется как свежий, плотный с буровато-серой окраской; тяжелый мелкопористый суглинок с зернистой кубовидной структурой, видны светлые пятна - привнесенные дождевыми червями с нижних горизонтов; переход к горизонту В по явно выраженному вскипанию, усиливающемуся книзу. Обсуждаемый горизонт в разрезе 3 уже имеет серый цвет с бурым оттенком, тот же суглинок, но среднезернистый; включений не наблюдается. Из новообразований замечена древняя деятельность червей и кротов, переход к следующему горизонту отмечается по более осветляющейся окраске.

Многие генетические признаки горизонта АВ разреза 2 идентичны разрезу 3, но суглинок средний, несколько отчетливее кротовины. На контрольном разрезе АВ характеризуется серым цветом с бурым оттенком; влажность заметно ниже верхних горизонтов и по сравнению с другими разрезами; тяжелый суглинок - плотный. Новообразования - ходы червей, переход к В заметен по более осветляющейся окраске и плотности.

Горизонт В разреза 4 свежий на вид, плотный, желтовато-бурый с серыми пятнами средний суглинок с мелкозернистой структурой; встречаются бурно вскипающие белые кристаллики и мелкие прожилки карбонатов; видны микрокапилляры, мелкие кристаллы слоеных хлоридов. В отличие от разреза 4, обсуждаемый горизонт разреза 3 уже имеет серый цвет с бурым оттенком; суглинок - тяжелый среднезернистый; включений - нет; отдельные кротовины и червоточины.

Горизонт В разреза 2 по многим признакам идентичен разрезу 3, но отчетливее видны кротовины, ходы червей; встречаются карбонаты в виде мелких кристалликов. На контрольном разрезе этот горизонт уже бурого цвета; по влажности соответствует горизонту АВ; суглинок - тяжелый, очень плотный. Из новообразований редки червороины, кротовины; солей не наблюдается.

Следовательно, как сама природа, так и агрохозяйственная деятельность сильно изменяют жизнь почвы, почвообразовательный процесс по всему профилю разрезов.

Горизонт ВС с мощностью в 1 см вскрыт только на разрезе 3, на разрезе 4 не вскрыта материнская порода. Вскрытая материнская порода по механическому составу характеризуется как тяжелый суглинок карбонатный с кристалликами солей и карбонатов; в разрезе 2 уже отсутствуют карбонаты; в разрезе 1 не замечено ни солей, ни карбонатов.

По комплексной оценке морфогенетических признаков ныне почва систематизирована как: тип - чернозем, подтип - выщелоченный глубокомицеллярно-карбонатный, род - обычный, вид - среднемощный укороченный среднегумусный тяжело суглинистый. Тем самым мы хотели привлечь внимание администрации и общественности к насущной необходимости новых исследований почвенного покрова Ставропольского края и прилегающих территорий, ибо будет поздно.

Воспроизводство органического вещества почвы в современных условиях.

При складывающейся в современных условиях насыщенности севооборотов удобрениями вряд ли возможно поддержание плодородия почвы на исходном уровне (1990 г.), когда внесение туков систематически снижается (табл. 1).

В настоящее время большую тревогу вызывает значительное снижение запасов гумуса в почве вследствие усиления минерализации органического вещества в условиях интенсивного использования пашни. Подтверждением этому являются итоги работы комплексной экспедиции, географически охватившей известные стационары Ставропольского и Краснодарского краёв, республик Северного Кавказа: Кабардино-Балкарская, Северная Осетия-Алания, Ингушетия, Дагестан, Карачаево-Черкесская, Калмыкия, Чеченская, Нижнее Поволжье и Ростовская область, расположенные вблизи знаменитого маршрута, пройденного в свое время В.В. Докучаевым.

В результате обследования длительных стационаров научно-исследовательских учреждений Юга России, заложенных 10-40 лет назад, нами установлено: интенсификация севооборотов посредством насыщения их пропашными культурами приводит к снижению содержания гумуса в типичном, на стыке с выщелоченным, мицеллярно-карбонатном чернозёме.

Таблица 1. Внесение минеральных удобрений в хозяйствах Ставропольского края, кг/га д. в.

Район

Среднее за 1986-1990 гг.

1991 г.

1995 г.

N

P2O5

K2O

У

N

P2O5

K2O

У

N

P2O5

K2O

У

Всего по краю

28

35

13

76

18

26

8

52

7

3

1

11

1. Апанасенковский

19

26

4

49

5

15

4

24

3

1

0

4

2. Арзгирский

15

20

5

40

5

13

3

21

0

0

0

0

3. Левокумский

25

26

5

46

9

14

2

25

2

2

0

4

4. Нефтекумский

35

36

8

79

17

20

6

43

1

1

0

2

5. Туркменский

13

18

4

35

8

9

1

18

3

2

0

5

6. Александровский

32

35

13

80

27

38

8

73

6

6

1

13

7. Благодарненский

18

24

8

50

7

16

8

31

6

1

0

7

8. Буденновский

15

26

7

48

10

14

3

27

2

2

0

4

9. Ипатовский

23

30

9

62

18

20

8

46

4

2

1

7

10. Курский

22

26

7

55

9

20

4

33

3

2

0

5

11. Новоселицкий

31

41

16

88

8

18

11

36

11

3

0

14

12. Петровский

37

46

13

96

30

35

7

72

14

1

0

15

13. Советский

25

42

15

82

16

38

6

74

7

16

0

23

14. Степновский

16

27

4

47

14

37

3

54

2

0

0

2

15. Изобильненский

29

42

10

81

20

30

2

52

2

3

0

5

16. Грачевский

33

41

10

84

27

39

2

68

16

5

0

21

17. Кочубеевский

51

60

26

137

32

35

17

84

14

6

1

21

18. Красногвардейский

48

53

23

124

39

35

15

93

16

6

1

23

19. Андроповский

22

30

10

62

13

23

3

39

7

6

0

13

20. Новоалександровский

53

21

29

133

25

41

16

82

16

6

1

23

21. Труновский

42

52

28

122

31

36

23

90

11

7

1

19

22. Шпаковский

36

47

20

103

18

27

8

53

14

10

0

24

23. Георгиевский

31

34

19

84

22

41

15

78

12

7

1

20

24. Минераловодский

37

43

12

92

28

29

6

63

16

7

0

23

25. Кировский

41

60

27

128

26

46

21

93

7

4

0

11

26. Предгорный

38

43

19

100

27

47

12

66

8

3

1

12

Так, в 0-20 см слое почвы, в неорошаемых севооборотах Карачаево-Черкесского НИИСХ с общепринятыми способами использования пашни и насыщенностью N60P60K40 за 12-летний период произошло уменьшение содержания гумуса более чем на 15% по сравнению с исходным. В условиях высокой культуры земледелия, исключающей межкультурные периоды в севооборотах за счёт сочетания основных и промежуточных культур, отмечен менее интенсивный распад гумуса в 0-150 см слое по сравнению севооборотом без промежуточных культур. Если в севообороте при беспрерывном использовании пашни распад гумуса на неорошаемом фоне с начала опыта в слоях почвы 30-40 и 60-70 см достиг 23,4 и 33,6%, то в севообороте с общепринятым использованием - соответственно 28,7 и 48,2%

В орошаемых севооборотах процессы распада гумуса протекают более интенсивно, особенно в средней части почвенного профиля (30-60 см). Под влиянием орошения в севообороте с общепринятым способом использования пашни, потери гумуса в слоях почвы 30-40 и 60-70 см возросли в 1,9-2,12 раза, а в севообороте с беспрерывным использованием - соответственно в 1,37 и 1,45 раза по сравнению с неорошаемым фоном.

Дополнительно количество органических остатков в севообороте с беспрерывным использованием пашни без орошения сдерживает темпы потерь гумуса из почвы по сравнению с севооборотом без промежуточных культур. При орошении наблюдается обратное явление. Беспрерывное использование пашни в севообороте посредством сочетания основных и промежуточных культур, как и в рекомендуемом севообороте, насыщенном пропашными культурами, на фоне N60P60K40, независимо от условий увлажнения, ведёт к последовательному и устойчивому снижению содержания гумуса в мицеллярно-карбонатном чернозёме.

Исследования в 8-польном севообороте того же НИИСХ показали, что возделывание сельскохозяйственных культур на типичном мицеллярно-карбонатном чернозёме без применения удобрений приводит к заметному снижению содержания гумуса по всему профилю разреза. Если в исходных образцах его содержалось 7,27% в слое 0-20 см и 1,23% в слое 140-150 см, то к 1989 г. оказалось соответственно по 5,75 и 0,72%. В промежуточных горизонтах почвы потери гумуса ещё значительнее. Так, в слое 30-40 и 60-70 см они составили 27% от исходного запаса.

Содержание гумуса в образцах типичного чернозёма, отобранных с делянок, длительно удобряемых органо-минеральными смесями (N30P45K30 + 6,3 т/га навоза в шесть полей и N30P45K30 + 6,3 т/га навоза в одно поле севооборота в год), существенно не различалось. В обеих вариантах наблюдается плавное снижение содержания гумуса по всему почвенному профилю. Замена дробного внесения навоза на разовое - в одно поле из расчета 50 т/га (насыщенность севооборотной площади от этого не изменялась) не влияет на содержание гумуса.

Систематическое применение в этом севообороте минеральной системы удобрений с насыщенностью N30P45K30 способствует большим потерям гумуса, чем органо-минеральная. Если на органо-минеральной системе в слое 0-20 см почвы потери гумуса за 15-летний период составили 10%, то на минеральной - 15% Аналогичная закономерность отмечается и в нижележащих слоях типичного чернозема.

Таким образом, в зоне достаточного увлажнения юга России ни одна из применявшихся до настоящего времени систем удобрения не способствовала сохранению гумуса на уровне исходных запасов.

В. И. Каргальцев (1988), изучая влияние удобрений на изменение содержания гумуса в черноземах (типичных, обыкновенных и южных с содержанием гумуса 5,2; 4,6 и 36% соответственно) Ставропольского края, установил, что содержание гумуса и его распределение по профилю хорошо коррелирует с общими запасами биомассы и распределением корней растений. Преобладание гуминовых кислот над фульвокислотами наблюдается до глубины 60 см, что определяет высокий показатель отношения Сгк : Сфк, который находится в пределах 2,3-1,9. С глубиной наблюдается относительное увеличение содержания фульвокислот и отношение Сгк :Сфк приближается к 1. В составе гумуса почв, на которые вносили органические удобрения, отмечено повышение содержания группы гуминовых кислот по сравнению с неудобренными и еще более резкие различия с почвами, где применяли только минеральные удобрения (NРК).

На обыкновенных, на стыке с каштановыми почвами, мицеллярно-карбонатных черноземах (бывшая Кабардино-Балкарская ГСХОС), после окончания трех ротаций 10-польного севооборота, заложенного в условиях естественного (недостаточного) увлажнения, на не удобряемом варианте отмечено заметное снижение содержания гумуса по всему профилю. Так, в слое почвы 0-20 см распад гумуса по сравнению с исходным составил 25%. С глубиной процессы разрушения гумуса протекают еще интенсивнее - в слоях почвы 30-40 и 60-70 см достигают соответственно 34-43%.

Под воздействием минеральной (N69P63K45) и органо-минеральной (N84P42K24 + 8 т/га навоза) систем удобрений темпы разрушения гумуса ниже чем на контроле, но остаются довольно высокими, что приводит к сильному обеднению обыкновенных чернозёмов гумусом. В слое почвы 0-20 см на варианте с минеральной системой удобрения содержание гумуса за 30-летний период снизилось на 0,48% и оказалось равным 3,07%, а с органо-минеральной, соответственно, 0,76 и 2,79%. Распад гумуса составил соответственно 14-26%, т.е. минеральная система удобрений на обыкновенных чернозёмах оказывается эффективнее органо-минеральной. Для более глубоких слоев почвы отмеченное не характерно, в них наблюдается обратная зависимость. Потери гумуса в слоях почвы 30-40 и 60-70 см на минеральной системе удобрения составили 26 и 45%, на органо-минеральной соответственно 22 и 31%.

На всех системах удобрения неорошаемого 10-польного севооборота (слой 0-20 см) зафиксирован постепенный и необратимый процесс снижения содержания гумуса. В исходных образцах (1948 г.) обыкновенного чернозема в слое почвы 0-20 см содержалось 3,55% гумуса. В 1970 г. на неудобренном варианте его обнаружено 2,97%, а в 1979-1980 г.г. - 2,67%. На минеральной и органо-минеральной системах удобрений процессы распада гумуса идут еще более высокими темпами, особенно в почве, удобряемой только минеральными удобрениями, но разрушение органического вещества замедляется по сравнению с органо-минеральной системой. Так, в слое почвы 0-20 см его содержание составляло соответственно 3,07 и 2,79%. Это объясняется активизацией почвенной микрофлоры под влиянием вносимого навоза, которая в свою очередь минерализует гумус. Такое влияние навоза характерно для слоя, в который он вносится.

Орошение, без применения удобрений, стимулирует процесс разложения гумуса в 0-20 см слое почвы. За рассматриваемый период времени от исходного запаса содержания гумуса уменьшилось на 28%. В нижележащих слоях содержание гумуса на удобренных и не удобренных фонах существенно не различалось. Отсюда следует, что под воздействием орошения происходит перераспределение гумуса по почвенному профилю. Орошение способствует перемещению части наиболее подвижных компонентов гумусовых веществ из верхних горизонтов в более глубокие слои почвы.

Минеральная и органо-минеральная системы при орошении замедляют процесс разрушения гумуса. На минеральной системе удобрения более чем за 30-летний период в слоях 0-20 и 30-40 см содержание гумуса снизилось на 21 и 34%; органо-минеральной - соответственно на 21 и 20%. За последние десятилетия под воздействием органо-минеральной системы удобрения наблюдается стабилизация процессов накопления-разрушения гумуса. Очевидно, это можно объяснить следующим ходом почвенных процессов. В первый период в новой экологической обстановке, которая создаётся орошением, внесением удобрений и т. п. при благоприятных биохимических и гидротермических условиях начинается усиленная минерализация менее устойчивых компонентов органического вещества и накопление устойчивых. Со временем при оптимальных условиях, в силу увеличения общей биомассы, на орошаемых и удобряемых органо-минеральными удобрениями полях наступает стабилизация в процессах разрушения-накопления органического вещества и устанавливается динамическое равновесие гумуса.

Бессменное с 1962 г. возделывание кукурузы при орошении на обыкновенном мицеллярно-карбонатном чернозёме без применения удобрений привело к снижению содержания гумуса по всему профилю почвы. Самые высокие потери гумуса отмечены в слоях 30-40 и 60-70 см и составили соответственно 31,4 и 60,2% от исходного содержания. Минеральная (N60P60K60) и органо-минеральная (N60P60K60 + 20 т/га навоза) системы удобрения кукурузы снижают интенсивность распада гумуса почвы по сравнению с вариантом без удобрений, но не сохраняют исходного запаса. Так, на минеральном фоне по сравнению с не удобренными полями гумуса в слое почвы 0-20 см сократились почти в 2 раза, а на органо-минеральном - в 3 раза.

Аналогичная закономерность наблюдается в слоях почвы 30-40 и 60-70 см. По сравнению с исходным состоянием на минеральной системе удобрения в слое 0-20, 30-40 и 60-70 см содержание гумуса снижалось на 20,0, 41,3 и 54,1%, а на органо-минеральной _ соответственно на 12,6, 33,5 и 48,3%. Разрушение гумуса интенсивнее протекает в средней части почвенного профиля (слой 30-70 см).

В чернозёмах Кубани за 25 лет содержание гумуса уменьшилось на 1,3%, распаханные чернозёмы Ставрополья по запасам гумуса уступают целинным на 20%, каштановые - на 7-10%. Содержание гумуса, буферность, физико-химические свойства почвы предопределяются уровнем и длительностью применения удобрений. Органическим удобрениям принадлежит главная роль в накоплении гумуса в почве. Это объясняется взаимодействием повышенного количества органического вещества пожнивно-корневых остатков и органического вещества самого навоза. Совместное применение органических и минеральных удобрений усиливает гумусонакопительную способность почвы, что подтверждается многочисленными исследованиями. За редким исключением в хозяйственной практике процессы разрушения органического вещества особенно активны в первой половине последнего 10-летия уходящего века (табл. 2).

В разных почвенно-климатических условиях дозы навоза, необходимые для компенсации потерь гумуса, несколько различаются. На чернозёмах Центрального Предкавказья бездефицитный баланс гумуса обеспечивается внесением 5-6 т/га навоза в год, что позднее подтвердилось расчётными методами в Ставропольском крае. Изложенному созвучны и более обнадеживающие результаты, полученные нами в последние годы на выщелоченных чернозёмах в стационарном многофакторном опыте Ставропольского государственного аграрного университета (табл. 3).

За десять лет при возделывании полевых культур без применения удобрений содержание гумуса в пахотном слое снизилось с 6,37 до 6,22%. Среднегодовой расход гумуса, не компенсируемый поступлением пожнивно-корневых остатков, за счёт минерализации органического вещества почвы составил 4,34 ц/га. Насыщение зернопропашного севооборота 2,5 т/га навоза в сочетание с 60 кг/га NPK в виде минеральных удобрений не улучшает баланс гумуса: поступившие в почву с удобрениями питательные вещества, главным образом, используются на формирование дополнительного урожая. Двойная насыщенность севооборота (120 кг/га NPK в сочетании с 5 т/га навоза) удобрениями обеспечивает бездефицитный баланс гумуса. При насыщенности 180 кг/га NPK в сочетании с 7,5 т/га навоза отмечена тенденция повышения содержания гумуса (табл. 22). В бессменном чёрном пару потери гумуса за счёт минерализации по средним многолетним ежегодно достигают 7 т/га. Потери гумуса из почвы просчитываются исходя из величины выноса азота с урожаем не бобовых культур в среднем по севообороту за минусом использованного из удобрений и вновь образовавшегося гумуса:

Гп = (Ву * Кп)/50 - Гв.о.,

где: Гп - потери гумуса, т/га;

Ву - вынос азота урожаем, кг/га;

Кп - коэффициент использования азота почвы (0,85-0,88);

50 - коэффициент перевода азота в гумус;

Гв.о. - вновь образовавшийся за счёт пожнивно-корневых остатков, т/га.

Таблица 2. Динамика содержания гумуса в почвах хозяйств Ставрополья (по результатам 1995 г.)

Наименование хозяйства

Содержание гумуса, %

% снижения или увеличения

оптимум

1991г.

1995г.

1995г. к опт.

1995 г. к 1991 г.

Зона I Апанасенковский район

К-з «Россия»

К-з «Маныч»

2,82

2,82

1,6

1,9

1,5

1,5

-46,8

-46,8

-6,3

-21,1

Туркменский район

АОЗТ «Дружба»

3,55

2,5

2,0

-43,7

-20,0

Зона II Ипатовский район

ГПЗ им. 60 лет СССР

АО «Лиман»

К-з им. Кирова

ГПЗ «Советское руно»

3,55

3,55

3,55

3,55

3,2

2,6

2,8

2,4

2,5

2,2

2,1

2,1

-29,6

-38,0

-40,8

-40,8

-21,9

-15,4

-25,0

-12,5

Петровский район

К-з «Заря»

К-з «Колос»

К-з «Заветы Ленина»

К-з им. Кирова

3,81

3,55

3,55

3,81

3,7

2,6

2,5

3,3

2,9

2,1

2,5

2,7

-23,9

-40,8

-29,6

-29,1

-5,4

-19,2

-

-18,2

Зона III Андроповский район

К-з «Родина»

К-з «Загорский»

6,35

6,35

4,9

4,8

4,7

4,7

-26,0

-26,0

-4,1

-2,1

Изобильненский район

КПСХП «Дружба»

КПХ «Правда»

6,35

6,35

4,3

3,3

3,7

3,2

-41,7

-49,6

-14,0

-3,0

Кочубеевский район

АОЗТ «Красная Звезда»

АОЗТ «Кубань - 1»

6,35

6,35

5,3

4,3

4,9

3,5

-22,8

-32,3

-7,5

-18,6

Красногвардейский район

АКФК «Заречье»

СХП «Родина»

3,81

3,81

2,7

2,7

2,8

2,6

-26,5

-31,6

+3,7

-3,7

Новоалександровский район

АО «Горьковский»

АОЗТ «Расшеватский»

6,35

6,35

3,9

3,4

3,4

3,4

-46,4

-46,4

-12,8

-

Шпаковский район

СХП «Заря»

СХП «Дубовский»

АОЗТ «Чапаевское»

СХП «Новомарьевское»

6,35

3,55

6,35

6,35

4,7

2,8

3,1

3,6

4,2

2,9

3,3

3,5

-33,9

-18,3

-49,6

-44,9

-10,6

+3,6

+6,5

-2,8

Зона IV Минераловодский район

КП «Возрождение»

КП «Победа»

СХАО им, К. Маркса

6,35

6,35

6,35

4,2

5,2

5,1

3,4

3,9

4,6

-46,5

-38,6

-27,6

-19,0

-25,0

-9,8

Предгорный район

ТОО «Садовое»

6,35

5,1

4,6

-27,6

-9,8

Данные, полученные предлагаемым расчётным методом, согласуются с результатами трудоёмких химических анализов. На долю азота гумуса в выносе приходится 85% в общепринятом севообороте и 88% с беспрерывным использованием пашни.

Кроме частностей, отмеченных выше, выявлены тенденции, имеющие независимо от зональных условий, общее значение. Интенсивное использование пашни без системного применения удобрений приводит к постепенным и возрастающим потерям гумуса. Органо-минеральные системы удобрения значительнее замедляют процесс распада гумуса, по сравнению с минеральной системой удобрения.

Таблица 3. Краткая характеристика исследуемых стационаров

Научно-исследовательское учреждение

Почва

Стационар

Условия увлажнения

Год закладки стационара

КЧНИИСХ

Типичный мицеллярно-карбонатный чернозём

8-польный полевой севооборот по изучению систем удобрений

естественное

1967

То же

9- польный полевой севооборот с ОИП

естественное орошение

1967

9- польный полевой севооборот с ИИП

естественное орошение

1967

ВНИИ кукурузы

Обыкновенный мицеллярно-карбонатный чернозём

10-польный полевой севооборот по изучению систем удобрений

естественное орошение

1948

То же

Монокультура кукурузы и систем удобрения

орошение

1961

Изобильненский ГСУ

То же

Опытные участки с различным использованием

орошение

1955

СтГАУ

Глубоко мицеллярно-карбонатный чернозём

8-польный полевой севооборот по изучению систем удобрения и обработки почвы

естественное

1976

ПФ СНИИСХ

Светлокаштановая

2-8-польные полевые севообороты

естественное

1939

ДагНИИСХ

Лугово-каштановая

4-польные полевые севообороты. Монокультура кукурузы и озимой пшеницы

орошение

1967

Минерализация гумуса интенсивнее протекает в средней части почвенного профиля (60-110 см), потери гумуса заметно возрастают при орошении. Органо-минеральная система удобрения способствует стабилизации процесса накопления-разложения гумуса. Длительное возделывание люцерны обогащает почву гумусом. При бессменном возделывании кукурузы приостановить снижение темпов разложения гумуса с помощью удобрений не представляется возможным.

Общие тенденции временных изменений содержания гумуса под воздействием агрохозяйственной деятельности в чернозёмах обыкновенных, типичных, выщелоченных и лугово-каштановых почвах юга России, позволяют сделать главный вывод: оптимальное сочетание известных агротехнических приёмов в севообороте - травосеяние, плодосмен, внесение органических удобрений и их смесей с минеральными обеспечивает в интенсивном земледелии бездефицитный баланс гумуса.

Время и использование почв в сельском хозяйстве оказывает существенное влияние на ход почвообразовательного процесса, формирование свойств, обеспечивающих оптимальное развитие агрофитоценозов. Утрата органического вещества - одно из проявлений деградации почв. В результате интенсивного использования в почве, по различным оценкам уже потеряно от 25-30 до 50 и более процентов гумуса, содержавшегося в целинных почвах.

Пашня в РФ занимает 132,0 млн. га или 7,7% от земельных угодий, в т. ч. сельскохозяйственного назначения - 129,1 млн. га. На долю чернозёмов приходится около 120 млн. га или около 7% общей площади и больше Ѕ всей пашни, на них производится почти 80% земледельческой продукции; на долю каштановых приходится 10,6% пашни; солонцов, солончаков и солодей - 3,4%. За последние 20 лет запасы гумуса на пашне сократились на 25-30%; 16,5 млн. га характеризуются очень низким и 21 млн. га - низким содержанием органического вещества.

Кубанские учёные, исследовавшие чернозёмы КНИИСХ, выявили, что в почвах с ограниченным внесением удобрений с 1928 по 1958 г. содержание гумуса в 0-8 см слое почвы уменьшилось на 18,6%, а с 1958 по 1978 г. - на 20,6%. Для слоя 40-45 см эти изменения были ещё контрастнее и составили 3,3 и 26,1% соответственно. Содержание гумуса в 0-40 см слое почвы за 50-летний период снизилось на 34,5%.

По данным Южгипрозема за последние 20 лет в Ростовской области содержание гумуса в почве уменьшилось на 17,1%, по почвенно-климатическим зонам на 12,0-22%, а в районах Константиновском - 30,2, Шолоховском, Цимлянском - 25,0, Бакаевском, Каменском, Песчанокопском, Семикоракорском - 20%.

Таким образом, динамика гумуса в различных почвах Северного Кавказа имеет единый ход, но уменьшение идёт с неодинаковой интенсивностью, что обусловлено гидротермическими условиями, применяемыми системами земледелия и другими факторами.

В основу настоящей части книги легли результаты, полученные в 27-65-летних стационарах, изученные в ходе двух экспедиций по Северному Кавказу (1979, 1993-1994 г.г.), расположенных вблизи известного маршрута, пройденного в своё время В. В. Докучаевым, а также литературные источники научно-исследовательских организаций по вопросам, касающихся этих стационаров. Результаты экспедиции 1979 г. опубликованы в академических изданиях (1982), региональных издательствах, вошли в учебные пособия (первое издание) (1991, 1992), доложены на делегатских съездах почвоведов (1980-1994).

Исследования 1993-1994 гг. продолжили агрохимики, почвоведы, агрономы, аспиранты, соискатели, студенты по сокращенному маршруту и программе (табл. 3). В отличие от экспедиции 1979 г. в названной проведены обширные архивные исследования, подвергнуты глубокому анализу опубликованные с 1920 г. по настоящее время работы. К сожалению, события в зоне Осетино-Ингушского и Чеченского конфликтов не позволили отобрать образцы почв на стационарах СКНИИГ и ПСХ, бывш. Чечено-Ингушской ГСХОС, а также со стационаров республики Дагестан. Только на стационаре СтГАУ были заложены полнопрофильные разрезы (16) с соответствующим числом прикопок (3-4 на разрез), а на других почвенные образцы отбирались буром Рязанова из 0-20 см толщи в 10-12 кратной повторности и состоящие не менее, чем из 20-22 индивидуальных проб; для нижних горизонтов (20-30, 30-40, 60-70, 100-111, 140-150 см) составляли смешанный образец из 4-5 индивидуальных. В выборке по почвам края заложено 12-15 характерных, описанных различными авторами разрезов.

В основу оценки динамики гумуса во времени под влиянием сельскохозяйственной деятельности и современного почвообразовательного процесса положен один из известных методических подходов: сопоставление результатов анализа почвы перед закладкой опыта и по истечении определённого времени. В наблюдаемых объектах четко просматривается стадийность динамики гумуса, как интегрального показателя плодородия и выражается: в резком уменьшении содержания гумуса в первые 18-20 лет, или 2-х ротаций 9-10-польных севооборотов, как следствие несоответствия между процессами новообразования гумуса и его разложением; потери гумуса, связанные с развитием эрозионных процессов (1953, 1968-1973 гг.) с последующим «разбавлением» пахотного слоя подпахотным и нерациональным их использованием под пашню, достигают более 50% по сравнению с целинными аналогами; баланс гумуса во многом определяется погодными условиями: в полосе влажный лет усиливаются процессы гумификации, а в засушивой - минерализации; степень гумификации органического вещества низкая и колеблется от 11,3-12,0 до 26,0-34,0%, а количество негидролизуемого остатка очень высоко и достигает 80%, что придаёт «стабильность» содержанию гумуса;

Таблица 4. Динамика гумуса (%) в стационарах Северного Кавказа

Почва, учреждение

Стационар

Год закладки разреза

Глубина отбора образцов, см

0-20

30-40

60-70

100-110

Типичный чернозём, КЧНИИСХ

9-польный полевой севооборот с ОИП*

1950

1967

1973

1979

1994

9,30

6,55

6,30

5,93

5,47

7,30

6,38

6,21

5,99

5,24

5,40

5,60

5,32

4,61

4,47

2,70

2,83

2,57

2,17

2,12

9-польный полевой севооборот с ИИП*

1950

1967

1973

1979

1994

9,30

6,55

6,25

5,74

5,70

7,30

6,38

6,18

5,96

5,49

5,40

5,60

5,28

4,72

4,65

2,70

2,83

2,68

2,41

2,38

8-польный полевой севооборот

1950

1967

1979

1994

9,30

7,27

5,78

5,64

7,30

5,65

4,27

4,18

5,40

3,99

2,89

2,70

2,70

2,95

2,32

2,21

Обыкновенный чернозём, ВНИИ кукурузы

10-польный полевой севооборот

1948

1970

1979

1994

3,55

3,25

2,67

2,52

3,42

3,18

2,38

2,12

2,45

1,89

1,39

1,34

-

-

-

-

монокультура кукурузы

1962

1970

1979

1994

4,35

4,07

3,08

2,98

3,58

3,32

2,46

2,32

2,79

2,58

1,88

1,72

1,62

1,45

0,93

0,90

Обыкновенный чернозём, Изобильненский ГСУ

опытный севооборот

1950

1965

1980

1994

4,00

3,14

3,02

2,99

2,40

2,39

2,21

2,15

1,20

2,01

1,86

1,80

0,95

1,65

1,42

1,38

Глубокомицеллярный, карбонатный чернозём, СГСХА

8-польный полевой севооборот

1950

1976

1986

1994

6,85

6,37

6,22

6,15

4,10

3,64

3,52

3,46

3,36

3,00

2,87

2,82

1,71

1,28

1,12

1,10

Светлокаштановая, ПФ СНИИСХ

6-польный полевой севооборот

1939

1956

1959

1979

1994

2,90

2,50

1,65

1,52

1,48

2,14

1,90

1,20

1,15

1,08

1,36

1,00

0,93

0,88

0,85

1,10

0,66

0,75

0,72

0,68

Примечание:* ОИП - общепринятое использование пашни; ** ИИП - интенсивное использование пашни.

- последующие ротации севооборотов приводят содержание гумуса в соответствие с агрофитоценозами, в результате чего увеличивается количество поступающего в почву свежего органического вещества, наступает стабилизация в процессах разрушения гумусовых веществ и устанавливается динамическое равновесие гумуса.

Наши исследования и выводы согласуются с обобщёнными нами данными, полученными агрохимической службой Ставропольского края (табл. 5).

Таблица 5. Динамика гумуса в пахотном слое различных почв Ставропольского края, %

Почва

Тур обследования

I

III

IV

до 1968 г.

1976-1984 гг.

1983-1985 гг.

Светлокаштановая карбонатная в комплексе с солонцами Приманычья

2,05

1,40-2,50

180

1,30-2,20

Каштановая мицеллярно-карбонатная

2,20

1,60-2,70

2,25

1,30-2,50

Тёмнокаштановая мицеллярно-карбонатная

3,48

3,00-4,15

3,33

2,90-3,80

Чернозём южный мицеллярно-карбонатный

4,15

3,40-4,45

3,12

2,90-3,30

Чернозём обыкновенный мицеллярно-карбонатный

5,03

3,00-6,55

3,88

3,60-4,20

Чернозём типичный мицеллярно-карбонатный

7,27

5,70-10,80

5,13

4,20-6,00

Чернозём глубокомицеллярный карбонатный

7,58

5,48-10,69

5,43

5,10-6,00

Примечание. В знаменателе колебания по районам, входящим в зону соответствующих почв.

Подтверждая в целом динамику, выявленную нами, особенно подчеркнём - между двумя последними турами обследований не наблюдалось изменений в содержании гумуса на всех почвах, составляющих покров Ставропольского края. Очень стабильно содержание гумуса в почвах северо-восточной полупустынной подзоны и сухостепной подзоне по сравнению с зоной чернозёмных почв, что объясняется степенью интенсивности земледелия и менее выраженными эрозионными процессами.

Распад гумуса во времени изменяется в первые сроки наблюдений со скоростью 0,15-0,20% … 0,02-0,04% в каждый последующий год во временном разрезе.

Появилась возможность на основании приведённых данных не только теоретически раскрыть основы и закономерности динамики гумуса в различных типах и подтипах почв, но и количественно выразить распад органического вещества.

Определение динамики гумуса по истечении краткого срока с момента действия того или иного приёма агрохозяйственной деятельности, а тем более сезонной динамики не дают обстоятельных результатов. Разница в ±0,01% и менее, получаемая в краткосрочных опытах (начало-конец опыта, тем более сезонные наблюдения), за редким случаем, не существенна, поэтому планировать изучение динамики гумуса в них не рекомендуется. Это прерогатива долгосрочных стационарных опытов.

Динамика гумуса в течение вегетации культуры, какой бы она продолжительной не была, доступными нам методами не устанавливается, тем не менее, она существует. В рассматриваемом случае она «смазывается», так называемыми, прижизненными корневыми выделениями растений. За счёт корневых выделений в типичном севообороте на выщелоченном чернозёме образуется 203,0-399,0 кг/га гумуса, или на долю этого источника приходится 21,8-40,2% в год вновь образовавшегося гумуса.

Динамика гумуса в течение вегетации зависит от культуры, гидротермических условий, агротехники выращивания и состояния ферментативных систем почвы (табл. 6).

Таблица 6. Влияние удобрений и приёмов их размещения на коэффициент гумификации под озимой пшеницей (предшественник озимая пшеница)

Насыщенность севооборота NPК, кг/га + навозом, т/га

Непосредственно внесено под культуру

Глубина размещения удобрений (обработки почвы), см

Орудие размещения удобрений

Полифенол-оксидаза: пероксидаза

0

0

20-22

20-22

20-22

10-12

ПН-4-35

КПГ-250

Фреза

БДТ-3

0,34

0,26

0,31

0,26

60 + 2,5

N30P60K30

0-22

0-22

0-22

0-12

ПН-4-35

КПГ-250

Фреза

БДТ-3

0,33

0,25

0,30

0,26

120 + 5,0

N60P60K30

0-22

0-22

0-22

0-12

ПН-4-35

КПГ-250

Фреза

БДТ-3

0,25

0,19

0,23

0,20

180 + 7,5

N90P90K60

0-22

0-22

0-22

0-12

ПН-4-35

КПГ-250

Фреза

БДТ-3

0,21

0,18

0,20

0,18

При внесении удобрений, особенно азотных, интенсивность гумификации снижается, а в результате баланс гумуса становится неуравновешенным.

Минеральные удобрения, в первую очередь, влияют на минерализацию органического вещества, подвижность гумуса и углеводов по всему почвенному профилю. Поэтому предлагаем просчитать динамику гумуса в течение вегетации культуры по разнице азота, содержащегося в почве между двумя определениями, с использованием коэффициентов минерализации органического вещества почвы.

В настоящее время всё больше внимания уделяется возделыванию сидеральных культур и использованию их на удобрение. Сидераты - наиболее дешёвые, экологически чистые, экономически выгодные и перспективные органические удобрения. Они играют существенную роль в мобилизации почвенного плодородия, перераспределении элементов питания по почвенному профилю, активизации труднодоступных элементов питания; в борьбе с засолением, эрозией.

В условиях интенсивного земледелия наиболее целесообразна промежуточная культура сидератов, позволяющая получать зелёное удобрение без уменьшения посевов основных культур. При этом важнейшей задачей является правильный подбор сидеральных культур, совершенствование технологий возделывания их.

Внедрение пожнивных сидератов в условиях достаточного увлажнения и при орошении позволит увеличить насыщение севооборотов зерновыми культурами до 80-85%. Сами сидераты нуждаются в применении под них удобрений. Установлено повышение эффективности зелёного удобрения при сочетании его с навозом, компостами, соломой. Возделывание сидератов позволяет равномерно обогащать почву органическим веществом, снизить норму под последующую культуру в 1,5-2 раза.

В качестве подвижных сидератов пригодны культуры, способные за короткий период накопить достаточно высокий урожай зелёной массы: редька масличная, сурепица, рапс, фацелия, люпин однолетний, донник жёлтый и белый в год посева, а также горох, вика, сераделла, кормовые бобы, амарант, перко. Максимальный урожай зелёной массы они накапливают за 50-80-90 дней.

Следствием снижения уровня плодородия почв является и снижение их продуктивности. Так, если средний урожай озимой пшеницы за 1985-1995 гг. составил 28,6 ц/га, то в 1996 г. всего 19,3 ц/га. Об этом свидетельствуют и данные по сопоставлению изменения плодородия почв и урожайности озимой пшеницы по ряду хозяйств.

Таблица 7. Динамика плодородия и урожайности озимой пшеницы на черноземных и каштановых почвах

Показатели

1990 г.

1996 г.

1990г.

1996 г.

Каштановые почвы

Черноземные почвы

...

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.