Диагностика и восстановление почв разной степени выпаханности

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА

им. К.А. Тимирязева», г. Москва, Россия

ДИАГНОСТИКА И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОЧВ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ВЫПАХАННОСТИ

Б.А. Борисов - канд. биолог. наук, доцент,

Н.Ф. Ганжара - д-р биолог. наук, проф.,

В.В. Верзилин - д-р биолог. наук, проф.

Аннотация

почва выпаханность гумус органический

Разработана методика определения степени выпаханности почв, основанная на соотношении содержания легкоразлагаемого органического вещества и общего гумуса. Примерную оценку степени выпаханности почв рекомендуется проводить без агрохимического обследования - по структуре севооборотов и количеству вносимых органических удобрений. Для восстановления почв разной степени выпаханности рекомендуется использование приемов, способствующих увеличению поступления свежего органического вещества в почвы и внедрение энергосберегающих технологий.

Annotation

The technique for definition of soils plow out level, based on contents relation of soft organic substance and general humus is developed. The approximate estimation of soils plow out level is recommended to be carried without agrochemical inspection - on structure of crop rotations and quantity of brought organic fertilizers. For restoration of soils with deferent plow out level the use of measures promoting increase of fresh organic substance in soils and introduction of energy saving technologies is recommended.

Основная часть

Под деградацией различные авторы понимают негативные изменения почвенных свойств и функций, способствующие снижению показателей продуктивности почв, нарушению экологических и производственных функций [1…3]. Б.Г. Розанов под деградацией почв понимал их выпаханность в процессе длительного использования в пашне [4].

Органическое вещество почв накопилось в процессе почвообразования, поэтому содержание, состав и свойства гумуса являются важнейшими признаками, отражающими как особенности современного почвообразования, так и историю развития почвенного покрова.

С точки зрения снижения плодородия основная опасность заключается не столько в снижении общего содержания гумуса, сколько в потерях лабильных форм органического вещества, которые определяют жизнь почвы, ее важнейшие агрономические свойства и урожай.

Деградация гумуса возникает при длительном дефиците в почве свежих растительных остатков или когда исчерпываются запасы органического вещества лабильных компонентов.

В.Д. Муха отмечал, что органическое вещество пахотных почв характеризуется меньшим количеством детрита и более высоким содержанием собственно гумусовых веществ по сравнению с органическим веществом целинных почв [5].

М.А. Горобец установила резкое снижение содержания гумуса в черноземах южных после введения целины в сельскохозяйственное использование в основном за счет детрита. В интенсивно удобряемых севооборотах этот процесс замедляется [6].

В.В. Дегтяревым показано, что при распашке чернозема типичного происходит интенсивная минерализация в основном негумифицированных растительных остатков и тех продуктов, которые не могут быть переработаны микрофлорой, господствующей в целинной почве [7].

Снижение количества лабильных форм органических веществ сопровождается ухудшением водно-физических свойств почв, распылением структуры, уплотнением почвы. Выпаханность черноземов вначале приводит к резкому снижению урожаев, а затем к их стабилизации на низких уровнях.

Таким образом, выпахивание - это процесс, при котором происходит снижение уровня плодородия пахотных почв, ухудшение их агрономических свойств (снижение содержания гумуса, обесструктуривание, переуплотнение) в результате использования их при низком уровне поступления в почву источников гумуса - органических удобрений и послеуборочных остатков. Выпаханными могут стать как высокоокультуренные, так и неокультуренные почвы, имеющие как высокое, так и низкое содержание гумуса. Выпаханность является начальной стадией деградации почвенного плодородия. Этот процесс - обратим, поскольку после оптимизации режима использования выпаханных почв их плодородие относительно быстро восстанавливается.

Основными критериями оценки почвенного плодородия традиционно являются содержание и запасы органического вещества в почвах.

Б.М. Когут предложил подход к оценке степени выпаханности, основанный на оценке уровней содержания гумуса, которые необходимо соотнести с величиной минимального содержания гумуса, строго специфичной для каждого почвенного таксона. Он отмечает, что наиболее правильно определять минимальное содержание гумуса в вариантах с бессменным паром длительных стационарных опытов, однако, поскольку подобных опытов очень мало, предлагает эмпирический способ определения минимального содержания гумуса. Для высоко- и среднегумусированных черноземов с мощностью гумусово-аккумулятивного горизонта более 70 см минимальное содержание гумуса в пахотном слое, приблизительно, можно принять равным содержанию гумуса в слое 30…50 см, так как в этот слой поступает примерно столько же корневой фитомассы как и в пахотный слой при бессменном паровании [8].

Опираясь на величину минимального содержания гумуса, Б.М. Когут составил шкалу градации выпаханности для типичных черноземов Среднерусской возвышенности в зависимости от содержания гумуса, при этом он отмечает, что черноземы, попавшие в различные градации по степени выпаханности будут отличаться друг от друга не только величиной содержания общего гумуса, но и величиной трансформируемой, лабильной части гумуса.

Для количественной оценки степени выпаханности почв нами предложено использовать показатель относительного содержания легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ), выраженного в процентах к общему содержанию органического вещества в почвах [9, 10].

Возможность использования содержания ЛОВ в качестве индикатора физической деградации почв для определения степени выпаханности обусловлена несколькими факторами: 1 - ЛОВ является слабогумифицированной фракцией, ее накопление отражает баланс между поступлением и разложением органического вещества, что определяется окружающими условиями, время практически полного обновления ЛОВ измеряется годами и десятками лет, в то время как у собственно гумусовых веществ оно составляет сотни и даже тысячи лет; 2 - ЛОВ содержит относительно большое количество углерода и азота, других элементов питания и служит постоянным источником питательных веществ для растений, от него в значительной степени зависят структурное состояние, плотность, биологические свойства почв; 3 - эта группа органических веществ чувствительна к изменению агротехники и системы севооборотов и может служить более ранним индикатором изменения плодородия почв, чем содержание общего углерода; 4 - содержание в почве ЛОВ легко регулируется путем внесения различных органических компонентов (компостов, растительных остатков, торфа, навоза и т.п.).

Для расчета степени выпаханности, после проведения тура агрохимического обследования, в отобранных смешанных образцах почв проводят дополнительно определения содержания легкоразлагаемого органического вещества и на основании результатов анализов рассчитывают степень выпаханности почв.

При расчете степени выпаханности конкретной почвы используется показатель относительного содержания легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ) в составе общего органического вещества (%). Для расчета относительного содержания ЛОВ в составе общего органического вещества необходимо определить содержание гумуса в почве (в соответствии с ГОСТ 26213-91 «Определение органического вещества по методу Тюрина в модификации ЦИНАО», далее определяют содержание ЛОВ в почве по методике Н.Ф.Ганжары и Б.А.Борисова [11]. Затем содержание ЛОВ выражают в процентах от общего содержания гумуса.

Для характеристики степени выпаханности дерново-подзолистых почв предлагается 25-балльная шкала. Согласно этой шкале к невыпаханным почвам относятся такие, в которых содержание ЛОВ составило 25 % и более к содержанию общего органического вещества. Такие почвы имеют нулевой балл степени выпаханности. При расчете баллов степени выпаханности для почв, в которых относительное содержание ЛОВ в составе общего органического вещества менее 25 %, вычитают это отношение из 25. Таким образом, чем выше балл, тем больше степень выпаханности почв.

Например, содержание гумуса в почве составляло 3,2 %, содержание ЛОВ в этой почве составляло 0,18 %. Относительное содержание ЛОВ в составе гумуса составило: (0,18: 3,2) · 100 = 5,6 %. Балл степени выпаханности данной почвы равен 25 - 5,6 = 19,4.

Для оценки степени выпаханности используется следующая шкала:

0 баллов - невыпаханные;

0,1…5,0 баллов - очень слабовыпаханные;

5,1…15 баллов - слабо- и средневыпаханные;

15,1…25 баллов - сильно- и очень сильновыпаханные.

Для приблизительной оценки степени выпаханности, в том случае, когда отсутствует возможность проведения агрохимического обследования, проводят определение степени выпаханности почв расчетным способом, опираясь на данные таблицы, приведенной ниже. По таблице находят, какой структуре соответствует севооборот, используемый в хозяйстве.

Поступление послеуборочных остатков, вероятная величина степени выпаханности дерново-подзолистых почв и важнейшие физические свойства пахотных горизонтов почв при различных вариантах структуры севооборотов

Для восстановления плодородия почв разной степени выпаханности возможно использование следующих технологических приемов.

Невыпаханные почвы не нуждаются в проведении специальных мероприятий (табл.)

Очень слабовыпаханные. Почвы с баллом степени выпаханности ниже, чем 5,0 - очень слабовыпаханные. Для устранения выпаханности таких почв рекомендуются самые простые мероприятия по увеличению поступления свежего органического вещества в почвы. К таким мероприятиям можно отнести оставление и последующую запашку всей нетоварной части урожая, в первую очередь, соломы. Кроме того, возможна трансформация севооборотов, направленная на увеличение поступления в почвы послеуборочных остатков: сокращение доли пропашных культур, увеличение доли многолетних трав, внедрение промежуточных культур в севооборот. При расчете количества поступающих послеуборочных остатков в почвы используются уравнения регрессии [12].

Для почв с таким баллом степени выпаханности наиболее целесообразно внедрение зернотравяных или травяно-зерновых севооборотов. Например, зернотравяной севооборот со следующим чередованием культур: 1. Ячмень с подсевом многолетних трав; 2. Многолетние травы 1 года пользования; 3. Многолетние травы 2 года пользования; 4. Озимая рожь.

Среднегодовое поступление послеуборочных остатков в таком севообороте составляет около 4 т/га (при запашке соломы, примерно, 5 т/га), при таком уровне пополнения запасов легкоразлагаемого органического вещества восстановление с градации «очень слабовыпаханные» до градации «невыпаханные» может произойти за две ротации такого севооборота - 8 лет.

Более быстрое устранение выпаханности произойдет при внедрении травяно-зернового севооборота со следующим чередованием культур: 1. Однолетние травы на зеленый корм с подсевом многолетних трав; 2…4. Многолетние травы; 5. Озимая пшеница; 6. Овес.

Среднегодовое поступление послеуборочных остатков в таком севообороте составляет около 4,5 т/га (при запашке соломы - более 5 т/га) и восстановление данной почвы до невыпаханного состояния может быть достигнуто за одну ротацию севооборота - 6 лет.

Слабо- и средневыпаханные. Почвы, получившие по результатам обследования балл степени выпаханности от 5,1 до 15 относятся к градации слабо- и средневыпаханных. Для устранения последствий выпаханности таких почв необходимо применять более интенсивные мероприятия. Кроме запашки нетоварной части урожая в почву, здесь необходимо внедрять зерно-травяные и травяно-зерновые севообороты, уплотненные промежуточными культурами, применять сидерацию. Например, зернотравяной севооборот со следующим чередованием культур: 1. Ячмень с подсевом многолетних трав; 2. Многолетние травы; 3. Многолетние травы; 4. Озимая пшеница (после нее выращивают и запахивают зеленую массу пожнивной белой горчицы).

Среднегодовое поступление пожнивно-корневых остатков в почву при таком севообороте составляет около 5 т/га (при запашке соломы до 6 т/га) и восстановление почвы до состояния близкого к невыпаханному может быть достигнуто за 2…3 ротации данного севооборота (8…12 лет) в зависимости от исходного балла степени выпаханности.

Сильно- и очень сильновыпаханные. Если балл степени выпаханности, полученный по результатам обследования, составляет от 15,1 до 25, то почвы относят к сильно- и очень сильновыпаханным. Такие почвы имеют очень низкое содержание легкоразлагаемого органического вещества и неблагоприятные физические и водно-физические свойства. Для устранения этих последствий выпаханности необходимо внедрение травопольных севооборотов, позволяющих наиболее интенсивно пополнять запасы свежего органического вещества. Например, может быть внедрен травопольный севооборот со следующей схемой: 1. Озимая рожь на зеленый корм с подсевом многолетних трав; 2…5. Многолетние травы.

Среднегодовое поступление послеуборочных остатков при таком севообороте может достигать 6…7 т/га. Для того, чтобы состояние сильновыпаханной почвы приблизилось к состоянию невыпаханной требуется не менее 2…3 ротации такого севооборота (10… 15 лет), однако, после второй ротации можно переходить к более интенсивным севооборотам - как для средней и слабой степени выпаханности.

На тех полях, где имеется возможность внесения органических удобрений, сроки восстановления почв разной степени выпаханности сокращаются. При расчете времени восстановления почв в таком случае к сумме поступающих послеуборочных остатков добавляют количество внесенных органических удобрений, выраженное в сухом веществе.

В тех случаях, когда в хозяйствах существует необходимость эксплуатировать более интенсивные севообороты, чем предлагается выше, возможно внедрение таких севооборотов, однако, для снижения степени выпаханности при этом рекомендуется переходить к энергосберегающим технологиям (безотвальная обработка почвы, оставление измельченной соломы на поверхности, использование сеялок прямого высева и др.). Энергосберегающие технологии позволяют снизить интенсивность минерализации свежего органического вещества и тем самым способствуют накоплению ЛОВ и снижению степени выпаханности почв.

Библиографический список

1. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. М.: Изд-во МСХА, 2001. 473 с.

2. Хитров Н.Б. Деградация почвы и почвенного покрова: понятия и подходы к получению оценок // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры её предупреждения. М., 1998. Т. 1. С. 20-26.

3. Деградация и охрана почв. /Под ред. Г.В. Добровольского. М., 2002. 654 с.

4. Розанов Б.Г. Почвенный покров земного шара. М.: Изд-во МГУ, 1977. 248 с.

5. Муха В.Д. Общие закономерности и зональные особенности изменения почв главных генетических типов под воздействием сельскохозяйственной культуры: Автореф. … д-ра с.-х. наук. Харьков, 1979. 36 с.

6. Горобец М.А. Влияние сельскохозяйственного использования на свойства южного чернозема. //Плодородие почв и эффективность удобрений. /Тр. Харьковского с.-х. ин-та. Харьков, 1980. С. 20-21.

7. Дегтярев В.В. Сравнительные исследования количественных и качественных изменений гумуса в почвах под влиянием их сельскохозяйственного использования: Автореф. … канд. с.-х. наук. Харьков, 1987. 20 с.

8. Когут Б.М. Оценка степени выпаханности черноземов по содержанию гумуса //Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. М.: Изд. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева, 1998. Т. 1. С. 47-49.

9. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Середова Е.М. Оценка степени выпаханности почв. //Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. М.: Изд. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 1998. Т. 1. С. 35-36.

10. Ганжара Н.Ф., Флоринский М.А., Борисов Б.А. Определение норм органических удобрений с учетом степени выпаханности почв на основе учета содержания легкоразлагаемых форм органических веществ в почве. //Управление плодородием почв в условиях интенсивного их использования. М.: Изд-во МСХА, 1992. С. 47-52.

11. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбеков Р.Ф. Практикум по почвоведению. М.: Агроконсалт, 2002. 280 с.

12. Надежкин С.М. Органическое вещество почв лесостепи Приволжской возвышенности и пути его регулирования. Пенза: Пензенская ГСХА, 1999. 241 с.

Размещено на Allbest.ru