Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность серой лесной почвы в агроландшафтах

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Мохамед Фуллах, Москва

- м-*/

Российский Университет дружбы народов

Мохамед Фуллах

'Продуктивность серой лесной почвы в агроландшафтах"

( 06. 01. 03- агропочвоведение )

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат с/х наук, доцент Афанасьев В. П

Москва - 1999 г.

Стр.

ДЕШЕ......................... 4

Глава I. ИЗШШЙЕ СВОЙСТВ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ПРИ

СЕашжохозяйзданном. шшдашши ........ 8

1.1. Влияние основной обработки на водно-

физические свойства почв ............ 8

1.2. Влияние основной обработки на изменение агрохимических свойств почв . ........ . 26

1.3. Влияние севооборота на сво14ства. и

плодородие серых лесных почв . ...............31

Глава П. УСЛОВИЯ, ОВЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ..... 38

2.1. Характеристика природных условий района проведения исследований ........... . 38

2.1.1. Рельеф ...... ....... ..... 38

2.1.2. Геологическое строение и почво-

образующие породы ............ . 39

2.1.3. Климат ................................40

2.1.4. Растительность .............. 42

2.1.5. Почвы................................43

2.2. Объекты исследовании..................43

2.3. Методика проведения исследований ..... ... 49

Глава Ш. ИЗМЕНЕНИЕ ВдаО-ШЗШЕСКИХ СВОЙСТВ СЕРЫХ

ЛЕСНЫХ ПОЧВ В ЗАВИСШОСШ ОТ ОСНОВНОЙ . . ОБРАБОТКИ И СЕВООБОРОТА ............. 51

3.1. Гранулометрический и микроагрегатный

состав почвы ..... ....... ..... 51

3.2. Структурный состав почвы.и.водопрочность почвенных агрегатов ...... ........ 56

3.3. Плотность сложения и пористость почвы . ..... 71

3.4. Водопроницаемость почв опытного участка ..... 82

3.5. Запасы продуктивной влаги серой лесной почвы . . 88

3.6. Параметры агрофизических показателей плодородия серой лесной почвы опытного участка . . . 106

Глава 1У. ШШШЖ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ В ЗШСШОСТЙ ОТ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ И ГОГЬТУРЫ СЕВООБОРОТА............... 109

4.1. Валовой состав почв ... ..... ...... 109

4.2. Физико-химические свойства почв ....... III

4.3. Агрохимические свойства почвы ........ 118

4.4. Оценка уровня плодородия.серых лесных . почв опытного участка ......

Глава У. УРОШНОСТЪ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР . НА ОПЫТНОМ УЧАСТКЕ ...........

5.1. Фенологические наблюдения озимой пшеницы . . . 129

5.2. Урожайность сельскохозяйственных культур .... 130

о.З. Выводы о . . . . . ...... ......... 134

5.4. Список, литературы.............. 137

....................... 148

• в в

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность_работы. Возделывание сельскохозяйственных культур неразрывно связано с комплексом, агротехнических мероприятий, среда которых приоритетное значение имеет обработка почвы. Правильная обработка почвы в севообороте не только позволяет эффективно бороться с засоренностью полей, болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений, но и является универсальным средством воздействия на физические, водные, агрохимические и другие свойства почв, определяющие ее плодородие. Механическая обработка почв оказывает большое разностороннее влияние на химические и биологические процессы, происходящие в почвах, и создает определенную среду для развития и роста растений. Во многих регионах

возросшая интенсивность обработок, недостаточное внесение органических удобрений, несоблюдение севооборотов привели к распылению структурны пахотного слоя серых лесных почв, уменьшению запасов гумуса и, как следствие, ухудшению Pix агрофизических свойств.

В литературе накоплен значительный экспериментальный материал по изучению различных способов обработки серых лесных почв, их влиянию на некоторые физические и химические свойства и урожайность сельскохозяйственных культур. Одни авторы считают целесообразным проводить мелкую обработку почв, другие - разноглубинную и глубокую. Сторонники глубокой обработки отмечают, что в результате почвоуглубления пахотного слоя повышается эффективное плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур, особенно в засушливые годы.

Проблема окультуривания серых лесных почв, которые занимают значительные площади в Нечерноземной зоне России, остается до настоящего времени нерешенной. Ряд авторов считает целесооб-

разным проведете коренной переделки профиля серых лесных почв с перемещением горизонтов ж даже выносом иллювиального горизонта на поверхность. Однако этот метод коренной передежи профиля почв не получил широкого практического применения в связи с большой трудоемкостью его выполнения, хотя в ряде случаев обеспечивал высокую эффективность. Некоторыми исследователями для окультуривания серых лесных почв предлагается смешивать горизонты Ал и А2 с верхней частью иллювиального горизонта В^. Этот способ окультуривания почв является менее трудоемким и значительно дешевле по сравнению со вторым!. При этом процесс окультуриваний протекает значительно быстрее по сравнению с первым способом. В каждом конкретном случае выбор способа окультуривания определяется прежде всего природными и почвенными условиями, а ташке экономикой хозяйства. Выполненные исследования по окультуриванию серых лесных почв в различных зонах России показали, что одним из наиболее эффективных способов повышения плодородия почв является разовое почвоуглубление пахотного слоя в течение периода ротацни севооборота. Однако влияние почвоуглубления в полевом севообороте на свойства, плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур до настоящего времени недостаточно изучено.

В этой связи разработка приемов окультуривания серых лесных почв Центральной зоны Российской Федерации в полевом севообороте на основе почвоуглубления позволит улучшить их плодородие и продуктивность сельскохозяйственных культур.

Настоящая работа проводилась в соответствии с Государственной программой исследований РАСХН "Высокоэффективнне процессы производства продовольствия". Направление. Плодородие почв. Задание 1-199 "Разработать зональные системы управления гоюдоро-

дием почв и продуктивностью агроэко систем в интенсивном, экологически сбалансированном земледелии на основе расширенного воспроизводства и создания высокоплодородных почв - "агроземов" и является составной частью тематического плана исследований кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии РУДН по теме М06620.

Цель_и_ задачи исследований. Основной целью исследований являлось установление влияния основной вспашки с почвоуглублением в различных агроландшафтах Тульской области (на примере совхоза-техникума "Богословский" Ясногорского района) на изменение агрофизических и агрохимических свойств серой лесной почвы и урожайность озимой пшеницы и картофеля.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить эффективность комбинированной основной обработки (обычная вспашка в сочетании с почвоуглублением на 15 см) в сравнении с традиционной вспашкой под зерновые на 20-22 см. и под пропашные на 24-26 см.

2. Изучить влияние почвоуглубления на водно-физические и агрохимические свойства серых лесных почв.

3. Выявить влияние различных способов обработки серой лесной почвы на урожайность озимой пшеницы и картофеля в различных агроландшафтах.

4. Установить эффективность обработок при выращивании сельскохозяйственных культур в севообороте по сравнению с монокультурой.

Надчаая.новизаа.работы. На основании выполненных комплексных исследований выявлено влияние различных опособов основной обработки на водно-физические и агрохимические свойства и продуктивность серой лесной почвы в агроландшафтах. Установлено влияние монокультуры (озимая пшеница и картофель) и севооборота

на плодородие серых лесных почв. Дана оценка уровня плодородия серой лесной почвы по основным агрофизическим, и агрохимическим

показателям. Дано научное обоснование целесообразности применения почвоуглубления при основной обработке. Установлена взаимосвязь урожайности озимой пшеницы и картофеля с основными агрофизическими свойствами серой лесной почвы в arpoландшафтах. Предложены уравнения множественной линейной регрессии, позволяющие при прочих равных условиях прогнозировать урожайность озимой пшеницы и картофеля в зависимости от особенностей основной обработки и окультуренности почвы.

Пдажи_че_сжя_значимость_раб^ На основании проведенных исследований рекомендовано проведение почвоуглубления на 15 см при выполнении основной обработки серых лесных почв и выращивании озимой пшеницы и картофеля в различных arpoландшафтах. Почвоуглубление 1 раз за ротацию в 4-х польном севообороте позволяет повысить урожайность сельскохозяйственных культур на 9-14$ по сравнению с общепринятой технологией основной обработки почвы.

Апробация.работы* Основные положения .диссертационной работы докладывались на конференции Иваньковского опорного пункта

Почвенного института им. В.В. Докучаева и отражены в отчетах кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии РУДН за 19961998 гг.

Публикации. Основные положения .диссертационной работы опубликованы в двух печатных работах.

Объе_м_работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав основного текста, выводов, рекомендаций производству, список использованной литературы насчитывает 131 наименование, в том. числе 5 на иностранных языках.

ОБЗОР ЛЙТЕЕаТУШ

Глава I. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

1.1. Влияние основной обработки на водно-физические свойства дочв.

Важным звеном в системе агротехнических мероприятий является обработка почвы. В литературе накоплен значительный экспериментальный материал по изучению различных способов обработки серых лесных почв,их влиянию на некоторые физические свойства и урожай сельскохозяйственных культур (И Л.Антипов-Каратаев и И»§гс Афанасьев 1938» С.И.Андреев 198?, С.Н.Тайчинов 1950, 1960, Н.Р. Бахтизин 1955,1959,1960, С.А.Наумов 1363,1963,1969, В.П.Нарциссов 1965,1966,1969, М.А.Винокуров, А-.В,.Колоскова 1969, М.З.Гай-нутдинов 1969 и другие).

На У Всесоюзном съезде почвоведов в Минске предлагалось процесс окультуривания поставить в один ряд с другими генетическими процессами, формирующими почву (АД.Коротков, 1977; Б.А.Никитин, 1977; В.А.Семенов, 1977).

Правильное решение проблемы окультуривания почв возможно только при всестороннем изучении их свойств» При механической обработке, почз изменяются прежде всего физические и водяо-физи-ческив свойства почв. Многие исследователи отмечают, что вовлечение серых лесных почз в пашню сопровождается резким ухудшением их структурного состояния (Андрояников, 1964; Ахтырцев, Шевченко, 1965; Семика, 1971; Шубина,1973, Алифаяов,1979; Сурков, 1984 и другие.

Д.И.Менделеев (1951) отмечал, что цель механической обработки не есть простое разрыхление почвы, а достижение того, чтобы негодные для растений питательные вещества перешш в форму более годную для питания растений. Теоретическое ее обоснование сводится прежде всего к изменению строения, плотности и твердости почвы и, как следствие, к повышению эффективного плодородия и создания оптимальных условий для развития корней (В.П.Нарциссов,1984). В результате распахивания почвы и сельскохозяйственного освоения происходит мобилизация ее плодородия, изменяются процессы минерализации органического вещества, а также водно-физические свойства почв» В каждом конкретном случае эти изменения носят тот или иной характер- в зависимости от типа почв, длительности и интенсивности воздействия на них способов и приемов окультуривания и многих других причин (Сапожников, 1963; А.В.Колоскова, 1981).

В опытах, проведенных П.Н.Бахтиным (1360) на серых лесных почвах Башкирии, отмечалось улучшение водопрочности структуры под влиянием глубокой обработки. Содержание водопрочных агрегатов размером больше 0,25 мм в слое 0-20 см увеличивалось по сравнению с обычной вспашкой на 7$, а содержание агрегатов размером больше I мм на 16$.

По данным С.А.Наумова (1963) структурный состав почвы не показал каких-либо заметных изменений в зависимости от длительной отвальной вспашки или поверхностной обработки. Так., в слое 0-20 см водопрочных агрегатов размером больше 0,25 мл при трехгодичной вспашке составляло 19,5$, а при поверхностном дискования -18,7/9.

По данным М.З.Гайнутдинова (1963) при использовании глубоком обработки на светло-серых лесных почвах увеличивалось содержание

•А. «А» 6« • * А.

водопрочных агрегатов в слое 0-18 см на 62-63$. Очевидно, такой прирост водопрочных агрегатов мог быть связан практически с полным их отсутствием в пахотном слое серой лесной почвы до ее обработки.

Аналогичные результаты при использовании этого приема отмечали С.А.Наумов и В.П.Нарциссов (1969), но количество водопрочных агрегатов в слое 0-20 см было значительно меньше. Глубокая вспашка на 28-30 см способствовала перераспределению структуры в пахотном слое почвы и увеличению структурных отдельноетем в среднем на 9-1451.

В опытах С.А.Наумова (1974) вспашка на 27 см повышала водо-прочностъ структуры в слое 0-20 см на 4-5%} а вспашка на 35 см на 5-7$, по сравнению с обычной вспашкой на 20-22 см.

Исследования проведенные О.А.Наумовым (1978) на серых лесных средне- и тяжелосуглинистых почвах показали, что устойчивость сложения у этих почв наблюдается при содержании водопрочных агрегатов размером больше 0,25 мм не менее 40$. Большую роль при этом играет рациональная обработка, как одно из средств поддержания мелкокомковатой структуры пахотного слоя в целом. Наиболее ценными агрегатами для серой лесной почвы, являются агрегаты от 1 до 3 мм и не следует допускать распыление мельче 0,5 мм.

В опытах, проведенных Ф.Ш.Гарифуллиным (1979) на серых лесных почвах Башкирии (сравнение вспашки на глубину 16-18 см и 2528 см) было установлено, что глубокая обработка данных почв оказывала определенное положительное влияние на строение их пахот-

ного я подпахотного слоя, при этом прежде всего улучшался структурны! состав почв в верхних слоях (10-20 см). На варианте с глубокой обработкой количество водопрочных агрегатов в слое 0-20 см на 4,1% было больше, а в слое 20-30 см на 3% меньше, чем в соответствующих слоях на Фоне обычной вспашки. Причем, увеличение водопрочн'..:, агрегатов при глубокой вспашке происходило преимущественно за счет более мелких фракций (от I до 0,25 мм). По мнению автора водопрочных вывернутых на поверхность пашни структурных отдельяостей подпахотного горизонта сохранялась довольно долго. Так, серая лесная почва, вспаханная на глубину 26-28 см, спустя два года, при прочих равных условиях содержала в слое 0-20 см водопрочных агрегатов на 2-4% больше, чем та же почва, вспаханная на глубину 16-18 см. Однако это различие нельзя считать достоверным,

Г.Д.Аверьянов, М.С.Матюшин (1979) при изучении изменений некоторых агрофизических свойств темно-серой лесной почвы под влиянием ее обработки, отмечали, что наибольшую глыбист;-ость пашни создавали глубокая плоскоразная и глубокая отвальная обработки. Мелкокомковатый пахотный слой образовывала Фрезерная я лемешно-плоскорезная обработки.

К аналогичным результатам в своих исследованиях, проведенных в I973-1977 годах на полях Рязанского сельскохозяйственного института пришли С.А.Наумов и д.М.Ермаков (1980). При изучении плужной, роторной, поверхностной обработок и их сочетаний установлено, что глыбистость по вспашке была в 30 раз больше (37,8%), чем по фрезированию (1,3/0 и в семь раз больше, чем по дисковому лущению. Большее содержание водопрочных агрегатов размером 0,25-10

мм было в посевах культур по фрезерной обработке в сравнений с поверхностной и плужной.

При изучении изменений свойств серых лесных почв Б.А.Ахтыр-цев и А.С.Щетинина (1979) отмечают, что предельное разрушение структуры происходит через 10-12 и 80 лет распашки, практически одинаково. Количество агрегатов размером Ю- ш в пахотном алое уменьшилось в 1,7 раза по сравнению с горизонтом А, целинной почвы, а агрегаты больше I мм практически полностью теряли свою во-допрочность. Значительно лучше сохранялись при распашке макроагрегаты размером 1-0,25 мм, но их водоярочяость в 2,5 раза была меньше, чем у целинных почв.

По данным А.ВДолосовой и др. (1981) разовое углубление вспашки до 30 см на светло-серых лесных почвах улучшало стружтурно-аг-регатный состав. При этом в содержании микроагрегатов в прикорневой и межкорневой зонах растений наблюдается определенная закономерность : в прикорневой зоне больше содержание железо-гуматиых, а в межкорневой ~ кальций-гуматяых микроагрегатов. По-видимому, в зоне сгущения тонких корней растений и сопутствующих им ризо-сшерных микроорганизмов идет агрегирование частиц преимущественно по железо-гуматному типу.

Авторы отмечают, что после проведения глубокой вспашки в 1962 г. последейстие ее в 1964 г. уже не сказывалось в связи с быстрым уплотнением почвы, характеризующейся слабой выраженностью и малой водопрочностью структуры. Однако после проведения в 1965 г. повторной вспашки эффективность ее сказалась и на 3-й год после проведения, что было обусловлено благоприятным соотношением мезду кальций-гумативнымя и железо-гуматными микроагрегатами.

В опытах А.МЛестрякова (1981) на темно-серой лесной почве с содержанием гумуса о