Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Основные свойства и баланс питательных веществ распаханных черноземных почв степного Поволжья

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Основные свойства и баланс питательных веществ распаханных черноземных почв степного Поволжья"

На правах рукописи

Журавлев Дмитрий Юрьевич

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ РАСПАХАННЫХ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ СТЕПНОГО ПОВОЛЖЬЯ

06 01 03 - агропочвоведение, агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

0031Т Иэ^

Саратов 2008

003171524

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им Н И Вавилова» и ГНУ «НИИ сельского хозяйства Юго-Востока»

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Пронько Виктор Васильевич

Официальные оппоненты доктор биологических наук,

профессор Болдырев Владимир Александрович

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Мохонько Юлия Михайловна

Ведущая организация Федеральное государственное научное учреждение

«Волжский НИИ гидротехники и мелиорации» (ФГНУ ВолжНИИиГМ)

Защита состоится июня 2008 г в часов на заседании

диссертационного совета Д 006 050 01 при государственном научном учреждении «Научно - исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока» по адресу 410010, г Саратов, ул Тулайкова, д 7, зал заседаний

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ НИИСХ Юго-Востока Автореферат разослан ¿^-¿¿¿б/ 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Е Сибикеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Длительные наблюдения за состоянием почвенного покрова, выполненные в различных почвенно-климатических зонах нашей страны, а также за рубежом, позволили установить, что в процессе сельскохозяйственного использования почв их важнейшие агрохимические показатели ухудшаются Снижается содержание гумуса и изменяется его качество, уменьшаются запасы валовых форм питательных веществ, трансформируются реакция почвенного раствора и биологическая активность почв (Панников, Минеев, 1987, Щербаков, 1998, Сычев, 2002)

Однако, имея общую направленность трансформации сельскохозяйственных угодий, масштабы их проявлений на различных типах и подтипах почв неодинаковые, что очень часто дает основания для неоднозначных суждений В частности, до настоящего времени остается дискуссионным вопрос о степени проявления деградационных процессов на различных подтипах черноземов степного Поволжья Недостаточная изученность данного вопроса, несмотря на всю актуальность для современного земледелия, послужило основанием для проведения настоящих исследований

Цель и задачи исследований- изучить трансформацию агрохимических свойств и баланс питательных веществ черноземных почв степного Поволжья при их сельскохозяйственном использовании

Для реализации поставленной цели решались следующие научные задачи

• определить содержание гумуса и его фракционный состав на целинных и обрабатываемых участках черноземов типичного, обыкновенного и южного,

• изучить валовые запасы азота, его фракционный состав и нитрификационную способность подтипов черноземных почв,

• выявить валовое содержание фосфора и фракционный состав минеральных фосфатов, а также валовые запасы калия,

• проанализировать особенности накопления тяжелых металлов на целинных и обрабатываемых участках черноземов степной зоны,

• изучить ферментативную активность черноземных почв,

• определить физико-химические свойства обрабатываемых и целинны участков черноземов (сумма поглощенных оснований, формы кислотности буферность почв, окислительно-восстановительный потенциал),

• рассчитать баланс питательных веществ и установить его интенсивност для черноземов типичных, обыкновенных и южных Саратовског Правобережья

Научная новизна. Комплексное изучение агрохимических свойст черноземов типичных, обыкновенных и южных в сопоставимых условиях н целинных и обрабатываемых участках Правобережья Саратовской облает выполнено впервые Получены имеющие несомненную научную новизну сведения трансформации физико-химических свойств черноземов, их биологическо активности и накоплении тяжелых металлов на современном этапе развити земледелия Впервые для Саратовского Правобережья рассчитан балан питательных веществ с учетом сложившегося здесь уровня урожайност сельскохозяйственных культур и определены нормы удобрений для достижени баланса с минимально допустимым дефицитом

Практическая значимость. Результаты исследований служат основой дл разработки практических рекомендаций по составлению системы удобрений дл различных подтипов черноземных почв и составления планов и проектов п восстановлению их плодородия Использование предложений п совершенствованию системы удобрений в ООО «Аграрий» Саратовского район (чернозем южный, среднемощный, среднегумусный, среднесмытый) в 2006 - 200 гг позволило увеличить урожай семян подсолнечника на 0,28 т/га (20% к контролю и яровой пшеницы на 0,35 т/га (24% к контролю) При этом окупаемость 1 кг д в удобрений составила соответственно 6 и 9 кг зерна.

Основные положения, вносимые на защиту:

• Изучаемые генетические признаки определяются географией размещения

• Сельскохозяйственное использование черноземных почв сопровождается снижением валовых запасов питательных элементов, а также физико -химических и биологических свойств

• Интенсивное сельскохозяйственное использование черноземных почв приводит к формированию отрицательного баланса питательных веществ в почве Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СГАУ (Саратов, 2005 - 2007 гг), международных научных конференциях «Вавиловские чтения» (Саратов, 2005, 2006, 2007 гг), всероссийской научной конференции, посвященной 75-летию акад Н 3. Милащенко (Краснодар, 2007), всероссийской научной конференции «Агрохимия и экология история и современность» (Нижний Новгород, 2008), 3-ей межрегиональной конференции молодых ученых в ИБФРМ РАН (Саратов, 2006)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе одна - в издании, входящем в перечень ВАК РФ

Степень личного участия Закладка почвенных разрезов, описание морфологических свойств почв, подавляющее большинство агрохимических анализов и расчеты баланса питательных веществ соискателем выполнены лично на кафедре агрохимии и почвоведения СГАУ Нитрификационную способность почвы, содержание в ней тяжелых металлов и фракционный состав фосфатов определяли сотрудники лаборатории массовых анализов ГНУ НИИСХ Юго-Востока, которым автор выражает свою глубокую благодарность

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, списка цитируемой литературы Содержание работы изложено на 137 страницах компьютерного текста, включая 24 таблицы и 3 рисунка Список литературы включает 289 наименований, в том числе 13-иностранных авторов

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для изучения и характеристики почвенного покрова правобережья Саратовской области закладывались разрезы по общепринятым методикам (методические указания Почвенного института им В В Докучаева, 1977) Свойства чернозема типичного изучали на землепользовании ОАО «Знамя Победы» Аткарского района (с Земляные хутора) На черноземе обыкновенном почвенные

разрезы закладывали в ОПХ «Елизаветинское» Аткарского района (с Елизаветино) Чернозем южный изучали в Экспериментальном хозяйстве ГНУ НИИСХ Юго-Востока (ныне ОНО «Опытное поле» НИИСХ Юго-Востока)

Почвенные разрезы закладывались на плакорно-равнинных элементах агроландшафта параллельно на обрабатываемых и целинных участках Ареал распространения изучаемых подтипов черноземных почв охватывает 2 и 3-ю микрозоны Саратовской области, в которых на долю черноземов типичных приходится тыс га, обыкновенных - тыс. га и южных - тыс га Их агрохимическая характеристика приводится в основной части автореферата

Черноземы типичные сформировались в подзоне луговых злаково-разнотравных степей Продолжительность безморозного периода - 135-140 дней, сумма положительных температур выше 10° С - 2400° с, годовая норма осадков 476 - 500 мм, в том числе за период с температурой воздуха выше 10° С - 237-253 мм

Черноземы обыкновенные сформировались в подзоне злаково-разнотравных степей Продолжительность безморозного периода - 140-145 дней, сумм положительных температур выше 10° С - 2400-2500° С, годовая норма осадков 400-410 мм, в том числе за период с температурой воздуха выше 10° С - 200-210 мм Черноземы южные сформировались в подзоне злаковых степей Продолжительность безморозного периода - 150-158 дней, сумма положительных температур выше 10° С - 2600-2700° С, годовая норма осадков - 375-390 мм, в том числе за период с температурой воздуха выше 10° С — 180-200 мм

Агрохимические анализы выполняли по общепринятым методикам

• содержание гумуса — по Тюрину в модификации ЦИНАО после предварительного отбора растительных остатков,

• фракционный состав гумуса - по Кононовой - Бельчиковой,

• общий азот, фосфор, калий - в одной навеске после мокрого озоления по Гинзбург - Щегловой,

• фракционный состав азота - по Шконде - Королевой,

■ тарификационная способность почвы - по Кравкову с 14-дневным компостированием,

• групповой состав минеральных фосфатов - по Чангу - Джексону,

• сумма поглощенных оснований - по Каппену - Гильковицу,

• кислотность почвы pH води - по Алямовскому, рНсОЛ - с 1,0 н раствором KCl, Нг - с 1,0 н уксуснокислым натрием,

• буферная способность и окислительно - восстановительный потенциал (ОВП) почвы - потенциометрическим методом на рН-метре ЭВ-74,

• ферментативная активность почвы (уреаза, амилаза, инвертаза, пероксидаза, полифенолоксидаза, каталаза, протеаза, фосфатаза) - по методике, изложенной Т А Щербаковой (1978),

• труднорастворимые формы тяжелых металлов - в вытяжке HCl,

• статистическую обработку данных проводили по Б А Доспехову;

баланс элементов питания - устанавливался расчетным путем по приходу с удобрениями, семенами, атмосферными осадками и азотофиксации свободноживущими микроорганизмами (для азота) и расходом по выносу с урожаем сельскохозяйственных культур (на основе структуры посевных площадей и урожайности за 2000 - 2005 гг) и газообразные потери азота на денитрификацию

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Гумус и его фракционный состав. Содержание гумуса в сельскохозяйственных угодьях заметно снизилось по сравнению с целинными участками Самые высокие абсолютные потери гумуса отмечены у чернозема южного - 33% по отношению к целине (рис 1)

Довольно заметно уменьшились запасы гумуса у чернозема обыкновенного (на 25%), а у чернозема типичного убыль по сравнению с целиной не превысила 7% Таким образом, интенсивность минерализационных процессов усиливается по нарастающей от черноземов типичных к южным

В составе гумуса черноземов, как известно, гуминовые кислоты преобладают над фульвокислотами В почве целинных участков больше всего гуминовых кислот обнаружено у чернозема обыкновенного (как в абсолютных, так и относительных показателях), а минимальное их количество отмечено у чернозема южного (табл 1)

Чернозем типичный

Чернозем обыкно-венный

^ГТб

Чернозем

НСР05 1,0*

Рис 1 Содержание гумуса (%) в черноземных почвах степного Поволжья (слой 0-20 см)

Сельскохозяйственное использование черноземов привело к снижению доли гуминовых кислот по сравнению с целиной, прежде всего в верхнем (пахотном) слое, а у чернозема обыкновенного эта тенденция отмечена и в подпахотном горизонте

Самое высокое содержание фульвокислот в почве целинных участков было отмечено на черноземе обыкновенном, минимальное - на черноземе южном В пахотном и подпахотном слоях сельскохозяйственных угодий, расположенных на черноземах обыкновенном и южном, доля фульвокислот (в % от общей суммы) заметно возросла, что свидетельствует об усилении подвижности гумусовых веществ

Нерастворимых гуминов больше всего обнаружено на целинном участке чернозема обыкновенного, а минимальное их содержание отмечено у чернозема южного На пашне содержание гуминов у этих почв заметно снизилось, а у

Таблица 1. Содержание и фракционный состав гумуса черноземных почв (в числителе - % органического углерода, в знаменателе - % от общей суммы)

Подтип почвы Глубина, см Участок Органический углерод (С), %

Гуми-новых кислот (Гк) Фульво-кислот (Фк) Гуминов Гк Фк

Чернозем типичный 0-20 целина 1,71 38,9 0,40 9,3 2,2 9 51,8 4,2

20-40 1,17 34,5 0,45 13,2 1,78 52,3 2,6

0-20 пашня 1,36 33,2 0,37 9,1 2,37 57,7 3,6

20-40 1,27 36,4 0,36 10,3 1,77 53,3 3,5

Чернозем обыкновенный 0-20 целина 1,79 38,2 0,54 11,6 2,37 50,2 3,3

20-40 1,55 37,0 0,61 14,7 2,04 48,3 2,5

0-20 пашня 1,18 33,7 0,48 13,9 1,84 52,4 2,4

20-40 1,05 32,1 0,49 14,8 1,76 53,1 2,1

Чернозем южный 0-20 целина 0,93 30,0 0,31 10,1 1,86 59,9 2,9

20-40 0,72 27,9 0,27 10,5 1,61 61,6 2,6

0-20 пашня 0,59 28,1 0,3 14,3 1,21 57,6 2,0

20-40 0,53 28,0 0,27 14,4 1,09 57,6 1,9

НСР0,5 0,31* 0,08* 0,37*

чернозема типичного заметных сдвигов практически не произошло Самое высокое отношение Гк Фк получено на черноземе типичном (целина и пашня), а минимальным оно оказалось на пашне у чернозема южного

Содержание азота. Максимальное его количество зафиксировано на целинном участке чернозема типичного У чернозема южного на целине азота практически в два раза меньше (рис 2).

В процессе сельскохозяйственного освоения черноземные почвы потеряли часть запасов этого элемента. Наиболее ощутимыми они оказались для черноземов типичного (20% от показателя целинной почвы) и южного (14%).

Сельскохозяйственное использование черноземов заметно изменило также их азотный фонд. По сравнению с целиной в 1,5 и более раз уменьшилось содержание легкогидролизуемого азота, который является ближайшим резервом питания растений. Одновременно на черноземах типичном и южном снизились запасы трудногидролизуемых и негидролизуемых форм азота. На черноземе обыкновенном такой закономерности не обнаружено (табл. 2).

5000,0 4500,0 4000.0 3500,0 3000,0 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 0,0

-4600,0-

Чернозем типичный

Целина ! Пашня

Чернозем обыкно -венный

Целина | Пашня Чернозем южный

НСР0,5 587,6*

Рис. 2. Содержание валового азота (мг/кг) в черноземах степного Поволжья (слой 0-20 см).

Определение нитрификационной способности почвы показало, что на пашне она была выше, чем на целине. Коэффициент нитрификационной способности чернозема типичного на пашне составил 2,40 против 0,89 на целине, а у чернозема обыкновенного - 4,50 против 2,10 на целине, а у чернозема южного эти показатели составили соответственно 1,40 и 1,00. Следовательно, самой высокой нитрификационной способностью из трех подтипов почв обладали черноземы обыкновенные.

Таблица 2. Фракционный состав гидролизуемых форм азота в черноземах степного Поволжья в слое 0 - 20 см

Подтип ПОЧВЫ Угодье Азот

По Шконде - Королевой

N-N03, мг/кг N - лег. гидрол., мг/кг N - труд, гидрол., мг/кг N - не гидрол., мг/кг

Чернозем ТИПИЧНЫМ Целина 18,2 306,6 997,0 3278,0

Пашня 14,4 286,3 837,7 2302,0

Чернозем обыкно -венный Целина 16,6 280,2 548,8 2181,4

Пашня 19,1 158,98 577,92 2170,0

Чернозем южный Целина 23,2 192,4 246,7 1887,7

Пашня 15,4 133,0 1 145,6 1709,0

НСР0,5 15,7 154,8 293,5* 1568,3

Содержание фосфора. Сельскохозяйственное использование черноземных почв степного Поволжья привело к некоторому снижению валовых запасов фосфора по сравнению с целиной (рис. 3). Произошло это в большей степени за счет минерализации органических соединений фосфора.

0,171

Целина { Пашня

Чернозем типичный

Целина [ Пашня Чернозем обыкно -

Целина Пашня Чернозем южный

НСРо.з 0,020*

Рис. 3. Содержание валового фосфора (%) в черноземных почвах степной зоны Поволжья (слой 0-20 см).

Помимо общих запасов на пашне изменился и фракционный состав минеральных фосфатов На черноземах типичном и южном в условиях постоянных обработок верхнего слоя возросла доля наиболее подвижных фосфатов I и II групп На черноземе обыкновенном произошло одновременное накопление подвижных и труднодоступных минеральных фосфатов IV группы Это обусловлено во многом изменениями реакции почвенного раствора на данном подтипе почвы (табл 3)

Следует также отметить, что сумма фосфатов III и IV групп на обрабатываемых участках черноземов обыкновенного и южного имеет тенденцию к накоплению В то же время на черноземе типичном запасы фосфатов этих групп на целине и пашне остались практически на одном уровне

Таблица 3. Фракционный состав минеральных фосфатов черноземных почв в слое 0 — 20 см (числитель — мг/кг, знаменатель - % от суммы)

Подтип почвы Угодье Фосфор

Минеральных фосфатов По Чангу - Джексону

I рыхл И Ca, AI III Fe-P IV Ca-P

Чернозем типичный Целина 637,64 100 1,34 0,22 78,0 12,23 183,3 28,74 375,0 58,81

Пашня 551,4 100 1,8 0,32 94,6 17,15 192,5 34,93 262,5 47,60

Чернозем обыкновенный Целина 234,15 100 0,75 0,33 47,0 20,07 57,7 24,64 128,7 54,96

Пашня 617,0 100 1,5 0,24 79,0 12,82 156,5 25,36 380,0 61,58

Чернозем южный Целина 324,9 100 2,5 0,76 44,4 13,67 48,2 14,84 229,8 70,73

Пашня 418,0 100 4,6 1,10 83,0 19,86 90,0 21,53 240,4 57,51

В целом содержание рыхлосвязанных фосфатов и фосфатов, связанных с кальцием и алюминием выросло на пашне более чем в 1,5 раза по сравнению с целинными участками

Содержание калия. Самые высокие запасы элемента отмечены на черноземе южном, а наименьшие - на черноземе типичном (табл 4) Чернозем обыкновенный по запасам калия занимает между ними промежуточное положение

Сельскохозяйственное использование черноземных почв мало сказалось на содержании общего калия Можно лишь говорить о некоторой тенденции к уменьшению его запасов на пашне по сравнению с целиной для черноземов типичных и южных,

Таблица 4. Валовые запасы калия в черноземах степного Поволжья в слое 0-40 см, % на абсолютно сухую почву

Угодье Черноземы

типичный обыкновенный южный

Целина 1,63 1,67 2,00

Пашня 1,56 1,69 1,93

Содержание тяжелых металлов. Наблюдения за содержанием труднорастворимых форм цинка, меди, свинца, кадмия, никеля, мышьяка и ртути показали, что на пашне за период ее сельскохозяйственного использования (по сравнению с целиной) никаких изменений в концентрации тяжелых металлов не произошло Только лишь в образцах, взятых на пашне в ОПХ «Елизаветинское» содержание мышьяка и ртути незначительно превысило фоновый показатель (на целине), хотя он был очень далек от максимально допустимого уровня (МДУ)

Вызвано это различием подстилающих пород на изучаемых подтипах черноземных почв

Ферментативная активность. Были выявлены определенные различия в деятельности почвенных ферментов на целинных и обрабатываемых участках черноземных почв (табл 5)

Активность фермента каталазы на всех изучаемых подтипах почв была выше на целине, а на пашне она заметно снижалась Аналогичным образом проявилась и активность фермента протеазы В то же время постоянные обработки почв оказали стимулирующее влияние на деятельность ферментов инвертазы, амилазы и уреазы

Изменение характера использования почв практически не сказалось на активности фосфатазы

Определение соотношения между ферментами полифенолоксидаза пероксидаза (К, %) показало, что на целинных участках преобладает активность ферментов, участвующих в минерализационных процессах (К<100)

Деятельность многих ферментов зависит от гидротермических условий почвенных подзон Так, активность протеазы, уреазы и амилазы усиливалась в направлении от чернозема южного к типичному, а каталазы (и отчасти инвертазы) -в обратном направлении

Таблица 5. Ферментативная активность черноземных почв в слое 0 - 20 см

Подтип Участок Окислительно-восстановительные ферменты Гидролитические ферменты

почвы почвы Каталаза К,% Инвертаза Амилаза Уреаза Фосфатаза Протеаза :

Чернозем ТИПИЧНЫЙ Пашня 0,65 100 9,0 1,9 0,36 0,082 0,3

Целина 0,95 81 5,0 1,38 0,08 0,072 0,5

Чернозем Пашня 0,63 108 8,5 1,6 0,26 0,077 0,33

обыкно-венный Целина 0,9 70 5,2 0,58 0,07 0,078 0,4

Чернозем Пашня 0,62 93 9,5 1,6 0,21 0,09 0,14

южный Целина 2,19 84,7 10,8 0,35 0,16 0,08 0,15

Примечание инвертаза - мг глюкозы на 1 г почвы за 4 часа, уреаза - мг N - МН4 на 1 г почвы за 4 часа, амилаза - мг мальтозы на 1 г почвы за 24 часа, каталаза - мл 0,1 н КМп04 на 1 г почвы за 20 минут, фосфатаза - мг Р на 5 г почвы за 24 часа, протеаза - мг аминного азота на 10 г почвы за 20 часов; К, %= активность полифенолоксидазы х 100 активность пероксидазы

Физико-химические свойства. Отмечены изменения в сумме обменно-поглощенных оснований на целине и пашне На черноземе типичном в слое 0-40 см сумма обменно-поглощенных оснований на пашне снизилась на 3 мг-экв /100 г почвы по отношению к целине за счет убыли Са2+ и М§2+ На черноземе обыкновенном сумма обменно-поглощенных оснований на пашне возросла на 10 мг-экв/100 г почвы в сравнении с целиной в результате обогащения 0 - 40 см слоя кальцием На черноземе южном сумма практически не изменилась, но при этом отмечено обогащение почвы Са2+ (на 3 мг-экв /100 г почвы)

Имея высокую степень насыщенности почвы основаниями (90,6 - 97,7 %), рассматриваемые подтипы черноземов имеют близкую к нейтральной рН водной вытяжки, как на целине, так и на пашне (табл 6)

Таблица 6. Кислотность черноземных почв степной зоны Поволжья

Подтип почвы Глубина, см Участок Актуальная кислотность, рн Обменная кислотность, рН сол Гидро-литиче-ская кислотность, мг-экв/ 100 г почвы

Чернозем типичный 0-20 целина 6,7 6,0 3,93

20-40 7,7 6,4 1,75

0-20 пашня 6,8 5,4 4,55

20-40 6,4 5,0 7,87

Чернозем обыкновенный 0-20 целина 6,1 5,5 6,12

20-40 6,4 5,4 4,2

0-20 пашня 7,6 7,0 0,87

20-40 7,8 6,7 1,31

Чернозем южный 0-20 целина 6,4 6,0 1,75

20-40 6,3 5,8 3,06

0-20 пашня 6,8 6,2 1,75

20-40 6,9 6,2 1,75

В то же время на черноземе обыкновенном отмечен рост обменной и гидролитической кислотности на целинном участке, что, видимо, обусловлено особенностями его расположения (подпитывание грунтовыми водами)

На черноземе типичном, наоборот, отмечена тенденция к повышению обменной и гидролитической кислотности на пашне У чернозема южного никаких заметных изменений в кислотности сельскохозяйственных угодий не произошло

Определение буферной емкости исследуемых почв показало, что целинный участок чернозема типичного способен лучше противостоять подкислению, а обрабатываемый - подщелачиванию На черноземе обыкновенном, наоборот, пашня способна лучше противостоять подкислению, а целинный участок -подщелачиванию На пашне чернозема южного отмечено некоторое снижение буферной емкости по сравнению с целиной

Определение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) показало, что самым высоким (482 мв) он был на обрабатываемом черноземе типичном и превышал показатель для целинного участка на 45 мв Минимальным ОВП оказался на черноземе южном, где не было зафиксировано каких-либо различий между пашней и целиной

Баланс элементов питания Имея в своем распоряжении материал о масштабах трансформации агрохимических свойств, мы сочли необходимым решить несколько взаимосвязанных задач 1 Определить размеры потерь гумуса и азота на сельскохозяйственных угодьях 2 Выяснить возможности для восстановления исходных запасов гумуса 3 Предложить дозы удобрений для поддержания оптимального баланса питательных веществ на черноземах типичном, обыкновенном и южном

Было установлено, что самые высокие потери гумуса в слое 0 - 40 см отмечены на черноземе обыкновенном (83,1 т/га), а минимальные (12,9 т/га) - на черноземе типичном Для восстановления запасов гумуса на уровне целинных участков необходимо внести навоза крупного рогатого скота (с учетом коэффициента гумификации равном 0,18) от 71 (чернозем типичный) до 462 т/га (чернозем обыкновенный)

Расчеты показали, что на всех подтипах черноземных почв за последние годы (2000 - 2005 гг ) баланс гумуса сложился отрицательный (табл 7)

Таблица 7. Баланс гумуса на почвах черноземной степи Саратовского

Правобережья, т/га

№ п п Подтип почвы Ежегодная минерализация гумуса Накоплено гумуса из ПКО и навоза Ежегодный дефицит гумуса

1 Чернозем типичный (Екатериновский р-н) 1,01 0,30 -0,71

2 Чернозем обыкновенный (Аткарский р-н) 1,15 0,32 -0,83

3 Чернозем южный (Саратовский р-н) 1,26 0,39 -0,87

Примечание ПКО - пожнивно-корневые остатки с/х культур

Отрицательному балансу гумуса сопутствует отрицательный баланс питательных веществ На изучаемых подтипах черноземов баланс складывался с большим дефицитом (табл 8)

На основании этих исходных данных нами были определены расчетным путем дозы минеральных удобрений, необходимые для поддержания оптимального баланса (табл 9)

Для поддержания оптимального баланса питательных веществ и стабилизации содержания гумуса в почве необходимо использовать все имеющиеся источники элементов питания

Таблица 8. Баланс питательных веществ в черноземных почвах Саратовской

области (по данным за 2000 - 2005 гг.), кг/га

Статьи баланса Чернозем типичный (Екатериновский р-н) Чернозем обыкновенный (Аткарский р-н) Чернозем южный (Саратовский р-н)

Азот

Приход 25,5 19,8 22,8

Расход -65,5 -52,8 -46,4

Баланс, ± -40,0 -33,0 -23,6

Интенсивность баланса, % 38,9 37,5 49,1

Фосфор

Приход з.з 2,7 3,1

Расход -17,1 -16,9 - 14,3

Баланс, ± -13,8 - 14,2 - П.2

Интенсивность баланса, % 19,3 16,0 21,7

Калий

Приход 2,6 1,9 2,8

Расход -51,1 -45,5 -48,2

Баланс, ± -48,5 -43,6 -45,4

Интенсивность баланса, % 5,1 4,2 5,8

Таблица 9. Дозы удобрений для поддержания оптимального баланса элементов

питания, кг на 1 га севооборотной площади

Подтип почвы N Р2О5, при обеспеченности почв к2о

низкой средней высокой

Чернозем типичный 35,7 18,8 14,1 10,5 10,2

Чернозем обыкновенный 29,4 17,6 13,4 10,1 9,1

Чернозем южный 23,9 16,5 12,3 9,2 9,6

ВЫВОДЫ

1 Распахивание черноземных почв неоднозначно сказалось на потерях гумуса Максимальное снижение (по сравнению с целиной) отмечено на черноземе южном (33%), минимальное (7%) - у чернозема типичного Чернозем обыкновенный по убыли гумуса занимал промежуточное положение (25%)

2 В пахотных и подпахотных слоях сельскохозяйственных угодий, расположенных на черноземах обыкновенном и южном, доля фульвокислот (в % от общей суммы) заметно возросла, что свидетельствует об усилении подвижности гумусовых веществ

3 В процессе сельскохозяйственного освоения черноземные почвы потеряли часть запасов азота Наиболее ощутимыми они оказались для черноземов типичного и южного (соответственно на 20 и 14% от запасов на целине) Одновременно на этих подтипах почв снизились запасы трудногидролизуемых и негидролизуемых форм азота На черноземе обыкновенном такой закономерности не обнаружено

4 Максимальный коэффициент нитрификационной способности отмечен на пашне чернозема обыкновенного (4,50 против 2,10 на целине), минимальный - на черноземе южном (1,40 против 1,00 на целине) На черноземе типичном эти показатели составили соответственно 2,40 и 0,89

5 На всех изучаемых подтипах черноземных почв в пашне обнаружено валовых запасов фосфора меньше, чем на целине При этом в обрабатываемом слое черноземов типичных, обыкновенных и южных отмечено увеличение доли подвижных фосфатов (I и II фракции по Чангу - Джексону) от общей суммы минеральных фосфатов

6 На пашне всех изучаемых подтипов черноземных почв не обнаружено заметных изменений (по сравнению с целиной) в содержании труднорастворимых форм тяжелых металлов цинка, меди, свинца, кадмия, никеля, мышьяка и ртути

7 Постоянные обработки черноземных почв активизировали деятельность почвенных ферментов инвертазы, амилазы, уреазы и снизили активность каталазы и протеазы При этом активность протеазы, уреазы и амилазы усиливалась в направлении от чернозема юного к типичному, а каталазы - в обратном направлении

8 Изменения физико-химических свойств находились в зависимости от подтипа черноземных почв На обрабатываемом черноземе типичном по сравнению с целиной отмечено снижение суммы обменно-поглощенных оснований, незначительное повышение обменной и гидролитической кислотности, а также некоторое увеличение буферной емкости (по щелочи) и ОВП

9. На пашне чернозема обыкновенного наблюдалось повышение суммы обменно-поглощенных оснований за счет кальция, близкая к нейтральной актуальная и обменная кислотности, увеличение буферной способности (по кислоте) и резкое снижение гидролитической кислотности

10 У чернозема южного на пашне сумма обменно-поглощенных оснований, актуальная, обменная и гидролитическая кислотность практически не изменились Но при этом отмечена тенденция к снижению буферной емкости по сравнению с целиной

11 При существующем уровне урожайности сельскохозяйственных культур и структуре посевных площадей на изучаемых подтипах черноземных почв сложился дефицитный баланс элементов питания На черноземе типичном дефицит азота составил 40,0 кг/га, фосфора - 13,8 кг/га, калия - 48,5 кг/га, на черноземе обыкновенном соответственно - 33,0, 14,2, 43,6 кг/га, на черноземе южном соответственно 23,6,11,2; 45,4 кг/га

12 Интенсивность баланса (уровень возврата) с учетом количества применяемых удобрений на изучаемых подтипах черноземов по азоту составила 37,5 - 49,1%, по фосфору - 16,0 - 21,7%, по калию - 4,2 - 5,8%

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для поддержания оптимального баланса питательных веществ (уровень возврата азота - 85%, фосфора - 110 - 135%, калия - 20%) необходимо вносить на черноземах Правобережья Саратовской области на черноземах типичных -Ш5,7Р10,5 - 18,8К10,2 на 1 га севооборотной площади, на черноземах обыкновенных - N29,4? 10,1 - 17,6К9,1 на 1 га севооборотной площади, на черноземах южных - №3,9Р9,2 - 16,5К9,6 на 1 га севооборотной площади

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1 СолововД П Влияние биопрепаратов на биометрические показатели растений и ферментативную активность почвы / Соловов Д П , Монина Н А , Каменева О Б , Соловова Г К, Журавлев Д. Ю. / Селекция, технология возделывания и использования сорговых и других кормовых культур / Сб научн трудов Саратов, 2006, с 164-169

2 Журавлев Д Ю Бактериальные удобрения и ферментативная активность почвы / Журавлев Д. Ю. / Сб научн трудов СГАУ, Саратов, 2006, ч 2, с 26-28

3 Журавлев Д Ю Изменение агрохимических свойств черноземных почв Поволжья в процессе сельскохозяйственного использования / Журавлев Д. Ю. / Материалы Всероссийской научной конференции «Вавиловские чтения - 2006» Саратов, 2006, с 32-34

4 Пронько В В Изменения плодородия черноземных почв Поволжья и роль минеральных удобрений в повышении их продуктивности / Пронько В В, Журавлев Д. Ю., Климова Н Ф / Вестник СГАУ им Н И Вавилова, 2007, №5, с 77-79

5 Журавлев Д Ю Трансформация агрохимических свойств черноземов Поволжья / Журавлев Д. Ю., Пронько В В / Энтузиасты аграрной науки Труды КубГАУ Краснодар, 2007, - вып 6, с 159-162

6 Журавлев Д Ю Агрохимические и физико-химические свойства целинных и обрабатываемых почв Поволжья / Журавлев Д. Ю, Пронько В В / Агрохимия и экология история и современность- Материалы международной научной конференции Нижний Новгород, 2008, - т 3, с 27-30

Подписано в печать 22 05 2008 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Гарнитура Times New Roman Печать RISO Объем 1,0 печ л Тираж! 00 экз Заказ №050

Отпечатано с готового оригинал-макета Центр полиграфических и копировальных услуг Предприниматель Серман Ю Б Свидетельство № 3117 410600, Саратов, ул Московская, д 152, офис 19, тел 26-18-19,51-16-28