Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Динамика органического вещества в агрогенных почвах Предкавказья и его воспроизводство

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Динамика органического вещества в агрогенных почвах Предкавказья и его воспроизводство"

кубанский ордена трудового красного знамени государственны!-! аграрный университет

динамика 'органического вещества з агрокеннш:

почвах предкавказья и его воспроизводство 06.01.03 - агропочвоведейив и агрофизика

Автореферат диссертации на соискание-учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

На правах рукописи

МАРЧЕНКО Владимир Александрович

Краснодар 19Э2

Работа выполнена в научном-производственном объединении . "Нива Ставрополья" в I986-I99I гг. '

Научные руководители:-доктор сельскохозяйственных наук

Куприченков М.Т.; ■ доктор технических наук, профессор

Полуэктов P.A.

Официальные оппоненты:' доктор биологических наук,

профессор Вальков З.Ф.; - кандидат сельскохозяйственных наук, .доцент Занин. И. В.

Ведущее предприятие - Ставропольский ордена Трудового

Красного Знамени сельекохозяйствен-••'••.-' - ный институт

Защита,диссертации состоится " II - UäZJL 1992 г. в 4Q час. на заседаний специализированного совета К 120.23.05 при*Кубанском ордена Трудового Красного Знамени -государственном аграрном университете по ?цресу:

350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, аграрный университет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке кубанского ордена Трудового Красного Знамени, государственного аграрного университета.

Автореферат разослан " '1% " СЛЛУ^лЩ 1992 г.

Учёный секретарь „¿.у /

специализированного совета Оу м^РЛJM^j?Ко бллко з В.В.

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность томы» Решение продовольственной проблемы сводится к ряду задач, гдавнад из которые связана с плодородием почв. ¡Известно, что постоянный рост урожаев сельскохозяйственных культур возможен только.при сохранении и повышении почвенного плодородия., Средй основных; факторов последнего наибольшее- значение имеет гумус,, часто называемый его интегральном показателем. 'Динамика' содержания гумуса зависит от антропогенного 'воздействия на почву и' орределяет направленность почвообразовательных процеосов. .С содержанием гумуса в почве коррелируют- "многие её свойства', ' '

Разнообразие-прчвенно-кдаматических условий Предкав- -казья, набора возделываемых культур, широкое распространение водной и ветробои эрозии создают сложную,, подчас протйворе- ' чивую картину, трансформации-органического вещества пахотных почв. Необходимо установить закономерности'этих процессов и разработать мероприятия по "воспроизводству запасов гумуса почв.■ . ' / • • ' - . - , " , ' -

Цель и заяачй исследований.;Целью -исследований бьий • установление количественных 'закономерностей изменёния запасов органического вещества пахотного слоя почв при их сельскохозяйственном использовании и обоснование мероприятий по? его воспроизводству^. " ' . , - ' , '. . ' ' ' 3 задачи доследований входило: 1 .'-_ ; ' • .

- установить" характер'изменения .содержаний органического вещества пахотного- слоя почв при 'их сельскохозяйственном использовании} ' " . ' -

- разработать математическую тиодель,.динамики запасов, органического вёщества почв при их сельскохозяйственно»' ис-

пользовании;

- используя математическую модель'исследовать характер

поступление, в пахотный, слой свежего, органического -¡.вещества, ' - / ч . ' * его трансформацию,. описать динамику'.запасов гумуса полнопрофильна, смытых к'хефлировшшкх-цочв; •

-. предложить мероприятия; по! воспроизводству органического вфцестза почв..

Защищаемые положения? коэффициенты минерализации и гумификации; органического вещёства на подтипах почв Цредкав-' ,. > - • " казья неодинаковы и- закономерно -возрастают при перемещении

от черноземов у каштановым почвам; за исследуемый период вррмени большинство;полнопрофильных' .почв Предкавказья характеризуются -бездефицитным балансом, гумуса; .основной причиной дегумификации -пахотных йочв/явлйется водная, и ветловая эрозия; максимальные'.среднегодовые''потери |Гутлуса составляют на смытых почвах 0,6, а на дефлированнух - 0,4 т/га;/применение почвозащитных--обработок > с оставлением на полях растительных остатков Зерновых. культур способствует "сохраненикги воспроизводству, запасов гумуса.- * ' /, / . ! "

ИсследоЬаяия проводили«Соответствии,с заданием 01.05 плана' научно-исследовательских работ С гаврашхцъбкого НЙЙСХ

на 1086-1690 га, "Регистрационный номер "темы во ШТЩентре

■ - *. - ~ ■ . * 1 - ' - ' ■■ -01.87;009§16&. , ' //", - •

. Научная 'новизна. Впервые'йыйи/установлёны количественные закономерности поступления растительных остатков в пахотный слой -почв--Предкавказья/ -ухонн^ц/Характер и получены коэффициенты трансформации органического, "вещества, определена ротери гумуса под 'воздейстйием -водйой 'и ве.тровой эрозии по додтипам почв и1 установлен .рост.. ¿го, 'запасов при примене-

ши почвоз ашитных,обработок.

Практическая ценность. Полученные'коэффициенты трансформации органического вещества и аналитические выражения динамики запасов гумуса используются для расчёта его*'баланса в почвах. Предкавказья и прогноза запасов. Для йоспроиз-водства гутлуса почв установлена необходимость применения почвозащитных обработок и оставления на полях измельчённой соломы озимой пшеницы.

Реализация результатов исследований. Разработанные в процессе исследований предложения прошли производственную проверку в. колхозе имени Свердлова Шпаковского.-райока1 их результаты использовались при разработке "Рекомендаций-по расчёту баланса гумуса и потребности в органических' удобрениях" и рекомендаций "Оперативный расчёт баланса гумуса на микроЭВМ". '

Материалы исследований внедрены на Ставропольской краевой проектно-изыскательской станции химизации сельского хозяйства с годовым-экономическим эффектом 230 тысяч рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертации й результаты исследований докладывались на Всесоюзной конференции и заседании4 секции земледелия и химизации сельского хо- . зяйства- объединённого межведомственного Совета при ГКНТ СССР по проблеме гумуса и использовании органических удобрений' /г. Владимир4 Й87 г./, на заседании секции математического моделирования ВРО. ВАСХНШГ /г. Калинин, 1987 г./, на научно-практической конференции молодых учёных "Механизмы интеграции биологических, систем. Проблема адаптации" /г. Ставрополь, 1989 г./, йа краевой межвузовской конференции "Методологи- " ческие проблемы сельскохозяйственной науки и практики"

/г. Ставрополь, 1989 г./, на 5-й научной конференции Ставропольского НИИСХ /с. ШяакЬвскбе,' 1990- г./,- на меквузовской научно-практической конференции молодых'учёных и специалистов, посвященной 60-летию Ставропольского СЖ /г., Ставрополь, 1991 г./, на научнй-практичёской конференции "Актуальные вопросы экологии и охраны природы Ставропольского края и сопредельных территорий" /г.. Ставрополь, 1991г./, на ежегодных семинарах аспирайтов Ставропольского-НИИСХ в 1987-1990 гг., - на заседании отдела земледелия НПО" "-Нива Ставрополья". ■ _ , , -

Структура и объём работы. Диссертащм состоит из введения, шести гаав, выводов, предложений производству, списка литературы"И приложений. Она изложена на 173 страницах машинописного текста, включает 38 таблиц," 3 рисунка; Список литературы состоит из 195-источников, в- том числе' 10 работ иностранных авторов. В приложении 12 таблиц. •

..Объект и методы исследовании.. В' исследования бшш включены почвы земледельческих районов Центрального Предкавказья. Территория региона подразделяется на четцре-климатические зоны: крайне засушливую, засушливую, неустойчивого 'увлажнения и достаточного увлажнения.^ Гидроте'рмический коэффициент при этом закономерно возрастает 'от.0,4*-0,5 "до 1,3-1,5,- годовое количество осадков - от 270-300 до 560-630 мм, а сумма активных температур убывает от.3600'-3650 до. 2750-2800° С.

Основные почвообразующие. породы представлены лессовидными, засоленными пшеватыми.суглинками, засоленными майкопскими глинами, морскими,., эоловыми и. аллювиальными. отложениями. На территории региона .Наблюдается закономерное 'облегче- ' ние их механического состава при перемещении- с запада на во-

■сток. Преобладающие типы почв - чернозёмные и каштановые ■почвы. Чернозёмные почвы занимают в основном западную, а каштановые. - восточную часть Предкавказья.

Чернозёмы выщелоченные занимают территорию с абсолютными отметками 500-600 м над- уровнем моря в зоне достаточного увлажнения: центральную часть Ставропольской возвышенности и район Прикалаусских высот. Чернозёмы обыкновенные, наиболее распространены в Предкавказье и занимают территорию Ставропольской возвышенности, Западно-Предкавкаэскую и Восточно--Лредкавказскую равнины в зоне неустойчивого увлажнения. Чернозёмы юаные находятся между чернозёмаиш обыкновенными и тёмно-каштановыми почвами на отрогах Ставропольской возВь^-шенности в зоне неустойчивого увлажнения. Чернозёмы ¿литые солонцеватые и солонцк чернозёмные расположены в основном на склонах Ставропольского плато и в районе'Армавирской депрессии в зоне неустойчивого увлажнения. Тип.каштановых почв, занимает восточную и северо-восточную части Предкавказья- в. крайне засушливой и-засушливой климатических зонах.'Ввд&ля-ются подтипы тёмно-каштановых, каштановых и светло-каштановых почв. Охватываемая ими территория включает восточные отроги Ставропольской возвышенности,. Кумо-Маннчскую впадину и Прикаспийскую низменность.

Динамику органического вещества почв изучали в 1987-.-1950 гг. в стационарном пслевсм опыте, заложенном на территории колхоза имени Свердлова Шпаковского района. Почвенный покров участка представлен чернозёмами обыкновенными малогу-лусккми и сл&богуыуожровзяншм ереднемошными тяжелосугди-нистша. Опнт расположен в зоне неустойчивого увдатаения, ГШ изменяется от 0,7 до 1,1. В период исследований количе-

ство осадков составляло по годам /1987-1990 гг./ 628, 671, 618 и 493 мм. Исходное, содержание гумуса в пахотном слое 3,9-4,1 %, подвижного фосфора - 20, обменного калия -- 475 мг/кг почвы. Повторность опыта - четырёхкратная. Площадь делянки равна 1455 м2. Расположение вариантов в повтор-'ностях - рендомизированное. Опыт проводился в севообороте: чистый пар-озимая пшеница-кукуруза на зерно. Изучали четыре основные обработки почвы: отвальную, 20-22 см; плоскорезную, 20-22 см; минимальную, 8-10 см; нулевую. Дозы удобрений составили М100Р100К90 кг/га действующего вещества. Основной особенностью технологий выращиваемых сельскохозяйственных культур бьшо оставление на поле при уборке урожаев всех растительных остатков.

Основу исследований составляют данные ключевых разрезов, заложенных на различных почвах Предкавказья; данные, полученные в стационарном полевом опыте. Кроме этого были использованы результаты почвенных обследований колхозов и совхозов, выполненных Ставропольским филиалом института "Ку-баньгипрозем". Ввиду большого разнообразия почвы Предкавказья объединены в группы со сравнительно однородными свойствами. В результате бши ввделенк: чернозёмы выщелоченные, чернозёмы'обыкновенные сверхмощные, чернозёмы обыкновенные мощные, чернозёмы южные, чернозёмы слитые солонцеватые, солонцы чернозёмные, тёмно-каштановые, каштановые и светло-каштановые. почвы.

В.пахотном слое выделенных групп почв в результате идентификации разработанной нами математической модели динамики органического вещества, идейно восходящей к работал ПЛ. Гончар-Зайхина я 0.0, Журавлёва /1985/, ■ В.М. Володина

и др. /1985/, быт определены коэффициенты трансформации органического вещества почв. Содержание гумуса по грушам почв, определяли двавды: первый раз в течение 1968-1972 и второй -- I985-IS89 гг. Для этого использовали материалы Ставропольского филиала института "Кубаньгипрозем" по полевым обследованиям почв. Фитомасса культур, количество корневых и пожнивных остатков рассчитывались по их урожайности на основа регрессионных соотношений /Куприченков М.Т. и др., 1988/. Урожайность культур по группам почв и дозы внесённого на поля навоза были определены на основе годовой отчётности колхозов и совхозов. Приближённые потери почвы рассчитывали по потерям гумуса /ГЛ1хальчеяко А.К., 1976/.

Оценку неизвестных параметров модели выполняли методом наименьших квадратов, из условия минимума суммы квадратов отклонении фактических данных от рассчитанных по модели. Для этого использовали реализованный на ЭВМ алгоритм Яелдера-Ми-да Диммельблау Д., 1975/. Адекватность нелинейных уравнений регрессии проверяли по F-кригершэ Фишера /Лакйй Г.Ф., 1990/.

В стационарном опыте в конце 1987 и 1990 гг. определяли содержание гумуса методом И.В. Тюрина в модификации В.Н. Симакова /Аринушкина Е.В., 1970/, подвижное органическое вещество по методу М.А. Егорова /Рекомендации ..., 1984/, водол-рочность макроструктуры методом Н.И. Саввинова, »удельную массу пикнометрическим способом, гигроскопическую влажность методом сушки образца. В полевых условиях на этих же вариантах определяли объёмную кассу буровым методом, водопроницаемость методом заливаемых площадей /Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А., 1986/. Полученные данные обработаны методом дисперсионного анализа /Дмитриев Е.А., 1972/.

' РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изменение элементов плодородия при использовании-почв в земледелии* Длительное сельскохозяйственное использование почв приврдит- к изменению их свойств. Это особенно проявляется при сравнении расположенных рядом участков целины и пашни. Наибольшие различия в объёмной, удельной массе и пористости наблюдаются в слое 0-10 см. Например, на тёмно-каштановых почвах объёмная масса уменьшилась на 0,13, удельная , масса возросла на 0,05 г/см'3, а пористость - на 6 %. Аналогичные закономерности наблюдаются и б остальных зерхних слоях почвенного профиля за исключением слоя 40-50' см, где обь-* ёмная масса почвы на пашне больше, чем на целине. Связано это с уплотняющим воздействием сельскохозяйственной техники, на подпахотные горизонты. В целом ке на пашне при- смещении вниз по профилю отмечается рост объёмной масса-почвы. На-' каштановых почвах в слоях, начиная с 20 см и ниже, объёмная-масса почвы на пашне больше, чем в соответствующих слоях-на целине.

Постоянные обработки почвы приводят к распылению пахотного слоя. Это следует из сравнения структурно-агрегатного состава целинных и пахотных почв /сухой рассев/ чернозёмов • обыкновенных, каштановых и светло-каштановых почв. Количество агрзгатсв менее 0,25 мм на пашне больше, чем на целине. Наибольшему дроблению на каштановых V светло-каштановых- почвах подверглись агрегат« размером более-10 мм.

Длительное возделцващге. сельскохозяйственных куцьтур является-одной из приЧ^ш"изменения содержания гумуса-в'доч-вах /табл. I/. Снаненив его содержаний отмечается - во всех рассматриваемых слоях- пашни-. Наибольшая убыль получена-на ,

Наименование почвы, пункт

Угодие

Слой, см

I(¿20 20-30

0-10

Чернозёмы выщелоченные,' целина ' 9,55 " " 9,42 9,08

п. имени Тельмана пашня '9,35. 8,75 ' 8,28

Чернозёмы выщелоченные, целийа '7,85 7,64 ' 6,54

с. Новомарьевское пашня 5,48 '• 5,45 - 5,06

Чернозёмы обыкновенные,- ' целина 4,82 4,66 4,89

г. Новоалександровск пашня ■4,07 4,13 . 4,02

Чернозёмы южные, целина • 3,84 -3,91 . 3,37

п. Балковский пашня 3,41 .3,11 3,07

Чернозёмы слитые солон- целина ' 6,55 6,18 6,34 цеватне, с. Янкуль пашня 4,20 4,22 , 4,08

Тёшо-каштановые почвы, целина .4,64 -3,91 , - 3,31 с. Чур пашня 3,64 3,67 3,27

Каштановые почвы, целина 3,17 • 2,20 .2,17

с. Прасковея пашня 2,47 2,10 1,87

Каштановые почвы, целина 3,06 3,06 2,87

с. Петропавловское пашня 2,44 2,44 2,25.

чернозёмах слитых солонцеватых ц составила 36 % в слоях 0-10 и 20-30 см. В среднем потери гумуса на пашне составляют четвёртую - пятую часть его первоначальных запасов.

Кроме изменений запасов общего гумуса, в почвах пашни по сравнению с целиной значительно, порой в два и более раз, снизилось и содержание лабильной его части /табл. 2j.<■

На содеркание гумуса в почве оказнвают влияние процессы водкой и ветровой эрозии. Tac, в любом слое почвенного про-

Таблица 2

Содержание- активного гумуса !%/ в био- и агрогенных. рочвах, /слой 0-20~см/ !

Пункт : Почва : Целина, г Пашня

с. Кугульта Чернозёмы обыкновенные 0$ 084', • 0,-044

с. Красное Чернозёмы южные . 0/085- " 0,010

с. Чур Тёмно-каштановые 'почвы 9, т ■ 0,077

с. Петропавлов- - " 0,077 '

ское . . Каштановые, почвы 0,031

с. Ачикулак Светло-каштановые почвы 1 0,055 -' 0,023

филя глубиной в I м чернозёмор об-ыкновённых (?мыт{К на участке около села Александровск'ргО гумуса содержится меньше,' чем в соответствующем слое не смытых почв. Причём, в наибольшей степеци отяичартся слой 20-40 Ьм,' разность запасов гумуса в котором составляет 25,9 .т/га, а 9 наименьшей стёпени - слой 40-60 см, где запасы,гумуса.различайтся-на 4,-1 Тр/га* Днапо-гичные закономерности- отмечаются на дефяированнцх и полнопрофильных йочвах. Например, на чернозёмах обыкновенных деф-лироранных возле села Кугульта в -метровом слое содерлятся 149,6 т/уа -гумуса, "что составляет лишь 41 % по сравнению с соответствующими запасами полнопрофильных почв^ ■>,

Модёль динамики органического вещества почв^ его' источники и коэй&ишенты трансформаций.. Органическое, вещество пахотных; почв представляли.в виде суммы.двух компонентов; первый - свежеа органическое-^веще-ство', состоящее преимуществен' на из растительных "остатков 'сельскохоз#ствбйных культур и навоза, .второй - общий ^гумус почва. Процесс трансформации органического йещертва в почвеч -описывали на основе* ¡баланса

масс углерода. , , - '

Динамика углерода Ь. пахотном слое • ввдетенншс груш дача предсгаглева-в^видр. следдаесо- ди^феррндааЛБ'ного- уравнения " • * ' duCr <' - - '<» . '

/ \ ~ ~ ^ 4 \ . Ч '

где: --é ^ -время;' ,СГ , Ск количество- 5тлеррда с5ответствен-но в гумусу пахотного слоя н сведем органичёском веществе на I ta площади;/^ , • - йоэфрфентЛ распада.1умура и гумификации -свежего opra¿n¿4ecKoro вещества-соо'тветствекно.

_ Запасу- гумуса- _з пахотном- слоб _почв посла 'преобразования приближённого, решеш^я'ксхбдйого'дйфференциальнбго' уравнения

шжно прейст&ви'тъ следующий, выражением > \ -' -

' ' t ^ ' * " " " v 4г *' *

ч V £ fop(-л*)' *4 \

гдф-: " Fo т. запасы, гутл^са'в'пах&тном' слое в начальной момент-'.

' ' • » _ . ' - .. i. ^ -времени, т/га? 6-l - каличео^во* свежего-Ъргайическйгб вещест-

•v. ' ' " '' * » ' - - V ' • • " ' '

в^,'по'студивйеф в ла\ог«ый сло^ за £ -туй1 год,-тДа'сухого-

• " - - - • ' ч ■ ' ^ s <■ «■•.,"

вещества;' у - продолжительносуь вр^Уе.дного-_ периода, .год;- 1 -

Ч &оэф<|й1й1е^т'1'Ушф1®ацщЧвеже

по Г. Я. -Чесняку /1980//та э.сть 'количество' гуэду<3а;- образую-^ •

г у. ' ■ i - ' ! -

щееся. при. разложении е&крйры чмассы растительных.'.остатков' <ц

навоза. ;t " ,• > * - •

3 результаУе"-идентийШсации.'модеЛи"на группах" почв^бри. • . ' * определены койффйциенты грансйорнации4органического вещест- •

ва»/табл. 3/. Содержание углерода В'корневых, пожнивных остатках сельскохозяйственных культур п навозе было определено: опытным путём.

* Коэффициенты Л и Y обобщённо характеризуют процессы. , . минерализации гумуса и гушф:жации_ свежего органического ве-цестза почвы. Ввиду' палости'коэффициент минерализации Д для .

Таблица 3

Коэффициенты минерализации гумуса / А, 1/год/ и гумификации свежего органического вещества /#/ в пахотном слое почв

Группа почв : » : У

Чернозёмы выщелоченные- 0,0049 ' 0,152

Чернозёмы обыкновенные сверхмощные 0,0066 0,161

Чернозёмы обыкновенные мощные 0,0087- 0,160

Чернозёмы южные 0,0104 . 0,188

Чернозёмы слитые солонцеватые 0,0064. 0,174

Солонцы чернозёмные 0,0048 0,152

Тёмно-каштановые почвы . 0,0108 ' 0,208

Каштановые почвы 0,0133 0,245

Светло-каштановые почвы 0,0176 0,289

рассматриваемых групп почв практически совпадает с относительной скоростью минерализации гумуса, характеризующей его убыль за год. Если исключить интразональные почвы, го наблюдается их строгое возрастание. Это указывает на то, что при переходе от чернозёмов к каштановым почвам усиливаются процессы минерализации гумуса и увеличивается количество гуну-са, • образующегося из единицы свежего органического вещества. Так, на светло-каштановых почвах по сравнению с чернозёмами выщелоченными Л возросло в 3,6, а К - в 1,9 раза. Чернозёмы южные и тёмно-каштановые почвы по значениям• & и ^ занимают промежуточное положение между чернозёмами и каштановыми почвами. Рост коэффициентов гумификации объясняется насыщением почв каштановой зоны соединениями кальция,- способствующими • закреплению в пахотном слое новообразованного гумуса. Возрастание коэффициентов минерализации гумуса при .смещении в зону каштановых почв вызывается усилением аридности климата.

3 работе получено и подробно проанализировано для ввде-ленных групп почв--Предкавказья за период с 1971 по 1988 год поступление -в пахотный слой растительных-остатков сельскохозяйственных культур-1-1 навоза, разложение свенего органического вещества, отчуждение фитомассы с урожаями сельскохозяйственных. культур, гумификация све::сего органического вещества, динамика- запасов гумуса, минерализация гумуса и его баланс. -Рассмотрим среднегодовые значения за 1971-1988 гг. некоторых из-них. ■ '

Так, поступление растительных остатков сельскохозяйственных культур зависит от группы почв'/табл. 4/. На чернозёмах его величина составляет 27,3-34,1, на каштано-вых почвах 18,3-22,6, а на интразопальных почвах 15,4-27,0 ц/га сухого вещества. Убыль поступления в почву 'фитомассы сельскохозяйственных культур при перемещении из зоны чернозёмов в зону каштановых почв .объясняется усилением аридности климата. На смытых почвах среднегодовое поступление растительных остатков в пахотный•слой составляет 15,2-28,4, а на дефлирован-ных - 16,9-23,8 н/га сухого вещества. На всех группах почв количество оставленных з пахотном слое покштаю-корневых остатков со временем возрастало, за исключением интразональных почз. Это связано с увеличением урожаев возделываемых культур. Аналогичные закономерности получены и для отчуждаемой фитомассы сельскохозяйственных культур.

Среднегодовые дозы внесения навоза в Предкавказье наибольшие на чернозёмах выщелоченных, а наименьшие - на светло-каштановых почвах. Это саязано с тем, что в зоне каштановых почв содержится значительно меньше крупного рогатого скота.

Таблица 4

Поступление свежего органического вещества, в пахотный слой, и его.,отчуждение* с'урожадаи ^к-ул^тур'Уч/га о-ухого-,-^ ■ ■ вещества в год/ за'-1571-1283- гг; ' '

Постугйгение -» -- т.--"- -,- - - ,-Вынос-раститель- --шавоза^фитомассы ных,остатков:' 4 л " - -

Группа почв

Полнопрофильные 'почвы

Чернозёму выщелочейные- 34, Г- ..- . '.'2Й6 • .59,0

Чернозёмы обыкновенные, ' ' , »- „ \ , • - ' >■

сверхмощные -- „ |; ■ -' ;б,б > '.55 »8,

Чернозём^ обыкновенные модннё .'-'29,'а., , - 50,-2

Черноземы южные'..' - ^ 27,3 ' 14,4.-/ : .•'44,8

Чернозёмы слитые .солонцеЕатые . гз.з ; , 41,Г8.

Солонцы-чернозёмные" ' • -■, 15,4- л •13,8, • -18,-4

Тёшо-каштаройШ йочвы ' -22/6, . ' .-10,-4 • .. 35,>0

Каштановые' пбч'вц';. " - . 27,-4.

Светло-каштановые' почвы' - " Л '¿М

- , < "V, Смытде' почв^ " Г Г

Чернозёмы выщелоченные.',^ ., 26,3-, ' 17ГЪ < '39,2

Черноземы обыкновенные' * Т

сверхмощные ' - М,'? • 45,0

Чернозёма-обыкновенные мЬщные ( . > •■ • Д5/3 1

Чар'нозёмн-юсные . - : ""' / 22{8- - д ,12', 9 '< - 35,-1

Тёмно-каштановые почвы; > • , ' 18,34 Л , ,25,6

Каштановые почвы ' - - "ч- ; 15,-2- " -

. Яефяйройанные почвы*

Чернозёмы обыкновенные ' * * • 35,9'

сверхмощные - 23,1 - ■ 14,6

Чернозёмы обыкновенные мошдые- ' 23,8 ' " 15,9' ' 36,2

Чернозёмы южные ' ' ■22,9 12,8' ' 35,2

Тёмно-каштановые почвы . ' К-,9 ' 9,4 23,4

Каштановые почвы К, 9 ' 8,9 .22,6

Светло-каштановые почвы 17,1 8,9 21,6

Изменяется по "группам .почв и среднегодовое разложение свежего„органического' вещества, составляя 55,3 ц/га на чернозёмах -выщелоченных и "27, 5 ц/га сухого вещества на светло-каштановых почвах. . . -

. Трансформация• органического вещества пахотных почв. Использование1' математической модели Динамики"гумуса позволило описать состояние органического вещества в пахотном слое основных подтипов почв Предкавказья внутрй исследуемого временного интервала /1371-1938 гг-./. Это дало возможность рассчитать-баланс гумуса полнопрофильных почв./табл. 5/. За . " - , Таблица 5

ДинаШка баланса гумуса /ц/га/'в пахотйом-слое почв

Группа почв

Чернозёмы- выщелоченные .

Чернозёмы обыкновенные сверхмощные.

Чернозёмы обыкновенные мощные Чернозёмы", южные Чернозёмы слитые солонцеватые Солонцы чернозёмные .Темно-йашуановые почвы Каштановда почвы Светло-каштановые почвы"

Среднее, за годы

1371- :197В- :1981- : 1936—

1975 ":1980. :1985 •1988

-1,1 "0,5 2,3 2,5

-1,4 -0,4 1,1 1,2

-1,5 -0,3 1,1 1,0

-Г,8 -0,7 1,1 1,0

-2,4" -1,6" -1,0 -0,5

-2,5 -1,9 -1,1 -0,9

-0,7 0,9 0,9

-2,0 ' -0,6 1,0 0,8

-1,0 0,5 2,1 2,1

1971-1288 гг. он оказался положительнш на чернозёмах выщелоченных и светло-каштановых-почвах. Рост запасов г^тлуса в Пахотной слое здесь составил около I' ц/га в год. На остальных-.группах зональных почв он близок к нулевое. Чернозёмы слитые солонцеватые" и солонцы чернозёмные характеризуются

отрицательным балансом гумуса с дефицитом соответственно в. 1,5 и 1,7 ц/га в год. В 1971-1975 гг. на всех группах почв преобладала минерализация гумуса,- причём,.в наибольшей степени на чернозёмах слитых солонцеватых и солонцах чернозёмных. Дефицит гумуса этих почв соответственно составил 2,4 и 2,5 ц/га .в год.- Это объясняется небольшими дозами внесённого 'навоза, так как в последующие периоды более высокие его дозы уменьшили дефицит .гумуса. Наибольший положительный баланс гумуса приходится на чернозёмы выщелоченные, в 1986-1988 гг. и ; равен 2,5 ц/га в год. На. интразональных почвах минерализация всегда преобладала над гумификацией.

В целом на полнопрофильных почвах баланс гумуса за исследуемый период положительный и составляет 5 кг/га в. год.

Результата исследований позволяют прогнозировать динамику запасов гумуса на\юдтипах почв Предкавказья. Для этого необходимо задать его начальные запасы и интенсивность поступления свежего' органического вещества в пахотный слой почв. Например, дая чернозёмов обыкновенных сверхмощных аналитическое выражение для определения запасов-гумуса в пахотном слое в произвольный момент времени имеет вид

Ь .

ГЮ = Саея.р(гО,оои-1) +011Ь]е^{-о1ООЬ6±)^й1<лр(о,оОь(,с)

. Расчёт запасов гумуса на бликайшие десять лет при существующей интенсивности поступления в почву свежего органического вещества показал, что на чернозёмах слитых солонцеватых и солонцах чернозёмных прогнозируется убыль запасов гумуса в пахотном слое соответственно на 1,0 и 1,1 т/га. Следует ответить, что полученные .результаты справедливы дая групп почв з целом. По административным районам, колхозам и

совхозам положение может сложиться по-разному.

Проверка установленных закономерностей динамики запасов гумуса на территории колхоза "Путь к коммунизму" Георгиевского района показала, что за 19 лет сельскохозяйственного-использования почв содержание гумуса снизилось на 0,16 %, а расчёт по математической модели дал величину 0,14 %.

Па смытых и дещяированных почвах потери гумуса состоят из потерь, от, биологической, минерализации возделываемых культур л от механического разрушения почв под воздействием водной и ветровой эрозии. Дифференцировать их чрезвычайно сложно, 'однако в некотором приближении это может; <}ыть вшолнено с помощью математической модели динамики запасов, гумуса, параметры которой идентифицированы на соответствующих полнопрофильных почвах' *4 .

Потери гумуса и почвы от водной и ветровой' эрозии неодинакова /табл. 6/. Наибольшие среднегодовые потери гумуса за счёт водной орозпи отмечены на чернозёмах-ввдедочвяных и составили 5,5 ц/га, а почвы - на подтипе тзшо-каптанозых почв,- 13,6 т/га. Сроди дефяированных почв значительна® потери гумуса получены на большинстве рассматриваемых .подтипов ' почв'и-составляют около 4 и/га;, а почвы - на.подтипе светло-.-кзлтанозых почв - 30,6 т/га в'среднем за год;/Наибольшие среднегодовые потери гумуса за счёт его минерализации сель-

I ; -

скохозяаственными культурами получены„на-чернозёмах обыкновенных сверхмощных смытых- и составили 1;0 ц/га.. _ ■

Аналогичным образом,получена оцеша'потерь гумуса и почёы по административным районам. Тйк,\на'черрозёиах обыкновенных мощных-смытых потери" гумуса .ой эрозии- по; адлинист-ративным районам составляют в среднем-2; 6-4,6 ц/га, а поч-

• ■ Таблица 6

Среднегодовые потери гумуса /ц/га/ .и почвы /т/га/ от эрозии' и дефляций в 196&-198ё гг...

Группа почв

От.эрозии '•-: От-дефляции гумуса : почвы--: гумуса : почвы

Чернозёмы выщелоченные

Чернозёмы обыкновенные сверхмощные

Чернозёмы обыкновенные мощные

Чернозёмы южные Тёмно-каштановые почвы Каштановые почвы Светло-каштановые почвы

5,5 -. . 9,4 • слабо- выражены 3,5 7,0 3,0 . 6,7

3,3 3,3 3,1 2,1

10,1 12,0 13,6 12,1

4,1 13,0

3,6 13,7

3,4 15,3

3,8 22,7

слабо выражены 3,9 30,6

вы - 5,2-14,9 т/га в год. На таких же дефяированных почвах среднегодовые потери гумуса и почвы соответственно на 0,8 ц/га и 2,9 т/га больше, чем на смытых.

Анализ гумусового состояния почв Предкавказья за период с 1971 по 1988 год показач, что с учётом эродированных и дефтгарованных почв баланс гу?дуса в пахотном слое отрицательный и составляет в среднем 77 кг/га в год.

Воспроизводство органического вещества пгдотных почв. На всех вариантах стационарного полевого опыта содержание общего гумуса в пахотном слое за период с 1387 по 1390 гг. возросло /табл. 7/. Наибольший прирост получен на варианте с нулевое обработкой. 3 этом случае из-за снижения механических зозде::стз1^1 на почзу значительно уменьшается интенсив-кость процессов ганер&лкзащш гумуса. Его высокий прирост объясняется состоянием плодородия опытного участка. Постоянное отчуздекге с урожаем фитомассы культур, ветровая эрозия

Таблица 7

Содержание общего гумуса Ц°! при.различных обработках почвы /слой 0-20 сц/

Обработка ' : 1987~ Год ~1990 :Изменение: ,:за 3 года: НСР05

Отвальная ' 3,98 4.3Г , 0,23 0,09

Плоскорезная 4,07 ' 4,23 ' 0,16 0,08

«Ьпшмальная 4,08. .4,35 • - . 0,27 0,12

Нулевая 3,94 4,38 0,44 0,17

зызвата истощение этих почв. Полное оставление на делянках растительных остатков на высоком фоне минеральных удобрений приводит в первые годн к их интенсивной гумификации. Это хорошо согласуется со схемой стадийного окультуривания почв . /Вальков. В.Ф., 1977/.

На нулевой обработке в слое 0-20 см содержание 'активного гумуса составило 14,5.? от общего, а на остальных обработках - 11,8-12,4 %. Объёмная масса приповерхностного слоя почва на нулевой обработке с течением времени выравнивается. Так, в слое 0-10 см в 1987 году она составляла 0,97, а в 1590 году - 1,16 г/см3. В слое 20-30 см эти же показатели составляют 1,17 и 1,23 г/см3. Наибольшие различия в структурно-агрегатном составе почв /сухой рассей/ наблюдаются мезду нулевой и отвальной обработками. Например, процент частиц более 5 мм в любом слое нулевой обработки больше, чем по отвальной обработке. В отношении же частиц менее 5 мм отмечается противоположная зависимость. Нулевая обработка лучше отвальной и по содержанию ветроустойчивых частиц, более I мм. В слое'0-10 см на нулевой обработке их содержится 95 %, а ка

отвальной - 86; %. Аналогичные закономерности наблюдаются и при мокром рассеве; Различные обработки почвы существенно , влияв* и- на их водопроницаемость. По количеству прбсочиЕией-,ся за первый час 'воды минимальная обработка практически не обличается от отвальной, плоскорезная лучше их в 1,7,. а нулевая-..почти в два раза.

Оценка гумусового состояния почв Предкавказья за период с 1981 по 1988 год показывает, что при существующих Дозах внесения навоза бездефицитный бадане гумуса можно' сформировать, -оставляя на полях измельчённую солому озимей пшеницы: на чернозёмах" слитых солонцеватых - третью часть, а на солонцах чернозёмных.- вся. На смытых и дефлированныХ поЧваХ . даже- полное; оставление соломы ояимой пшеницы не 'везде, -приводит к положительному баладсу гумуса. 3 атом случае, например, на' чернозёмах выщелоченных смытых компенсируется 'лишь -около 31 % дефицита гумуса, а ка чернозёмах обыкновенных мощных дефлированных 44 %.

: -В,Ы В.О Д Ы - • , . .'

1. В пахотных почвах по сравнению с целинными установлено уменьшение объёмной .массы на 6-10,'возрастание удельной массы на пористости - да 8-12- % и: содержания, почвенных

.агрегатов менее 0,-25 мм,в 1,5-2 раза.- За время использования почв в земледелии они потеряли четвёртую - пятую часть своих запасов гумуса. На чернозёмах, обыкновенных смытых и дефлиро-ванннх эти потери достигают ещё больших величин, составляя 30-60 и более процентов.

2. Количество растительных остатков, поступающих в пахотный слой почв Предкавказья, зависит от величины урожаев и

различается по почвенно-климатическим зонам, составляя 18,3-34,1 ц/га сухого вещества. На смытых и декапированных почвах их поступает на 7-28 меньше..

3¿ Величина ежегодно.'разлагающегося-свежего органического вещества в пахотном слое'составляет от 55,3 на чернозёмах выщелоченных до 27,5 ц/га на светло-каштановых почвах. На смытых почвах эти показатели равны 43,9-24,1, а на дефли-рованных - 39,4-25,7 ц/га сухого вещества соответственно.

4. Наибольший среднегодовой вынос фитомассы отмечается на чернозёмах выщелоченных и равен 59,0. н/га, а наименьший -- на светло-каштановых почвах - 23,4 ц/га сухого вещества. На смытых и дефдированных чернозёмах он составляет 64-81 %, а на каштановых почвах 67-93 % от выноса на соответствующих полнопрофильных почвах.

5. Интенсивность трансформации органического вещества почв возрастает при последовательном перемещении от чернозёмных почв к каштановым. Это выражается в росте обобщённых коэффициентов минерализации гумуса и гушфикации свежего органического вещества в пахотном слое почв. Коэффициенты минерализации гумуса заключены в пределах от 0,0048 /солонцы чернозёмные/ до 0,0133 /светло-каштановые почвы/, а коэффициенты гумификации свежего органического вещества от 0,152 /чернозёмы-выцелоченные/ до 0,289 /светло-каштановые почвц/.

6. Баланс органического вещества пахотного слоя полнопрофильных почв Предкавказья'бездефицитный. Убыль.запасов гумуса установлена лишь на чернозёмах слитых солонцеватых и солонцах чернозёмных-и составила за 18 лет 2,2-2,4 % относительных.

7. Основные потери гумуса происходят под воздействием

водной и ветровой эрозии:, наибольшие среднегодовые потери за счёт водной' э.ро,зии'установлены на^ чернозёмах выщелоченных /5,5/, а-за счёт дефлярщ чернозёмах '-обыкновенных;мощных /4,1 ц/га/. ' " , .'/-».•. .•••<• •.

8. Применение почвозащитных 'обработок 'способствует -стабилизации и росту запасов органического.вещества-в почве. За три года наиболвшлй ..прирост содершар^яуцуса в слое 0-20 см полевого опыта установлен на нулезюй" Ьбработке /0,44 а наименьший - на ллоскорезной. обрафтке /0.1-16 %/.-■ На'-нулевой обработке.полученб и наибольшеесодержание йкуийнфто' вумуса -- 14,5 % от'общего, в .то'-время.-как на остальных обработках его величина составила, 11,8-12,4' %., • . \ •

Объёмная масса,слоя-дочвы 0-20 .см'нулевой"обработки, в отличие от-.остальныхблизка к-оптимальной. В прЕповер&ост-но:л слое-почвозащитных обработок по сравнению с отвальной содержание агрономически ценных агрегатоЗв -выше, & эрозион-по-опасных частиц т меньше. -По количеству просочившейся в почв/ воды-з,а «первый'час плоскорезная обработка Лучше, отвальной и минймаль-йой в .1,-7,. а нулевая -. поч^и,в два раза.

3. ¿ля-формирования положительного -баланса гумуса необходимо ири уборке урожаев на чёрно'зё'мах, 'слитых солонцеватых оставлять -^ретыо. часть соломы оз-имои -пшеницы,«., а да солонцах черноземных, смытых и дещлировацных-йочвах. - вою'.

. ' ;ПРЕД1ЮЖЩет..ЙРрЮВ0ДС-ТВУ ; "

Г 1 4 • • - * ч . ^ ' . - 1 I 4

I;. При расчете/в ^прбектньсс оргайи?авдях -баланса. гуму°а в пахотном слое п6ч&,,Пре-даавказья|й прогноза, его "запасов ис-па1ьз0йать-ггредлаг&езгше" коэфф1Щиенты_ трансформации 'оргадаче-екэго зеще'ства!и аналитические з^а-гейия'динашки. запасов

гумуса.

2. Для сохранения, запасов гумуса в районах, подверженных водной и'ветровой эрозии, применять почвозащитные обработки /плоскорезную,-' минимальную и нулевую/.

5. Для формирования положительного' баланса гумуса и роста его запасов в цочве необходимо при существующих'нормах внесения органических удобрений оставлять на поЛях при уборке урожаев измельчённую солому озимой'пшеницы: на чернозёмах слитых солонцеватых - третью часть, 'на солонцах чернозёмных, смытых и дефлировщшых почвах.-"всю. > '

По материалам диссертации опубликованы'следующие работы:

1. Органическое вещество .почв Предкавказья и пути его стабилизации // Проблема гумуса в -земледелии и использование органических удобрений. Тезисы-докладов и рекомендации. По материалам Всесоюзной конференции .-Владимир., 1987. -С. 20-21 /в соавторстве/. , '.-,'.'•'.

2. Моделирование данашки-гумуса при.'различных-обработках почвы // Плодородие почв- Ставрополья и -приёмы его повышения. -Ставрополь:СНМСХ, 1987.'-С. 129-134. -

3. Влияние, антропогенных факторов на интенсивность минерализации гумуса.// Плодородие почв'Ставрополья и-приёмы его повышения.-Стазрополь:СНЖСХ; 1988'.-С'. 44-60 /в соавторстве/. ■'..-'.■. ■ - * •

4. Рекомендации по расчёту баланса гумуса и потребности в органических удобрениях.-Ставрополь:Изд^во'"Ставроп. правда", 1988.-25 с. /в соавторстве/.. " ■ • >■ - ^

5. Прогнозирование гумусового режима*, при различных об-

• работках почвы // Механизмы, интеграции биологических систем.

Проблема адаптации. Тезисы докладов научно-практической конференции молодых учёвдх.-Ставрополь:ССХИ, 1989.-С.265-266.

- 6. Биомасса и-характер, ее использования как первооснова этапного состояния содержания.гумуса и химических элементов почв. //' Проблема научного_ обеспечения агрбпромшшенйого комплекса Ставропольского края. Материалы 5-й научно! конференции Ставропольского НИИСХ.-Ставрополь', 1990.-0.169-202 /в соавторстве/." ' . ' " • - . "• ,1

7. Концептуальная динамическая, модель трансформации углерода и азота при минерализации // Эффективность мелиоративных и а£рохишческих приёмов в повышении производительности почв.-Ставрополь:СНШСХ,1990.'-С.104-113 /а соавторстве/.

' 8. Средства стабилизации почвенного йлодоррдия // Пути повышения плодородия почв СевернЬго Кавказ.а // СбГ науч. тр. / Ставропольский СХИ.-Ставрополь,1990.-С.64-66 /в"соавторстве/. ^ ,

9. Оценка потенциальной продуктивности почв в-связи с их сельскохозяйственным'использованием- //. Вклад-молодых учёных и специалистов в_ Научно-технический прогресс сельскохозяйственного производства. .Тезисы докладов 'межвузовской научно-практической конференции молодых учёных- и специалистов, посвященной 60-летию Ставропольского СХИ.-'Ставрополь", 1991.-С.79-80. , ' . ' ' * '-":,. ; ". '

10. Изучение трансформации органического вещества пахотные почв с использованием методов математического моделирования // Актуальные вопросы экологии и -охрани природы Ставропольского края и сопредельных'территорий. Материалы научно-практической конференции.-Ставрополь, 1591.-С.104.

II. Органическое вещество и эрозия пахотных почв Предкавказья // Актуальные Вопросы экологии и охраны природы Ставропольского края и сопредельных территорий. Материалы научно-практической конференции-.-Ставрополь, 1991.-С. 105-106 /в соавторстве/.

' 12. Плодородие почв'био- и агроценозов.-Ставрополь,1990. 93 с.-Деп. В..ШИИТЕИ агропрогла 08.04. 1991, £ 48 ЗС-91 Деп. /в соавторстве/.

Тип. Куб. ГАУ. Зал. 187-1001 15.0}.в2.