Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ОКУЛЬТУРИВАНИИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАНТАЖНОЙ ВСПАШКИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ОКУЛЬТУРИВАНИИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАНТАЖНОЙ ВСПАШКИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи Вера Ивановка ДЕРДУНОВА

БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ОКУЛЬТУРИВАНИИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ почвы С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАНТАЖНОЙ ВСПАШКИ

(Специальность 06.01.03 — почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

I

МОСКВА — 1980

Диссертация выполнена на кафедре почвоведения Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К- А. Тимирязева.

Научные руководители — доктор сельскохозяйственных наук, профессор [М. Н Першнна,) доктор биологических наук Ф. И. Левин.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Н. И. Базилевич, кандидат геолого-минералогических наук М. А.Бобрнцкая.

Ведущее предприятие — Ленинградский сельскохозяйственный институт.

Защита диссертации состоится « » 1980 г.

час на заседании Специализированного совета К-120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии мм. К. А.>Тимирязева.

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

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан «4М » .... 1980 г.

Ученый секретарь Специализированного совета —, кандидат биологических наук А. Дорожкина

Актуальность темы. В связи с ростом потребности в сельскохозяйственной продукции и сырье решениями XXV съезда и июльского (1978 г.) Пленума ЦК КПСС перед сельским хозяйством поставлена задача резкого увеличения валового сбора сельскохозяйственной продукции.

Особое внимание партии и правительства уделено комплексному развитию Нечерноземной зоны РСФСР, занимающей большую часть территории Советского Союза. ' '

Решение поставленных задач возможно только на основе окультуривания подзолистых почв этой зоны и повышения их плодородия. Для разработки теории и практических мероприятий по повышению плодородия н продуктивности почв необходимо хорошее знание закономерностей обмена веществ между почвой и растениями, то есть биологического круговорота элементов.

К настоящему времени в литературе накоплено немало материалов по биологическому круговороту азота и зольных элементов в агроцепозах. Однако отмечаются значительные колебания данных по массе корневых и пожнивных остатков, содержанию в них элементов питания. Мало было проведено исследований по биологическому круговороту за ротацию севооборотов. Не изучалось и влияние приемов окультуривания дерново-подзолистых почв (в частности, плантажной обработки и внесения больших доз удобрений, рассчитанных на ротацию) на показатели биологического круговорота элементов.

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в изучении особенностей биологического круговорота прн -различных приемах окультуривания дерново-подзолистой почвы и его роли в изменении свойств почв и процесса почвообразования.

Непосредственно в задачи исследований входило: 1. Учет биомассы культур севооборота, изучение структуры биомассы, определение содержания элементов в органах растений и показателей биологического круговорота в посевах культур н за ротацию севооборота на различных вариантах опыта но окультуриванию почв.

Г

Цтр, щтп Шкоте» Нэи. г?д. Лэша «еямз. •:,гД- ¡а. К. Д. Тнмярягсзд Х.и.ЧЗЗ*

й. Определение состава и концентрации лизиметрических под.

3. Построение баланса основных элементов питания (МРК) на вариантах опыта с учетом азотфиксашш, поступления элементов с семенами, атмосферными осадками, выноса их с лизиметрическими водами н потерь азота при дснитрифнкации.

4. Построение орпентировочного-баланса гумуса за ротацию севооборота по вариантам опыта с учетом гумификации растительных остатков н органических удобрений, поступающих в почву, и минерализации гумуса по потреблению азота растениями.

'5. Изучение влияния приемов окультуривания и биологического круговорота на свойства ночв и процесс почвообразования.

Научная новизна работы. В длительном опыте по окультуриванию дерново-подзолистой почвы впервые было изучено влияние плантажной вспашки и внесения больших доз фосфорных и калийных удобрений на показатели продуктивности н биологического круговорота элементов. Наибольшая продуктивность севооборота (выход биомассы основной продукции, кормовых единиц переварнмого белка) получена при внесении фосфорных и калийных удобрений из расчета на их длительное последействие на фоне повторной плантажной вспашки; при этом максимальная продуктивность получена в поле картофеля.

Установлено, что на варианте с повторной плантажной вспашкой в подпахотные слон проникает корней вдвое больше, чем на варианте с обычной обработкой.

Построение балансов с учетом абиотических процессов позволило выявить, что при средних дозах минеральных и органических удобрении наблюдается некомпенсированное™ элементов питания (биологический вынос и потери при выщелачивании превышают поступление элементов с удобрениями, растительными остатками, атмосферными осадкам]! и семена-мн). Отмечено улучшение свойств почв при их сельскохозяйственном использовании. Однако при внесении большой дозы фосфорных и калийных удобрений на фоне повторной плантажной вспашки значительно увеличивается потребление азота растениями не только из удобрений, но и почвенного азота за счет активной минерализации гумуса. Кроме того, на этом варианте наблюдается усиленное выщелачивание кальция и магния.

Практическая ценность результатов исследований. Материалы, полученные в результате проведенных исследований, могут быть использованы в практических целях: при решении вопросов структуры посевных площадей, чередования культур

в"севооборотах, определении потребности культур в элементах

» *

2 - ' __г

и (

питания с учетом их выноса о биологическом круговороте и при выщелачивании. Кроме того, результаты можно использовать при разработке рациональных доз и систем удобрений. Величины биологического выноса элементов могут использоваться при программировании урожаев и планировании потребности в удобрениях на перспективу, а данные по биологическому выносу азота служат основой для составления баланса гумуса и разработки мер по его регулированию.

. Апробация работы;. Результаты исследований докладывались на кафедре почвоведения ТСХЛ и на конференциях молодых ученых ТСХЛ в 1977 и 1978 гг.

Объем работы. Диссертация изложена на"131 странице машинописного текста, включая 6 рисунков и 31 таблицу. Материалы статистической обработки экспериментальных данных представлены в 4 приложениях. Список использованной литературы включает 280 наименований, в том числе 35 иностранных авторов.

Объекты и методы исследований. Исследования по теме диссертации проводились в 1975—1978 гг.-в хозяйстве ВИЖа" «Щапово» Подольского района Московской области в опыте по окультуриванию дерново-подзолистой почвы на следующих 4-х вариантах. - !

I. Обычная вспашка.

И. Плантажная вспашка 1944 года, проведенная при закладке опыта.

III. Повторная плантажная вспашка в i960 г. по плантажу 1944 г. . . 1

IV. Повторная плантажная вспашка в 1969т. по плантажу 1944 года+дополнительное внесение РвооКеоа-

IIa опытном участке размещен 8-нольный севооборот: 1 — картофель; 2— ячмень с подсевом трав (клевер4-тимофеевка); 3 — травы I года; 4 — травы II года пользовании; 5 — озимая пшеница; б — картофель; - 7 — ячмень; 8 — озимая пшеница.

В севообороте вносили по 40 т/га навоза под картофель два раза за ротацию или в среднем 10 т/га в год, а также минеральные удобрения под все культуры — Ni5P«K4s. но под многолетние травы азот не вносили.

Известкование проводили один раз в ротацию перед посевом многолетних трав из расчета 3 т/га СаСОз.

Биологический круговорот изучали под каждой культурой севооборота в течение 2-х лет.

, Надземную массу зерновых культур и многолетних трав определяли перед уборкой урожая, а пожнивные остатки — после уборки методом пробных площадок (90x100 см) в шестикратной повторiioctii; массу клубней картофеля и ботвы на площади 15 мг в трехкратной новторности. Одновременно

отбирали образцы надземной массы для химического анализа.

у-

Корневые системы учитывали во время цветения растений методом монолитов с учетом ширины междурядий. Их отмывали струей воды после размоканин монолитов в воде, а мелкие корешки—декантацией на сито 0,25 мм (Левин, 1964, 1972). Отдельно — вручную отбирали корни для химического анализа. Анализы растительных и почвенных образцов проводили по общепринятым методикам (Петербургский, 1968; Лринушки-на, 1970; Гришина, Самойлова, 1971).

■ В опыте были использованы лизиметры конструкции Шиловой (1955), установленные в березовом лесу и на всех вариантах под ячменем и многолетними травами на глубине 25 и 50 см в 3-кратной новторности. Анализировали поды, собранные за год, по методикам Лурье (1971), Экспериментальные данные обрабатывались статистически но Доспехову (1973).

Почва участка дерново-слабоподзолистая среднесуглнни-стая; содержание фракции физической глины (<0,01 мм) составляет в верхней части профиля почвы около -10%, а в подпахотном слое — 50—54% (Поддубный, 1973). Содержание гумуса около 1,8%, рН—6,2; гидролитическая кислотность— до 4,7 мг-экв/100 г почвы; степень насыщенности основаниями—66%; содержание подвижных форм РгОа— 18, КаО — 19 мг/100 г почвы.

Содержание-работы

• ' N

В'главе 1 дан обзор литературы по биологическому круговороту в агроценозах на дерново-подзолистых почвах. Отмечены большие колебания показателей биологического круговорота, особенно но массе корневых и пожнивных остатков.

В главе М дана характеристика природных условий района исследования, описаны свойства целинной и пахотных почв.

/

Глава 111: БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ ВАГРОЦЕНОЗАХ

.1, Биомасса сельскохозяйственных культур и ее структура

Общая биомасса озимой пшеницы при урожаях 39—14 ц/га колебалась по вариантам опыта от 147 ц/га — на 1-м до 165 ц/га — на IV варианте; ячменя соответственно при урожаях 35—40 ц/г а от 120 до 138 и/га; многолетних трав при урожаях 60—69 ц/га —от 128 до 154 ц/га и картофеля—от 144 до 174 ц/га при урожае 372—416 ц/га сырой массы клубней (табл. 1).

Плантажная вспашка, проведенная во время закладки опыта в 1944 году, практически не повлияла на урожай и структуру биомассы культур севооборота по сравнению с обычной 4 "

Таблица I Биомасса культур севооборота н ее структура, ц/га

3 м с: * »ч н £■3 ,2 es cs о П родукиия Остатки я д si ' <-* о у «о в я Oos

1 ! ос нов-, на я побочная 2 и н ™ мое; i ^ x 2 а о н- ZJ о 3 ^ сэ 1 всего по-1 ступает 1 в почву |

Озимая пшеница

Картофель

Трапы II года пользования

I 39,0 56,4 95,4 12,+ 35,9 48 Л 147,3

11 39,4 57,2 96,6 12,3 36,9 49,2 145.8

III 40,2 59,5 99,7 12,8 38,2 51,0 . 150,7

IV 44,2 66,8 111,0 14,0 39,5 53,5 164,5

1 Ячмень ■

I 34,7 45,1 79,8 14,6 25,6 40,2 120.0

II 34,9 46,0 80,9 14,3 25,9 40,2 121,1

III 36,3 48,0 84,3 14,8 26,4 41,2 125,5

IV 40,4 53,6 94,0 15,3 2S,8 44,1 138,1

I 85,6 372. 25,6 111,2 13,4 19,2 32,6 143,8

II 90.2 396 29,6 119,8 12,5 22,8 35,3 155,1

III 87,6 . 381 26,8 114,4 13,6 22,9 36,5 150,9

IV 95.7 416 37,3 133,0 15,4 25,8 41,2 174,2

64,9 64,9 21,0 60,6 8t ,6 И6.5

65,6 — 65,6 21,3 60,1 81,4 147,0

66,2, — 66,2 21,6 62,9 84,5 150,7

68,1 —■ 68,1 22,3 63,4 85,7 153,8

I

JI

III

IV

* Здесь и в таблице 2: I —обычная вспашка; И—плантаж 1944 г,; III —повторный плантаж 1969 г.; IV — повторный плантаж+РамКмо. ** В числителе —сухой вес, в знаменателе — сырой вес клубней.

обработкой. На варианте повторного плантажа небольшая прибавка урожая зерновых культур и картофеля была статистически недостоверной, а урожай сена трав увеличился по

сравнению с I вариантом на 2 ц/га (ИСРо;=1,1 и). Заметно повлияли на урожай культур фосфорные и калийные удобрения, внесенные с расчетом на длительное последействие при одновременном, проведении повторной плантажной вспашки. По сравнению с III вариантом, где был также проведен'повторный ллантаж, но удобрения в большой дозе не вносили, урожай зерна озимой пшеницы и ячменя увеличился в среднем на 4 ц/га (НСРю колебалась по годам определений от 1,3 до 2,2 ц/га) ; картофеля — на 35 п/га (HCPos=32 ц/га) и сена трав на 2—3 ц/га (МСРоз= 1,8—2,4 ц/га).

Значительная часть биомассы полевых культур отчуждается при их уборке. С урожаями зерновых культур—около 67% общей массы растений, картофеля еще больше — около 74%. В отличие от однолетних культур, с сеиом трав отчуждается меньшая часть биомассы — около 47,%. а большая ее часть в виде поверхностных и корневых остатков поступает в почву. ,

После распашки пласта многолетних трав наблюдается наибольшее поступление растительных остатков в почву — 65—85 ц/га. Меньше всего их поступает после уборки картофеля — 33—4 ) ц/га, В составе растительных остатков преобладают Корин. У многолетних трав они составляют около 40%' общей биомассы, у зерновых — 20—24%; у картофеля — только. 15—13%. Поверхностные остатки у трав составляют 14— 17%, у зерновых — 9—12%, а у картофеля — около 8%. В целом за ротацию севооборота после уборки культур в почву поступает 383—485 ц/гп растительных остатков, или 48—54 ц/га в год. С ростом урожаев и общей биомассы по вариантам опыта увеличились абсолютные величины растительных остатков, а относительная доля их в общей биомассе Снизилась.

Плантаж 1044 г. практически не сказался на распределении корневой системы но профилю почвы, а в результате повторного плантажа количество корней в слое 25—50 см увеличилось на 22—36%; фосфорно-калнйные удобрения, внесенные в больших дозах, увеличили массу корней во всем плангажированном слое.

Для оценки продуктивности культур севооборота дополнительно учитывали выход кормовых единиц и переваримого белка. На I варианте в среднем за ротацию выход кормовых единиц составил 44,6 il/га, переварнмого белка—270 кг/га, а на IV, наиболее продуктивном варианте, соответственно 52,6 ц/га и 300 кг/га. Обращает на'себя внимание высокое содержание кормовых единиц и белка в побочной продукции: в соломе зерновых культур— 19—30% от общего количества кормовых единиц в отчуждаемой продукции и 10—17,% белка, а в ботве картофеля — 30—33% кормовых единиц и 52—67% белка. ■

б

2. Содержание азота » зольных элементов в растениях

В зерне озимой пшеницы и ячменя при невысокой зольности (сумма элементов без азота—1,3%) содержится около 2% азога п 0,5% фосфора, в клубнях картофеля (сумма элементов— 2,7,%)—2,1% калия, 1,4% азота; в сене клевера— 2,5% азота, до 2% кальция и 1,8% калия (при сумме элементов 4,3%).'Солома зерновых культур содержит много калия и кремния — до 1,3% (при сумме элементов от 2,2 до 3,3% у озимой пшеницы). Ботва картофеля имеет высокую зольность (сумма элементов-7,8) н отличается высоким содержанием азота (2,2%), кальция (2,8%), калия (2,5%). и магния (0,9%). Корни зерновых культур содержат около 1 % азота н калия; ,в корнях картофеля—: 1,5% азота, 2,4% кальция, 0,8% калия; в корнях клевера— 1,5% азота, 1% калия и кальция;

Содержание азота и зольных элементов в растениях не менялось по вариантам обработки. Внесение большой дозы фосфорных и калийных удобрений повысило содержание фосфора в озимой пшенице Ii в ботве картофеля, а калия—и картофеле, соломе и корнях пшеницы.

3. Биологический круговорот азота и зольных элементов в посевах сельскохозянственных.культур

В посевах озимой пшеницы прн урожаях зерна 39—14 ц/га емкость биологического круговорота — сумма зольных элементов и азота — колебалась от 559 до 673 кг/га, в посевах ячменя от 427 до 529 кг/га с минимальными показателями на варианте I и максимальными — на варианте IV. Многолетние травы при урожаях сена 60—68 ц/ra вовлекали в круговорот 820— 993 кг/га азота и зольных элементов. Наибольшая емкость круговорота — 850—1160 кг/га наблюдалась виоле картофеля, где урожаи достигали 370—116 ц/га сырой массы клубней.

Плантаж 1944 года почти не сказался на величине общей биомассы растений н.емкости биологического круговорота; на II варианте но сравнению с I емкость круговорота увеличилась в среднем но севообороту только на 28 кг (табл. 2). Общая биомасса растений на варианте Повторного плантажа возросла па 4—7 ц/га, а емкость круговорота — в среднем на 43 кг. При большой дозе фосфора и калия на фоне повторного плантажа емкость круговорота увеличилась в посевах каждой из культур сепоборота. Так, в посевах озимой ишеиины — на 72 кг, ячменя — на 70 кг, многолетних трав I и II года — на 36—100 кг соответственно. Особенно сильно емкость круговорота возросла в ноле картофеля на 256 кг/га. Б среднем за ротацию севооборота емкость круговорота на IV варианте увеличилась на 135 кг/га против контрольного варианта.

Различия культур по биологическому выносу (кг/га) преобладающих элементов на наиболее продуктивном.IV варианте.приведены ниже: -

Озимая пшенн'ца . * Щ">

Картофель

Многолетние травы з£г>^>21Т>~§>^Г

За год в ротации севооборота

С урожаями культур отчуждается от 60 до 130 ц/га-массы растений и вместе с ней из биологического круговорота исключается 245—414 кг/га элементов литания в посевах зерновых культур, 330—500 кг/га— в посевах трав и 598—830 кг/га в поле картофеля. Большую часть отчуждаемых элементов составляют азот, фосфор, калий н сера, причем их вынос значительно больше, чем поступление в почву. Максимальное количество калия, азота, кальция и магния отчуждается с урожаями картофеля. Травы, так же как и картофель, выносят калия больше, чем азота,' кроме того, по сравнению с зерновыми они: выносят много кальция » магния (рис.-1). С продукцией озимой пшеницы и ячменя отчуждается больше всего азота и калия; хотя значительно меньше, чем с сеном трав и клубнями картофеля. В побочной продукции зерновых содержится довольно много кремния, поэтому и вынос его значителен. Что касается фосфора, то его отчуждается больше всего с продукцией картофеля и меньше всего—с сеном трав. Преобладающие элементы в растительных остатках по убыванию располагаются.в следующие ряды:

Озимая пшеница 5; 76 > К 61 > N 53 > Са ~ 25 ->" Р 21

Ячмень 55 К 54 > 41 Са . 13 Р П

Картофель Са 107 73 > К 66 > МЕГ-. ТГ Р 12

Травы II года ■ Ы-104 >• К У7 - Са 82 44 Ме 36

Из количества элементов, вовлекаемых в биологический круговорот, в севообороте в среднем в почву возвращается 32—37% азота, фосфора и калия, 47—49% магния, кальция и

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Д - отчуждается с урожаями ; |5 - поступает в почву

Езет 4 /шцжг-"

^ картофель.

• Рмо.Г.'БиодйгичеокиИ круговорот элементов в ■'посевах, культур севооборота на ТУ варианте опита

Таблица 2

Биологический круговорот элементов за ротацию севооборота (кг/га за 1 год ротации)

Вариант • Биомасса, и/га N Э1 Са Ме К Р 8 Ма Мп Ре А1 Сумма зольник элементов Сумма зольных элементов и , азота-

I II - Ш IV 133.2 138,4 141,2 (51,7 184,2 189,9 193.4 221.5 В 76.1 80,9 83.2 81,7- овлека 10013 104.0 107.1 118,5 :тся л 33,8 41,8 42.7 48.8 биологи 174.2 182,1 187.3 2(7,7 чес кий 30,9 32,1 32,5 42,5 кругов 18,1 18.8 19.7 21.8 орот 9,8 ЮЛ 10.4 11.1 4,0 4,2 4,7 4,5 ■6,2 6,5 7,3 6.7 0.2 6,3 7,0 6.7 465,0 487.9 501,9 500.0 677,8 695,3 781,5

Отчуждается с урожаями

Поступает в почву

I 49.3 59.2 41,7 48,9 18<9 55,1 11,5 юз 6Д 2,2 3,8 4,8 203,0

II 50,4 60,4 43.1 50,4 19,6 54,9 12.1 10,6 0,0 2.3 4.0 4,9 208.5

Ш 54,8 63,1 44,2 51,1 20,4 СО,2 12,3 11,2 6,7- '2,8 4.7 5,6 222,2

о IV/ 55,3 . 72,4 '43,8 57,6 23,0 69,7 16,0 12.3 7,1 2,4 4,0 5,2 240,7

1 83,9 125,0 34.4 51,4 20,9 119,1 19,4 7.8 3,5 1,8 2,4 1,4 262,0

II 88,0 129,5 37,8 54,5 22,2 127,2 20,0 8,2 3,7 1,9 23 1.4 279,4

Н1 86.4 1303 39.0 52,0 22,3 127,1 Ш 8,5 3.7 13 2Д и 279.7

IV 96,4 152,1 37,9 60,9 25,8 148,0 26,8 9.5 4.1 2.1 2,7 1.5 319,3

387,0 408,9 410,0 471,4

262,8 268,9 285,3 313,1

серы и больше половины кремния, натрия, железа и ал гоми-'

пия.

По классификации JI. Е. Родина и Н. И. Базилевич (1965), составленной для естественных сообществ, тип круговорота в целом но севообороту характеризуется средней продуктивностью, средней зольностью биомассы, средней емкостью и калиево-азотным химизмом биомассы. В агроцено-зах биологический круговорот имеет следующие показатели: в посевах зерновых культур и многолетних, трав—среднюю продуктивность, среднюю зольность биомассы, среднюю емкость; в поле картофеля—высокую продуктивность, повышенную зольность биомассы и большую емкость. Тип химизма биомассы озимой пшеницы — кремниево-азотный; ячменя— калнйно-аз'отный; картофеля — а зотно-калиевый; многолетних трав — калиево-азотный.

Глава IV. БАЛАНС ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ И ГУМУСА ЗА РОТАЦИЮ СЕВООБОРОТА

Данные по структуре биомассы и содержанию элементов питания в растениях позволили составить баланс азота, фосфора и калия и ориентировочный баланс гумуса в ротацию севооборота. В приходную часть баланса включали поступление элементов питания с органическими и минеральным» удобрениями, растительными.остатками, с учетом коэффициентов использования их растениями, с атмосферными осадками (по Бобрицкой, 1974), семенами, а также накопление азота многолетними травами (по Трепачеву и др., 1966, 1973). .

В расходной части баланса, кроме хозяйственного или биологического выноса, учтены газообразные потери азота при де-нитрифккации (по Макарову, 1966) и вынос элементов из почвы с лизиметрическими водами.

Ha.l, И и III вариантах опыта по отношению к хозяйственному выносу обеспечивается практически бездефицитный баланс азота и фосфора и положительный баланс калия за ротацию севооборота. По отношению к биологическому выносу годовой дефицит элементов на этих вариантах составил 70— 78 кг по азоту. 24—31 кг-ло фосфору (Р203) и 57—68 кг по калию (KaO); На IV варианте, с учетом хозяйственного выноса баланс по фосфору и калию положительный ( + 11 кг/га PsOs и +71 кг/га КгО), по азоту — отрицательный, с дефицитом 19 кг/га в, год, а с учетом , биологического выноса- баланс по всем элементам отрицательный, с дефицитом азота 91, фосфора 24, калия 40 кг/га.

^ При составлении ориентировочного баланса гумуса в приходную часть включали поступление органического вещества с навозом, корневыми и пожнивными остатками полевых куль-.10

тур (с учетом растительных остатков бобовых и небобооых культур); в расходной части баланса учитывали мннералнза-" цню органического вещества почвы.

При определении количества новообразованного гумуса использованы коэффициенты гумификации:' навоза 0,1, растительных остатков небобовых растений — 0,18; остатков бобо" вых с более узким соотношением С: Н—0,22. При расчете величины минерализации гумуса принималось во внимание, что из количества азота, потребляемого всей биомассой растений, за вычетом азота, накопленного многолетними травами, половина приходится на азот удобрений, а половина — на азот почвенного происхождения (по Смирнову, 1968). Количество минерализованного гумуса определялось путем умножения величины азота, потребленного из почвы, на 20, поскольку на каждую единицу азота минерализуется 20-кратное количество гумуса .(по Тюрину, 1956). На I, II и III,вариантах опыта за ротацию севооборота в почву поступило 80 т/га навоза и.38,3; 40,7; 42,2 т/га растительных остатков бобовых и небобовых культур, нз которых соответственно образовалось 8,0; 7,5; 7,7 и 8,1 т/га гумуса. Общее количество новообразованного гумуса составило по вариантам опыта:-на I — 15,5; на II—15,8; на III — 16,1 т/га, а величина минерализации гумуса не превышала 12,2 т/га, .

Таким образом, в почве на этих вариантах складывается положительный баланс гумуса; прибавка за роташпо севооборота составляла 3,5—3,9 т/га. На, IV варианте, расчетная величина минерализации гумуса увеличилась'до 1-1,8 т/га, а новообразование не превышало 16,6 т/га. Поэтому накопление гу- ■ муса на этом варианте было меньше,'чем-на других.

ПРЧА

Глава V. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ/И ПРОЦЕССА ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ БИОЛОГИЧЕСКОГО КРУГОВОРОТА ЭЛЕМЕНТОВ, ОБРАБОТКИ ПОЧВ И УДОБРЕНИИ

Исследования показали, что приемы окультуривания, применяемые в опыте — внесение удобрений, в том числе больших доз фосфора н калия, посев многолетних трав, известкование, постепенное углубление пахотного слои, плантажные обработки, а также аккумуляция биогенных элементов в пахотном горизонте в процессе биологического круговорота, оказали большое влияние на свойства дерново-подзолистой почвы и ее плодородие. На пер волг варианте опыта с обычной обработкой и общим фоном удобрений реакция среды пахотного горизонта, емкость поглощения и насыщенность почвы основаниями, coli

держание подвижных форм фосфора и калия были значительно выше, чем в горизонте А) почвы березового леса.

Несмотря на то, что процентное содержание гумуса в пахотном слое снизилось, что связано, главным образом, с перераспределением его в слое большей мощности, запасы гумуса в полуметровой толще пахотной почвы по сравнению с целиной увеличились. Возросло содержание ила, полуторных окислов, кальция и магния, значительно изменился состав лизиметрических вод (табл, 3).

Таблица 3

Показатели биологического круговорота и свойства почвы на целине

(лес) и пашне

Пашня

Показатели Березовый лес Вар и ант

I IV

Емкость биологического кругово-

рота, кг/га за год ■...... 315' 650 785

Олад или растительные остатки,

ц/га за год......... 621 49,3 55,3

Среднее содержание химических

элементов в опаде иди расти-

тельных остатках, %..... 3.61 5,3 5,6

рН солевой вытяжки из почвы . 4,2 5.2 5,4

Запасы гумуса, т/га...... 76 98 102

Качественный состав гумуса

(Сгк*Сфк ) .*«..••«. 0.451 0,64а —

Валовое содержание в гор. А[

(лес) или Ап (пашня) ....

^ол............

СаО+МяО, ........ 1,55 2.22 1,87

Содержание тон код] ¡с перси ой 16.9«

фракции <0,001 мм ...... 12,83 —

Емкость поглощения, мг-экв/100 г 16,5

почвы.......... 12,0 14,0

Степень насыщенности основания- 82

ми, • ......... 36 66

Состав ли зи метрических вод из

гор. ¿1 (лес) или Ап (пашня), 693

сухой остаток, мг/л ■..... 174 351

Са1+,. мг/л........ 12 54 167

N0^-, мг/л........ 4,7 . 9,0 30,0

Содержание в почве подвижных

форм:

фосфор по Кирсанову (РзО$, 20,5 23,5

мг/100 г)......... 2,0

калий по Масдовой (КзО, 31,2

мг/100 г)......... 12,4 22,1

1 Данные Смирновой и Городенцевой (цит. по Родину и Базилевич, 1965).

1 Данные Поддубного, 1973.

Величина сухого.остатка.» содержание минеральных элементов в растворах, стекающих из пахотного слоя почвы, были примерно в два раза больше, чем в лизиметрических водах почвы березового леса. Большое влияние оказали культуры севооборота: под многолетними травами содержание элементов в лизиметрических водах было значительно меньше, чем под ячменем, что обусловлено более активной мобилизацией элементов корневой системой трав в биологическом круговороте. Концентрация веществ в лизиметрических водах на варианте обычной обработки из подпахотного слоя была меньше, чемиз пахотного, что свидетельствует о закреплении части водорастворимых продуктов в этом слое.

При смене лесной растительности на культурную изменяется характер биологического круговорота. На пахотных почвах в круговорот вовлекается больше химических элементов; растительные остатки нолевых культур, поступающие в почву, имеют более высокую зольность, чем опад в березовом лесу, при их разложении образуется меньше кислых продуктов, в том числе подвижных фульвокислот. При этом в пахотной почве* улучшается качественный состав гумуса, увеличивается отношение С,« : (табл. 3).

Агрохимические свойства пахотного н подпахотного слоя на втором варианте опыта, где более 30 лет назад была проведена плантажная вспашка, мало отличаются от свойств почвы на первом варианте. На третьем варианте, вследствие повторного перемешивания пахотного слоя с подпахотным, содержание гумуса в верхнем горизонте уменьшилось с 1,8 до 1,67%, зато в слое 30—50 см возросло с 0,62 до 0,88%. Однако общий запас в полуметровой толще оказался близок на всех 3-х вариантах. Подобная закономерность прослеживается и в отношении подвижных форм фосфора и калия. Повторный плантаж несколько повысил валовое содержание в верхнем слое почвы магния, марганца и полуторных окислов за счет вовлечения п пахотный слой нижележащего иллювиального горизонта. Емкость поглощения, реакция среды, насыщенность почвы основаниями в пахотном горизонте на II и III вариантах практически не отличались от варианта с обычной обработкой. Нет заметных различий и в составе и концентрации лизиметрических вод на этих вариантах, однако в связи с разрыхлением части иллювиального горизонта наблюдается более интенсивный. вынос химических элементов из полуметрового слоя повторно плантажнрованной почвы.

■ На IV варианте с большими дозами фосфора и калия по -повторному плантажу содержание гумуса в верхнем слое практически такое же, как и на I варианте с обычной обработкой. Вместе с тем в подпахотном горизонте содержание гумуса несколько увеличилось и общий запас составил 102 т/га. Агро-

химические свойства почвы на этом варианте улучшились; уменьшилась гидролитическая кислотность, .увеличилась емкость поглощения и степень насыщенности основаниям», повысилось содержание подвижных:форм фосфора и калия. Улучшение-свойств наблюдалось по всему плантажированному слою, •

. Концентрация химических элементов в лизиметрических водах IV варианта значительно повысилась, главным образом, за счет кальция, магния и серы. Под многолетними травами содержание элементов в растворах, как и на I варианте, было меньше, чем под ячменем.

Таким образом, при освоении целинных почв, их окультуривании развнваетсякультурный- процесс почвообразования, сущностью которого является образование более мощного, биологически активного и более плодородного пахотного слоя. Интенсивность процесса увеличивается от варианта с обычной обработкой к варианту с повторной плантажной вспашкой и внесением удобрений в больших дозах с расчетом на их длительное последействие. При этом подзолистый процесс ослабляется, но не исчезает- полностью, на что указывает слабокислая реакция почвы, недонасыщениость ее основаниями. ' ^ '

Выводы^

1, Изучение биологического круговорота азота и зольных элементов в опыте по окультуриванию дерново-подзолистой почвы'поз вол ил о выявить'его особенности в зависимости от комплекса агротехнических мероприятий: (в т. ч. плантажной обработки и внесения удобрений),.установить изменение продуктивности агроценозов и показателей круговорота, а также влияние его на свойства . почвы и процесс почвообразования.

2. На всех вариантах опыта получены высокие урожаи зерновых культур — 35—44 ц/га, картофеля — 320—416 ц/га.сырой массы клубней,-сена многолетних трав — 60—66 ц/га. В среднем за ротацию севооборота по вариантам опыта в биологический круговорот вовлекалось от 560 до 785 кг/га азота-

-л зольных элементов, причем максимальная емкость круговорота — 845—И60 кг/га отмечена в поле картофеля, минимальная — 426—525 кг/га — в посевах ячменя. ..

„ Большая часть биомасссы, а с ней около 70% азота и 60.%' зольных элементов, преимущественно органогенов, отчуждается с урожаями и исключается из круговорота; железа, алюминия и марганца с урожаями отчуждается менее 50%. С растнг тельными остатками полевых культур в среднем за севооборот, в почву возвращается около 59—72 кг азота, 55—70 кг калия, 49—58 кг кальция, • 42—44 кг кремния, 12—16 кг фосфора.

Азота больше всего содержится в остатках-многолетних трав, калия — зерновых культур и трав, кальция — в остатках кар; тофеля.

3. Продуктивность и емкость биологического круговорота, была наибольшей на варианте повторного плантажа с внесением фосфорных и калийных удобрений с расчетом на их длительное последействие. Выход кормовых единиц в среднем за ротацию составлял 52,6 ц/га против 44,6 ц/га на варианте обычной обработки и средних доз удобрений, переваримого белка 300 и 270 кг/га соответственно.

На варианте плантажа, проведенного в 1944 г., и на варианте повторного плантажа по сравнению с вариантом обычной обработки существенных различий в продуктивности и но показателям биологического круговорота не отмечено.

Биологический круговорот в целом по севообороту имеет следующие показатели — среднюю продуктивность, среднюю зольность биомассы, среднюю емкость и калиево-азотный тип химизма биомассы.

4. Внесение средних доз М«р451<45 и 10 т/га навоза в 8-польном севообороте с 2 полями многолетних трав обеспечивает практически бездефицитный баланс азота, фосфора и положительный баланс калия, при учете только хозяйственного выноса элементов питания; по отношению к биологическому выносу баланс этих элементов при указанных дозах удобрений отрицательный, с дефицитом азота около 70—90 кг, калия— 40—70 кг, фосфора — 25—30 кг.

5. Указанные дозы удобрении и посев многолетних трав обеспечивают положительный баланс гумуса; прибавка за ротацию составляла 3,5—3,9 т/га. При внесении большой дозы фосфорных и калийных удобрений по повторной плантажной вспашке накопление гумуса меньше вследствие более интенсивной его минерализации.

6. Концентрация химических элементов в лизиметрических водах пахотных почв в 2—4 раза больше, чем в водах целинной почвы, а под ячменем больше, чем под многолетними тра-' вами. Внесение большой дозы фосфорных и калийных удобрений и проведение повторной плантажной вспашки усилппает вынос химических элементоп нз всего плантажнрованного слоя.

7. В результате изменения биологического круговорота в агроценозах по сравнению с лесным биогеоценозом и осуществления мероприятий по окультуриванию изменяются свойства почвы и процесс почвообразования — подзолистый процесс ослабляется и нарастает культурный процесс почвообразования, который сопровождается накоплением в почве гумуса, снижением кислотности, увеличением поглощающего комплекса, его емкости и насыщенности основаниями; улучшением пищевого режима и повышением плодородия почв.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. При расчете доз удобрений в хозяйствах, получающих высокие урожаи (зерна 30—40 и/га, картофеля 300—400 ц/га, сена многолетних трав 60—70 ц/га), рекомендуется использовать показатели биологического выноса элементов питания, приведенные в работе, с целью обеспечения их бездефицитного баланса, прогрессивного роста урожаев п повышения плодородия почвы.

2. Для обеспечения бездефицитного баланса гумуса н его накопления в почве рекомендуется внесение навоза из расчета 10 т/га в год и посев многолетних трав с 2-летним использованием их в ротации 8-польного севооборота.

3. В связи с большой потребностью животноводства в кормах рекомендуется тщательно учитывать и полностью использовать на корм скоту побочную продукцию зерновых культур и картофеля, так как она содержит,до 22—33% кормовых единиц и от 17 до 67,% переваримого белка от общего содержания их в отчуждаемой продукции.

4. Рекомендуется один' раз в ротацию севооборота проводить повторное известкование из расчета 3,0—3,5 т/га извести, = так как в почве наблюдается значительный вынос кальция с фильтрующимися водами и с отчуждаемой продукцией.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Биологический круговорот зольных элементов и азота в посевах зерновых культур. Сб, научных трудов ТСХЛ (серия «Агрохимия, физиология растений, почвоведение»), 1978, вып. 238, стр. 10—15.

2, Влияние окультуривания на состав п концентрацию лизиметрических растворов дерново-подзолистой почвы.' Сб. научных трудов ТСХЛ (серия «Агрохимия, физиология растений, почвоведение»), 1979, вып. 248, стр. 90—94.

Объем 1 п. л.

Заказ 855.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. Л, Тимирязева 127550, Москва И-530, Тимирязевская ул., 44-