Главная Коллекция "Otherreferats" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Особенности формирования плодородия лёгких дерново-подзолистых почв при окультуривании и длительном применении различных систем удобрения в условиях северо-запада Российской Федерации

Особенности формирования плодородия лёгких дерново-подзолистых почв при окультуривании и длительном применении различных систем удобрения в условиях северо-запада Российской Федерации

Изучение закономерностей изменения в процессе окультуривания агрогенетических свойств разных по генезису дерново-подзолистых почв. Установление агроэкологических последствий применения систем удобрения на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 29.01.2018
Размер файла 122,0 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.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет

На правах рукописи

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук

Особенности формирования плодородия лёгких дерново-подзолистых почв при окультуривании и длительном применении различных систем удобрения в условиях северо-запада Российской Федерации

Специальность 06.01.04 - агрохимия

Цыганова Надежда Александровна

Санкт-Петербург - Пушкин

Диссертация выполнена на кафедре агрохимии и агроэкологии Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Научные консультанты: доктор с.-х. наук, профессор, академик РАСХН Ефимов Виктор Никифорович

доктор с.-х. наук, профессор Царенко Василий Павлович.

Официальные оппоненты: доктор с.-х. наук, профессор, академик РАСХН Семёнов Виктор Анатольевич,

доктор с.-х. наук Воробейков Геннадий Александрович,

доктор с.-х. наук Попов Александр Иванович.

Ведущее предприятие (учреждение): ГНУ «Псковский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

Защита диссертации состоится 25 октября 2007 года в __ часов __ минут на заседании диссертационного совета Д 220.060.03 при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург - Пушкин, Петербургское шоссе, 2, корпус 1А, ауд. 239.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан «2007 г.

Учёный секретарь диссертационного совета В.П. Царенко.

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Пахотный фонд Северо-Западного района Российской Федерации, по данным Н.Л. Благовидова (1968), на 56 % представлен дерново-подзолистыми почвами лёгкого гранулометрического состава (песчаными, супесчаными и легкосуглинистыми). Они обладают общими неудовлетворительными агропроизводственными свойствами: бесструктурностью, обусловленной низким содержанием илистой фракции; высокой водопроницаемостью и незначительной водоудерживающей способностью, приводящих к вымыванию легкорастворимых элементов питания; малыми запасами гумуса при преобладании в его групповом составе фульвокислот; неблагоприятными физико-химическими свойствами, проявляющимися в низких ёмкости поглощения и буферности; ограниченным содержанием элементов питания. Агрономически и экономически оправданное использование почв лёгкого гранулометрического состава предполагает их окультуривание, однако затратность этого процесса пока не изучена.

Дерново-подзолистые почвы, объединяемые в группу «лёгких», всё же характеризуются неоднородными агрогенетическими свойствами, а следовательно, и различной отзывчивостью на окультуривающие мероприятия. Предыдущими исследованиями (Ф.И. Левин, 1972; Б.А.Никитин, 1976, 1986) доказано, что оптимизация агрохимических свойств обычно происходит на стадии хорошей окультуренности последних. Однако и окультуренные дерново-подзолистые почвы - весьма неустойчивые в экологическом отношении объекты. Сохранение высокого уровня их плодородия требует применения дифференцированных агротехнических мероприятий, в частности, использования соответствующих систем удобрения с учётом генетических особенностей почв. В результате возникает необходимость комплексного исследования данной категории почв при особом внимании к их гумусному состоянию, оказывающему влияние практически на все агрономические свойства.

Цель работы - научное обоснование особенностей формирования плодородия лёгких дерново-подзолистых почв при окультуривании и последующем сельскохозяйственном использовании.

Задачи исследования состояли в:

- изучении закономерностей изменения в процессе окультуривания агрогенетических свойств разных по генезису дерново-подзолистых почв;

- установлении агроэкологических последствий длительного применения различных систем удобрения на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах;

- оценке экономической и энергетической эффективности формирования и сельскохозяйственного использования хорошо окультуренных дерново-подзолистых почв.

Научная новизна. Впервые в условиях Северо-Запада России выполнена комплексная оценка процесса окультуривания дерново-подзолистых почв лёгкого гранулометрического состава с учётом их генетических особенностей. Установлены параметры плодородия песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв разного генезиса и разной степени окультуренности. Дано агроэкологическое обоснование различных систем удобрения на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах, в том числе оценено их влияние на гумусное состояние хорошо окультуренных видов. Проведена оценка экономической и энергетической эффективности формирования и последующего сельскохозяйственного использования хорошо окультуренных дерново-подзолистых почв.

Практическая значимость исследования состоит в разработке научных рекомендаций по достижению и сохранению оптимальных параметров плодородия дерново-подзолистых почв.

Защищаемые положения:

1) параметры изменения агрохимических свойств дерново-подзолистых почв лёгкого гранулометрического состава в процессе окультуривания в зависимости от генетических особенностей природных аналогов;

2) параметры энергетических и материально-денежных затрат на формирование хорошо окультуренных дерново-подзолистых почв лёгкого гранулометрического состава;

3) агроэкологическая, энергетическая и экономическая эффективность систем удобрения на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на научно-производственных конференциях «Гумус и почвообразование» (Санкт-Петербургский ГАУ, 2000 - 2005 гг.); на ХХХIV научно-практической конференции «Наука - возрождению сельского хозяйства в ХХI веке (Великолукская ГСХА, 2001 г.); на областной экологической конференции «Рио + 10: охрана окружающей среды, природопользование, образование» (Великолукская ГСХА, 2002 г.); на общественно-научной конференции «Природные и культурные ландшафты: проблемы экологии и устойчивого развития» (Псковский ГПИ, 2002 г.); на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов «Аграрная наука на современном этапе» (Санкт-Петербургский ГАУ, 2002 и 2003 гг.); на региональной научно-практической конференции «Проблемы экологической устойчивости жизни на земле» (Великолукская ГСХА, 2003 г.); на международной конференции «Медико-биологические проблемы экологической безопасности агропромышленного комплекса» (НМЦ по экологически безопасным технологиям в АПК, Сергиев Посад, 2003 г.); на Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных Северо-Западного Федерального округа «Молодые учёные в научном обеспечении сельского хозяйства на современном этапе» (Санкт-Петербургский ГАУ, 2003 г.); на Всероссийской конференции молодых учёных и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений «Молодые учёные - сельскому хозяйству России» (Московская СХА им. К.А.Тимирязева, 2004 г.); на II Всероссийской конференции молодых учёных и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений «Инновации молодых учёных - сельскому хозяйству России» (РГАУ - МСХА им. К.А.Тимирязева, 2005 г.); на международной научно-практической конференции «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пензенская ГСХА, 2005 г.); на научно-практической конференции «Инновации молодых учёных - развитию АПК России» (Великолукская ГСХА, 2006 г.); на межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные технологии и тенденции развития сельскохозяйственного производства» (Великолукская ГСХА, 2006 г.); на международной научной конференции «Агрохимические приёмы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтных системах земледелия» (ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова, 2006 г.); на международной научно-практической конференции «Роль молодых учёных в развитии науки» (Великолукская ГСХА, 2007 г.); на международной научно-практической конференции «Роль молодых учёных в реализации национального проекта «Развитие АПК» (МГАУ им. В.П.Горячкина, 2007 г.).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству. Результаты полевых опытов и аналитических исследований представлены 54 таблицами и 26 рисунками. Список используемой литературы включает 438 наименований, из них 14 - на иностранных языках. Общий объём работы 407 страниц машинописного текста.

Основное содержание работы

1. Условия, объекты и методы исследований

Исследования проводились в южной и юго-восточной частях Псковской области. Природные условия районов проведения исследований (Великолукский, Себежский) типичные для Северо-Запада России. Климат умеренно-континентальный, находящийся под заметным влиянием Атлантического и Северного Ледовитого океанов. За год выпадает 645 мм осадков при среднегодовой температуре воздуха 4,2 єС, сумма эффективных температур 1975 єС. Дерново-подзолистые почвы занимают более 90 % пахотного фонда. Наиболее распространённые почвообразующие породы (водно-ледниковые, озёрно-ледниковые, моренные) относятся к единой генетической группе гляциальных наносов.

Метеорологические условия в годы проведения исследований (1987 - 2005 гг.) отличались значительной пестротой. В разные вегетационные периоды выпадало от 231 до 599 мм осадков, среднесуточные температуры воздуха изменялись от 12,9 єС до 15,6 єС. Это оказывало существенное влияние на рост и развитие растений, а также на эффективность систем удобрения. агрогенетический подзолистый почва

В качестве объектов исследования использовались целинные, слабо-, средне- и хорошо окультуренные дерново-подзолистые почвы южной части Северо-Западного района России. Характер изменения их свойств в процессе естественно-антропогенного формирования оценивался сравнительно-генетическим методом, заключающимся в сопоставлении почв разной степени окультуренности с их современными целинными аналогами (Б.А.Никитин, 1976, 1986). Почвенные образцы отбирались из верхних горизонтов в 10 точках в радиусе 5 м вокруг разреза, из нижних - в 5 точках по стенке разреза.

Целинные аналоги изучаемых почв, согласно классификации Почвенного института имени В.В.Докучаева (1977), представлены:

1) дерново-слабоподзолистой псевдофибровой песчаной почвой на озёрно-ледниковом песке под вторичным берёзово-сосновым лесом;

2) дерново-слабоподзолистой обычной песчаной почвой на бескарбонатном моренном песке под хвойно-широколиственным лесом;

3) дерново-слабоподзолистой остаточно-карбонатной песчаной почвой на карбонатном моренном песке под разнотравно-злаковым лугом;

4) слабоподзолистой слабодифференцированной песчаной почвой на флювиогляциальном песке под мохово-вересково-брусничниковым сосновым бором;

5) слабоподзолистой обычной песчаной почвой на флювиогляциальном песке, подстилаемом тяжёлым моренным суглинком, под зеленомошным сосновым лесом.

История использования пахотных почв восстановлена на основе книг истории полей севооборотов и путём опроса агрономов и владельцев приусадебных участков. Все слабоокультуренные виды предшествующие 35 - 40 лет использовались в системе полевых севооборотов, где в среднем в год на 1 га вносилось от 2,5 до 5,0 т навоза, от 0,1 до 0,4 т извести и от 50 до 100 кг действующего вещества минеральных удобрений. Среднеокультуренные почвы использовались в полевых и прифермском севооборотах. Их среднегодовая удобренность составила: навоз 7 - 13 т/га, известь 0,2 - 0,4 т/га, минеральные удобрения 100 - 130 кг/га действующего вещества. Хорошо окультуренные почвы сформировались на землях прифермского севооборота и приусадебных участков, где в расчёте на 1 га вносили 18 - 42 т органических удобрений, 0,3 - 0,9 т известковых материалов, 10 - 140 кг действующего вещества минеральных удобрений.

Изучение различных систем удобрения на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах проведено в 1987 - 2005 гг. в полевых и микрополевом опытах в учхозе «Удрайское» Великолукской ГСХА.

Полевые опыты выполнялись на базе стационарных зернопропашного («ранний картофель - озимая рожь - кормовая свёкла - овёс - кукуруза - ячмень») и зернотравянопропашного («вико-овсяный пар - озимая рожь - клевер - клевер - картофель - ячмень - лён») севооборотов. Схема опыта в условиях интенсивного зернопропашного севооборота включала контрольный вариант (без удобрений), вариант с ежегодным применением моноазотной системы удобрения (N90-120), полного минерального удобрения (N90-120P60K60) и его совместного внесения с навозом (N90-120P60K60 + навоз, по 40 т/га под картофель и кукурузу). В севообороте с многолетними травами навоз в дозе 40 т/га вносили под озимую рожь и картофель, остальные культуры выращивались по его последействию. Минеральные удобрения применялись в дозах, эквивалентных по содержанию NPK в соответствующей дозе навоза. Размер делянок в опытах 50 - 112 м2, повторность 3 - 4-кратная.

Микрополевой опыт заложен в полиэтиленовых сосудах без дна размером 1х1х0,4 м. В них искусственно формировалась верхняя часть профиля хорошо окультуренной песчаной дерново-слабоподзолистой почвы, включающая горизонты АПАХ и А2В. Изучение различных видов органических удобрений велось в звене полевого севооборота «вико-овсяный пар - озимая рожь - люпин на зелёную массу». Все виды органических удобрений внесены в занятом пару. Их дозы выровнены по содержанию сухого вещества в 40 т навоза и составили: подстилочный навоз - 40 т/га, торфонавозный компост - 41 т/га, органоглинистый сапропель - 156 т/га, зелёная масса люпина - 74 т/га. Повторность опыта 4-кратная.

Во всех опытах возделывались районированные сорта сельскохозяйственных культур по типичным для зоны технологиям с максимально возможным использованием средств механизации. Исследования, наблюдения и анализы выполнялись на основании общих и специальных методических руководств. Почвенные образцы отбирались с 2 - 3 повторений анализируемых вариантов. В отобранных образцах определялись: содержание гумуса - по Тюрину с фотоколориметрическим окончанием; групповой и фракционный состав гумуса - по Пономарёвой и Плотниковой; лабильный гумус - в щелочной вытяжке; валовое содержание азота - по Гинзбург-Щегловой; легкогидролизуемый азот - по Тюрину и Кононовой; нитрификационная способность - по Кравкову; нитратный азот - по Грандваль-Ляжу; аммиачный азот - фотоколориметрически с реактивом Несслера; рНН2О и рНКС1 - потенциометрически; обменная кислотность и содержание подвижного алюминия - по Соколову; гидролитическая кислотность - по Каппену; сумма обменных оснований - по Каппену-Гильковицу; гранулометрический состав - по Качинскому. Аналитические исследования выполнены на кафедре агрохимии и почвоведения Великолукской ГСХА. Учёт урожая в опытах вёлся сплошным весовым методом. Статистическая обработка результатов экспериментов выполнялась дисперсионным и разностным методами с использованием ПК.

2. Изменение агрогенетических свойств песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв разного генезиса в процессе окультуривания

Большинство отечественных учёных под окультуриванием понимает процесс антропогенного улучшения почв как среды обитания сельскохозяйственных культур. Вопросу о влиянии окультуривания на свойства дерново-подзолистых почв посвящены многочисленные исследования почвоведов и агрохимиков (Н.Л.Благовидов, 1954; И.Ф.Гаркуша, 1956; А.С.Коновалова, 1967; А.А.Коротков, 1970; Ф.И.Левин, 1972; Т.Н.Кулаковская и др., 1974; Г.И.Григорьев, 1975; В.К.Пестряков, 1977; Б.А.Никитин, 1986; Э.А.Гагарина и др., 1995). Однако они не охватывают в достаточной степени существующее разнообразие лёгких почв, обусловленное прежде всего генетическими различиями почвообразующих пород.

Практически все агрогенетические свойства почвы в значительной степени связаны с содержанием и качественным составом гумуса. Гумусное состояние почв определяет развитие многих элементарных почвообразовательных процессов, в том числе гумусово-аккумулятивного и подзолистого, что находит соответствующее отражение в морфологическом облике почв. Роль органического вещества в формировании кислотно-основного состояния почвы обусловлена, главным образом, выраженными коллоидными свойствами гумусовых веществ. Это имеет особое значение для лёгких почв, отличающихся низкими ёмкостью поглощения и буферностью минеральной части. Гумус почвы традиционно рассматривается как основной источник азотного питания растений. Оптимизация гумусного и азотного состояния почвы и обеспечение сельскохозяйственных культур азотом, по существу, неразрывно связаны между собой и представляют обязательное условие интенсивного земледелия на дерново-подзолистых почвах.

2.1 Изменение морфологических свойств песчаных и супесчаных подзолистых почв при окультуривании

Изменение морфологического строения целинных почв после их освоения бывает столь значительным, что Н.И.Смеян и Г.С.Цитрон (1997) предлагают рассматривать его в качестве диагностического показателя уровня окультуренности.

Объекты нашего исследования - целинные подзолистые и дерново-подзолистые почвы лёгкого гранулометрического состава - имели типичное морфологическое строение: А0 (Ад) - А1 (А1А2) - А2В (А2) - В - ВС. Гумусовый горизонт целинных дерново-подзолистых почв имел мощность от 9 до 16 см. Горизонт А1 целинных аналогов на озёрно-ледниковом и бескарбонатном моренном песках, сформированных под смешанным лесом, вследствие светло-серой окраски мало отличался от расположенного под ним оподзоленного горизонта А2В. Горизонт А1 луговой остаточно-карбонатной почвы имел более тёмную серую окраску из-за большего содержания гуминовых кислот в составе гумуса. В профиле подзолистых почв на флювиогляциальных песках гумусовый горизонт отсутствовал, под лесной подстилкой сформированы небольшой по мощности (5 - 12 см) переходный горизонт А1А2 и белёсый подзолистый горизонт А2 мощностью 23 - 25 см. В целинном аналоге почвы на маломощном флювиогляциальном песке подстилающий его тяжёлый моренный суглинок морфологически чётко отличим от переходного горизонта ВС по гранулометрическому составу, окраске и плотности сложения.

Изменения морфологического строения при окультуривании почв разного генезиса носили сходный характер и затрагивали, в основном, верхнюю часть профиля.

Основное морфологическое отличие пахотных почв на стадии слабой окультуренности заключалось в наличии светло-серого пахотного слоя мощностью 14 - 20 см, сформированного на месте прежних горизонтов А0 (Ад), А1 (А1А2) и А2 (А2В). Дальнейшее окультуривание сопровождалось ослаблением подзолообразовательного и усилением дернового процессов, что находит отражение в изменениях морфологических признаков почвенного профиля. Мощность пахотного слоя среднеокультуренных почв увеличилась до 20 - 23 см. Под ним сформирован переходный горизонт А1А2 мощностью 8 - 26 см, образование которого в большей степени связано с усилением миграции растворимых гумусовых веществ, в меньшей - с новообразованием гумуса в самом горизонте из корневых остатков культурных растений. Тёмно-серый пахотный слой хорошо окультуренных почв мощностью 22 - 25 см имеет благоприятные возможности для углубления, так как на фоне интенсивного применения органических удобрений под ним сформирован горизонт А1 мощностью 5 - 18 см.

В то же время течение подзолообразовательного процесса продолжалось даже на стадии хорошей окультуренности, однако сопровождалось перемещением его признаков в более глубокие горизонты. В изученных объектах отмечено опускание нижней границы горизонта А2 (А2В) на 9 - 36 см. По-видимому, это являлось следствием усиления миграции из пахотного слоя наиболее подвижных гумусовых веществ, разрушающих минералы верхней части иллювиального горизонта.

2.2 Изменение гранулометрического состава песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв при окультуривании

Гранулометрический состав почв принадлежит к числу весьма «консервативных» агрогенетических свойств. В природных условиях его существенное изменение под влиянием почвообразовательных процессов требует многих столетий. Деятельность человека может ощутимо ускорить эти изменения, особенно в пределах пахотного слоя (И.Ф.Гаркуша, 1956; Л.Ю.Рейнтам, А.В.Раускас, 1965; Б.П.Градусов, 2005).

Характерной особенностью целинных аналогов, сформированных на песчаных отложениях, являлась слабая дифференциация их профилей по гранулометрическому составу (табл. 1). Все генетические горизонты этих почв принадлежали к крупнопылевато-рыхлопесчаной разновидности. Содержание в них илистой фракции не достигало 2 %. Элювиально-иллювиальные процессы перераспределения илистых частиц по горизонтам ослаблены.

Однако в гранулометрическом составе почв сохранились и особенности, унаследованные ими от материнской породы.

Характерной особенностью гранулометрического состава почв, сформированных на озёрно-ледниковом песке, являлось преобладание фракции мелкого песка (40,8 - 61,6 %), сформированных на моренном и флювиогляциальном песке - фракции крупного и среднего песка (41,3 - 70,3 %). В дерново-подзолистой почве на бескарбонатном моренном песке наблюдалось хотя и слабое, но заметное обогащение физической глиной гумусового горизонта относительно материнской породы, свидетельствующее о выветривании в нём первичных минералов. Верхняя часть профиля остаточно-карбонатной почвы (горизонты А1 и А2В), напротив, обеднена глинистыми частицами относительно горизонтов В и ВССа.

По мнению А.С.Коноваловой (1967), Э.И.Гагариной с соавторами (1995), существенное изменение гранулометрического состава может наблюдаться лишь у хорошо окультуренных почв. У изученных песчаных почв ощутимое накопление физической глины в пахотном слое отмечалось уже на стадии слабой окультуренности, вследствие чего они перешли в разновидность крупнопылевато-связнопесчаных почв. Ещё отчётливее выражен аккумулятивный характер распределения илистых частиц и физической глины в профиле средне- и хорошо окультуренных почв, пахотный слой которых представлен песчаной супесью. В ослабленном виде этим процессом затронуты и непосредственно расположенные под пахотным аккумулятивно-элювиальные горизонты А1 или А1А2.

Таблица 1 - Изменение гранулометрического состава почв, сформированных на песчаных породах, при окультуривании (в среднем по объектам исследования)

Почвы

Горизонты

Фракции (размер частиц, мм) %

1 - 0,25

0,25 - 0,05

0,05 - 0,01

0,01 - 0,005

0,005 - 0,001

менее 0,001

менее 0,01

Целинные

А1 (А1А2)

53,3

18,0

24,4

1,4

1,2

1,7

4,3

А2 (А2В)

49,3

16,9

30,7

1,0

0,9

1,2

3,1

В

54,2

23,8

18,2

1,1

1,1

1,6

3,8

ВС

58,0

18,3

19,8

1,5

1,1

1,3

3,9

Слабо-окультуренные

АПАХ

50,8

21,0

21,8

1,7

1,9

2,8

6,4

А2 (А2В)

49,2

19,3

27,6

1,5

0,9

1,5

3,9

В

53,9

23,3

18,4

1,2

1,3

1,9

4,4

ВС

59,2

18,0

18,9

1,3

1,1

1,5

3,9

Средне-окультуренные

АПАХ

44,9

22,4

22,7

4,1

2,6

3,3

10,0

А1А2

47,0

22,3

20,5

4,3

2,3

3,6

10,2

А2В

42,9

25,6

28,0

1,0

1,1

1,4

3,5

В

49,8

22,8

22,2

1,4

1,7

2,1

5,2

ВС

53,0

21,1

21,5

1,7

1,2

1,5

4,4

Хорошо окультуренные

АПАХ

50,0

21,1

19,3

3,2

2,9

3,5

9,6

А1 (А1А2)

43,5

30,4

17,1

3,1

2,6

3,3

9,0

А2В

51,4

23,8

19,9

1,3

1,6

2,0

4,9

В

53,3

26,9

15,1

1,4

1,3

2,0

4,7

ВС

60,4

18,0

17,5

1,5

1,2

1,4

4,1

Существенное изменение гранулометрического состава исходных песчаных почв связано с действием различных факторов. Э.И.Гагарина с соавторами (1995) считает, что этому способствуют условия контрастного водного режима, при которых образующиеся гумусовые вещества не вызывают нисходящую миграцию, тогда как под их действием активизируется выветривание, способствующее дроблению песчаных фракций. Н.И.Смеян и Г.С.Ржеутская (1988) признают значительную роль в этом процессе высокодисперсных гумусовых веществ, а Ф.И.Левин (1972) объясняет этот факт формированием благоприятных условий для биосинтеза вторичных минералов из золы культурных растений и удобрений. Во всяком случае, утяжеление гранулометрического состава песчаных почв в процессе их использования на пахотных угодьях можно считать закономерным и доказанным.

2.3 Изменение кислотно-основных свойств песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв при окультуривании

Проведённые исследования выявили, что кислотно-основные свойства целинных почв подзолистого типа, сформированных на бескарбонатных песчаных отложениях (озёрно-ледниковых, моренных и флювиогляциальных), характеризовались неблагоприятными показателями, близкими по абсолютным значениям (табл. 2). По всему профилю они имели очень сильнокислую и сильнокислую реакцию и крайне низкое содержание обменных оснований. При этом пик обменной и гидролитической кислотности приходился на верхний элювиальный слой - горизонты А1 (А1А2) и А2 (А2В). В то же время у остаточно-карбонатной почвы эти свойства вполне удовлетворительные, хотя и её верхние горизонты заметно выщелочены относительно материнской породы.

Обменная кислотность горизонта А1 (А1А2) целинных аналогов сформирована преимущественно катионами алюминия. У подзолистых и дерново-подзолистых почв на кислых песчаных отложениях это свойственно и более глубоким горизонтам; у остаточно-карбонатной почвы соотношение между катионами водорода и алюминия вниз по профилю выравнивалось.

Целинные почвы имели низкую ёмкость катионного обмена и слабо насыщенный основаниями почвенный поглощающий комплекс. В песчаных почвах, крайне обеднённых минеральными коллоидами, ёмкость ППК, по мнению В.Н.Переверзева (2001), определяется в основном органической частью. Это обусловливает высокую зависимость этого показателя от содержания гумуса.

После сельскохозяйственного освоения действие ряда природных факторов формирования неблагоприятных кислотно-основных свойств почвы ослабевает. В частности, исчезает лесная подстилка, что ведёт к уменьшению количества образующихся фульвокислот (Ф.И.Левин, 1972). Однако в пахотных почвах значительно возрастают потери кальция и магния вследствие их выноса урожаем, инфильтрации в грунтовые воды и эрозионного смыва (А.Н.Небольсин и др., 1983), поэтому изменение кислотно-основных свойств определяется, в основном, балансом кальция и магния в системах удобрения.

Применяемые на слабо- и среднеокультуренных почвах дозы навоза и извести обеспечивали повышение pH водной вытяжки пахотного слоя в среднем на 0,89 единицы, pH солевой вытяжки - на 0,83 единицы, суммы обменных оснований - на 3,16 мг-экв/100 г почвы, ёмкости катионного обмена - на 3,45 мг-экв/100 г и снижение гидролитической кислотности на 0,61 мг-экв/100 г почвы. Этого оказалось достаточно для оптимизации кислотно-основного состояния остаточно-карбонатной почвы. У почв, сформированных на кислых материнских породах, реакция среды оставалась далёкой от оптимума (pHKCl - 4,83). Сельскохозяйственное использование последних даже при известковании (0,1 - 0,4 т/га в среднем в год) не способствовало повышению ёмкости катионного обмена, что, по мнению Г.И.Григорьева (1975), является главным препятствием при окультуривании песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв.

Кислотно-основные свойства хорошо окультуренных почв улучшились не только в пределах пахотного, но и в подпахотных горизонтах.

Таблица 2 - Изменение кислотно-основных свойств почв, сформированных на песчаных породах, при окультуривании

Почвы

Гори-

зонты

рНН20

рНКС1

Нобм

А1

Нг

S

V, %

А1

Нобм

Нг

Нобм

мг-экв/100 г

Почвы на бескарбонатных песчаных отложениях (в среднем)

Целинные

А1 (А1А2)

4,70

3,79

0,53

0,39

3,23

1,69

34

0,74

6,1

А2 (А2В)

5,09

3,99

0,53

0,39

3,01

1,18

28

0,74

5,7

В

5,39

4,32

0,43

0,33

1,28

1,21

49

0,77

3,0

ВС

5,29

4,31

0,39

0,27

1,20

1,86

61

0,69

3,1

Слабо-окультуренные

АПАХ

5,61

4,85

0,26

0,16

2,58

2,21

46

0,62

9,9

А2 (А2В)

4,98

4,21

0,37

0,28

2,09

1,75

46

0,76

5,7

В

5,43

4,52

0,38

0,29

1,03

1,72

63

0,76

2,7

ВС

5,13

4,48

0,39

0,28

1,06

1,56

60

0,72

2,7

Средне-окультуренные

АПАХ

5,95

4,80

0,24

0,14

2,84

2,50

47

0,58

11,8

А1А2

5,70

4,56

0,32

0,25

2,43

2,17

47

0,78

7,6

А2В

5,55

4,75

0,33

0,26

1,36

1,97

59

0,79

4,1

В

5,29

4,50

0,36

0,26

1,12

1,84

62

0,72

3,1

ВС

5,72

4,80

0,43

0,34

0,91

2,02

69

0,79

2,1

Хорошо окультуренные

АПАХ

6,49

5,78

0,12

0,06

2,12

4,84

70

0,50

17,7

А1 (А1А2)

6,62

5,72

0,16

0,09

1,39

3,85

74

0,56

8,7

А2В

5,01

4,83

0,23

0,16

1,27

2,43

66

0,70

5,5

В

5,97

4,72

0,37

0,23

1,01

2,02

67

0,62

2,7

ВС

5,61

4,67

0,38

0,29

0,96

2,21

70

0,76

2,5

Почвы на карбонатном моренном песке

Целинная

А1

6,21

5,21

0,07

0,06

1,40

5,94

81

0,86

20,0

А2В

6,48

5,68

0,04

0,03

1,05

2,57

71

0,75

26,3

В

6,92

6,11

0,03

0,02

0,58

2,38

60

0,67

19,3

ВССа

7,47

6,98

0,03

0,01

0,70

2,38

77

0,33

23,3

Слабо-окультуренная

АПАХ

6,48

5,44

0,05

0,04

0,88

11,00

93

0,80

17,6

А2В

6,23

4,90

0,02

0,01

0,40

5,30

79

0,50

20,0

В

7,03

5,97

0,02

0,01

0,53

4,20

89

0,50

26,5

ВССа

7,46

6,80

0,02

0,01

0,53

1,50

74

0,50

26,5

Средне-окультуренная

АПАХ

7,33

6,24

0,04

0,03

0,53

12,20

96

0,75

13,3

А1А2

6,81

6,35

0,02

0,01

0,53

4,30

89

0,50

26,5

А2В

6,84

5,58

0,03

0,02

0,53

2,20

81

0,67

17,7

В

7,11

6,13

0,02

0,01

0,35

3,10

90

0,50

17,5

ВССа

7,44

6,98

0,02

0,01

0,18

3,76

95

0,50

9,0

Хорошо окультуренная

АПАХ

7,81

6,94

0,05

0,04

0,45

9,90

96

0,80

9,0

А1

7,12

6,41

0,04

0,03

1,08

8,71

89

0,75

27,0

А2В

6,55

5,13

0,02

0,01

0,58

5,54

91

0,50

29,0

В

6,55

5,74

0,02

0,01

0,23

8,71

88

0,50

11,5

ВССа

7,65

7,12

0,02

0,01

0,53

4,16

89

0,50

26,5

Наиболее высокими величинами pHKCl (6,94)и S (9,90 мг-экв/100 г почвы) характеризовалась остаточно-карбонатная почва, причём достигнуты они на фоне низких среднегодовых доз извести (0,4 т/га). Окультуривание почв на озёрно-ледниковом и бескарбонатном моренном песках при среднегодовом внесении 0,6 - 0,9 т/га извести сопровождалось формированием близких к оптимальным параметров кислотно-основного состояния: рНКС1 6,16 - 6,55; Нг 1,40 - 1,98 мг-экв/100 г почвы; S 5,60 - 6,10 мг-экв/100 г почвы; V 74 - 81 %. Применение преимущественно органической системы удобрения со среднегодовым внесением 42 т/га не обеспечивало принципиального улучшения кислотно-основных свойств сформированной на очень сильнокислом флювиогляциальном песке почвы приусадебного участка (pHKC1 - 4,96, Hг - 2,64 мг-экв/100 г, S - 3,99 мг-экв/100 г, V - 60 %).

В верхней части профилей хорошо окультуренных почв на бескарбонатных песчаных отложениях произошло значительное расширение отношения Нг/Нобм, что указывает на опережающее снижение активной и обменной кислотности. Увеличение суммы обменных оснований и степени насыщенности ими свидетельствуют об усилении процесса аккумуляции поглощённых оснований на стадии хорошей окультуренности песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв. Этот процесс связан, в первую очередь, с гумусонакоплением и изменением качественного состояния составных частей поглощающего комплекса.

2.4 Изменение гумусного состояния песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв при окультуривании

Природные условия Северо-Западного района России не благоприятствуют гумусонакоплению. В особой степени это проявляется на почвах лёгкого гранулометрического состава, интенсивно промываемых осадками, обеднённых илистой фракцией и, как правило, основаниями. Отказаться от сельскохозяйственного использования песчаных и супесчаных почв невозможно, поскольку их доля в составе почвенного покрова региона превышает 30 %. К тому же их значительная часть принадлежит к окультуренным видам.

2.4.1 Изменение содержания и общих запасов гумуса

Содержание гумуса в верхних горизонтах изучаемых целинных почв находилось в пределах 0,53 - 1,66 % (табл. 3) и существенно зависело от особенностей химического состава растительных остатков и почвообразующих пород.

Вследствие очень малой массы органических остатков, преобладания грибной микрофлоры и исключительно высокого окислительного потенциала минимальным содержанием гумуса в верхнем аккумулятивно-элювиальном горизонте (0,53 - 0,81 %) и в целом в метровой толще (17 - 38 т/га) характеризовались песчаные почвы, сформированные на флювиогляциальных и озёрно-ледниковых отложениях под лесной растительностью. Более высокая гумусированность (1,03 %) была свойственна почве, образовавшейся на моренном песке под смешанным лесом с участием травянистой растительности.

Таблица 3 - Изменение содержания и запасов гумуса в почвах, сформированных на песчаных породах, при окультуривании

Окультуренность

Содержание гумуса, %

Запасы в слое 0 - 100 см, т/га

АПАХ

А1 (А1А2)

А2 (А2В)

В

ВС

Псевдофибровые дерново-подзолистые почвы на озёрно-ледниковом песке

Целинная

-

0,71

0,19

0,10

0,12

38

Слабоокультуренная

0,53

-

0,17

0,17

0,14

39

Среднеокультуренная

1,14

0,24

0,29

0,21

0,16

69

Хорошо окультуренная

1,64

1,00

0,21

0,24

0,17

102

Обычные дерново-подзолистые на бескарбонатном моренном песке

Целинная

-

1,03

0,22

0,10

0,04

41

Слабоокультуренная

1,14

-

0,14

0,14

0,05

52

Среднеокультуренная

1,85

1,59

0,33

0,26

0,10

108

Хорошо окультуренная

2,22

1,78

0,47

0,28

0,10

133

Остаточно-карбонатные дерново-подзолистые на карбонатном моренном песке

Целинная

-

1,66

0,33

0,40

0,16

71

Слабоокультуренная

1,19

-

0,26

0,33

0,16

66

Среднеокультуренная

1,41

0,45

0,26

0,33

0,24

83

Хорошо окультуренная

1,97

0,90

0,52

0,48

0,31

118

Слабодифференцированные подзолистая и дерново-подзолистые почвы на флювиогляциальном песке

Целинная

-

0,52

0,12

0,04

0

17

Слабоокультуренная

0,59

-

0,10

0,07

0

23

Среднеокультуренная

1,33

1,02

0,48

0,19

0,05

83

Хорошо окультуренная

1,59

0,97

0,19

0,16

0,07

95

Обычные подзолистая и дерново-подзолистые почвы на флювиогляциальном песке, подстилаемом тяжёлым моренным суглинком

Целинная

-

0,81

0,17

-

0,12

28

Слабоокультуренная

1,03

-

0,28

-

0,16

50

Хорошо окультуренная

1,97

1,31

0,38

-

0,16

90

Вполне удовлетворительные показатели содержания (1,66 %) и запасов (71 т/га) гумуса были у дерново-подзолистой почвы на карбонатном моренном песке, развивающейся под луговой растительностью, которой свойственны значительные темпы гумификации.

Профиль всех целинных почв характеризовался снижением содержания гумуса с глубиной, хотя и менее резким, чем у суглинистых почв. Его среднее содержание в горизонте А2 (А2В) составило 0,21 %, в горизонте В - 0,16 %, в горизонте ВС - 0,09 %.

Большинство учёных (И.В.Тюрин, 1965; В.К.Пестряков, 1977; Л.Н.Александрова, 1980), изучавших процесс окультуривания подзолистых почв, пришли к выводу, что в результате их сельскохозяйственного освоения содержание гумуса уменьшается. Это объясняется частичным удалением лесной подстилки при проведении культуртехнических мероприятий и последующим вовлечением в пахотный слой крайне бедного гумусом подзолистого горизонта. Полученные нами данные, не отвергая указанной концепции, свидетельствуют о зависимости характера изменения гумусного состояния почвы от свойств исходного аналога. Если условия для накопления гумуса в последнем были крайне неблагоприятными (в нашем случае в почвах на любых кислых материнских породах), то у слабоокультуренных почв может и не наблюдаться уменьшение его содержания. И, наоборот, если целинный аналог имел удовлетворительный уровень гумусированности, как у остаточно-карбонатной почвы, то восстановить его не всегда удаётся и на стадии средней окультуренности.

По причине природной обеднённости гумусом подзолистых и дерново-подзолистых песчаных почв относительный рост его содержания у средне- и хорошо окультуренных видов составлял значительную величину - от 1,2 до 3,1 раза. Но абсолютные показатели и в этом случае продолжали оставаться невысокими (1,43 % у средне- и 1,88 % у хорошо окультуренных). Это указывает на то, что превращение вносимых в лёгкие почвы органических удобрений происходит, главным образом, в направлении минерализации. Согласно проведённым расчётам, коэффициент гумификации органических удобрений не превышал 14 %.

У средне- и хорошо окультуренных почв содержание гумуса существенно увеличилось и в подпахотных горизонтах, поэтому общие запасы гумуса в метровом слое возросли относительно целинных аналогов в 1,2 - 5,6 раза.

Таким образом, широко распространённые на Северо-Западе России песчаные и супесчаные почвы, как и любые другие, поддаются процессу окультуривания. Однако положительные изменения количественных параметров их гумусного состояния связаны с большими затратами и по абсолютным показателям не могут достигать уровня суглинистых почв.

2.4.2 Изменение качественного состава гумуса

Причинами неблагоприятного качественного состава гумуса песчаных почв подзолистого типа являются промывной водный режим, кислая реакция, тормозящая развитие бактериальной микрофлоры, низкая насыщенность основаниями и обеднённость высокодисперсными глинистыми минералами, необходимыми для закрепления гумусовых веществ. Содержание гуминовых кислот в составе гумуса изученных целинных почв невелико (14,4 - 29,0 %), причём 35 - 65 % их суммы приходилось на подвижную фракцию (табл. 4). Значительно выше доля фульвокислот (39,0 - 53,5 %), представленных преимущественно фракциями 1а и 1 (12,4 - 40,5 %). Гуматы и фульваты кальция в значительном количестве (34,7 %) обнаружены лишь в остаточно-карбонатной почве на карбонатном моренном песке.

Таблица 4 - Изменение качественного состава гумуса верхних горизонтов (А1, АПАХ) почв, сформированных на песчаных породах, при окультуривании (в % от общего углерода)

Окультуренность

Фракции гуминовых кислот

Фракции фульвокислот

Сгк

Сфк

Лабильный гумус

НО

Собщ

Nобщ

1

2

3

сумма

1а

1

2

3

сумма

Псевдофибровые дерново-подзолистые почвы на озёрно-ледниковом песке

Целинная

6,9

2,0

10,6

19,5

5,9

15,9

18,6

6,6

47,0

0,42

28,7

33,5

10,4

Слабоокультуренная

19,9

0

11,3

31,2

7,0

18,7

14,5

5,6

45,8

0,68

45,6

23,0

10,2

Среднеокультуренная

22,0

0

13,1

35,1

4,8

16,8

21,0

3,8

47,4

0,76

43,6

18,5

11,9

Хорошо окультуренная

20,9

4,5

17,3

42,7

4,2

12,7

18,7

8,8

44,4

0,96

37,8

12,9

13,6

Обычные дерново-подзолистые на бескарбонатном моренном песке

Целинная

9,3

0

5,1

14,4

4,2

22,9

5,1

6,8

39,0

0,37

36,4

46,6

10,9

Слабоокультуренная

15,0

0

10,7

25,7

3,0

18,7

4,6

13,2

39,5

0,65

36,7

34,8

10,6

Среднеокультуренная

13,7

1,9

17,5

33,1

3,6

14,1

5,0

15,2

37,9

0,87

31,4

29,0

10,8

Хорошо окультуренная

12,5

7,0

15,8

35,3

4,5

7,8

5,8

16,4

34,5

1,02

24,8

30,2

11,4

Остаточно-карбонатные дерново-подзолистые на карбонатном моренном песке

Целинная

16,7

8,0

4,3

29,0

12,4

0

26,7

9,0

48,1

0,60

29,1

22,9

13,8

Слабоокультуренная

15,0

2,2

8,6

26,7

17,3

0,8

23,4

7,9

49,4

0,54

34,0

23,9

12,5

Среднеокультуренная

18,5

5,1

11,9

35,5

11,7

0

19,4

12,7

43,8

0,81

30,2

20,7

13,9

Хорошо окультуренная

19,3

9,5

11,4

40,2

9,7

0

16,7

8,8

35,2

1,14

29,0

24,6

14,7

Слабодифференцированные подзолистая и дерново-подзолистые почвы на флювиогляциальном песке

Целинная

8,8

0

7,4

16,2

16,1

24,4

0

10,0

50,5

0,32

49,3

33,3

9,1

Слабоокультуренная

10,5

0

8,3

18,8

13,6

18,6

0

13,3

45,5

0,41

42,7

35,7

9,9

Среднеокультуренная

12,9

3,4

12,3

28,6

18,0

16,3

3,2

12,7

50,2

0,57

47,2

21,2

12,0

Хорошо окультуренная

16,7

6,0

10,1

32,8

4,4

19.4

0

12,8

36,6

0,90

40,5

30,6

12,9

Обычные подзолистая и дерново-подзолистые почвы на флювиогляциальном песке, подстилаемом моренным суглинком

Целинная

15,6

1,2

9,7

26,3

17,8

21,4

0

14,3

53,5

0,50

54,8

20,0

11,5

Слабоокультуренная

12,2

1,7

10,9

24,8

11,1

19,4

0

11,3

41,8

0,59

42,7

33,4

12,1

Хорошо окультуренная

21,2

3,4

7,0

31,6

12,8

12,8

0

7,0

32,6

0,97

46,8

35,8

13,5

Для верхних горизонтов целинных подзолистых и дерново-подзолистых почв на бескарбонатных песчаных отложениях характерен фульватный тип гумусообразования (Сгк:Сфк 0,32 - 0,50), на карбонатных - гуматно-фульватный (Сгк:Сфк - 0,60). Гумус нижних горизонтов этих почв принадлежит к фульватному типу. Общей особенностью качественного состава гумуса песчаных почв является высокое содержание лабильных соединений органического вещества (в среднем 39,7 %) и низкое - негидролизуемого остатка (31,3 %). Особенно значительной долей лабильного гумуса отличались целинные почвы на флювиогляциальных отложениях, что, по-видимому, связано с особенностями их минералогического состава: водно-ледниковые пески по своей сути являются чисто кварцевыми. Доля негидролизуемого остатка в составе гумуса целинных почв, сформированных под лесной растительностью, на 46 % выше по сравнению с луговой, что объясняется наличием в лесном опаде большого количества трудноразлагаемых веществ.

Изменения в групповом и фракционном составе гумуса пахотных почв в определённой степени повторяли количественные закономерности. У почв на кислых материнских породах улучшение качественного состава наблюдалось уже на стадии слабой окультуренности. Оно выражалось в увеличении на 16 - 79 % доли гуминовых кислот и расширении отношения Сгк:Сфк до 0,41 - 0,68. У среднеокультуренных почв это направление позитивных изменений выражено существеннее. В противоположность этой группе почв, у слабоокультуренной остаточно-карбонатной почвы показатели группового и фракционного состава ухудшались по сравнению с целинной.

Гумус хорошо окультуренных почв в пределах пахотного слоя выравнивался по содержанию гуминовых и фульвокислот. Относительно целинных аналогов доля первых увеличилась в среднем в 1,9 раза, а вторых - уменьшилась на 22 %. В результате произошедших изменений гумус почв, сформированных на озёрно-ледниковых и флювиогляциальных песках, стал относиться к гуматно-фульватному типу, у почв на моренных отложениях - к фульватно-гуматному. Однако доля лабильных соединений в составе гумуса осталась высокой (в среднем 36 %). Исходный состав гумуса подпахотных горизонтов хорошо окультуренных почв изменился незначительно.

С окультуренностью почвы связан и такой важный качественный показатель гумуса, как содержание в нём азота. Имеющиеся на этот счёт данные весьма противоречивы. Б.А.Никитин (1976, 1986), в частности, считает, что окультуривание сопровождается обеднением гумуса азотом; В.П.Дьяков (1974) и В.Д.Муха и др. (1994) придерживаются противоположного мнения. В процессе окультуривания исследованных почв отношение C:N расширилось с 9,1 - 13,8 до 11,4 - 14,7.

Таким образом, окультуривание широко распространённых на Северо-Западе России песчаных и супесчаных почв связано со значительными затратами. Особую сложность представляет оптимизация их гумусного состояния, которое даже у почв приусадебных земель далеко от показателей суглинистых разновидностей. При этом карбонатность материнской породы является фактором, благоприятствующим процессу окультуривания.

2.5 Изменение азотного состояния песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв при окультуривании

Поскольку азотное состояние почв тесно связано с содержанием в них гумуса, общее содержание азота в профиле целинных почв лёгкого гранулометрического состава крайне низкое и находится в соответствии с распределением в них гумуса (табл. 5).

Таблица 5 - Изменение азотного состояния почв, сформированных на песчаных породах, при окультуривании (в среднем по объектам исследования)

Почвы

Горизонты

Содержание соединений азота, мг N в 1 кг почвы

Запасы N в слое 0 - 100 см, т/га

валовой

легко-гидролизумый

нитрификационная способность

минеральный

всего

в том числе

N-NО3

N-NН4

Целинные

А1 (А1А2)

458

23

10

11

2

9

3,0

А2 (А2В)

229

16

5

6

2

4

В

153

13

3

4

2

2

ВС

146

8

1

5

0

5

Слабо-окультуренные

Апах

430

27

12

11

2

9

3,2

А2 (А2В)

178

17

6

5

1

4

В

187

12

3

4

1

3

ВС

146

7

1

6

0

6

Средне-окультуренные

Апах

720

38

15

16

5

11

5,3

А1А2

547

18

8

9

2

6

А2В

265

14

4

5

2

3

В

260

16

3

5

2

3

ВС

166

7

1

4

1

3

Хорошо окультуренные

Апах

833

45

26

18

7

11

5,8

А1 (А1А2)

738

26

14

12

4

8

А2В

241

15

5

5

3

2

В

282

13

3

6

2

4

ВС

227

11

1

4

1

3

На величину этого показателя оказали влияние характер естественной растительности и карбонатность почвообразующих пород. Особенно низким содержанием общего азота (330 мг/кг) отличался горизонт А1А2 подзолистой почвы на флювиогляциальном песке, сформированной под хвойным лесом. В гумусовом горизонте дерново-подзолистых почв на озёрно-ледниковом и бескарбонатном моренном песках, образовавшихся при участии лиственных пород, его количество оказалось выше (390 и 551 мг/кг, соответственно). Максимальное содержание валового азота (696 мг/кг) свойственно горизонту А1 луговой почвы на карбонатном моренном песке. Аналогичная закономерность наблюдалась и с запасами азота в метровом слое почвы. Они на 50 % выше в остаточно-карбонатной почве по сравнению с целинными почвами на бескарбонатных песчаных отложениях.

Верхние горизонты целинных аналогов изучаемых почв характеризовались низким содержанием легкогидролизуемых (15 - 33 мг/кг) и минеральных (7 - 16 мг/кг) соединений азота и слабой нитрификационной способностью (3 - 14 мг/кг) независимо от условий их формирования. Это служит ещё одним подтверждением неблагоприятности азотного режима лёгких дерново-подзолистых почв. Количество легкогидролизуемого азота вниз по профилю снижалось, коррелируя с его общим содержанием. Нитрификационная способность в нижней части профилей крайне слабая (0 - 6 мг/кг).

Общее содержание азота в пахотном слое слабоокультуренных вариантов либо снижалось (на 22 % в почве на озёрно-ледниковом песке, на 21 % в почве на карбонатном моренном песке), либо сохранялось на уровне целинных аналогов. Существенно не изменялись и запасы азота. Содержание легкогидролизуемого азота и нитрификационная способность имели тенденцию к увеличению.

Более заметные положительные изменения рассматриваемых показателей азотного состояния наблюдались на стадии средней и, особенно, хорошей окультуренности.

Валовое содержание азота в пахотном слое среднеокультуренной почвы на озёрно-ледниковом песке возросло на 42 %, на бескарбонатном моренном песке - на 80 %, на флювиогляциальном песке - на 95 %. Лишь у среднеокультуренной остаточно-карбонатной почвы оно сохранилось на уровне целинного аналога. Параметры относительного роста содержания валового азота на стадии хорошей окультуренности (от 1,1 до 2,6 раза) находились в зависимости от исходных величин. Возросла миграция азота в подпахотные горизонты. В результате запасы азота в метровом слое почвы увеличились в среднем в 1,9 раза.

Интенсивное окультуривание сопровождалось повышением содержания легкогидролизуемых соединений в пахотном слое среднеокультуренных почв в 1,7 раза, хорошо окультуренных - в 2,0 раза и усилением нитрификационной способности в 1,5 и 3,0 раза, соответственно. Однако лишь у остаточно-карбонатной почвы они достигли параметров хорошо окультуренного вида (63 и 34 мг/кг, соответственно). Увеличилось и содержание минеральных соединений азота, но осталось при этом невысоким по абсолютной величине (в среднем 18 мг/кг), чем, вероятно, и объясняется высокая эффективность азотных удобрений на дерново-подзолистых почвах даже на стадии их хорошей окультуренности.

3. Влияние систем удобрения на агрохимические свойства хорошо окультуренных дерново-позолистых почв

Формирование хорошо окультуренных видов дерново-подзолистых почв представляет сложную задачу. Однако не меньшая сложность связана и с воспроизводством плодородия этих почв, особенно в условиях современного экономического кризиса в сельском хозяйстве, когда применение органических и минеральных удобрений сведено к минимуму. Последствия такой ситуации можно прогнозировать по данным многолетних опытов кафедры агрохимии и почвоведения Великолукской ГСХА.

Изменение гумусного состояния. 20-летнее сельскохозяйственное использование хорошо окультуренной дерново-подзолистой почвы в интенсивном зернопропашном севообороте без применения удобрений привело к среднегодовому снижению содержания гумуса на 0,019 %. Внесение азотного и полного минерального удобрения почти не отразилось на процессе дегумификации почвы: среднегодовые темпы снижения гумусированности составили в среднем 0,015 %. В аналогичных вариантах зернотравянопропашного севооборота с долей многолетних бобовых трав 29 % темпы дегумификации сократились в 3 - 4 раза, однако дефицит баланса гумуса не был преодолён. Это привело к снижению его содержания за 10 лет в неудобренном варианте на 0,19 %, в вариантах с минеральными удобрениями - на 0,14 - 0,17 % (табл. 6).

В обоих опытах дегумификация почвы сопровождалась ухудшением качественного состава гумуса: относительная доля гуминовых кислот уменьшилась на 8 - 16 %, а фульвокислот - повысилась на 14 - 32 %. Отношение Сгк:Сфк в пахотном слое в начале исследования составляло 1,08 - 1,14. Изменения в составе гумусовых кислот привели к сужению величины этого показателя до 0,74 - 0,91.

Применение азотных удобрений способствовало сохранению отношения С:N на первоначальном уровне. В контрольных же вариантах потери азота происходили опережающими относительно углерода темпами (доля азота в составе гумуса снизилась с 5,2 - 6,4 до 4,5 - 4,7 %).

Гумусное состояние хорошо окультуренных дерново-подзолистых почв благоприятное, но недостаточно устойчивое вследствие значительного участия в составе гумуса легкогидролизуемых органических веществ (Э.Шульц, М.Кёршенс, 1998). Стабилизация исходных количественных и качественных показателей гумусного состояния в легкосуглинистой почве полевого севооборота без многолетних трав обеспечивалась среднегодовым внесением на 1 га 13 т подстилочного навоза (на фоне полного минерального удобрения), в почве севооборота с двумя полями клевера - 11 т. Аналогичный результат был достигнут в микрополевом опыте на хорошо окультуренной песчаной почве при среднегодовом внесении 13 т/га подстилочного навоза, или 14 т/га торфонавозного компоста, или 52 т/га органоглинистого сапропеля.

Признавая важность всех компонентов органического вещества для почвенного плодородия, следует подчеркнуть особую роль его лабильной части, характеризующейся реальной возможностью регулирования (А.М.Лыков, 1985; А.И.Жуков, 1990). Содержание лабильного гумуса в пахотных почвах обусловлено не только их генетическими особенностями, но и характером сельскохозяйственного использования. Особенно это касается системы удобрения.

Применение минеральных удобрений в севообороте с многолетними травами хотя и способствовало некоторому увеличению содержания лабильных гумусовых веществ, однако по сравнению с контрольным вариантом разница оказалась недостоверной (рис. 1 - 4).

Таблица 6 - Изменение гумусного состояния хорошо окультуренной дерново-подзолистой почвы, в % к Собщ

Годы

Баланс гумуса, т/га

Гумус, % в почве

Фракции гуминовых кислот

Фракции фульвокислот

Сгк

Сфк

Лабильный гумус

НО

Собщ

Nобщ

1

2

3

сумма

1а

1

2

3

сумма

Полевой опыт в севообороте без многолетних трав

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