Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ЗОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И АЗОТА ПОД ЕСТЕСТВЕННОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ И ПОЛЕВЫМИ КУЛЬТУРАМИ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ЗОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И АЗОТА ПОД ЕСТЕСТВЕННОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ И ПОЛЕВЫМИ КУЛЬТУРАМИ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

На правах рукописи ЛАПШИНА Нина Анатольевна

биологический круговорот зольных элементов и азота под естественной

растительностью и полевыми культурами на дерново-подзолистой супесчаной почве

06.01.03. Почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1975

Работа выполнена на кафедре агрохимии и почвоведения Всесоюзного сельскохозяйственного института заочного образования.

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук М. И. Пошехонова.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Н. Н. Поддубный, кандидат сельскохозяйственных наук А. А. Зенин.

Ведущее предприятие — Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, почвенный факультет.

Автореферат разослан № Л/Л^И 1976 г.

Защита диссертации состоится на заседании Ученого совета факультета почвоведения и агрохимии ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА (10-й корпус).

Ваши отзывы и замечания по автореферату просим присылать по адресу: 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 47, корпус 8, Ученый совет ТСХА.

Отзывы, заверенные печатью, просьба отправлять в двух экземплярах.

I Ученый секретарь . . ]Совета академии доцент |/

I С^н ~ ■ч». А. Дв1 кин

ВВЕДЕНИЕ

В Постановлении Центрального Комитета КПСС и Совета Министров СССР «О мерах по дальнейшему развитию сельского хозяйства в нечерноземной зоне РСФСР» предусмотрено значительное повышение плодородия земель, создание необходимых условий для устойчивого производства сельскохозяйственной продукции,- ■; • '

Особого внимания заслуживает в этой зоне проблема повышения производительности дерново-подзолистых почв легкого механического состава. Несмотря на широкое распространение (100 млн. га), эти почвы еще слабо изучены как со стороны генезиса, так и плодородия.

В свете современных задач почвоведения, наряду с изучением свойств почв в их динамике, важное значение имеет уг-Г лубленное исследование особенностей биологического круговорота веществ под различными типами растительности, в том числе под полевыми культурами. .

Одной из конкретных задач изучения круговорота веществ в системе почва—растение является установить размеры аккумуляции в почве и выноса за пределы почвенного профиля элементов пищи растений. Исследование этого вопроса позволит получить исходный материал для составления баланса питательных элементов в почвах различных ценозов и определить направление современного почвообразовательного процесса. ""■ . ^ ."'';.'. ■ В задачу исследований входило: .

изучить водно-физические и агрохимические свойства дерново-подзолистых почв легкого механического состава; изучить вэтих почвах биологический круговорот зольных элементов и азота под естественной растительностью и полевыми культурами; установить соотношение миграции и аккумуляции элементов пищи растений. На .основе полученных данных рассчитать баланс основных питательных элементов в почве под естественной растительностью и полевыми культурами.

Диссертация 'изложена на 144 страницах машинописного текста и состоит, из введения, пяти глав и выводов, включает 9 рисунков, 76 таблиц, в том числе 40 в тексте и 36 в приложении и список литературы (293 работы) отечественных и зарубежных авторов. ' ' /. '.',..„"„.;. "г

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Кратко изложено состояние вопроса о генезисе дерново-подзолистых почв легкого механического состава (В. В. Туман, 1910; Г. Н. Высоцкий,: 1911; И. В. Тюрин, 1922, 1939; В. Р. Вильяме, 1949, 1951; В. Н. Прокошев,. 1952; С. П. Ярков, 1954; В. В! Пономарева, 1964'; И. С. Кауричев, 1968; Р. Е. Müller, 1887; В. Aarnio, 1913; P. Stefanovits; 1966 и др.).

.'■ Сделан обзор литературных данных, о биологическом круговороте зольных элементов и азота под различными - типами растительности (Н; П. Ремезов, 1949, 1952, 1953, 1954, 1955,

1956, 1958, 1961; В. Аг-Ковда, 1956, 1970; Т. И. Евдокимова, 1958; Ф. И. Левин, 1964, 1965, 1970, 1972; Л. Е.: Родин, Н. И. Базилевич, 1965; А. А. Короткое, 1966; M., Н. Першина, 1970; В. В. Пономарева, 1971, 1972; В. А. Долотов,Л973; H. Н. Под-дубный, 1973; Е. Ebermayer, 1876; Е. Wolff, 1871, 1880).

Освещен опыт применения лизиметрического метода при изучении состава и миграции почвенного раствора (А. В. Клю-чарев, 1900—1902; Н. П. Ремезов, 1953; Е: И. Шилова, 1955,

1957, 1962, 1967, 1970, 1971, 1972, М. А. Бобрицкая, 1962, 1966; Б. А. Голубев, 1967; А. А. Коротков, Л. Ф. Ипполитова, 1970; Н. С. Сотникова, 1970; И. С. Кауричев, 1972; Е. Wollny, 1888; F. R. Dreibelbis, 1947, 1951, 1957, 1958).

- Обзор отечественной и зарубежной литературы по изучаемой проблеме позволил сделать вывод о том, что большая

"часть фундаментальных и -региональных исследований относится к наиболее типичным суглинистым разновидностям дерново-подзолистых ПОЧВ. - : ' ' • •' ■ _

Полных материалов о биологическом круговороте зольных элементов и азота в "дерново-подзолистых почвах легкого механического состава в научной литературе встречается мало (Н. П. Ремезов,(954; 1959; Т. И. Евдокимова,:1958; Л. ФГ Ипполитова, 1974). • . . " .

Недостаточно опубликовано данных по сравнительной характеристике биологического круговорота в1 естественных ценозах и иод культурной растительностью (Ф. И. Левин, 1969, 1972; Н. Н. ПоддубнЫй, 1973).

Глава И. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ

- ' Исследования проводились в Балашихинском районе Московской области на территории землепользования Кучинского госплемптицезавода и Гослесхоза в 1969—1972 гг.

Метеорологические условия в годы проведения исследований были различными. По данным метеостанции ВСХИЗО, 2 . ■ ■ ' • • - ■

в 1969 г. среднегодовая температура на 1°.была ниже, а в-1970 и 1971 гг. на 0,8° выше средней многолетней. »/ .

• Сумма осадков' превышала , среднюю многолетнюю на 100 мм в 1969, на 220 мм в 1970 и на 130'мм в 197Ггг. ' Для изучения поставленных вопросов были выделены три стационарные площадки (площадью около 1 га каждая), расположенные в елово-сосновом лесу, на участке луга, на котором еще сохранились отдельные крупные деревья, и на пашне.

.; Лес сомкнутый в возрасте 70—80 лет, 6Е4С; IV—V бонитета, в подлеске бузина; рябина^ , . ■г.. ■ Травянистый покров на лугу разнотравный, с преобладанием мятлика и луговика. Пашня в 1969 и 1970 гг.:была занята многолетними травами (клевер4-тимофеевка), "а в 1971 г.—-вико-овсяной смесыо. -*... \ : . : .

Все три участка 'расположены в идентичных условиях рельефа — середине пологого склона (2,5°) юго-западной экспозиции. . " : ! ~ : Г: " .. • :

Почвообразующей породой служат водно-ледниковые песчаные отложения, имеющие горизонтально-слоистую текстуру. • . . ¿/ ;; ' ; -V Почва на всех участках дерново-среднеподзолистая с нечет-. кой дифференциацией на ,генетические горизонты. До глубины 40 см почва супесчаная, а глубже, включая материнскую породу, простирается связный и рыхлый песок.^^ ;; / -Профильному распределению механического "состава соответствует валовой химический состав. Небольшое увеличение содержания, полуторных "окислов и ила в иллювиальном горизонте наблюдается лишь в ортзандовых прослойках. Повышенным по сравнению с материнской породой содержанием ила, полуторных окислов, а .также оснований, серы и фосфора отличается верхняя часть профиля, включая, подзолистый горизонт, до глубины 50 см.

" Агрохимические свойства гумусового горизонта и пахотного слоя почвы характеризуются следующими показателями: гумуса около 2%, емкость поглощения на целинных" угодьях . 9 мг/экв, на пашне 14 мг/экв,. гидролитическая кислотность 'соответственно 5—6'мг/экв;на 100 г почвы, насыщенность основаниями 30—40 *и .90%". У ~ ..

Биологическим круговорот изучался путем дифференцированного определения^биомассы и ее химического состава. Учет количества лесного опада;й надземной массы растений проводился с площадокЛООХ 100 см в десятикратной повторности. Масса корневых остатков определялась по методу Н. Л. Ка-чинского (1925) до глубины 50 см в пятикратной повторности. -Определение химического состава растительного материала ^проводилось по методике В. М. Калужской (1959) и Л. 1£. Родина с соавт. (1968) в трехкратной повторности..

• * з

- - Процессы разложения растительных остатков изучались путем учета общих запасов растительных остатков в динамике,-посредством постановки модельного опыта-закладки по 50 г "лесной подстилки в капроновые мешочки на разложение' в естественные условия' (в лесную подстилку) на 100, 200, 360, 460 и 560 дней и проведения лабораторного опыта по компостированию растительных остатков при переменной влажности и температуре, близким к условиям вегетационного периода. .

Для изучения миграции и аккумуляции зольных элементов' и-азота применялись плосковрезанные лизиметры Е. -И. Шиловой-(1955) в нашей модификации. ." " ~ '

Результаты опытов по разложению растительных остатков обрабатывались 'статистически (Доспехов, 1968) на электрон-, новычислительной машине «Напри».

Глава III. БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ЗОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И АЗОТА ПОД РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

1. Биологический круговорот под лесом •

' Под покровом сомкнутого хвойного леса формируется подстилка с общимзапасом около 700 ц/га при ежегодном опаде около 50 ц. Свежий опад характеризуется сравнительно низкой зольностью (4,56%). Из химических элементов в опаде содержится ^0,74% кремния, 0,72% азота, 0,72%' кальция, 0,1%, калия, по 0,08% серы; марганца и магния; 0,05%' фосфора, по 0,03% натрия и железа и 0,015% алюминия.' . -Разложение лесной подстилки происходит медленно,Чпод-стилочно-опадный коэффициент,: под которым принято понимать отношение общих запасов подстилки к годичному опаду, составляет около 14.

Наибольшей скоростью разложения характеризуется свежий опад. За 1,5 года, модельного опыта"^разложилось около 30% • исходного его веса. Верхний слой подстилки Ло1 разлагается в 2 раза, а средний слой Л02, в 3 разамедленнее она да.' ¡Подстилка в'целом по "скорости разложення"занимала"ироме--жуточное положение между Ло1 и Л02. ~ ' У 1

: - В отличие от свежего опада, в "подстилке больше содержится золы (Ш%)> пЛпое уже отношение углерода к азоту/.

.....Вследствие .потребления живыми растениями и "микроорганизмами, а также выщелачивания атмосферными- осадками в нижележащие горизонты почвы, лесная подстилка обедняется наиболее подвижными элементами — кальцием, - магнием,-калием и натрием. Как показал лабораторный опыт, за 195 дней компостирования лесная подстилка; потеряла" половину исходного содержания калия и натрия, 1/3 магния, около С4

1/5 кальция, углерода и азота. Особенно глубокие изменения химического состава наблюдались в нижнем слое подстилки Ао3, зольность ■ которого повышалась до 17 %. накапливалось значительное количество кремния и полуторных окислов.

В таблице I приведены данные, характеризующие биологический круговорот зольных элементов и азота в лесу, * - " : ■ " - Таблица I

Некоторые показатели биологического круговорота зольных элементов - и азота в лесу* ! ч

* : Показатели Единицы измерения Количество

Общая биомасса . . . .• . . . ц/га. 2770

Зольные элементы в биомассе . , кг/га _ ; 4 1853

Азот в биомассе^ . . . . . . кг/га 997

Ежегодный прирост ... . . . ц/га . 64 , '

Потребляется на прирост: кг/га 104

зольных элементов .....

азота .'.:■'. ... . . ■.-: кг/га , 50

Опад . .... . . . . . . ц/га 50

Возвращается с опадом: кг/га

' зольных элементов . . . . 97

азота , . .. . . -.-■■ ... . кг/га 36

Истинный прирост .... . . . • ц/га 14 .

Удерживается истинным .при-

ростом: ; " . кг/га

зольных, элементов' . . . 7

азота . • , . т~. . . . . кг/га ' 14 •

* Общая биомасса и ежегодный прирост'приводятся по средним данным Н. П. Ремезова с соавт. (1959) и А. Д. Паршевникова (1962).

Общая биомасса для соснового и елового леса южной тайги составляет 2770 ц/га, в составе которой содержится 2850 кг химических " элементов, в том числе 1853 кг зольных и 997 кг азота. - .'.''"•"-' : '.• .: ' \ '

Древесные растения на центнер прироста, потребляют зольных элементов и азота около 2,5 кг. ^ *

Если сравнить ежегодное потребление элементов на, весь прирост биомассы в лесу (154 кг/га) с количеством возвращаемых с; опадом( 133 кг/га), можно получить представление о количестве питательных веществ, удерживаемых, истинным приростом (21 кг/га).

Таким образом, для хвойного леса в условиях южной тайги характерна некоторая некомпенсированность питательных элементов, извлекаемых из почвы и удерживаемых истинным приростом. - : .

Биологический круговорот отдельных химических элементов протекает с различной скоростью.

Под интенсивностью или скоростью круговорота принято понимать*отношение общих.запасов элементов в растительных: остатках к ежегодному их поступлению с опадом. .

По интенсивности круговорота химические элементы можно расположить вследующий ряд: :

• Л1 - Ие' БГ Б ' Р N Мп К Мд Са . . С N3 107 72,7 ! 37,0 '31,8 24,С 23,5 19.8 ' 13, . 12,5 12,1 10,5 4,5

2. Биологический круговорот под луговой ^

- растительностью •

В отличие от лесных биоценозов, в биологический круговорот под травянистой растительностью вовлекается преобладающая часть создаваемой биомассы: В таблице 2 приведены основные показатели биологического круговорота под луговой растительностью. .-■ - - : - ..

: В условиях наших исследований объем создаваемой луговыми травами биомассы (66,2 ц/га) почти равен ежегодному приросту в лесу (64 ц/га). . ... Г

При использовании луга как сенокосного угодья с него.отчуждается четвертая часть всей биомассы (16,5 ц/га), что близко соответствует.величине истинного прироста в лесу.

Отличительной особенностью химического состава луговых растений является более высокое,-чем в лесном опаде, содержание азота, калия, серы и фосфора. . ,

В надземной.массе, значительная часть которой отчуждается, больше, чем, в корнях, содержится азота"; (1,74 против . 0,47.%), кальция-(0,41 . . против-0,28%), калия (0,29 против 0,10 %)| серы-. (0,19% >против,0,13%) г фосфора \(0,15 против

0,.....•■ ;.; -у:

л-Для.формирования органической массы; луговые растения ежегодно вовлекают в биологический круговорот . элементов питания;в.полтора раза больше, чем использует на прирост лесная растительность (212 против 154 кг/га). 1 / Сг^рожаем .дуговых трав отчуждается 34% .элементов-ни-тания,причем азота, калия ифосфора около половины" их со; держаниявовсей биомассе.::". -

•V;4 С естественных луговых .угодий-ежегодно отчуждается питательных элементов в 3 с лишним-раза больше, чем закрепляется истинным приростом в лесу (71,44. против 21,кг/га).

Систематическое "обеднение биологически важными элементами пищи -является одной из главных , причин . слабого проявления дернового процесса в ночве под луговой растительностью. - "Лг.-,.-

" . Разложение остатков луговой.растительности по сравнению' с лесной подстилкой происходит вдвое.быстрее. Анализ состава микрофлоры показал, что численность бактерий (на МПА)

Основные показатели биологического круговорота под луговой растительностью и полевыми культурами

Сум-

Био- ма

> ■ ■ ' масса, и/га N. Са . К Б Р Мп Мв- ' Ыа А1 ^е эле-

- ментов

Луговая растительность

Вовлекается в биологический круговорот, кг/га ; ... . В том числе:

отчуждается с урожаем, кг/га возвращается в почву, кг/га .

66,2 60,0 92 21,45 11,34 9,8 5,59 4,67 4,52 1,22 0,83 0,58

16,5 28,7 22. 6,75 4,82 3,09 2,56 1,48 1,35 0,36 0,20 0,11

49,7 31,3 70 14,7 6,52 6,71 3,03 3,19 3,17 0.84 0,63 0,47

Многолетние травы

Вовлекается в биологический круговорот, кг/га ; . . ... . В том числе: отчуждается с урожаем, кг/га возвращается в почву, кг/га . 90,6 30,0 60,6 171,5 .60,0 Ш,5 157,8 36,0 121,8 66,3 22,5 43,8 15,86 9,0 0,86 25,6 6,0 19,6 27,2 9,0 18,2 1,69 0,27 1,42 9,06 3,0 6,06 2,17 0,9 1,27 1,01 0,27 0,74 0,58 0,03 0,55

Вика+овес

Вовлекается в биологический круговорот, кг/га .;...... В том числе: отчуждается с урожаем, кг/га ^ возвращается в почву, кг/га . 111,2 47,0 04,2 196,1 103,0 93,1 172,5 61,0 111,5 80,7 35,7 45,0 24,73 13,31 11,42 44,0 21,6 22,4 35,41 17,16 18,25 2,87 0,42 2.45, 7,69 4,65 3,04 3,71 1,32 2,39 1,31 0,44 0,87 1,33 С,06 1,-7

212,0

71,44 140,56

478,77

146,97 331,8

570,35

258,66 311,69

в гумусовом горизонте под луговой*.растительностью,в 4 раза больше, чем под лесом. По данным лабораторного опыта, за 195 дней компостирования, корнестерневых остатков луга разложилось 20,9% против 16% лесной подстилки. •

Наиболее интенсивно освобождались в процессе разложения .натрий и калий (до'2/3 исходного содержания), затем кальций, магний и марганец (до 1/3). _ ч .

Более высокая интенсивность разложения остатков луговой растительности сопровождается увеличением скорости биологического круговорота,, что видно из нижеприведенного ряда, в котором показано отношение содержания элемента в общем запасе корнестерневых остатков к ежегодному их'поступлению: . _ '"..'- ■'.-."-.. ;'. .V.

1-е Л1 N Мп Р К Б ; Мв Ка Са

42 30 26 13 12 11 9 9 8 . .. 6 6 - С

3. Биологический круговорот под полевыми культурами

Смена естественной растительности целинных почв на культурные растения существенно влияет на биологический круговорот и, следовательно, изменяет характер и направление почвообразовательного процесса.

"" В результате направленной деятельности человека продуктивность культурных ценозов значительно превышает продуктивность естественных сообществ. '?'.--..

« Как видно из таблицы 2, сеяные многолетние травы синтезируют органического вещества в 2,3, а вико-овес в 2,8 раза больше, чем луговая растительность. При возделывании полевых культур отчуждается биомассы значительно больше, чем с.естественных угодий. '

. ^ Объем, отчуждаемой биомассы, составил: по многолетним ,травам 30 ц/га, а по вико-овсяной смеси 47 ц/га, что в 2—3 раза превышает отчуждаемую биомассу на лугу и истинный прирост в лесу. ~

Биомасса полевых культур отличается более высоким содержанием зольных веществ (6,5% в надземной части и 8— 10% в корнях). ; , - 5

Надземная масса больше содержит азота, серы и фосфора, которые,"'главным образом, и отчуждаются с полей с урожаем. Так, например, у многолетних; трав азота в надземной части 2%, в корнях 1,8%, у вико-овса соответственно 2,19 и 1,2%, фосфора у многолетних трав 0,3 и 0,27%, у вико-овса 0,36 и 0,26%, серы у,многолетних трав 0,2 и 0,15%, У вико-овса 0,46 и 0,32%. Корни богаче надземной массы кремнием, марганцем, алюминием и железом.

Для образования 90 ц/га биомассы многолетние травы вовлекают в. биологический'; круговорот около 480 кг основных элементов питания, "а вико-опсяная смесь'на 111 'ц/га — 570 кг.

На центнер сухой биомассы многолетние травы и вик0;0в-сяная смесь потребляют'5,1—5,3 кг зольных элементов и азота.

Таким образом, полевые культуры вовлекают в биологиче-. ский круговорот элементов питания.в 2—4 раза/больше, чем естественная растительность." С урожаем многолетних трав отчуждается 146,97 кг/га, а у. вико-овсянон смеси 258,66 кг/га 'химических элементов, или п 2—3 раза больше, чем с урожаем лугового сена. С корнестерневыми остатками1 многолетних трав в почву возвращается 69,3% питательных элементов, содержащихся.в биомассе, а у вико-овсяной смеси'зна-чительно меньше — 54,6%. Следовательно, многолетнее травы обедняют почву, элементами питания в меньшей степени, чем вико-овсяная смесь. .

Возврат в почву отдельных зольных ' элементов складывается по-разному. Меньше всего возвращается с остатками -многолетних трав калия (43%). натрия (59%), кальция, фос- . фора и магния (65—67%).

Еще меньше возвращается в иочву-важнейших элементов при возделывании однолетних полевых культур. Вико-овсяная смесь оставляет.в почве калия 45%, магния 40%. серы и фосфора 50%. кальция 56% от содержания в биомассе. ,

■ Проблема пополнения дефицита зольных элементов должна решаться посредством внесения удобрений в размерах, соответствующих величине планируемого урожая с учетом отчуждаемой доли питательныхвеществ. ."•:-•

Изучение биологического круговорота на песчаной материнской породе позволило выявить как общие стороны, так и существенные различия в направлении процесса почвообразования под различными типами растительности. ".-■-■■"

Круговорот под луговой растительностью, недавно сменившей лес, по своей"емкости и направлению протекает однотипно, но более интенсивно, чем под лесом. Этим можно объяснить, что почва, занятая луговой' растительностью, по своим агрохимическим свойствам существенно не отличается от лесной. ' - .■""':." - .".'..'.- '- ■'.' ^ > . При освоении естественных угодий под сельскохозяйственные культуры емкость и.интенсивность биологического круговорота во много раз возрастают, вынос из почвы питательных элементов увеличивается, плодородие почвы и урожай становятся зависимыми от внесения удобрений и уровня агротехники. " ''".-'-'.'."'■-.'-I • ■''.."■"". ''"

Глава IV. АККУМУЛЯЦИЯ И МИГРАЦИЯ В ПОЧВЕ ЗОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И АЗОТА

Миграция химических элементов в значительной мере зависит от водного режима почв, который имеет свои особенности в почвах легкого механического состава.

Исследованные почвы характеризуются неустойчивым вод-, ным режимом. Влажность почвы в верхних горизонтах на про-, тяжении вегетационного периода держалась на уровне 8—16, а в нижних — 4—8 (объемных) процентов. Это вдвое—втрое меньше по сравнению с предельной' полевой влагоемкостыо тех же горизонтов. Только лишь рано весной во время снеготаяния, а также поздней осенью после обильных и длительных дождей влажность почвы приближалась к величине предельной полевой влагоемкости, но никогда не достигала ее. Талые воды еще до полного размерзания почвы стекают не фронтально, а по ходам корней и трещинам.

Почва под лесом отличается большими запасами влаги, чем под луговой растительностью и полевыми культурами. В летний период влажность пахотной почвы часто снижается до недоступного для растений состояния.

~ Аккумуляция и миграция зольных элементов и азота в почве под лесом

Неодинаковая интенсивность биологического круговорота отдельных химических элементов оказывает влияние на процессы миграции и аккумуляции их'в почвенном профиле.

Если количество элементов, поступающих с опадом,-принять за 100, то из гумусового горизонта вымывается 16,5%, что соответствует 22,46 кг/га (табл.3).

Больше всего вымывается из этого горизонта калия, магния, натрия и кальция, т. е. элементов с наиболее интенсивным круговоротом. Из горизонта А1А2 вымывается ; 12,3%, или 16,42 кг/га. Вынос элементов глубже 50 см составил меньше 1,0%, или около 1 кг/га. Больше всего вымылось из этого слоя калия, кальция, натрия и магния.

Обращает на себя внимание сравнительно высокое поглощение элементов подзолистым горизонтом. Из 16,42 кг.элемен-тов, которые поступили из горизонта А1А2, 15,25 кг задержалось в подзолистом горизонте на глубине 30—50 см.

Отмеченные особенности миграции химических элементов отчетливо согласуются с данными профильного распределения элементов валового состава. Относительно высокое содержание в горизонтах А1А2 и А2 полуторных окислов, а также ще-

Поступление в почву с опадом и миграция с лизиметрическими водами химических элементов под лесной растительностью

■ к Б! , Са К • Б '' Р' Мп •ме N3 - А1 Ие ; Сумма элементов

Ежегодно поступает с опадом

Кг/га . . . 36,0 37,0 36,2 5,15 4,15 2,5 : 4.1.""- 4,1 1,65 0,75 1,65 133,25

Выносится с лизиметрическими водами из-под А) (0—16 см)

Кг/га . . . . . . . 4,31 0,76 8,2 3,23 1,7 0,011 1,45 1,74 0,60 0,36 0,068 2*2,46

В % к поступлению . . 12,1 2,0 22,7 62,7 41,0 0,44 35,4 42,0 36,4 63,1 4,1 16,5

/ Из-под А^ (0—30 см)

Кг/га . . . . . 3 33 1,23 5,31 2,05 0,55 0,02 1,47 0,81 0,33 0,91 0,21 16,42

В % к поступлению . . 9,2 3,32 14,7 39,9 13,3 0,8 35,9 19,5 20,0 151,1 12,6 12,3

Из-под А2 (0- -50 см)

Кг/га ....... 0,22 0,028 0,35 0,26 0,06 Сле- 0,08 0,12 0,05 0,0026 0,0023 • 1,17

ди

В % к поступлению . . 0,61 0,07 0,97 5,05 1,44 — 1,9 2,89 3,15 0,45 0,14 0,88

лочноземельных элементов обусловлено длительным процес: сом аккумуляции веществ за счет биологического круговорота.

В связи с незначительным выносом веществ из 50-сантиметрового слоя почвы переходный Л2В и иллювиальный горизонты в профиле изучаемой почвы слабо выражены. -

Аккумуляция и миграция зольных элементов и азота

............в почве под луговой растительностью

-Как видно из таблицы 4,'нз гумусового.горизонта в горизонт Л1Л2 вымылось 31,36'.кг/га элементов питания. В абсолютных и относительных величинах больше всего из этого горизонта вымылось кальция, калия, азота, магния и натрия.

Кремний, фосфор й железо почти полностью аккумулируются в органогенных горизонтах.

'■• За пределы горизонта Л1Л2 вымылось около 16 кг/га всех элементов; что составляет 50% того количества, которое поступило" из горизонта Л).

Более четкую картину о размерах аккумуляции и выноса питательных элементов дает сравнение миграции элементов из; 50-сантиметрового слоя с поступлением в этот же слой с кор-нестерневыми остатками; В" этом слое задержалось почти 94%' химических элементов,.поступивших с корнестерневыми остатками. г '.-V"--'

Вынос элементов из 80-сантнметрового слоя почвы составил 2,35% от поступления, или немногим больше 3 кг/га, в том числе азота 0,5, калия 0,83 и кальция-1,06 кг/га. .. ,

Как и под лесом, наиболее интенсивно подвергаются миграции по профилю элементы с наиболее коротким периодом биологического круговорота. - -

Аккумуляция и миграция зольных элементов и азота в пахотной почве —

На процессы миграции химических элементов в профиле пахотной почвы большое влияние оказывают возделываемые культуры. Так, в 1970 г. под многолетними травами лизиметрические воды за пределы пахотного слоя'не поступили, по-видимому,в связи с его уплотнением. В 1971 г., в связи с подъемом пласта и посевом однолетней культурь1 — вико-овсяной смеси, лизиметрические воды проникли глубже 50 см.

"Данные таблицы 5 показывают, что из пахотного слоя вымывается больше элементов питания (55,1 кг/га), чем из гумусового горизонта естественных угодий. В пахотный слой больше поступает органических веществ с.растительными остатками и навозом, больше образуется подвижных форм иита-

Поступление в прчву с корнестерневыми остатками и миграция с лизиметрическими водами химических элементов под луговой ■ • ? растительностью ,.

V >■'.'. Сумма

N Са К р Мп /мв. •Ка Л1 элемен-* тов

Кг/га

Кг/га

Кг/га

Кг/га , . . . . .

В %' к поступлению

Кг/га . ..... ■и В % к поступлению

Ежегодно поступает с корнестерневыми остатками (в слое 0—50 см)

31,3

70,0

14,7

6,52

6,71

3,03 3,19

3,17

0,8}

Выносится с лизиметрическими водами из-под А, (0—16 см)

3,89 3,15

0,75' 2,4

0,5 1,56

0,68г

12,70

0,21

0,01 0,06

0,02 0.03

4,50

2,24 15,2

1.06 7.2

4,93

3,&3

3,11 47,7/

0,83 12,8

1,42 0,72

,0,93 13,9

0,43 6,35

0,027 0,022

0,03 0,99

0,71

3,79

2,77

Из-под Л,Л2 (0—30 см)

0,49

0,13

4,1

- !:

2,01

0,45

0,63

0,37

0,076

• Из-под А2 (0—50 см)

0,43 13,6

0,84 100

; Из-под А2В (0-80 см)

0,002 0,01

0,075 2л35

0,21 / 6,6

: о,15 18,45

0,003 0,47

0,018 2,85

0,47 0,008 0,078

. 0,009 0,04

0,013 ; 2,65

140,56 31,36 15,72

8,56 6,09

3,31 2,35

Аккумуляция и вынос с лизиметрическими водами зольных элементов и азота в пахотной почве

Таблица 5

Сумма

■ N . Si Ca : К- S Р . Мп Mg ■ Na AI Fe элемен-

тов

Кг/га

1970 г. (многолетние травы 4 года пользования) Из АПах. А1А2, А2 — лизиметрических вод не было

1971 г. (вико-овсяная смесь) , Выносится из пахотного слоя (0—20 см)

12,78

0,32

21,24

9,9

1,31

0,27

0,27

2,53

6,35

0,09

Из-под AjA2 (0—30 см)

0,06

55,12

Кг/га . . . . . . . 0,53 0,07 3,04 0,27 0,22 0,005 0,13 0,33 0,27 0,01' 0,01 4,88

В % К АПаг .... . . 4,1 21,8 14,2 2,7 1,7 1,8 45,0 • 13,0 ■ 4,2 11,0 16,6 " 8,8

Из-под А2 (0— 50 см) . t

Кг/га . ... . . . . 0,08 0,26 0,04 0,01 Следы 0,01 0,04 0,07 Следы Следы > 0,59

В % к Апа1 . . . 06 25,0 1,2 0,4 0,7 — 3,7 . 1,6 1,1 > — 1,07

тельных веществ. Обработка почвы сопровождается-увеличением, пористости и водопроницаемости пахотного слоя.'

Основная масса химических элементов,"вымытых из пахот-, ногЪ" слоя,-аккумулируется в подпахотном горизонте Л1Л2, миграция за пределы которого не превышала 5 кг, или'8,8% от поступления из "пахотного слоя. Среди элементов больше всего из этого слоя, как и из пахотного, вымывается кальция (3,04кг/га)чи азота (0,53 кг/га)Г-■'" . " "

.. Миграция калия, .серы, магния, натрия составила 0,2— 0,3 кг/га; еще слабее мигрировал кремний и марганец. Алюминий ;и железо почти полностью, закрепляются в 30-саитнмет-ровом"слое почвы.

За пределы 50-сантиметрового слоя вымылось ничтожное количество элементов питания — около 0,6 кг/га. Свободной миграции веществ в иллювиальный горизонт на пашне, по данным 1970—1972 гг., не наблюдалось.

Наши исследования показали, что в почвах, образованных на песчаной материнской породе, в условиях Московской .области, аккумуляция элементов питания растений в.корне-обитаемом слое (0—50 см) колеблется в зависимости от характера угодья от 94 до 99 процентов. Наибольшей степенью аккумуляции отличается почва, используемая под посев сельскохозяйственных культур: Вынос зольных элементов_и азота за" пределы почвенного профиля незначительный-н носит периодический характер.

Глава V. ПРИМЕРНЫЙ БАЛАНС ЗОЛЬНЫХ -ЭЛЕМЕНТОВ Й АЗОТА В ПОЧВЕ ПОД ЛУГОВОЙ С РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ И ПОЛЕВЫМИ КУЛЬТУРАМИ

...Изучение биологического круговорота является основой для составления и регулирования баланса основных.элементов питания в агроценозах.: " ; V

>: На основании vсопоставления приходных ;статей, включающих в себя внесение в почву питательных элементов с удобрениями, поступление с атмосферными осадками и с корнестер-невымн остатками, а также фиксацию азота, и расходных:—на создание биомассы и вынос с лизиметрическими водами — был составлен, примерный баланс азота, калия, фосфора, кальция, магния и серы иод луговой растительностью и нолевыми куль ' турами—"многолетними травами и внко-овсяной смесью.

Расчеты показали, что под луговой растительностью, используемой на сено, без внесения удобрений, баланс азота, кальция, калия и фосфора отрицательный.' Суммарный биологический вынос этих элементов компенсируется за счет поступления с послеуборочными остатками по калию и фосфору

примерно 40%, по азоту—на 50% и.по кальцию—на 60,%. Дефицит азота в почве луга составил около 26, калия "и фосфора — 4 кг/га. : • -л - - Л '

Иначе складывается баланс питательных веществ под полевыми к'ультурамиг По сравнению с луговыми травами полевые культуры извлекают изТпочвы в 1,5—2 раза больше калия, в 5—7 раз фосфора, в 2—4 раза кальция и магния. За счет послеуборочных остатков биологический вынос элементов покрывается в среднем на 50—60%. Внесение в среднем 8 т/га в год птичьего навоза на исследованных полях севооборота обеспечивает получение сравнительно высоких урожаев сена при положительном балансе в Почве как азота, так и.зольных элементов. - '______.-. -

• Выводы

1. В условиях южной тайги ежегодный прирост биомассы хвойного леса составляет в среднем 64 ц/га, в том числе 50 ц

'возвращается в виде опада.

Опад характеризуется низкой зольностью (4,56% ), медленно разлагается, о чем свидетельствует высокий подстилочно-опадный коэффициент, равный 14.

2. Для создания ежегодной биомассы, в биологический круговорот под лесом вовлекается 154 кг/га зольных элементов и азота. .. -■■ - ■ . . -

' В составе химических элементов преобладают кремний, азот и кальций. . ; ... . ,

3. Для хвойного.леса в условиях южной тайги характерна некоторая; некомпенсированность, питательных элементов, извлекаемых из почвы и удерживаемых истинным приростом.

4. Построен ряд элементов-по возрастающей скорости биологического круговорота под лесом: "... :

Л1<Ре<51<5 <Р<М<Мп<К<Мд<Са<Ыа . ..

5. В условиях наших исследований луговая растительность ежегодно синтезирует органического вещества столько. же, сколько дает прироста хвойный лес. -' - • • • :_ ■

6. ;Биомасса луговых растений, особенно надземная часть, богаче древесных остатков азотом, калием, серой и фосфором/ Отчуждением почвы химических элементов под луговой растительностью более чем в 3 раза . превосходит закрепление истинным приростом 'в лесу. Систематическое; безвозвратное отчуждение биомассы с естественных сенокосных угодий на супесчаных и песчаных почвах приводит-к снижению емкости биологического круговорота, ухудшению ботанического состава растений и, как следствие, к ослаблению дернового прбцес-са почвообразования. -

. 7. Биологический .. круговорот иод луговой раститель-: -. ностыо протекает примерно вдвое быстрее, \чем под-лесом, в ; * силу более'интенсивного "процесса- разложения" корнестерне-

'ных остатков: ' .Л' ; -;, - • ; * '*. ,*' ' :

•; • 8. Отличительной особенностью- биологического кругово-рота'нод полевыми культурами.по "сравнению с естественной растительностью является увеличение его емкости и интенсивности и повьпненный биологический вынос из почвы элементов . .., - ' питания растений."Полевые культуры для создания единицы веса биомассы потребляют вдвое больше 'элементов питания, -чем естественная растительность. . Для создания, биомассы в 90 ц/га многолетние травы извлекают из почвы 479 кг/га " зольных элементов и азота, а возвращают в почву 332 кг,Или :»: .. '69%- Биомасса внко-овсяной смеси :в 11Ьц/га~ потребляет ;; . .: - .570 кг/га химических элементов, возвращает же 258 кг/га, или "" ; ; только 54,6%. Азота,- калия, магния,* фосфора и серы отчуж-^ ... • -дается с урожаем больше половины. - - :

9. Исследования лизиметрических вод показали, что акку-. . муляция элементов питания растений в корнеобитаемом слое ; , ..- -"почвы. (0—50. см) колеблется в зависимости от характера , угодья от 94 до 99,%'. Поступившие из 50-сантиметрового слоя " почвы с лизиметрическими водами химические элементы на " всех угодьях полностью задерживаются в горизонтах Л2В:и В. . 10. Миграции по профилю почвы и относительному выносу - больше подвержены элементы с коротким периодом биологн-. ческого круговорота — калий, натрий, магний, кальций и сера. , Элементы с длительным периодом круговорота — кремний, 'алюминий, железо и фосфор подвержены слабой миграции и " г почти полностью аккумулируются в горизонтах Ai, AiA2 и-Аг. ~ . 11. Особенностью миграции веществ на пашне по сравнению с естественными угодьями является более высокий абсо-. . лютный вынос элементов пищи из пахотного слоя в подпахотный. Вынос элементов питания за пределы почвенного профи- ."ля в целом незначительный и носит периодический характер.

, 12. Баланс- азота, фосфора, калия и кальция в почве под ; .-V , -луговой растительностью при использовании ее на сено ха-- растеризуется некомпенсированностью. :

• - 13. Под нолевыми культурами баланс питательных элемен-

' тов роло^Иг^бный, благодаря систематическому внесению удобрений. ' - . ■ /

. Основные -положения диссертации: изложены в следующих

- - ... - ./ • . ".- . ■' статьях -

• v - 1. Состав лизиметрических; вод в дерново-иодзолистой су-

песчаной почве (в соавторстве). Труды ВСХИЗО, вып. 42,

" - - 1971. "'.у, .- •./ '. ,, ; ■. - . .•

/ . ; - " . * - - ; г ' . / ' _ - 17

• ... Г * л , " -" - - -" _ '• - " , - ^

2. Водно-физические, свойства супесчаной дерново-подзолистой почвы (в соавторстве). Труды ВСХИЗО, вып. 55, 1973. ■у/ 3. Динамика подвижных форм железа в дерново-подзолистой супесчаной почве. Труды ВСХИЗО, вып.- 55, 1973. ■

4. О' сезонной изменчивости физико-химических свойств супесчаной дерново-подзолистой почвы (в соавторстве). Труды ВСХИЗО, вып. 55, 1973. -

; 5. Содержание азота-и зольных элементов в:биомассе различных: "растений и их роль в биологическом круговороте (в соавторстве): Труды ВСХИЗО, вып. 58,,1973.

6. Состав микрофлоры дерново-подзолистой почвы (в соавторстве). Труды ВСХИЗО, вып. 68, 1973. " \ 7/Характеристика лизиметрических вод в дериово-подзо-, листой супесчаной почве (в соавторстве).: Труды ВСХИЗО, вып..77, 1973.

8. Изменение химического состава растительных остатков в процессе; разложения (в соавторстве). Труды ВСХИЗО, вып. 90, 1974.

Объем 1 'Л п.4 л.

Заказ 1736.

.Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 125008,' Москва'Л-8, Тимирязевская ул., 44