Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ И МЕЛИОРАТИВНЫХ ПРИЕМОВ НА КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ГУМУВА ПОЧВ ЗАСУШЛИВОГО ЗАВОЛЖЬЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ И МЕЛИОРАТИВНЫХ ПРИЕМОВ НА КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ГУМУВА ПОЧВ ЗАСУШЛИВОГО ЗАВОЛЖЬЯ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

Московская ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия имени К. А. Тимирязева

На правах рукописи

СИНИЦЫНА Надежда Егоровна

УДК 631.411.4

ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ И МЕЛИОРАТИВНЫХ ПРИЕМОВ НА КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ГУМУСА ПОЧВ ЗАСУШЛИВОГО ЗАВОЛЖЬЯ

06.01.03.— почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва — 1Й89

с

о

</ ' < с

а^ ■ Ъ

Работа выполнена в Саратовском сельскохозяйственном институте им. Н. И. Вавилова.

Научный руководитель — кандидат биологических наук, доцент Е. А. ДАНИЛОВА.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РСФСР И. С. КАУРЙЧЕВ, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ЯКОВЛЕВА М. Е.

Ведущее предприятие — Волгоградский сельскохозяйственный институт.

Защита состоится «..££?...» ....У.Ш.НЯ..................... 1983 г.

в час. на заседании специализированного совета

К.120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА. Автореферат разослан « » сИПР&Л Я 1983 г.

Ученый секретарь

специализированного совета, доцент Н. А. Гончарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. XXVI съезд КПСС, выдвигая широкую программу социального развития и повышения народного благосостояния, на первый план поставил задачу улучшить снабжение населения продуктами питания. Для решения этой задачи на майском (1982 г.) Пленуме ЦК КПСС разработана Продовольственная программа СССР до 1990 года. Основа ее — высокие темпы сельскохозяйственного производства, постоянное увеличение урожая сельскохозяйственных культур и укрепление кормовой базы животноводства при непрерывном повышении плодородия почвы, в том числе малопродуктивных, солонцовых почв. В-связи с этим расширение мелиоративных работ, способствующих улучшению условий гумусообразова-ния почв и, в конечном итоге, .повышению- их продуктивности — важная задача науки и практики.

В засушливом Заволжье исследования по влиянию антропогенного фактора на количественное изменение гумуса солонцовых почв крайне ограничены, а по вопросу качественного изменения — единичны. .

Результаты исследований в этом направлении позволят выявить пути сохранения гумуса, улучшения его качественного состава, уточнить и разработать дополнительные приемы рационального использования мелиорирующих веществ на почвах солонцового комплекса Заволжья.

Цель н задачи исследований: 1. Проследить изменения качественного состава гумуса в основных почвах сухой степи, ее высокодисперсной части (воднопептизируемом иле) под влиянием антропогенного фактора и выявить его роль в формировании структуры почв. 2. Определить влияние различных способов обработки почв на качественный • состав гумуса темно-каштановых почв и солонцов. 3." Изучить действие мелиорируй ющих веществ на количество и качество гумуса тех же почв. 4. Установить условия и разработать мелиоративные приемы, улучшающие качественный состав гумуса, и определить их экономическую эффективность.__

Цгктральига Нпуччзя С;.бластг'.1а ¡аогкегг.;о1 очц?аа Яевива

смьскох'>-.*Йс.В5'1. академия нм. К. А. Тимирязева

* Научная новизна^работы^ Детальное изучение влияния длительного сельскохозяйственного использования почв, мелиоративных вспашек, мелиорантов, их сочетания на качественный состав гумуса почв и|их высокодисперсной части в зоне засушливого Заволжья является новым в агрономическом, почвоведении. Впервые д^ля сухо-степной зоны Поволжья уста-' новлено: 1. Изменения в составе гумуса высокодисперсной части основных почв под действием систематической- распашки их, орошения и мёлиоративных.приёмов. 2. Корреляционная зависимость составных-частей гумусовых веществ с глыбис-тостью, водопрочностью структуры и зависимость этих показателей от степени увлажнения почвы. Установлены параметры качественного состава гумуса для агрономически ценной структуры. 3. Влияние гидротермических условий, способов^ обработки и глубины залегания солей*кальция на качество и количество гумуса почв солонцового комплекса, а. также эффективность применения мелиорирующих веществ от степени увлажнении.

Практическая ценность|работы. Получены новые данные по влиянию агротехнических и мелиоративных приемов-на качественный состав гумуса почв и ее" наиболее'активной высокодисперсной части. Они позволяют установить более эффективные приемы, направленные на сохранение количества гумуса, улучшение его качества и рациональное использование почв солонцового комплекса Заволжья. Предлагаемые рекомендации можно применить на прилегающие территории смежных областей со сходными природно-климатическими условиями. ; . '

Апробация. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзном координационном совещании по рациональному использованию и повышению плодородия солонцовых почв СССР (Волгоград, 1979), на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского СХИ. (Саратов, 1979, 1980, 1981), па девятой и десятой региональных конференциях агрохимиков, почвоведов и земледелов Южного Урала и Среднего Поволжья (Саратов, 1979; Уфа, 1982), на Всесоюзном научно:техническом совещании «Теоретические основы и опыт мелиоративной обработки и химической мелиорации солонцовых почв» '/Целиноград, 1980), на научно-практической конференции «Современные проблемы в изучении эрозионных процессов ;'и охрана почв в Алтайском крае» (Барнаул, 1981), на заседании Саратовского отделения Всесоюзного общества почвоведов при АН СССР (Саратов, 1982). 2 ' '

г

Реализация результатов-исследований. Выводы и рекомендации диссертации используются при чтении курса почвоведении. в Саратовском СХИ, составлении научных рекомендаций по мелиорации солонцов Поволжья во Всесоюзном-координационном Совете и практическом; улучшении солонцов:в ряде-районов Саратовской области.

Публикация. По теме диссертации "опубликовано восемь ,работ. ' •

Объем работы. Диссертация изложена на 213 страницах .машинописного, текста, содержит 28 полноформатных таблии», 17 рисунков, 25 приложений и состоит из введения, семи глав, выводов, рекомендаций, списка литературы, включающего 267 источников, из них 21 иностранных авторов.

ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИИ

Исследования количества и качества гумуса почв и водно-нептизируемого ила проводились на темно-каштановых почвах в комплексе с"солонцами засушливого Заволжья и на черноземах Правобережья.

Полевые опыты были заложены в производственных уело-• пнях в два этапа: в 1971 —1976 гг. на солонцах п темно-каштановых террасовых почвах Энгельсского района и в 1976— 1981 гг. на аналогичных почвах Ершовского района Саратовской области.

Почвенный покров опытного участка Энгельсского района представлен комплексом темно-каштановых солонцеватых тяжелосуглинистых почв с солонцами малонатриевымн глинистыми до 25% на старопахотном участке и до 50% — на.заг лежном. . • .

Темно-каштановые почвы залежного участка среднемощ-ные, малогумусные тяжелосуглинистые с преобладанием круп-нон пыли н ила. Солонцы этого участка малонатрневые средне, суглинистые. Легкорастворимые соли в названных почвах отмечены с глубины 60 см, тин засоления хлоридно-сульфатный.

Солонцы и темно-каштановые почвы старопахотного участка значительно рассолены и рассолонцованы. На солонцах сульфаты исчезают с глубины 80 см, на темно-каштановых почвах — с 90 см. .

Почвенный покров опытного участка Ершовского района представлен темно-каштановыми- почвами средн'емошными

малогумусированнымн в комплексе с солонцами до 30—50% на сыртовых глинах и тяжелых суглинках. По механическому составу темно-каштановые почвы тяжелосуглинистые пловато-круннопылеватые, солонцы — глинистые нловато-нылеватые. Солонцеватые разновидности содержат обменного натрия до 3,1%, магния— до 23,4%, солонцы малонатриевые (7,7—15,9% натрия), реже средненатриевые с большим содержанием магния до 65,5% от суммы поглощенных оснований.

Одновременно проводились исследования на черноземных почвах Правобережья, представленные следующими подтипами: 1. Черноземы обыкновенные маломощные тяжелосуглинп-стые на делювиальных суглинках (залежь). 2. Черноземы южные среднемощные суглинистые с преобладанием крупной ныли и ила на делювиальных суглинках (залежь, старо-пашка). I

Погодные условия в годы;ироведения опытов складывались неодинаково. Вегетационные"периоды 1971, 1972, 1975, 1979. 1980, 1981 гг. характеризовались как засушливые с незначительным количеством осадков и низкой относительной влажностью воздуха в весенние месяцы. Особенно засушливыми, с резко выраженным дефицитом почвенной влаги, были 1972, •1981 гг. В 1973, 1974, 1976, 1978 гг. преобладала дождливая и прохладная погода, благоприятная для роста сельскохозяйственных культур. >

В Энгельсеком районе на солонцах и темно-каштановых почвах залежного участка был заложен стационарный .опыт по схеме: отвальная вспашка (контроль) и безотвальная на 25—27 см, трехъярусная и плантажная — па 40 см. Повтор-ность опыта трехкратная. Площадь делянок 704 м2. На старопахотном участке по глубокой отвальной обработке изучалось влияние мелиорирующих веществ по схеме: 1. контроль, без мелиорантов; 2. гипс, 3 т/га; 3. лигнин, 30 т/га; 4. навоз, 30 т/га. Повторность трехкратная. Размер делянок 2016 м2-

В Ершовском районе в производственных условиях был заложен стационарный двухфакторный опыт но схеме: 1. отвальная вспашка на 25—27 см, контроль; 2. трехъярусная — на 40 см; 3. плантажная — на 40 см; ио всем видам вспашек в поперечном направлении были внесены две дозы гипса—9 и 20 т/га. Повторность трехкратная. Размер делянок 1320 м2.

4 В лабораторных условиях проводился модельный опыт по изучению качественного состава гумуса солонцов под воздействием разных доз мелиорантов при уровнях^влажностн, соответствующих 45, 65, 75,:85, 100% наименьшей влагоемкости

(НВ), техническая часть которого выполнена аспирантом Л. М, Пластковым.

Почвенные образны отбирались на постоянно закрепленных участках п трехкратной новторностн: в исходных почвах—по генетическим горизонтам до глубины 40—50 см, .по вариантам опыта — и слоях 0—20 и 20—40 см. Из отобранных, проб готовился смешанный образен. Анализ качественного состава, гумуса проводился по ускоренной методике М. М. Кононовой и Н. П. Бельчиковой (1961) в четырех- и шестикратной новторностях. Водноиептизируемыи ил определялся по методу Б. В. Андреева (1963). Остальные анализы проводились по общепринятым методикам. Математическая обработка проведена с'исиользованнем регрессионного, корреляционного и дисперсионного анализов на ЭВМ ЕС-1020.

Все основные исследования и анализы выполнены самим диссертантом, которым проанализировано свыше 7000 образцов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Изменения состава гумуса почв засушливого Поволжья при сельскохозяйственном использовании

Качественный состав гумуса почв. Результаты исследовании подтвердили известное положение, что для почв черноземного типа количество и качество гумуса обусловлены прежде всего их иодтиповой принадлежностью. При высокой культуре земледелия в старопахотных южных черноземах (опытные поля НИИСХ Юго-Востока) наблюдалось увеличение количества валового гумуса в верхних горизонтах до 4.30 и 1,97% против 4,18—и 1,58% в залежи. Это подтвердило замеченное явление первоначальной потерн гумуса степными черноземами в первые годы их освоения и торможение этого процесса в дальнейшем при использовании почв на высоком агротехническом уровне.

Вследствие особенностей процессов гумусообразовання в темно-каштанопых почвах и солонцах содержание общего гумуса ниже, чем в черноземах. Длительная систематическая распашка их привела к еше большей его потере (табл. 1). Количество ГК и фульвокислот (ФК) в составе гумуса верхних горизонтов этих почв уменьшилось и возросла его инертная часть — негндролизуемый остаток. При этом в составе ГК темно-каштановых почв снизилась фракция, связанная с катионами кальция. По-видимому, это одна из причин потери валового гумуса при обработке почв сухой степи.

Таблица I

Качественный состав гумуса почв засушливого Заволжья, % от общего углерода почвы

Участки ч в Углерод почвы, % Углерод пирофос-фатной вытяжки, Сгк § о.« - _ Гумпновые кислоты с

«о Р-. Г' х (-1 о 3 и Собщ Сгк Сфк Сфк £ я о «5 « п — П % от Сгк <Р • ш * •

Темно-каштановые тяжелосу глинистые почвы

Залежный

Старопахотный Орошаемый

НСР„

0—10 3,17 1,84 33,9 21,7 12,2 1.8 66 л 6,0 94.0 3,9

Ю—22 2,70 1,57 36,4 20,6 15.8 1,4 63,6 9,2 90,8 3.9

22—36 2,52 1,46 29,4; 19,2 10,2 1-.8 70,6 8,8 91,2 4,»

36—50 2,05 1,19 28,6 > 17,3 11,3 1.5 71,4 5,8 94,2 3,9

0—23 2,12 1,22 23,4' 17,2 И,2 1,5 71,6 18,0 82,0 3,8

29—41 2,06 1,20 28,7: 15,5 13,2 1.1 71,3 26,4 73,6 4,0

0-15 2,85 1,62 38,5- 24,7 13,8 1,7 61,9 14.4. 85,6 3,8

15-30 2,76 1,56 38,3 19,2 19,1 1,0 61,7 17,8 82,2 3.7

30-38 1,77 1.01 25.7 14,8 10,9 1.3 74,3 28,1 71,9 3,8

38—50 1,68 0,95 23,2 10,5 12,7 0,8 76,8 29,5 '0.5, 4,1

0,20 0,12 г 2,20 1,26 1,49 "

Солонцы, среднеглинистые

Залежный 0- 10 2,65 1,53 35.3 17,9)17,4 1.0 64.7 4,0 96,0

10- 22 2,59 1,50 26,0 13,0 13.0 1.0 74.0 6,9 93.1

22- 32 2,07 1,18 24г,4 10,5 13,9 16,515,1 0,7 75,6 7,1 92.9

Старо- 0- 27 1,96 1.14 31,6 1.1' 68,4 100

пахотный 27- -42 1,68 0,98 28,5 15,5,13,0 1.1 71.5 — 100

42- 72 0,98 0,57 25,7 12,5113,2 0.9 74,3 _ ' 100

Орошаемый 0- 10 2,57 1,49 35,5 19,0 16,5 1,2 64,5 91,5 8,5

10- 20 2,44 1.42 37,9 21,5 16,4 1.3 62,1 74,6 25,4

20- -30 2,06 Ы7 39.9 21,3 20,5 1.1 60,1 41,3 58.8

30- 10 2,05 1,16 32,2 9,2 23,0 0.4 67,8 57,6 42.4

НСРв5 • 0.34 0,20 * 1,2^1,30 1,58

4,4 4,4 4,64,1' 4.51

5.3 5.2

5.4 5,4 5,4

Орошение этих почв по сравнению с богарными условиями усилило синтез органического,вещества, но по содержанию общего гумуса они не достигли целинных аналогов. В составе гумуса при орошении увеличилось количество ГК, ФК и снизилась его инертная часть (табл. 1). Формирование ФК при орошении привело, по нашим,данным, к усилению глыбистостни слитности почвы. Это необходимо учитывать при широком вовлечении степных почв в орошение.

Качественный состав гумуса воднопептизируемого ила и минералогический состав илистой фракции. Более заметные

изменения при сельскохозяйственном использовании произош-

? 1

6; «

ли в высокодисперсной пасти почв — воднопептпзир'уемом иле, который,, по мнению Б. В, Андреева (1901), Н. П. Панова, Н. Л. Гончаровой (1969), А. И. Парфенова (1969) и' других, играет важную роль в солонцовом процессе и формировании физических свойств почв. '

■ Термографические исследования показали, что минералогический'состав'ила темно-каштановых иочв н'солонцов представлен минералами группы гидрослюд и железо-, алюмо- и магнийсодержащим монтмориллонитом. Длительная систематическая обработка вызвала диспергирование твердой фазы почв с образованием гидрослюд. Орошение усилило гидро-фильность минералов. . • •

Установлено, что в иле верхних горизонтов черноземов общий гумус в основном сконцентрирован в активной низкоагре: гнрованЬой фракции, в темно-каштановых почвах и солонцах т~ в высокоа'грегированной, где его в" 1,5—3 раза больше, чем в самой почве. На преобладание гумуса в илистых фракциях указывали А. И. Парфенов -(1969), Н. А. Титова (1972).

Гумус ннзкоагрегированного ила всех изучаемых почв обогащен Г К и содержит наименьшее количество инертных форм. В гумусе иллювиальных горизонтов как в самой почве, так 'и во всех фракциях ила преобладают ФК (табл. 1, 2).

Систематическая распашка пахотного слоя солонцов и темно-каштановых почв-вызвала математически достоверное снижение ГК на 4,8—11,9% по сравнению с залежью в активном (ннзкоагрегируемом) иле (табл.2). Одновременно" замечено относительное увеличение их в тех же пределах в более устойчивой высокоагрегированной фракции.

Распашка почв привела.к трансформации ценных фракций гумуса в малоактивные формы, тем самым снизив их положительное действие на формирование физических свойств. Орошение, активизируя микробиологические процессы, обусловило ■увеличение общего гумуса и улучшение ^его качества в низко-агрегированном иле. В составе обеих фракций пахотных горизонтов содержание ГК возросло до 18,0—35,0% против П',6— 28,0% на залежи (табл. 2). Инертная часть гумуса при этом •снизилась. Последнее связано с усилением гидрофильности минералов-при орошении, что вызвало вымывание железистых и магниевых форм монтмориллонита'в нижние слои и разрушение их связи с органическим веществом. В связи с этпм-за-кренление гумуса вторичными минералами в профиле орошаемых иочв было более слабым, чем в богарных условиях.

Таблица 2

, (

Качественный состав-гумуса воднопептмнруемого ила солонцов Заволжья, % от углерода ила

Участки

â

Глубина, и о. = С.4*

си >> и

Я 5 S

и « ri> -

Углерод гшрофос-флтнон вытяжки.

СобЩ

•'фк

Сгк Негид-

роли-

Сфк зуемый

остаток

Гумииовые кислоты с

R.;Q3 ICat-f

от Cri

E.'He

Низкоагрегированная фракция

Залежный

Старопахотный Орошаемый

0-22 2,58 1,50 37,3 2S,0 9,3 3,0 62,7 следы 100 2,7

22—32 1,98 1,15 32,1 12,0 20,1 0,G 67,9 следы 100 2,7

32-42 1.2G 0,7'J 31,G 12,7 18,9 0,6 68,4 нет 100 2,к

0^27* " 3,09' ■1,80 30,8; 23,2, ,7,6 3,0 69,2 кет 100 2,7

27-42 2,03 1,18 27,1 12,7 14.4 "0,8 ■'Ч кет." ,100,, ,,2,9

0-30 4,04 3,09 2,34 52,9 35,0 17,9 2.0 47,1 - 34,0 66,0 2,6

30—40 1,80 3G,I 13,3 22,8 .0,6 63,9 следы 100 2,7

41-60 2,44 1,42 29,5 M 2i ; I 0,4 ■ 70,5 не опр. — 1 2,S

Высокоагрегнрованкая фракция

Залежный ' , 0- -22 7,22 4,90 25,7 11,0 14,1 0,8 71,3 нет 100 2.5

о>_ -32 4,83 2,80 17,9 3,7 14.2 0,3 f-2.1 нет 100 2,G

32- -42 4,64 2,70 18,1 3,3 11,8 0.1 81,9 lier . 100 2,6

Старопахотный 0- -27 3,88 2,26 26,5 17,0 8,5 •2,0. 73,5 пет 100 2,6

27- -42 3,27 1,90 26,8 10,5 16,3' О,G 73,2 пет КО 2,S

Орошаемый 0- -30 8,90 5,20 26,5 18,0 8,5 2,1 73,5 нет 100 '2,6

30- -40 4,16 2,42 28,9 . 7.0 21,9 0,3 71,1 нет 100 2,G

41- -60 3,19 1,86 29,2 4,3 24,9 0,2 70,8 нет 100 2,7

НСРИ , 0,24 0,14 1,37 1,20 1,11

Зависимость структуры почв от состава гумуса почв и вод-нопептизируемого ила. Огромная и важная роль гумуса в структурообразовании общепризнана и изучаете^ давно как советскими учеными (Н. И. Саввинов, 1931; В. Р. Вильяме, 1936; А. Ф. Тюлин, 1938; И. Н. Антипов-Каратаев, В. В. Келлерман, Д. В. Хан, 1948; М. М. Кононова, 1951; А; Н. Соколовский, 1956; А,-В. Колоскова, 1972), так и зарубежными (Л. Бавер, 1937; Ж. Мартин, 1941; В. Флайг, 1978). По мнению И. Н. Антипова-Каратаева, В.- В. Келлермана, Д. В. Хана (1948), ФК, склеивая и прописывая почвенные комочки, приводят к формированию слитного вида структуры.

Коэффициенть1 корреляции, полученные нами, указали на прямую зависимость глыбистости структуры от содержания ФК (г=0,686) и водопрочности агрегатов от ГК (г=0,590— 0,781, табл. 3). Следует отметить, что корреляционная зависи-

Таблица 3

Корреляционные зависимости между составом гумуса почв, ила и структурой

с с « '2. Показатели Коэффициент корреляции, г Коэффициент детерминации, г» Существенность корреляционной связи

В почве

1 Водопрочные агрегаты и ГК! 0,590 0.346 2,31 2,066

2 Водопрочные агрегаты и гу- 2,623

мины -О.бЬО 0,462 2,31

3 Водопрочные агрегаты и

строение ядра ГК

(Е4: Е6) —0,658 0,433 2,31 2,470

4 Глыбистость и ФК 0,686 0,471 2,31 2,671

В низкоагрегированном иле

1 Водопрочные агрегаты и ГК 0,781 0,610 '2,31 3,313

2 Водопрочные агрегаты и гу- —0.Є65 0,443 2,358

мины 2,31

3 Водопрочные агрегаты и

строение ядра ГК

(Е<: Е6) 0,760 0,577 2,31 3,091

В высокоагрегированном иле .

1 Водопрочные агрегаты и ГК 0,694 0,481 2,31 2,548

2 Водопрочные агрегаты и гу-

мины — 0,іі47 0,717 2,31 4,216

3 Водопрочные агрегаты и

строение ядра ГК

(Е4: Ев) 0,740 .0,546 2,31 2,913

мость содержания ГК в низкоагрегированном иле более тесная (г=0,781), чем в высокоагрегированном (г = 0,690) и в самой почве Сг== 0.590). Очевидно, качественный состав гумуса низкоагрегированного ила оказывает более высокое'действие на формирование водопрочных агрегатов. .'

С использованием уравнёнпй регрессии определены параметры качественного состава.гумуса почв.и ила, при каторых формируется хорошая водопрочная структура:- негидролизуе-мый остаток должен быть не более 40—45%. ТК — не менее 25—30% об общего углерода со сложностью'их строения (Е4: -:Еб). в пределах 3,1—3,3. •.

2. Влияние мелиоративных обработок на качественный состав^ гумуса залежных почв и.ила •

Изменения гумуса почв. Исследованиями установлено, что мелиоративные "вспашки (трехъярусная и плантажная) усилили процессы рассоления н рассолонцевания солонцов. Снизилась плотность и дисперсность почв, увеличились запасы влаги. Вследствие этого по мелиоративным обработкам, особенно по трехъярусной вспашке, улучшились условия гумусообразова-иня. В течение пяти лет на фоне их отмечалась тенденция уве-.лпчения органического вещества. Наиболее заметный синтез ГК (до 21,7—27,5%) в обоих слоях по всем вспашкам, кроме безотвальной, произошел во";влажном' 1974 году. К концу пн-того'года исследований содержание ГК по отвальной вспашке снизилось, по плантажной — осталось в тех же . пределах, что и на контроле, по трехъярусной обработке — возросло до 27,0—34,0%. • \

Резкого изменения содержания ФК в солонцах через пять лет после проведения вспашек не отмечено. Однако по безот: вальной обработке имела место тенденция к их увеличению.

Мелиоративные приемы' хотя и оказали положительное действие на почвообразнтельный процесс темно-каштановых почв; но степень его выраженности часто несколько слабее, чем в солонцах. В результате распашки в них в первые годы произошло снижение общего* гумуса. Исключением является также трехъярусная вспашка, где его содержание возросло на 0,10—0,39%. К концу пятого_ года это увеличение составило 0,08—0,34% по сравнению с залежью (НСР05 —0,15).

В первый и к концу пятого года исследований по всем'видам вспашек отмечалось снижение содержания ГК в обоих слоях темно-каштановых почв. Несколько в меньшей степени

что уменьшение выражено по трехъярусной и плантажной обработкам. При этом п составе ГК снизилась фракция, связанная с катионами кальция. Очевидно, это объясняется тем, что в темно-каштановых почвах соли "кальция залегают глубже, чем в солонцах. Мелиоративными вспашками они вовлекались в верхние слон-почвы незначительно. В связи с этим,'" на почвах сухих степей мелиоративные обработки необходимо сочетать с внесением калышйеодержашнх соединений.

Пятилетние наблюдения и исследования, проведенные па. втором опытном участке (Ершовский район), подтвердили то же закономерности в изменении качества гумуса под влиянием различных вспашек, что п на террасопых почвах. Из способов обработки для ' засушливого -■ Заволжья более эффективное действие на качественный состав гумуса оказала треънрус-ная. ... '

Изменения гумуса воднопептизируемого ила. Мелиоративные вспашки наиболее заметное влияние проявили на качественный состав гумуса воднопептизируемого ила, особенно на его активную иизкоагрегнрованную фракцию, в которой отмечено .математически доказуемое увеличение содержания валового гумуса в обоих слоях. В противоположность отвальной вспаш-•ке, где гумус сконцентрирован в высокоагрегировашюй фракции," мелиоративные обработки способствовали обогащению им низкоагрегированного ила (табл. 4). Это указывает на то, что мелиоративные вспашки,, улучшая условия гумификации, способствовали формированию состава гумуса ила гю тину черноземов. ,. • .

В составе гумуса ила по мелиоративным обработкам увеличилось содержание ГК во всех фракциях. Причем наибольшее количество их отмечено в низкоагрегированном иле. Количество ФК в последнем под влиянием мелиоративных вспашек снизилось на 4,5—10%"против отвальной обработки и возросло в пределах 6,2—9% в высокоагрегированном иле. В силу прочного закрепления ФК в этой фракции вторичными минералами физические свойства солонцов существенно не ' ухудшились. Генетический показатель (Сгк : Сф«) указывает на снижение степени дисперсности гумусовых веществ ила 1н") 'мелиоративным вспашкам.

Следовательно, мелиоративные вспашки способствовали :(формированию активного гумуса в водноиептизируемом иле, который и обусловил улучшение ■ структурного состояния солонцов.' - ,

Т а б л и ц а 4

Влияние мелиоративных вспашек на качественный состав гумуса воднопептизируемого ила солонцов Заволжья

(на третий год действия вспашек) , ,*

Варианты

ге " г;

Глубина, и

см Я

Л 3

Углерод пироіос-фатной вытядки, ?, от углерода ила

-обід

С«

фк

"фк

Негнд-ролизу-емый

остаток,

%

ИгО, I Са-*-+

% от Сг

.Отвальная на 25—27 см (контроль) • Трехъярусная на 40 см

Плантажная на 40 см

.Низкоагрегировапная фракция

• 0-20„ 2.66 1.51 30,0 11.1 18,9 0,6 70,0 • нет 1Г0 3.1

.20-40' 3,15 •1.83 35,5 15,8 19,7 0,8 ' 64,5 пет • 101) 3,1

0-20 4,18 2.43 39,2 28,9 10,3 2,8 ■ 6Ц.8 " нет ' 100 3,1

110.-40 3,53 2,05 38,8 23,6 15,2 1,5 61,2 нет 100 • 3,1

0-20 3,77 2,19 35,7 20,1 9.6 2,7 61,3 пет 100 3,2

' 20-40 3,6Г 2,10 37,6 27,1 10,5 2,7 62,4 нет 100 • 3.2

Высокоагрегированная фракция

Отвальная на 25—27 см .0- -20 2,89 1,68 32,3 15,0 17,3 .0,9 67,7 нет 100 3,1

(контроль) Л 20- -40 3,20 1 ;8б 31.7 15,5 16,2 0,9 68,3 нет 100 3,2

Трехъярусная на 40 см 0- -20 3.32 1,93 34/> 18; 1 16,5 1,1 65,4 нет 100 3,1

20- -40 3,22 1,87 33,1 16,0 17,1 0,9 66,9 нет 100 3.1

Плантажная на 40 см 0- -20 3,35 1,95 34,9 17,9 17,0 1.0 6>,1 нет 100 3,2

.20- -40 3,16 1,84 35,3 15,8 19,5 0,8 64,7 нет . 100 3,2

НСРС5, % 0,29 0,17 1,19 1,03 0,98

3. Действие мелиорирующих веществ ил качественный состав гумуса старопахотных почв засушливого Заволжья

Наблюдения за качественным составом гумуса показали существенные различия влияния применяемых мелиорантов на гумификацию мелиорируемых почв. Внесение навоза и лигнина в солонцы н темно-каштановые почвы вызвало формирование подвижных форм гумусовых веществ.

Содержание гумуса и П< под влиянием этих мелиорантов п год их внесения снизилось. В составе ГК усилился синтез первой фракции, содержание которой в слое 0—40 см достигло 64—82% от количества ГК. На наш взгляд, эта фракция на первом этапе своего формирования не закреплялась в почве, я обусловливала снижение обменного натрия и способствовала промыванию профиля от легкорастворнмых солей в впдегума-тов натрия и магния. На миграцию их по профилю указывала и Л. Н. Александрова (1980).

Под влиянием гнпса содержание гумуса и ГК возрастало, особенно в темно-каштановых почвах. Очевидно, кальций гнпса скоагулпровал ГК и снизил содержание ФК и тем самым уменьшил дисперсность гумусовых веществ, что обеспечило их закрепление в почве и сохранение органического вещества на ОДНОМ И'ТОМ же уровне в течение ряда лет после его внесения. Навоз и лигнин в последующие годы повысили содержание валового гумуса и улучшили его состав. Видимо, это увеличение гумуса почвы произошло не за счет собственно гумусовых пешеств, а «гумифицнрованиых остатков индивидуальной природы» (М. М. Кононова, 1963).

Однако, эффективность мелиорантов, как показали модельные опыты, зависят от влагообеснеченности почвы. Наилучшими условиями для процессов гумификации н формирования водопрочных агрегатов при внесении гипса в любых дозах является влажность почвы на уровне 75—85% НВ. Следовательно, применять его целесообразно только при орошении. При внесении навоза лучшие условия гумификации создавались при влажности 75% НВ; лигнина—15—65% НВ. Отсюда применение последнего возможно и в богарных условиях.

4. Влияние сочетания мелиоративных вспашек

• и различных доз гипса на качественный состав гумуса солонцов Заволжья

V

Ряд исследователей (Г. Н. Самбур, 1953; А. М. Грипчепко, 1955; Б. И. Лактионов, 1962; Л. Ф. Кисляков, 1979) отмечает,

что применение мелиорантов на фоне"глубоких вспашек является эффективным приемом улучшения солонцов черноземной зоны. Для каштановых* солонцов таких данных мало. До сих пор остается дискуссионным вопрос о дозах внесения гипса в условиях неорошаемого . земледелия,: и совершенно ' нет исследований о влиянии этих приемов на формирование'органического вещества. '..--.:'

Исследованиями- 1976—1981 годов в богарных условиях установлено,, что. на средних малонатриевых солонцах внесение гипса, особенно по мелиоративным вспашкам, .активизировало процессы рассолонцевания и слабее — процессы рассоления почвы. Особенно сильно сократилось содержание сульфата натрия, оказывающего диспергирующее'действие на коллоидную часть почвы... - , • \ • .

. Гумификация органического вещества на гипсованном фоне протекала слабо. На третий год после внесения гипса по всем видам обработок в слое 0—20 см содержание общего гумуса уменьшилось на 0,2—0,6%. В его составе снизилось количество ФК на 6—,10% по сравнению с одними обработками и возросло содержание ГК. В составе ГК преобладает в основном фракция, связанная с-катионами кальция, .и на вариантах с гипсом их количество было наибольшим. Коэффициент корреляции между содержанием ГК*и обменным кальцием равен 0,763 при 1Ф =3,34 н 105=2,31.

Следует отметить, что как_на процессы рассолонцевания, рпссоления, так и на гумификацию преимущества большие до-зьи(20 т/га) перед малыми (9 т/га) не имели.

В острозасушливом 1981 году выявленные закономерности сохранились, но абсолютные величины ГК и ФК оказались значительно ниже за счет трансформации их в негидролизуе; мый остаток. •*•"'..

Таким образом, в богарных условиях действие гипса по мелиоративным вспашкам даже в дозе 9 т/га проявилось слабо, поэтому его применение целесообразно в условиях высокой, влагообеспеченности почвы. * . ~ " ". .

5. Экономическая эффективность мелиоративных приемов:

• Исследования, проведенные в' Ершовс'ком районе,".показали высокую эффективность-мелиоративных вспашек. Они' в течение пяти лег обеспечивали более высокие урожаи сельскохозяйственных культур (табл! 5). Несмотря на большие затраты по мелиоративным-вспашкам они окупали себя двумя уро-

и:

Таблица Я

Экономическая эффективность мелиоративных приемов на комплексах почв с солонцами до 50%, руб./га

(Ершояскяй район) . '

Варианты (вспашка + гипс)

Урожайность, Ц/га Стоимость Условно-чистый до» ход за 2 года, руб/га Условно-чистый доход за 3 го да, руб/га

1976 г. сорго (зел. М.) 1977 г. ячмень (зерно) 1980 г, люцерна (зел. масса) Сучиа затрат за 3 года руб/га У , валовой продукции с 1 га (за 3 года)

52.8 52,8 52,-4 4.0 8.0 11,6 7,2 113.5 * 126,1 133.6 154.6 171,25 276,88 ' . 394,92 226 ,10' 249,32 212,22 277,32 558,65 +6.Е6 +59,Ь9 -144,38 -¡-231.15, • -78,32 —34,66 -117,60 -¡-331,55

184,8 9,2 234,9 258,81 558,63 + 152,62 -г 193,79

184.8 139.9 12,1 9,3 • 2М),3 151,0 492,53 , 221,20 611,71 4^8.30 +63,12 -г 16^ 97 + 119,12 +261,10

139,9 13,6 220,3 354,51 493,31 -г-104,75 ' +134,90

133,9 14,4 232,0 471,01 517,45 - —0,56 +45,84

Отвальная вспашка

(контроль) Огвальная+9 т/га гипса Отвальная-!-20 т/га гипса Трехъярусная (контроль) Трехъярусная + 9 т/га гипса

Трехъярусная + 20 т/га гипса

Плантажная (контроль) Плацтажная+9 т/га гипса

Плантажная + 20 т/га гипса

жанми и давали хозяйству условно чистый доход но трехъярусной вспашке 234,15 руб. и 168,9 руб. с Гга но - плантажной. ' ■ ". '.

" Преимущество мелиоративных вспашек подтвердилось-исследованиями и в Энгельсском районе. Наиболее высокий урожай, как в первый, , так и на пятый год освоения залежных -почв, получен по мелиоративным обработкам. Урожай зеленой массы ячменя по трехъярусной вспашке (109,4 ц/га) прёвы- • сил в 3 раза урожай по отвальной обработке (34,3-ц/га). На "плантажной вспашке' урожай был несколько ниже 96,0 ц/га (по данным Е. А. Даниловой,"1981). Влияние мелиорирующих веществ по глубокой отвальной вспашке на старопахотных солонцах обусловило наибольшие прибавки урожая яровой пшеницы на вариантах с навозом и лигнином (3,6—3,9 ц/г.а); на темно-каштановых' почвах— лигнином и гипсом (5,5— 3,8 ц/га) . Затраты на внесение мелиорантов окупились на третий год 'их действия. •

- Выводы.

. 1. Длительная систематическая, распашка почв приводит к потере гумуса на 0,69—1,0%; орошение по сравнению с "богарными условиями ведет, к увеличению содержания гумуса, почв, которое все же не достигает, целинных аналогов.

2.-Установлено, .что при обработке почвы на богаре в составе гумуса снизилось ' количество Г К," ФК и возросло содержание негидролизуемого остатка.. Орошение способствовало формированию подвижных форм; гумусовых кислот и снижению инертной части гумуса. Однако синтез ФК при орошении усиливал глыбистость и слитность почвы, что необходимо учитывать при широком вовлечении степных почв в орошение.

3. Изучение качественного состава гумуса воднопептизируемого ила показало, что в иле черноземных почв общий гумус сконцентрирован в активной низкоагрегированной фракции; в темно-каштановых почвах и солонцах — в высокоагрегирован-.

„ ной. Гумус низкоагрегированного ила всех исследуемых почв обогащен ГК и содержит меньшее количество инертного гуму-, са по сравнению с высокоагрегированным. В иллювиальных горизонтах как в самой почве, так и во фракциях ила в составе гумуса преобладали ФК. Длительная распашка ухудшила качественный состав гумуса ила.' В низкоагрегированном иле снизилось содержание ГК и возросла их доля в пассивном вы-сокоагрегнрованном иле. Орошение, активизируя бнохнмнче-16 . ' '

окне процессы, способствовало синтезу ГК, их подвижных форм и снижению негидролизуемого остатка в низкоагрегиро-ванном иле.

4. Длительная обработка почв вызвала диспергирование твердой фазы почв с образованием гидрослюд. Орошение усилило гидрофильность минералов, что способствовало вымыванию железистых и магниевых форм монтмориллонита в нижние горизонты; в связи с этим закрепление органического вещества вторичными минералами в профиле орошаемых ночи более слабое, чем в богарных условиях.

5. Установлена прямая корреляционная зависимость содержания водопрочных агрегатов от ГК, глыбистости структуры от ФК и обратная зависимость этих показателей от негидролизуемого остатка. Эта взаимосвязь .в воднопептизнруемом иле значительно выше, чем в почве. Для формирования водопрочной структуры качественный состав гумуса должен характеризоваться следующими параметрами: негидролизуемый остаток не более 40—45%, ГК. — не менее 25—30% от общего углерода почвы со сложностью строения их (Е4:.Еб) в пределах 3,1—3,3.

6. Качественный состав гумуса почв солонцового комплекса Заволжья в значительной степени определяется гидротер-мнческим режимом, зависит от способов обработки и глубины залегания кальциевых солей. Мелиоративные вспашки за пятилетний период способствовали улучшению качества гумуса солонцов и в меньшей степени темно-каштановой почвы из-за недостатка солей кальция. Из способов обработки наиболее эффективной для Заволжья является трехъярусная.

Мелиоративные вспашки обусловили обогащение гумусом, низкоагрегнрованную фракцию ила солонцовых почв, а в его составе — ГК, и обеднению ФК, тем самым снизив дисперсность органического вещества и улучшив структурное состояние почвы.

7. Применение на старопахотных малонатриевых солонцах и солонцеватых темно-каштановых почвах гипса в дозах 3 т/га, навоза и лигнина (30 т/га) по глубокой отвальной вспашке улучшило состояние органического вещества исследуемых почв. При внесении гипса формируются устойчивые формы гумусовых кислот; навоз и лигнин вызвали синтез подвижных гумусовых веществ, что усилило процессы рассоления и рассолонцевания почвы. Эффективность применения мелиорирующих веществ обусловлена степенью увлажнения почвы.

* Применение мелиорантов наиболее целесообразно при влаж-

ноет«-почвы: для "гипса на уровне 75—85% НВ (применять его рекомендуется при орошении); навоза — 75% НВ; лигнина— 45—65% НВ (применять его возможно и в богарных условиях). ... -м ■ . . . ..'■■*',

Более высокие дозы гипса 9 и 20 т/га в богарных условиях по мелиоративным вспашкам не имели преимущества '. перед дозой 3 т/га.. Эффективно применение больших доз только при высокой влагообеспеченности почвы, то есть при: орошении. - . . . •• . . ; ..'-•8. Наиболее экономически выгодной для засушливого Заволжья'является трехъярусная вспашка, затраты ira которой окупаются двумя урожаями. '« . • . ••

предложения производству :

В системе земледелия засушливого Заволжья для увеличения содержания гумуса,.улучшения его качественного состава, физических и физико-химических, свойств необходимо предусматривать следующие дополнительные приемы: , . .

1. В богарных условиях на-старопахотных темно-каштановых солонцеватых почвах и'малонатриевых^ солонцах по глубокой отвальной.вспашке необходимо.периодическое.внесение в небольших дозах гипса (3 т/га), навоза и лигнина — не менее 30 т/га. ..-•:". ' . . . —... . . . • -

2. В условиях Орошения на солонцовых почвах необходимо увеличить дозы мелиорантов: калышйсодержащих соединений (гипс) —до 9 т/га; навоза и.-лигнина — до 60 т/га.

"3. На старопахотных малонатриевых солонцах по трехъярусной вспашке применение гипса в богарных условиях нецелесообразно; на. темно-каштановых- солонцеватых почвах, где соли кальция залегают'глубже 40.см, глубокие обработки неободимо сочетать с внесением калышйсодержащих соеди-' нений. • .

4. На солонцовых- почвах экономически выгоднее применять трехъярусную вспашку. " . '

Список работ, опубликованных:по теме диссертации

1. Данилова Е. А., Синицына Н. Е. Минералогический состав .илистой фракции и качественный состав гумуса.почв каштаново-солонцопого'комплекса Саратовского Заволжья.— Сб.: «Почвоведение и агрохимиков условиях Юго-Востока и Западного Казахстана». Тр. Саратовского СХИ. Изд. «Коммунист», Саратов, 1976, вып. 74, с. 31—11. • • . .. • .

2. Данилова Б. Л., Синицына Н. Е. Влияниеразличных:способов обработок иа качественный состзв гумуса почв каштаиово-солошювого комплекса Заволжья. — Сб.: «Вопросы повышения плодородия почвы». Тр. Саратовского СХИ. Изд. «Коммунист», Саратов, 1977, вып. 90, с. 36—45.

3. Данилова Е. А., Синицына Н. Е. Качественный состав гумуса вод-иопептизируемого ила почв каштаково-солонцового комплекса Заволжья,— Сб.; «Химизация и рациональное использование почв в условиях Юго-Востока и Западного Казахстана». Тр. Саратовского СХИ. Изд. «Коммунист», Саратов. 1978, вып. 107. с. 37—49.

4. Данилова Е. А., Синицына* Н.~ Е; Влияние агротехнических и мелиоративных приемов на почвообразовательный процесс солонцов в богарных условиях. — Тезисы докл. координашнонального совещания «Пути рационального использования и повышения плодородия солонцовых почв СССР». М., 1979, с. 122—123.

5. Данилова ,Е. А., Синицына Н. Е. Регулирование физического состоя, ния каштановых почв.—Степные просторы. Саратов, 1980, ,\г 8, с. 12—15,

С. Данилова Е. А., Синицына Н. Е. Формирование физических свойстн старопахотных солонцов иод влиянием мелиоративных приемов, на богаре.— Тезисы докл. на Всесоюзном научно-техническом совещании «Теоретические основы и опыт мелиоративной обработки и химической мелиорации солонцовых почв». Целиноград, 1980, с. 43-1-45. '

7. Медведев;И. Ф., -Синицына Н." Е. Влияние эрозии на плодородно южного чернозема.—Тезисы докл. к конференции «Современные проблемы в изучении эрозионных процессов и,охрана почв в Алтайском крае», Барпа. ул. 1981, с. 18—22.8. Синицына Н. Е. Изменение состава гумуса солонцов Саратовского Заволжья под влиянием различных мелиорантов и степени увлажнения почвы,—Тезисы докл. X научно-пронзводственной конференции «Научные основы и практические приемы повышения, плодородия почв Южного Урала н Поволжья». Уфа, 1982, с. 253—254.

НГ54074. Подписано в печать 6.04.83 г. Объем. 1,25 п. л. Тир. 100. Зак. 206.

Типография Саратовского СХИ им. H.H. Вавилова Саратов, пл. Революции I