Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ДИАГНОСТИКА СТЕПЕНИ ВЫПАХАННОСТИ ПОЧВ ЗОНАЛЬНОГО РЯДА ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ.

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ДИАГНОСТИКА СТЕПЕНИ ВЫПАХАННОСТИ ПОЧВ ЗОНАЛЬНОГО РЯДА ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ."



На правах рукописи

Таразанова Татьяна Васильевна

Диагностика степени выпаханности почв зонального ряда Европейской части России.

Специальность 03.00.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2002

Диссертационная работа выполнена на кафедре почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Научный руководитечь - кандидат биолошческих наук, доцент Ь А Борисов, научный консультант - доктор биологических наук, профессор Н Ф Ганжара

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор А И Поздняков, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А Н Ерошкина

Ведущая организация почвенный инстигуг им В В Докучаева

РАСХН

Защита состоится ^¿¿Ол. 5 2002 г

в часов на мседании а. ссертационною совета Д 220 (НЗ 02

в Московской сеіьскохот ои академии им К А Іимирні^ва

Адрес 1275^0, Москва I' Тимнрязеч^кая ¿М Ученый сон<_г

Лс

МС\А

С диссертацией можно очне»1

Б ГСХА

Автореферат разослан «

Ученый секретарь диссертационної о совета кандидат биологичес» < ,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Одним из условий высокого плодородия почвы является наличие в ней агрономически ценной структуры, которая играет роль своеобразного регулятора физических и биологических процессов. В зависимости от структурного состояния почвы находятся все основные ее физические свойства, определяющие интенсивность протекания биологических, физико-химических и других процессов. Поэтому параметры структурного состояния являются важным показателем уровня эффективного плодородия.

Сущность и значение почвенной структуры были раскрыты основоположниками русского почвоведения - В.В. Докучаевым, П.А. Костычевым, A.A. Измаильским и их учениками и последователями - В.Р. Вильямсом, A.A. Фадеевым, А.Н. Сибирцевым, внесшими большой вклад в развитие учения о почвенной структуре.

Влияние различных факторов на процессы структурообразования освещено в работах В.В. Квасникова, В.А. Францессона, С.И. Долгова, Н.Е. Бе-каревича, А.Д. Воронина, r

В 60-х годах внимание к структурному состоянию почв сильно ослабилось, а на современном этапе развития сельскохозяйственного производства, на фоне низкого применения органических удобрений происходит дальнейшее разрушение структуры почв. Почвы приобретают состояние вы-паханности. • .

Под процессом выпахивания понимается обесструктуривание пахотного слоя почв в результате их использования при низком уровне поступления в почву источников гумуса (органических удобрений и послеуборочных остатков), приводящее к ухудшению их агрономических свойств и к снижению уровня плодородия.

К выпаханным могут относиться почвы разной степени окультурен-ности. Сильной степенью выпаханности характеризуются почвы отдаленных участков хозяйств, на многие из которых, в течение длительного времени, вообще не вносились органические удобрения.

Однако до настоящего времени критерии и диагностические показатели степени выпаханности не разработаны.

Было предложено (Ганжара, Борисов, 1987) в качестве одного из критериев степени выпаханности использовать показатель содержания лабильного органического вещества (JIOB) в составе органического вещества почв. Авторами предложена примерная градация степени выпаханности для дерново-подзолистых и серых лесных почв. Для других ушов почв подобные

Ц£г1 ТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА ' Моск. сольс^осоз. академии им. К. Л. Ти^уразакч..

Инв. К

исследования вообще не проводились, что и обусловило выбор темы исследований данной диссертационной работы

Цель и идами исследований Основной це 1ью исстедований явилось изучение критериев диагностики степени выпаханное ги почв и в 1ияния ЛОВ на отдельные показатели, характеризующие степень выпаханности

В задачи исследовании входило

1 Изучить в почвах зонального ряда разной степени выпаханности

а) содержание, запасы органического вещества, в том числе ЛОВ,

б) общие физические свойства и структурное состояние,

в) физико-химические и агрохимические свойства

2 Проанализировать возможность испочьзования и ¡учаечых пара метров в качестве диагностических показателей степени выпаханности

3 На основе экспериментальных и литературных материалов раз работать группировку степени выпаханности почв

4 Оценить влияние ЛОВ на биологическую активность почв

Научная новизна Проведено комплексное исстедование гумусового

и структурного состояния, физико-химических, агрохимических и биотогл-ческих свойств выпаханных почв зонагьного ряда в сопоставлении их с удобренными аналогами и почвами залежи

Установить количественные показатели снижения содержания С0„, органического вещества, С юв, плотности, порозности, содержания агрономически ценных агрегатов (!0 - 0 25 мм) водопрочных агрегатов (~-0 25 мм) и биоюгической активности в сильно выпаханных почвах юнального ряца

Показана г>о¡мощность испочыования показателей общих физических свойств и структурного состояния д1я ди,.'ностики степени выпаханности

Практическая значимость

Предложена 25-балчьная шкала дтя оценки степени выпаханности почв юнального ряда, которая может быть испочьзована при проведении почвенно-экоюгического мониторинга и работ по бонитировке и экономической оценке земеть

Разработана группировка степени вь паханности д 1я дерново-подзотистых, серых тесных почв и черноземов су- шнистого гранутометри-ческого состава в основу которой положено содержание ЛОВ и «грегатное состояние

Апробация работы и публикации Резутьтаты диссертационной работы докладывались и обс\ ждались на научной конференции МСХЛ (5-8 декабря 2000 г ), на Ш съезде Докучаев'кого общества почзоветов (Суздаль

2000 г.), на Всероссийской конференции почвоведов (Пенза, 2000 г.). По теме диссертационной работы опубликовано три работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 148 страницах машинописного текста, включая 14 таблиц и 4 рисунка. Состоит из введения, 7 глав и выводов. Список литературы включает 237 библиографических названий, из них 45 на иностранных языках.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. . \

Объектами исследований явились следующие почвы зонального ряда: дерново-подзолистая южнотаежной подзоны (Истринский район Московской области); серая лесная северной части лесостепной зоны (Серпуховской район Московской области); чернозем оподзоленный лесостепной зоны (Михайловский район Рязанской области); чернозем обыкновенный степной зоны (Новоанненский район Волгоградской области); каштановые почвы зоны сухих степей (Городищенский район Волгоградской области). В каждой природной зоне был выбран наиболее контрастный ряд по степени вы-паханности: почва без внесения органических удобрений (в течение не менее 20 лет), огородные почвы с высокими дозами органических удобрений (более 30 т/га в год в последние 20 - 30 лет) и залежь не менее 30 лет.

Выбор такого ряда определен тем, что почвы без органических удобрений, с минимальным содержанием органического вещества, характеризуются наибольшей степенью выпаханности, а почвы залежи и огородные, с высоким содержанием органических веществ, как не выпаханные.

■ Участки для отбора образцов в этом ряду находились в одинаковых условиях рельефа, с одинаковыми почвообразующими породами и типом почв и на небольшом удалении друг от друга (в пределах одного хозяйства).

Образцы отбирались из основного разреза по генетическим горизонтам и дополнительно из пахотного и подпахотного слоев из пяти точек на площадке размером 50 х 50 метров.

В отобранных образцах определяли содержание ЛОВ по разработанной на кафедре почвоведения МСХА методике (Ганжара, Борисов, 1997). В составе ЛОВ определяли общий азот по Кьельдалю, фосфор - фотоколори-метрически, калий - на пламенном фотометре.

Агрохимические свойства почв определяли общепринятыми методами: общее количество гумуса - по методу Тюрина в модификации Симакова, содержание азота - по Кьельдалю, подвижного фосфора и обменного калия -по Кирсанову, Чирикову, для карбонатных почв - по Мачигину. .

Гранулометрический и микроагрегатный состав зональных почв определяли по Качинскому, агрегатный анализ и водопрочность - методом Саввинова. ;

По результатам исследований проведена математическая обработка (Доспехов, 1985), дисперсионный анализ с помощью программного ком пгексд

Для расчета степени выпаханное™ испочьзовали показатель относительного содержания С юв. выраженного в процентах к С сви, При этом, чем больше содержание ЛОВ в составе органического вещества, тем меньше степень выпаханности Чтобы еде тать тгот гоказатель бопее нздлядиым га-ми бьпа предложена оценка степени выпаханности по 25 бальной шкале

К невыпаханным почвам отнесены такие, в которых содержание СЛов составляет 25 и более процентов от С общ В таких почвах принята нулевая степень выпаханности

Для расчета балла с более низким относитечьным содержанием С т, фактическое содержание С юн и % к С , вычиталось из 25 Таким образом чем выше балт, тем бочьше степень выпаханности

3 ГУМУСОВОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМЫХ ПОЧВ ЗОНАЛЬНОГО РЯДА РАЗНОЙ С ГЕПЕНИ ВЫПАХАННОС ГИ

Для характеристики гумусового состояния почв разных вариантов изучали стедующие показатели содержание органического вещества, ЛОВ и др Выбор показатепей был определен необходимостью изучения комплекса взаимосвязанных характеристик, раскрывающих суть участия органических веществ в с южном механизме структурообразования

' Полученные данные сви лете чьствуют о том, что почвы всех типов варианта "пашня без органических удобрении характеризовались самым низким содержанием органического вещества Если принять ¡а 100 0 о со держание органического веществ^, в почвах затежиго в вариантах пашня без органических удобрении" оно состави ю 47 Н -83 5 °о Наиболее сильные различия характерны для дерново-подзолистых и серых юсных почв и значительно меньше д7я черно ¡емок и каштановых почв, что в общем с01 ысу-ется с литературными данными (табл ')

В вариантах 'пашня с органическими удобрениями' содержание ор-(анического вещества приближаюсь к таковому в залежи ипи даже превышало его

Превышение характерно дтя дерново-подзочисгых почв и чернозема обыкновенного, в которые вносились особенно высокие дозы органических удобрений

" ' ' Таблица І

Показатели гумусового состояния пахотного слоя исследуемых почв и степень выпаханности ,

Почва Дерново - подзолистая Серая лесная Чернозем оподзолен-ный Чернозем обыкновенный Каштановая

Вариант і 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Собщ, % мі 2.34 2.09 1.22 1.90 2.55 2.49 3.44 3.54 2.96 5.96 3.76 1.91 2.11 2.31

НСР 0,124 0,091 0,135 0,171 0,103

% к залежи 53.1 111.9 100 47.8 74.5 100 70.3 97.2 100 78.7 158.6 100 83.5 91.3 100

Слов, % 0.17 0.85 0.48 0.12 0.28 0.52 0.22 0.67 0.88 0.26 1.78 0.71 0.11 0.23 0.43

% к залежи 35.4 177.1 100 23.1 53.8 100 25.0 76.1 100 36.6 250.1 100 25.1 63.4 100

НСР 0,027 0,014 0,039 • 0,046 0,018

Слов.% к Собщ. 15.3 36.3 23.0 9.8 14.7 20.4 8.8 19.5 24.9 8.7 30.0 18.9 5.8 10.9 18.6

Степень выпаханности, балл 9.7 0.0 2.0 15.2 10.3 4.6 16.2 5.5 0.1 16.3 0.0 6.1 19.2 14.1 6.4

С: N. почва 12.8 9,8 14.9 12,2 10,5 12.8 12.4 12.7 11.4 12.3 И,2 12.1 11,9 9.6 10,0

С: N. ЛОВ 25,9 23,4 24,0 23,3 22,6 20,5 18,2 17,8 15,7 17,6 16,4 15,8 26,3 24,2 22,0

Кпов, % к ЭДпоЧВЫ 3,6 7,6 5,3 2,6 3,2 5,4 .4,0 8,9 10,3 5,6 10,2 •9,0 3,8 4,3 4,4

1 - пашня без органических удобрений

2 - пашня с органическими удобрениями

3 - залежь

Зональные особенности накогпения ЛОВ находятся в зависимости от биоктиматических условий, типа почвы и характера ценоза, в условиях которого функционирует почва, и раскрываются в процессе сопоставления запасов ЛОВ в естественных биоценозах и агроценозах

На режим ЛОВ существенное влияние оказывало внесение органических удобрений и постутение пожнивно-корневых остатков, поэтому пока-затечи содержания ЛОВ в почвах иссзедуемых вариантов изменялись в значительной степени

Практически во всех типах почв содержание С)Юв в варианте ' пашня без органических удобрений' составило 23 1 - 36 Ь % от его содержания в почвах залежи, почвы этих вариантов характеризуются как выпаханные

Более высокое содержание ЛОВ в варианте "пашня с органическими удобрениями" по сравнению с вариантом залежь" набпюда."ось только в сзучаях внесения повышенных доз органических удобрений (дерново-подзолистая почва и чернозем обыкновенный)

Отношение С N в составе ЛОВ исследуемых почв варьировало от 15 7 до 26,3 Закономерные изменения в отношении С N не выивчены

Расчет степени выпаханности но соотношению С юи и с ^ показал, ч-о степень выпаханности почв варианта пашня без удобрений составляет 9 7 -192 балчов, почвы залежи от 0,1 до 5,4 баллов При >том стетует отметить, что в почвах с очень высокими дозами органических удобрений (дер-ново-подзочистые и чернозем обыкновенный) бал 1 степени выпаханности име" ну зевой показатель

Аналогичные закономерности в показате 1ях степени выпаханности характерны дтя подпахотного с шя

Для более детальной характеристики степени выпаханности цечесо-образно разработать градации степени выпаханности для каждого типа почв

4 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И Д1 РОЧИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИССЛЕДУЕМЫХ ПОЧВ ЮНАЛЬНОГО РЯД/Ч РА.ШОИ СТЕПЕНИ ВЫПАХАННОСТИ

Близкие значения содержания ича в почвах сравниваемых вариантов подтверждают, что иссчедуемые почвы относятся к одинаковому таксономическому рангу и их можно сравнивать

В многочисленных работах установлена тесная связь физико-химических свойств с содержанием гумуса и его составом

Таблица 2

Физико-химические и агрохимические свойства пахотного слоя исследуемых почв

Почва Дерново - подзолистая Серая лесная Чернозем оподзоленный Чернозем Обыкновенный Каштановая

Вариант 1 2 3 1 2 -3 1 2 ■ 3 1 2 3 1 2 3

Гумус, % 1.92 4.03 3.60 2.11 3.28 4.39 4.30 5.93 6.11 5.11 10.29 6.48 3.31 3.65 3.98

Ил, % 12.7 16.9 17.4 14.3 16.5 13.1 17.4 18.2 20.1 12.1 10.8 13.2 12.2 12.4 14.1

ЕКО, мг. - экв. на 100г почвы 12.8 15.8 15.6 16.7 21.7 20.6 34.6 38.7 40.9 32.3 41.9 37.2 21.9 24.4 23.7

5, мг. - экв. на 100 г почвы 9.6 14.1 11.6 13.2 19.3 16.7 29.6 33.8 36.7

Нг, мг. - экв. на 100 г почвы 3.23 1.75 3.98 3.48 2.40 3.91 5.13 4.90 4.23

рНнго 6.1 6.4 5.7 5.9 6.6 6.8 6.1 7.0 7.1 6.9 7.2 7.1 7.2 7.1 7.6

рНш 5.2 5.9 4.1 5.4 5.9 5.6

Р2О5 подвижный, мг/100 г почвы 5.2 11.3 6.1 6.8 15.8 12.3 5.1 11.4 7.2 8.8 38.5 13.9 2.3 4.8 2.8

К2О обменный, мг/100 г почвы 14.7 29.1 15.8 10.1 13.0 24.1 14.2 19.7 17.6 6.1 24.3 10.8 12.1 22.1 16.4

1 - пашня без органических удобрений

2 - пашня с органическими удобрениями

3 - залежь

Среди исследуемых вариантов 'пашня без органических удобрений" характеризовалась наиболее низкими показателями ЬКО и суммой обменных оснований Варианты "пашня с органическим удобрениями" и залежь" имели относительно повышенные значения этих показателей и в меньшей мере различались между собой Эти различия величин ЕКО и суммы обменных оснований хорошо согласуются с содержанием гумуса и ЛОВ (табл 2)

Закономерных изменений гидролитической кистотности и показателей рН нго и рН ка не наблюдалось, что можно объяснить значительной вариабельностью этих показатели и проведением известкования на почвах с кислой реакцией

В варианте с внесением органических удобрений в большинстве исследуемых типов понв отмечалось более высокое содержание подвижного фосфора и обменного калия по сравнению с почвами варианта залежь , а наименьшее значение этих показатели наблюдалось в почвах варианта "пашня без органических удобрений '

Использование почв без внесения органических удобрений и связанный с этим незначительный уровень содержания ЛОВ, на фоне низких норм минеральных удобрений, обусловит!! невысокое содержание подвижных форм фосфора и обменных форм калия При длительном и систематическом внесении органических удобрений происходило увеличение содержания органического вещества, накапливалось ЛОВ и увеличивалось, паи сохраняюсь, близкое к исходному уровню, содержание гумуса, а также улучшались показатели физико-химических и агрохимических свойств почв

5 ОБЩИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМЫХ ПОЧВ ЗОНАЛЬНОГО РЯДА РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ВЫПАХАННОСТИ

Выпахивание почв, интенсивно используемых в сельскохозяйственном производстве, сопровождается физической деградацией и отражается на их общих физических свойствах

Механическая обработка приводит к разрушению естественного сложения агрегатов, а недостаточное поступление органического вещества и снижение содержания ЛОВ - к распылению, увеличению пыбистости

Устойчивость почв к уплотнению не одинакова, согласно обобщениям ФАО (Черепанов, Чудиновских, 1987), в северном полушарии она имеет тенденцию возрастать в южном направлении

Наибольшей устойчивостью характеризуются черноземные почвы обладающие сравнительно высоким содержанием органического вещества.

достаточно высокой долей агрономически ценных агрегатов по сравнению с дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами.

Однако такая оценка является общей. По данным анализов исследуемых почв (табл. 3), независимо от типа, в меньшей степени подвержены уплотнению почвы варианта "пашня с органическими удобрениями", плотность которых составила 0,89 - 1,20 г/см3. Плотность выпаханных почв варианта "пашня без органических удобрений" находилась в пределах 1,22 - 1,27 г/см3, являлась оптимальной для большинства культур, что связано с удовлетворительными свойствами почвообразующих пород: покровные суглинки, лессы и лессовидные суглинки.

Наибольшей порозностью (55,2 - 57,8 %) характеризовались почвы варианта "пашня с органическими удобрениями". При недостаточном поступлении органического вещества, в почвах содержащих незначительное количество ЛОВ и способных к уплотнению, общая порозность была меньшей, чем почв залежи и составила 51,0 - 52,6 %.

Выпаханность почв в большей мере раскрывается данными структурного состояния, согласно которым, потеря агрономически ценных агрегатов размером 0,25 - 10 мм, проявлялась в варианте "пашня без органических удобрений", коэффициент структурности низкий и составил 0,7 - 1,8.

В ряду почв зонального ряда наибольшей потерей агрономически ценных агрегатов характеризовались черноземы (вариант "пашня без органических удобрений") с довольно высоким содержанием гумуса, коэффициент структурности которых в 5 - 8 раз меньше, по сравнению с коэффициентом структурности почв залежи, а почв варианта «пашня с органическими удобрениями» почти в 2 раза. Ухудшение структурного состояния выпаханных почв происходило за счет потери агрегатов фракции размером 3 - 0.5 мм, количество которых составило в среднем около 20 %, по сравнению с 40 - 60 % в почвах залежи.

Таким образом, по данным "сухого" просеивания почвенных образцов в пахотном слое выпаханных почв ясно обнаруживалось ухудшение структуры по сравнению с почвами других вариантов.

В литературе отмечено, что водопрочность почвенной структуры связана с образованием в почве органических клеящих веществ типа гуматов, которые разрушаются микроорганизмами не так быстро, обычно лишь при остром недостатке органических веществ (Вершинин, 1958). При обеднении почв лабильным органическим веществом структура пахотных почв разрушается. .

Таблица 3

Общие физические свойства и показатели структурного состояния пахотного слоя исследуемых почв

По)ва Дерноно потлистая Серая лесная Чернозем 0110ДЮЛЫ1 11ЫЙ Чернозем обнкно венным Каштановая

Вариант 1 2 3 ГГгЦ 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

HmvntocTi г/см5 I 30 1 21 1 17 1 25 1 19 1 16 1 22 1 10 1 05 1 24 0 89 1 15 1 26 1 20 1 19

11СР 0 053 0047 0068 0071 0 021

Плотность твср дай фаш, i/CMJ 2 63 2 60 2 62 2 62 2 61 2 59 2 57 2 53 2 49 2 53 2 44 2 51 2 59 2 57 2 55

ИСР 0018 0014 0010 0019 0 040

Пирошосп, % 51 5 53 4 55 8 520 54 4 55 2 52 5 56 5 57 8 509 63 1 54 2 51 0 53 0 53 3

Aipciarw 0 25 10 мм Ч 48 5 82 5 64 2 43 9 65 3 79 2 57 8 83 1 91 7 64 1 86 7 93 7 53 3 69 9 86 4

К , 09 47 1 8 07 20 38 1 4 49 110 1 8 65 14 8 i Г~1 2 3 63

Вотонри mue aipuam >025 мм % 24 0 76 3 56 5 27 4 51 7 601 48 3 58 1 7*1 4 36 5 82 4 86 5 29 3 54 7 63 4

Факшр дисперсности 18 1 147 167 16 8 146 130 14 3 10 5 6 9 21 5 5 3 156 97 78

1 - пашня 6es органических удобрений

2 - пашня с opiamiMLCKHMH удобрениями

3 - залежь

Водопрочная структура устойчива во времени и ботее стабильна в почвах залежи Котичество водопрочных агрегатов в исследуемых типах гочв варианта "залежь" изменялось в предетах 63,4 - 80,6 % Эти данные свидетечьствуют о существенной связи в широком географическом аспекте между водопрочноетью структуры, содержанием гумуса и ЛОВ

В выпаханных почвах зонального ряда на фоне низкого содержания ЛОВ, количество водопрочных агрегатов резко уменьшилось и варьировало от 27,4 до 34,0 %, а у черноземов - от 36,5 до 48,3 %

Внесение органических удобрений в почвах огородных участков способствовало сохранению водопрочной структуры Количество водопрочных агрегатов в этих почвах составило 51,7 - 58,7 "о, а на фоне систематического внесения очень высоких доз (дерново-подзолистая почва и чернозем обыкновенный) наблюдалось увеличение содержания водопрочных агрегатов на 5,9 - 9,8 % по сравнению с содержанием их в почвах залежи Среди водопрочных агрегатов преобладали агрегаты размером 1 - 0 25 мм, а водопрочные агрегать более 1 мм в диаметре составите всего 15 - 32 % против 22-41 % на залежи

Увеличение количества водопрочных макроагрегатов длитечьно унавоживаемых почв можно объяснить обогашенностью этих почв ЛОВ, которое способствует увеличению прочности агрегатов, за счет механическою связывания почвенных отдетьностей, согласно концепции Оадесона и Уо-терсона (1991) Их устойчивость опредечяется скоростью минерализации источников гумуса и детрита С другой стороны - в результате раз гожения ЛОВ микроорганизмами, формируются новообразованные гумусовые вещества, которые являются конечным продуктом стадии детритообразования в бчоке "источники гумуса и детрит' (Ганжара, 1997) Новообразованные гумусовые вещества, взаимодействуя с минеральной частью почвы, формируют органоминеральные комтексы, обладающие кчеющей способностью Оадесон отмечает доминирующую роль этого процесса в образовании микроагрегатов размером менее 20 мкм

Микроагрегаты выпаханных почв менее водопрочны, по сравнению с залежными аналогами, о чем можно судить по величине фактора дисперсности, который составил 14,3 - 18,1 % (по шкале Качинского, микроструктура таких почв слабооструктуренная) Почвы огородных участков характеризовались более высоким количеством водопрочных микроагрегатов, фактор дисперсности составил 10,5 - 15,6 %, микроструктура таких почв относится к категории среднеоструктуренной

. К хорошо оструктуренным почвам относятся все черноземы залежи и чернозем обыкновенный, варианта "пашня с органическими удобрениями", фактор дисперсности которых составил 3,6 - 6,9 %, микроагрегаты находились практически полностью в водопрочном состоянии. .

По данным, приведенным в таблице 3, можно сделать вывод, что выпахивание почв носит обратимый характер и важную роль в этом процессе играет ЛОВ. ,

В результате проведенного корреляционно - регрессионного анализа литературных данных и данных наших исследований установлена тесная зависимость количества водопрочных агрегатов от содержания ЛОВ и выявлен диапазон выпаханности: для дерново-подзолистых и серых лесных почв суглинистого гранулометрического состава, с содержанием гумуса от 2 до 3 %, (рис. 1, а), сильная степень выпаханности характеризовалась количеством водопрочных агрегатов менее 25 % и содержанием ЛОВ менее 0.2 %, невы-паханные почвы, соответственно, более 40 и 0.4 %.

Сильная степень выпаханности для черноземных почв суглинистого гранулометрического состава, с содержанием гумуса от 5 до 6 %,(рис. .1, б) характеризовалась содержанием водопрочных агрегатов менее 40 % и ЛОВ — менее 0.3 %, а невыпаханные - более 60 % водопрочных агрегатов и более 0.7% ЛОВ.

а б

Рис. 1. Зависимость водопрочной структуры от содержания ЛОВ (а - дерново-подзолистые и серые лесные почвы; б - черноземы)

В таблице 4 представлена группировка степени выпаханности разных типов почв суглинистою гранулометрического состава

Таблица 4

Группировка степени выпаханности разных типов почв

Степень выпаханности Показатели степени выпаханности Дерново-юдзочистые и се рые песные почвы Черноземы

Сильная балл степени выпаханности 15-25 16-25 '

Агрономически ценные агрегаты (10-025 мм),% <40 <50

Водопрочные агрегаты О* 0 25 мм) % <25

Средняя балл степени выпаханности 5-15 8 16

Агрономически ценные агрегаты (10-025 мм), % 40-50 50-60

| Водопрочные агрегаты С> 0 25 мм), % 25-35 40-50

Слабая балл степени выпаханности 5-І 8- 1

t і і Агрономически ценные агрега-ть'ПО-0 25 мм), % 50 60 60-70

1 Водопрочные агрегаты (> 0 25 мм) % 35-40 50 -60

6 СОДЕРЖАНИЕ И ЗАПАСЫ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАННЯ В СОСТАВЕ ЛОВ ИССЛЕДУНМЫХ ПОЧВ ЗОНАЛЬНОГО РЯДА РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ВЫПАХАННОСТИ

В составе ЛОВ наблюдается высокое содержание зтементов питания до 4 °о азота, до 2 % калия и до 1,5 % фосфора, а также повышенное количество микроэлементов, в оптимальных соотношениях для растений При этом установлена тесная связь между содержанием ЛОВ, его минерализацией и обеспеченностью растений почвенным азотом (Борисов и др , 1986)

Определение валового tanaca азота ЛОВ в разных типах почв зонального ряда позволило установить (табл 5), что вариант 'пашня без органических удобрений' характеризовался самыми низкими значениями этого показателя (80 - 256 кг'га)

Более высокие запасы азота ЛОВ (283 - 734 кг/ra) характерны для почв залежи Промежуточное положение по запасам азота ЛОВ іанимали почвы в варианте ' пашня с органическими удобрениямиу которых они составили 143 - 538 кг/га, исключением явились дерново-подзолистая почва и чернозем обыкновенный, в которые систематически вносились повышенные дозы органических удобрений

Если принять, что в течение года высвобождается за счет процессов минерализации 15 - 30 % азота от общего содержания в составе ЛОВ, то при таких его запасах во всех вариантах исследуемых типов почв растения могут получить примерно: 13 - 51 кг/га азота в сильно выпаханных почвах; 34 -270 кг/га в почвах с применением органических удобрений и 57 - 147 кг/га в почвах залежи.

Таблица 5

Запасы углерода, азота, фосфора и калия ЛОВ в пахотном слое исследуемых почв зонального ряда разной степени выпаханности

Почва Дерново-подзолистая Серая лесная Чернозем оподзоленный

Вариант 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Слов, т/га 5,4 25,7 14,0 3,7 8,3 13,8 7,0 18,4 23,1

^лов. кг/га 104 447 316 80 169 339 191 538 734

Р2О5 лов, кг/га 23 141 76 18 44 78 36 104 136

КгО;,ов, кг/га 48 249 132 33 80 140 63 192 259

Почва Чернозем обыкновенный Каштановая

Вариант 1 2 3 1 2 3

Слов, т/га 8,1 39,6 20,4 3,4 6,9 12,8

Кпоа, кг/га 256 1348 647 65 143 283

Р2О5 лов, кг/га 49 257 125 18 58 75

КгОлов. кг/га 95 523 235 35 77 150

1 - пашня без органических удобрений 2 - пашня с органическими удобрениями 3 - залежь

Запасы фосфора ЛОВ в разных типах почв залежи варьировали от 74.9 до 136.3 кг/га. Самые низкие запасы фосфора (17-49 кг/га) отмечены в варианте "пашня без органических удобрений", а самые высокие - в почвах варианта "пашня с органическими удобрениями" (44 - 257 кг/га).

В отношении запасов калия ЛОВ прослеживалась такая же закономерность: для сильно выпаханных почв его запасы невысокие, а систематическое внесение органических удобрений (вариант "пашня с органическими удобрениями") способствовало значительному их увеличению.

Низкое поступление органических удобрений не только сокращало запасы азота, фосфора и калия ЛОВ в пахотном слое, но также способствовало их уменьшению в подпахотном слое.

7 БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ИССЛЕДУЕМЫХ ПОЧВ ЗОНАЛЬНОГО РЯДА РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ВЫПАХАННОСТИ

Почвы вариантов "пашня без органических удобрений' и 'залежьс разной степенью насыщенности органическим веществом, характеризуются различной биологической активностью, для оценки которой нами использовались показатели интенсивности выделения СОг и поглощения Ог

По результатам опыта (табл 6) можно слезать вывод о значительно большей интенсивности поглощения О; и выделения С02 почвами залежи по сравнению с другими вариантами, т к. они более обогащены органическим веществом и в том чисте ЛОВ, которые являются благоприятным энергетическим материалом для жизнедеятетьности микроорганизмов

Сравнение исследуемых типов между собой почв но интенсивности поглощения О; показало что как для варианта "пашня без органических \добрений' так и для варианта 1 залежь' отмечалось снижение интенсивности ног юще 1ия Ог а ряду почв дерново - подзолистая, чернозем оподзолен-ный, каштановая При этом поглощение кислорода дерково-подзешетой почвой было заметно выше, чем поглощение кисторода двумя другими почвами, что объясняется разным составом органического вещества исследованных почв

Дерново-подзолистая почва варианта "залежь иопощаяа кислорода значительно (примерно в 2 раза) больше, чем пахотная (табл 6) При этом, интенсивность поглощения кислорода в пересчете на 1 кг гумуса залежной почвы было несколько выше, чем на 1 кг г>муса пахотной почвы, что по -видимому, слизано с разной доступностью органического вещества. При пе ресчете интенсивности поглощения кислорода на 1 кг ЛОВ выявлено, что ЛОВ варианта пашня без органических >добрений" поглощало кислорода примерно на 100 мл/кг в час больше, чем почва залежи

Интенсивность копошения кисторода выпаханным черноземом оподзопенным также была несколько меньшей, чем в варианте залежи, что связано с ботее низким содержанием гумуса Это подтверждается тем, что в гересчете на I кг гумуса интенсивность поглощения кислорода в этих вариантах отличалось не так значительно Пахотная каштановая почва гакже поглощала кисторода меньше, чем залежная При этом содержание ЛОВ в пахотной каштановой почве было примерно в 2 раза ниже, чем в залежной

Таблица 6

Биологическая активность исследуемых почв зонального ряда *

Показатели Дерново-подзолистая Чернозем оподзоленный Каштановая •

Вариант Г 3 и 1 3 и 1 3 тф 1г

СО}, мл/кг почвы в час 1.3 3.3 14.42 5.99 1.0 1.9 8.08 5.99 0.8 1.2 13.54 5.99

Почва 02, мл/кг почвы в час 1.9 ; 4.1 3.97 2.98 1.3 2.1 2.82 2.65 1.2 1.5 3.03 2.65

Ог, % к пашне 100 216 100 161 100 125

% к сухой массе почвы 1.92 3.60 3.61 2.75 4.30 6.11 3.39 2.78 3.31 - 3.98 4.27 2.78

Гумус 02, мл/кг гумуса в час 99.3 114.1 30.2 34.0 36.4 38.1

Ог, % к пашне - ■ 100 115 100 115 100 105

% к сухой массе почвы 0.35 0.92 0.42 0.96 0.23 0.66

ЛОВ Ог, мл/кг ЛОВ в час 543 446 406 219 522 227.

% к пашне 100 82 100 54 100 .44

1 - пашня без органических удобрений 3 - залежь .

В черноземных и каштановых почвах ЛОВ варианта «залежь» поглощало кислорода значительно (примерно в 2 раза) меньше, чем ЛОВ варианта «пашня без органических удобрений» Это объясняется, по-видимому, различиями в качественном составе ЛОВ и более высокой интенсивностью процессов минерализации ор£ анического вещества почв, используемых в сельскохозяйственном производстве

Оценивая данные табл б следует подчеркнуть, что нменно ЛОВ является наиболее доступным энергетическим материалом для микроорганизмов

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

I. По данным результатов исследовании выявлены наиболее достоверные диагностические показатели, характеризующие выпаханность почв содержание ЛОВ, агрономически ценных агрегатов (0,25 - 10 мм), водопрочных агрегатов (> 0 25 мм)

2 В пахотном слое дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почв количество водопрочных агрегатов крупнее 0 25 мм находилось в тесной корреляционной зависимости от содержания ЛОВ (г и 0 94 и 0 83 соответственно, при уровне достоверности 0 99)

3 В выпаханных почвах зонального ряда снижение содержания С о6ш по сравнению с почвами залежи достигало 16 5 - 52 2 % Более сильное снижение наб подалось в серой лесной и дерново - подзолистой почвах по сравнению с черноземами и каштановыми почвами

4 Во всех исследуемых типах почв содержание С юв в варианте пашня без органических удобрений составило 23 1 - 36 6 % от его содержания в почвах залежи, почвы этого варианта характеризовались как сильно выпаханные Зональных различии в снижении содержания С юв в выпаханных почвах го сравнению с гочвами ¡алежи не обнаружено Увеличение содержания ЛОВ в варианте "пашня с органическими удобрениями" по сравнению с вариантом 'залежь' наблюдалось только в случаях внесения повышенных доз органических удобрений (дерново-подзолистая почва и чернозем обыкновенный)

5 По предложенной нами 25 балльной шкале, степень выпаханности почв варианта пашня без органических удобрений" в почвах зонального ряда составила 9 7 - 19 3 баллов, почв загежи - 0 1 - 5 4 балла, у огородных не-выпаханных почв с высокими дозами органических удобрений - балл степени выпаханности был равен нулю

6 Выпаханные почвы имели наиболее низкие значения показателей ЕКО и суммы обменных оснований, подвижного фосфора и обменного калия

по сравнению с почвами других вариантов. Величины этих показателей хорошо согласуются с содержанием С обШ и Слов- 1, ,

7. Все исследуемые выпаханные почвы зонального ряда характеризовались повышением плотности (в пределах 0.1 г/см3), понижением общей пористости (в пределах 1 - 5.5 %). В агрегатном составе выпаханных почв существенно снижалось содержание агрономически ценных агрегатов (на 5.7 - 33.1 %) и водопрочных агрегатов (на 27.1 - 50 %), снижением коэффициента структурности (на 1.7 - 13 %), увеличивался фактор дисперсности (на 9.7 -18 %) по сравнению с почвами залежи.

8. Обесструктуривание почвенной массы пахотного слоя на фоне низкого содержания ЛОВ, происходило за счет увеличения глыбистой фракции (> 10 мм) и агрегатов < 0.25 мм. Наиболее трансформируемой частью агрегатного состава явились структурные отдельности крупнее 1 мм.

9. Выпаханные варианты всех типов характеризовались более низкой биологической активностью (по показателям эмиссии СОг и поглощению 02) по сравнению с почвами залежи. ,

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

¡.Борисов Б.А., Ганжара Н.Ф., Таразанова Т.В. Диагностика степени выпаханности почв зонального ряда по показателям их гумусового состояния И Тезисы докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов. М.: РАН. 2000. кн. 2. С. 211 - 212.

2. Ганжара Н.Ф., Борисов Н.Ф., Миренков С.Ю., Таразанова Т.В. Диагностика степени выпаханности почв зонального ряда // Почва, жизнь, благосостояние // Сборник материалов Всеросийской конференции. Пенза, 2000, с. 308-310.

3. Борисов Б.А., Игнатьев H.H., Таразанова Т.В. Поглощение кислорода пахотными и залежными почвами разного генезиса // 60 лет географической сети опытов с удобрениями // Бюллетень ВИУА № 115 М.: РАСХН. 2001. С. 117-118.

Отпечатано с готового оригинал-макета

Объем /. /_Зак. 2,0У _Тираж jOO

AHO «Издательство МСХА» 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44