Обеспеченность черноземных почв подвижным фосфором в агроландшафтах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева

ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ ПОДВИЖНЫМ ФОСФОРОМ В АГРОЛАНДШАФТАХ

Чевердин Ю.И., Беспалов В.А., Титова Т.В.

Аннотация

Приведены результаты изменения содержания элементов минерального питания на пашне и залежи. Распашка залежных почв в начальный период приводит к резкому увеличению содержания питательных веществ с последующим снижением по мере увеличения длительности антропогенной нагрузки.

Ключевые слова: залежь, пашня, подвижный фосфор.

Основная часть

Естественные почвы природных биоценозов, сформировавшиеся в течение длительного времени под степными биоценозами, в условиях распашки и посева сельскохозяйственных культур начинают изменяться. Особенности процессов зависят от длительности антропогенной нагрузки на почвы и интенсивности земледелия [5].

Длительная антропогенная нагрузка на почвы в условиях интенсивного земледелия оказывает статистически достоверное влияние на изменение основных составляющих почвенного плодородия в сторону их ухудшения. В результате эволюционных процессов почвы естественных биоценозов, сформировавшиеся за длительное время, трансформируются в антропогенно преобразованные горизонты, которые коренным образом отличаются от своих целинных аналогов. чернозем минеральный распашка почва

В связи с этим значительное внимание заслуживают данные об фосфорном режиме черноземов в зависимости от длительности их использования и различной антропогенной нагрузки.

Объекты. Исследования проводили в НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева в условиях стационарного опыта в течение 4 лет (2015-2018 гг.). Опытные участки были представлены разновозрастной пашней, находящейся в эксплуатации с 1892 г., 1922 г., 1952 г., 1992 г. и их заповедными аналогами - косимым участком степи и некосимая часть (рис. 1).

Рис. 1 Расположение объектов исследования в межполосном пространстве Каменной Степи, 2018

По состоянию на 2018 г. длительность использования пашни составляла соответственно 126, 96, 66 и 26 лет. Участок заповедной степи, на котором происходит ежегодное скашивание трав, находится в режиме залежи с 1882 г. Некосимая часть в настоящее время представляет собой заросший древесно-кустарниковой растительностью степной участок. Участок пашни площадью 0,5 га, являвшийся частью косимой залежи с 1882 г., в 1992 г. был распахан для проведения длительных мониторинговых исследований.

Почва опытного участка - чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый со следующей агрохимической характеристикой: гумус (по Тюрину) - 6,5-9,0 (причем большие значения характерны для пашни с более коротким сроком использования), содержание обменного Ca составляет 32-36 ммоль экв на 100 г почвы, Mg - 5-8 ммоль экв на 100 г почвы, N_общ - 0,310 %, P_общ - 0,180%, K - 1,75 %.

Методы исследований. Подвижный фосфор определяли по В.Ф. Чирикову из вытяжки. Почвенные пробы отбирали до глубины 1 м с шагом 10 см в двух повторениях. На каждой повторности формировали смешанный образец из 3 полевых скважин. Отбор почвенных проб производили в начале вегетации до посева культур и в конце после уборки.

Результаты исследований. Наличие подвижного фосфора в почве - один из основных показателей ее плодородия. По мнению О.В. Сдобниковой [4], в условиях интенсивного земледелия поступление фосфора с удобрениями должно не только возмещать вынос, но и создавать запас подвижных фосфатов в почве. Оптимальным содержанием подвижного фосфора для чернозема обыкновенного является 100-150 мг/кг почвы.

Значительное влияние на подвижность фосфора в почвах оказывают гидротермические условия, величина суммы поглощения оснований, рН, распределение коллоидной фракции по почвенному профилю [2].

Содержание и запасы валового фосфора в почвах зависят, главным образом, от их механического состава и содержания гумуса в почвенном профиле. Черноземные почвы, несмотря на высокое содержание валового фосфора, бедны усвояемыми фосфатами. Высокий урожай сельскохозяйственных культур можно получить лишь при полном и бесперебойном удовлетворении растений в элементах минерального питания.

Следовательно, для получения высоких урожаев они требуют дополнительного внесения фосфорных удобрений [1].

Проведенные исследования черноземов Каменной Степи по содержанию в них подвижного фосфора указывают на различия в зависимости от характера использования и назначения пашни и смежных с ней территорий. Лучшая обеспеченность подвижным фосфором отмечена на пахотных участках, что находится в тесной зависимости от состояния, вовлекаемого в обработку пахотного горизонта почвы.

Агрогенная эволюция почв наложила свой отпечаток на миграцию и профильное распределение фосфатов. В распределении подвижного фосфора отмечена определенная закономерность. На степных (заповедных) участках происходит увеличение его количества с глубиной, на пахотных, наоборот - снижение (рис. 2). Так, на залежи косимой в начале вегетации содержание подвижного фосфора изменялось от 4,1 мг/100г в верхнем 0-20 см слое до 6,9 мг/100г почвы в нижнем 50-100 см слое. В то время как на пахотных участках наблюдался обратный процесс профильного снижения содержания фосфора с 15,6 до 9,3мг/100г на пашне 1952 г. и с 16,5 до 8,2 мг/100г на пашне 1922 г. Такая же закономерность сохранялась до конца вегетации.

Рис. 2 Содержание подвижного фосфора в черноземах водоразделов (среднее за 2015-2018 гг., июль): 1 - лесополоса №40; 2 - косимая залежь; 3 - пашня 1992 г. распашки; 4 - пашня 1952 г. распашки; 5 - пашня 1922 г. распашки; 6 - пашня 1892 г. распашки

Данные наших исследований свидетельствуют, что в первые годы после распашки и вовлечения в сельскохозяйственное производство почв естественных угодий происходит резкое увеличение в обеспеченности их подвижным фосфором (рис. 2).

При распашке увеличивается общее содержание подвижного фосфора по всему профилю почвы. Максимальные его значения приурочены к верхним горизонтам (рис. 2). В результате лучшая обеспеченность подвижным фосфором почв Каменной Степи отмечена на пахотных участках. Распашка почвы, очевидно, способствует изменению интенсивности микробиологических процессов и их направленности, активизации перехода фосфатов в подвижные формы.

Почвы молодой пашни (1992 г.) и наиболее старой (1892 г.) характеризовались самой низкой обеспеченностью подвижным фосфором из всех пахотных почв и занимали промежуточное положение между почвами залежей и средневозрастных пашен.

По группам обеспеченности все обследуемые угодья варьировали в довольно широких пределах - от низкой до высокой. Характер профильного распределения подвижного фосфора на молодой пашне был аналогичен залежным участкам, т.е. увеличение его количества с глубиной.

Во второй половине вегетации содержание подвижного фосфора на всех вариантах в основном было выше по отношению к началу вегетации.

Различная ландшафтная принадлежность пахотных участков отразилась на их обеспеченности фосфором. На склонах его количество было значительно ниже, чем на водораздельном плато. Так, на пашне 1952 г. на водоразделе в начале вегетации содержание P₂O₅ изменялось по профилю от 15,6 мг/100г в слое 0-20 см до 9,3 мг/100г в слое 50-100 см, на склоне с аналогичным сроком антропогенной нагрузки с 7,9 до 3,5 мг/100г. На пашне 1892 г. соответственно от 9,2 до 7,9 мг/100г и с 8,2 до 5,4 мг/100г почвы. При этом градиент профильного изменения содержания подвижного фосфора на пашнях с более длительным использованием намного ниже в сравнении с «молодыми» пашнями. Это связано с общей низкой обеспеченностью данных почв доступными для растений формами фосфатов.

Черноземные почвы лесных полос отличались низким содержание подвижных фосфатов. Особенно это отчетливо прослеживается весной - 3,7-3,8мг/100 г почвы. В дальнейшем с усилением микробиологической деятельности происходит высвобождение фосфатов и к концу вегетации их содержание повышается до 14,6 мг/100 г (слой 0-20см) - 5,1 мг/100 г почвы (слой 50-100 см).

Доступность для растений усваиваемого фосфора может зависеть от складывающихся в почве кислотно-щелочных условий. На взаимосвязь количества доступного фосфора и рН водной вытяжки указывает А.Х. Кольцов и др. [3].

Рассчитанные нами коэффициенты корреляции между содержанием подвижного фосфора и рН водной и солевой вытяжки, Нг показали на существование зависимости между ними. Парные коэффициенты корреляции составляли для P₂O₅ и рНвод r= - 0,263 - 0,811; P₂O₅ и рНсол r = - 0,61 - 0,94 и между P₂O₅ и Нг r = 0,48-(+0,84). Множественные коэффициенты корреляции равнялись R= 0,304 -0,97 между подвижным фосфором с одной стороны и рН вод, рНсол с другой стороны; R= 0,342 - 0,987 между подвижным фосфором и рНвод, Нг; R = 0,297-0,973 между подвижным фосфором и рНсол, Нг. Значимость коэффициентов множественной корреляции достоверна в большинстве случаев на 5% уровне - Fрасч>Fтеор=7,74.

Отрицательный знак коэффициента парной корреляции указывает на повышение подвижности фосфатов при сдвиге реакции среды в кислую сторону. В связи с этим, отмечаемый в последнее время сдвиг реакции почвенной среды черноземов обыкновенных в щелочную сторону, может привести к снижению подвижности фосфатов и их доступности для растений, что потребует разработки дополнительных агрохимических мероприятий, направленных на повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий Центрального Черноземья.

Введение в сельскохозяйственное производство залежных почв, вследствие ежегодного оборота пласта, приводит в первые годы после распашки к резкому увеличению активизации почвенных процессов. Приведенные исследования показали, что характерный скачок активизации почвенных процессов в первые годы сменяется в дальнейшем постепенным снижением по всем горизонтам почвы.

Выводы

Длительное сельскохозяйственное использование черноземных почв приводит к изменению питательного режима. В пахотных почвах складывается отличительный от целинных почв питательный режим, заключающийся в различной степени их обеспеченности и профильном распределении основных элементов минерального питания. Содержание подвижного фосфора при сельскохозяйственном использовании в начальный период после распашки (до 50 лет) увеличивается, а затем происходит постепенное снижение.

Изменение условий функционирования естественных биоценозов и переход их в агроценозы приводят к переходу почвенных фосфатов из недоступного состояния в подвижные формы в верхних горизонтах почвы. В связи с этим изменяется характер профильного распределения фосфатов в черноземах: на залежах отмечается изменение от минимальных значений в верхних горизонтах к максимальным в нижних, а в пахотных почвах, наоборот, от максимальных в верхних к минимальным в нижних горизонтах. Это может быть связано как с изменением течения микробиологических процессов, так и с разрушением почвенных минералов и высвобождением фосфатов из кристаллической решетки.

Для всех исследованных почв отмечается общая закономерность более низкой обеспеченности элементами питания склоновых участков по отношению к их аналогам, расположенным на водоразделе.

Список использованной литературы

1. Адерихин П.Г. Фосфор в почвах и в земледелии Центрально-Черноземной полосы / П.Г. Адерихин. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1970. 248 с.

2. Гинзбург К.Е. Фосфор основных типов почв СССР / К.Е. Гинзбург. М.: Наука, 1981. С. 24-48.

3. Кольцов А.Х. Зависимость содержания подвижных фосфатов в дерново-подзолистых и серых лесных почвах Чувашской АССР от их кислотности / А.Х. Кольцов, Ф.Я. Михайлов // Агрохимия. 1969. №1. С. 121 - 122.

4. Сдобникова О.В. Фосфорные удобрения и урожай / О.В. Сдобникова. М.: Агропромиздат, 1985. 111 с.

5. Чевердин Ю.И. Показатели эффективного плодородия черноземных почв в зависимости от длительности антропогенной нагрузки / Ю.И. Чевердин, И.Н. Дорохин // Разнообразие почв Каменной степи / Науч. тр. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2009. С. 362-378.

Размещено на Allbest.ru