Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменение свойств чернозёма типичного при длительном применении способов обработки и удобрений в Центрально-Чернозёмном регионе

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Изменение свойств чернозёма типичного при длительном применении способов обработки и удобрений в Центрально-Чернозёмном регионе"

На правах рукописи

005010871

і

КАРАБУТОВ АЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЁМА ТИПИЧНОГО ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ В ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЁМНОМ РЕГИОНЕ

Специальность 03.02.13 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

- 1 МДР 2072

КУРСК-2012

005010871

Диссертационная работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Я. Горина» на базе ГНУ Белгородский НИИСХ Россельхозакадемии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Уваров Геннадий Иванович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Ступаков Алексей Григорьевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Мирошниченко Олег Николаевич

Ведущая организация: ГНУ Воронежский НИИСХ имени В.В. Докучаева

Защита диссертации состоится «16» марта 2012 года в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 006.016.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии по адресу: 305021, г. Курск, ул. К. Маркса, 70-6, тел.: (4712) 53-78-12, факс: (4712) 53-67-29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийский научно-исследовательском институте земледелия и защиты почв от эрозии.

Автореферат разослан 8 февраля 2012 года и размещён на сайте http:// www.vnizem.k46.ru

Учёный секретарь

диссертационного совета, кандидат биологических наук

М.Ю. Дегтева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Почвенный покров Центрально-Черноземного региона более чем на 70% представлен черноземным типом почв. Чернозёмы являются эталоном почвенного плодородия, но, несмотря на природное совершенство, они неизбежно эволюционируют под воздействием естественных и антропогенных факторов. Потенциал их часто реализуется не в полной мере, а недостаточная научная база о влиянии отдельных агроприемов на состав и свойства почвы нередко приводит к развитию деградационных процессов.

Разработка приёмов повышения плодородия почв представляет научно-практический интерес. Для успешного решения этой проблемы необходимо накопление знаний о закономерностях изменения свойств почв в зависимости от характера, интенсивности и длительности антропогенного воздействия.

Эффективность системы земледелия во многом реализуется через технологические и вещественные ресурсы. К первым относятся способы обработки почвы, ко вторым удобрения. Вместе они составляют агрономически значимые приемы, способные оказывать всестороннее влияние на свойства и режимы почв и определять уровень их плодородия.

Имеющиеся в регионе знания о влиянии способов обработки и удобрений на плодородие почв и продуктивность сельскохозяйственных культур не полностью раскрывают их потенциальные возможности. Более того кратковременность проводимых исследований приводит к недостаточно обоснованным суждениям, а порой и противоречивым выводам. Исходя из этого, важно направить исследования на изучение реакции чернозёмной почвы на длительное применение доступных агрономических приемов. При этом важно установить такое сочетание способов обработки и доз удобрений в севообороте, при котором создаются условия для сохранения плодородия почвы и его воспроизводства.

Цель исследований - установить изменения свойств чернозёма типичного при длительном применении способов основной обработки и удобрений.

В задачи исследований входило решение следующих вопросов:

1. Изучить изменение гумусного состояния почвы при длительном влиянии (20 лет) способов обработки и удобрений;

2. Изучить изменение физико-химических свойств почвы: реакции почвенной среды, гидролитической кислотности, состава поглощённых оснований;

3. Изучить изменение агрохимических и биологических свойств почвы: содержания подвижных форм азота, фосфора и калия, нитрификационной способности и общей биологической активности;

4. Установить влияние способов основной обработки почвы и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность зернопропашного севооборота;

5. Дать экономическую и биоэнергетическую оценку применяемых в севообороте способов обработки почвы и удобрений;

Научная новизна. Впервые в условиях юго-западной части ЦЧР для чернозёмов типичных дана количественная и качественная оценка гумусного состояния, физико-химических, агрохимических и биологических свойств, а также продуктивности зернопропашного севооборота при длительном применении способов обработки и удобрений.

Теоретическая н практическая значимость. Установленные изменения показателей свойств чернозёма типичного дают возможность наиболее реально судить о трансформации важнейших агрогенетических характеристик почвы в условиях естественно-антропогенного почвообразования. Полученные экспериментальные данные могут быть использованы при прогнозе направленности эволюции типичных чернозёмов.

Выявленные закономерности изменения свойств почвы могут применяться при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия, а также в длительных прогнозах действия агроприёмов. Результаты исследований агрохимических и физико-химических свойств чернозёма типичного юго-западной части ЦЧР могут быть использованы в других территориях Лесостепи со сходными условиями почвообразования. Материалы опытов можно использовать при проведении почвенного, агрохимического и экологического мониторинга, а так же в проектных, исследовательских учреждениях и учебном процессе.

Положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения содержания и качества гумуса в черноземе типичном при 20-летнем применении способов обработки и удобрений в зернопропашном севообороте.

2. Совместное внесение минеральных удобрений и навоза на фоне вспашки оптимизирует показатели кислотности почвы и суммы поглощенных оснований, повышает содержание щёлочногидролизуемого азота, подвижных форм фосфора и калия, активизирует биологическую активность.

3. Экономическое и энергетическое обоснование способов обработки почвы и удобрений, направленных на повышение плодородия почвы и продуктивности культур.

Реализация работы. Многолетний стационарный опыт, где проводились исследования, включён в Географическую сеть опытов с удобрениями, поэтому основные параметры почвенной диагностики войдут в банк данных Научно-методического центра Российской академии сельскохозяйственных наук и Всероссийского НИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова.

Апробация работы. Автор диссертационной работы по заявленной теме является победителем Всероссийского конкурса «Молодые новаторы аграрной России» (Орёл - 2010). Результаты исследований докладывались на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород -2010, 2011), «Актуальные проблемы почвоведения, экологии и земледелия» (Курск - 2010), «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в европейской России и сопредельных странах» (Москва-Белгород -2010), «Научно-практические основы энерго- и ресурсосбережении в адаптивно-ландшафтных системах земледелия Центрального Черноземья» (Воронеж - 2010), «Управление продукционным процессом в агротехнологиях 21 века: реальность и перспективы» (Белгород - 2010), «Сохранение и воспроизводство плодородия почв в адаптивно-ландшафтном земледелии (к 70-летию со дня рождения академика А.П. Щербакова)» (Курск - 2011), «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике» (Белгород - 2011), «Роль селекции в формировании агротехнологий для обеспечения стабильного производства зерна в условиях меняющегося климата (к 100-летию начала селекционно-семеноводческих работ в Каменной Степи)» и заседания совета по земледелию ЦЧЗ отделения земледелия Россельхозакадемии (Воронеж - 2011),

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 21 научная статья, в том числе 4 из них в реферируемых изданиях ВАК РФ.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 243 страницах компьютерной верстки и состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству, списка литературы и приложения. Работа содержит 10 таблиц, 31 рисунок, 26 приложений. Библиографический указатель содержит 393 наименования, из которых 9 иностранных.

Декларация личного участия в выполнении работы. Автором осуществлялись: постановка задач, разработка программы исследований, проведение полевых опытов и лабораторных анализов, оценка литературных и полученных данных, формулирование основных положений и выводов и доведение их до научной общественности.

ОБЪЕКТ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования был» проведены в Центрально-Чернозёмном регионе, в условиях юго-западной Лесостепи Европейской части РФ лично автором в 2007-2010 гг. на базе стационарного полевого опыта лаборатории плодородия почв и мониторинга Белгородского НИИСХ. В работе также использованы исходные показатели свойств почвы на момент закладки опыта в 1987-1990 гг.

Объект исследований. Объектом исследований являлся постлитогенный аккумулятивно-гумусовый агрочернозём миграционно-мицелярный (чернозём типичный) насыщенный основаниями карбонатсодержащий среднемощный малогумусный тяжелосуглиннстый на лессовидном суглинке. Уклон участка колеблется в пределах 0 -3°. На время закладки опыта в слое 0-30 см содержание гумуса (по Тюрину) составляло 5,275,36%, общего азота 0,29-0,31%, щёлочногидролизуемого азота - 151-163 мг/кг почвы, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) соответственно 45-71 и 90-106 мг/кг почвы, рНКС1 - 5,6-5,8, степень насыщенности основаниями около 90%, тарификационная способность почвы - 27,4-29,9 мг/кг почвы.

Агрометеорологические условия проведения исследований. В целом погодные условия четырёх лет исследований были весьма контрастными, что типично для юго-западной части ЦЧР. Более благоприятные погодные условия, исходя из гидротермнческого режима периода активной вегетации сельскохозяйственных культур, сложились в 2007 и 2008 годах, так как гидротермические коэффициенты составляли соответственно 0,9 и 1,3, при среднемноголетнем коэффициенте 1,1. Менее благоприятными для возделывания сельскохозяйственных культур оказались условия 2009 и 2010 годов, когда гидротермические коэффициенты оказались равными 0,5 и 0,6.

Схема опыта н методика исследований. Опыт заложен методом расщепленной делянки, развёрнут в пространстве и времени, поэтому к 2010 году в четырёх из пяти полей опытного участка прошло четыре ротации севооборота.

Все исследования проведены в зернопропашном севообороте с чередованием культур: горох, озимая пшеница, сахарная свекла, яровой ячмень, кукуруза на силос.

Опыт двухфакторный, его повторность в пространстве трехкратная, во времени четырёхкратная. Посевная площадь опытной делянки первого порядка 1080 м2, второго 120 м2. Учётная площадь элементарной делянки для гороха, оз! мой пшеницы и ярового ячменя составляет 100 м2, для сахарной свёклы -10,8 м2, для кукурузы на силос 16,8 м2.

Изучены три способа основной обработки почвы (фактор А) под каждую культуру: вспашка плугом ПЛН-5-35, безотвальная обработка орудием типа Параплау, минимальная обработка дисковой бороной БДТ-7, которым предшествовало дисковое лущение на глубину 8-10 см. В поле с озимой пшеницей испытывало» последействие вспашки и безотвальной обработки почвы.

Схема опыта, включающая варианты с внесением минеральных удобрений (ЫРК) и навоза (фактор В), выглядит следующим образом:

1. Контроль (без удобрений).

2. Одна доза минеральных удобрений.

3. Две дозы минеральных удобрений.

4. Одна доза навоза.

5. Органо-минеральная система удобрения (одна доза навоза + одна доза ЫРК).

6. Органо-минеральная система удобрения (одна доза навоза + две дозы ЫРК).

7. Две дозы навоза.

8. Органо-минеральная система удобрения (двойная доза навоза + одна доза ЫРК).

9. Органо-минеральная система удобрения (двойная доза навоза + две дозы ИРК).

Одна доза навоза в расчете на простое воспроизводство почвенного плодородия

составляет 8 т/га севооборотной площади. Две дозы навоза составили 16 т/га - в расчете на расширенное воспроизводство. Навоз вносили навозоразбрасывателем под сахарную

свеклу один раз за ротацию севооборота. Минеральные удобрения вносили под каждую культуру вручную, ежегодно в количестве одной и двух доз.

Одинарные дозы минеральных удобрений под культуры составляли в кг/га д.в.:

1. Горох—N15 Р40К40,

2. Озимая пшеница— N60 Р60 К60+N 30 в подкормку,

3. Сахарная свекла—N90 Р90 К90,

4. Яровой ячмень-N50 Р50К50,

5. Кукуруза на силос - N70 Р70 К70.

В качестве минеральных удобрений использовали азофоску (К16Р16К16), диаммофоску (Ш0Р26К26) и аммиачную селитру (34,4%).

Вхождение в севооборот в 1987-1990 гг. начиналось в поле с сахарной свеклой, поэтому конец четвёртой ротации приходится на поле с озимой пшеницей, где осуществлялся заключительный отбор почвенных образцов.

Для оценки изменения свойств почвы за длительный период в год закладки опыта и в 2010 году по слоям почвы 0-10 см, 10-20 см, 20-30 см, 30-50 см определены, обработаны, систематизированы и проанализированы результаты исследований.

Для характеристики различных свойств почвы определяли:

• содержание общего гумуса, %по Тюрину (ГОСТ 26213-91);

• содержание общего азота, % по Кьельдалю (ГОСТ 26107) фотометрическим методом «индофеноловой зелени» (модификация ЦИНАО).

• обогащённость гумуса азотом (СЛЧ) расчётным методом;

• содержание активного и пассивного гумуса, % по А.Н. Соколовскому.

• реакцию почвенной среды (рНксО методом ЦИНАО (ГОСТ 26483 - 85);

• гидролитическую кислотность, ммоль(экв)/100г почвы методом Каппена в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212-91);

• сумму поглощённых оснований, ммоль(экв)/100 г почвы расчётным методом.

• состав обменно-поглощённых катионов, кальций (Са2+) и магний (1у^2+), ммоль(экв)/100г почвы комплексонометрическим методом ЦИНАО: (ГОСТ 26487-85);

• соотношение Са2+/1У^2+ в почвенно-поглощающем комплексе расчётным методом;

• содержание щёлочногидролизуемого азота, мг/кг почвы по Корнфилду в модификации ЦИНАО;

• содержание подвижных фосфора и калия, мг/кг по Чирикову (ГОСТ 26204-91).

• нитрификационную способность почвы, мг/кг почвы нитратного азота после компостирования по Кравкову;

• общую биологическую активность почвы по слоям 0-10 см, 10-20 см, 20-30 см аппликационным методом по интенсивности разложения целлюлозы. Сроки экспозиции полотна с 2 июля по 2 августа 2009-2010 гг.

Урожайность гороха, озимой пшеницы и ярового ячменя определяли весовым методом после сплошной уборки комбайном «Сампо-500». Учёт урожайности сахарной свеклы и кукурузы на силос проводили вручную методом учётных площадок.

В растительных образцах (зерне, корнеплодах и зелёной массе), отобранных при уборке, определяли общий азот методом Кьельдаля (ГОСТ 10846-91).

Продуктивность севооборота определяли путём перевода урожайности основной продукции культур в кормовые единицы. Коэффициенты перевода для гороха 1,18, для озимой пшеницы 1,2, для сахарной свёклы 0,25, для ярового ячменя 1,15, для кукурузы на силос 0,22. Содержание сырого протеина в растительных образцах находили путём перемножения содержания общего азота на коэффициент перевода, который для гороха, озимой пшеницы и ярового ячменя равен 5,7, а для сахарной свёклы и кукурузы на силос 6,25. Сбор сырого протеина с гектара определяли расчётным методом.

Математическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с использованием компьютерных программ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Изменение гумусного состояния почвы

Общее содержание гумуса. За 20 лет проведения опыта при выращивании сельскохозяйственных культур без удобрений в слое 0-30 см чернозёма типичного содержание гумуса снизилось на 0,24 абсолютных процента. По минимальной обработке потерн гумуса были меньше на 0,12 %, чем по вспашке и безотвальной обработке за счёт менее активной минерализации. В слое 30-50 см содержание гумуса снизилось на 0,20 абсолютных процента (табл. I).

Таблица I

Изменение содержания общего гумуса в почве под влиянием способов ________обработки и удобрений_

Удобрения Слои Общий гумус, % по годам и отклонение (±) за 20 лет

навоз, ЫРК, почвы. 1987- вспашка безотвальная минимальная

т/га доза см 1990 2007-2010 ± 2007-2010 ± 2007-2010 ±

0 0-30 5,36 5,05 -0,31 5,09 -0,27 5,19 -0,17

30-50 4,73 4,50 -0,23 4,52 -0,21 4,56 -0,17

0 1 0-30 5,29 5,20 -0,09 5,20 -0,09 5,25 -0,04

30-50 4,72 4,60 -0,12 4,61 -0,11 4,63 -0,09

2 0-30 5,33 5,29 -0,04 5,30 -0,03 5,31 -0,02

30-50 4,79 4,69 -0,10 4,66 -0,13 4,70 -0,09

0 0-30 5,29 5,51 0,22 5,39 0,10 5,42 0,13

30-50 4,75 4,75 0,00 4,74 -0,01 4,74 -0,01

1 0-30 5,35 5,55 0,20 5,44 0,09 5,46 0,11

30-50 4.84 4,89 0.05 4,89 0,05 4,91 0,07

2 0-30 5,30 5,60 0,30 5,51 0,21 5,52 0,22

30-50 4.84 4,93 0,09 4,92 0,08 4,94 0,10

0 0-30 5,27 5,65 0,38 5,53 0,26 5,53 0,26

30-50 4,72 4,85 0,13 4,84 0,12 4,86 0,14

16 1 0-30 5,31 5,71 0,40 5,60 0,29 5,61 0,30

30-50 4,73 4,92 0,19 4,90 0,17 4,95 0,22

2 0-30 5,31 5,76 0,45 5,66 0,35 5,67 0,36

30-50 4,78 4,99 0,21 4,98 0,20 5,00 0,22

НСРоз ДЛЯ слоя 0-30 см: А - 0,08; В - 0,05; для слоя 30-50 см: А - 0,11; В - 0,06.

Применение «минеральных удобрений не способствовало накоплению гумуса, но сдерживало процессы дегумификации.

Внесение навоза приводило к накоплению гумуса. Содержание его в слое 0-30 см при насыщенности 1 га севооборотной площади 8 т навоза практически стабилизировалось, а при 16 т/га возрастало на 0,30% относительно исходных значений. Отметилось увеличение содержания гумуса и в слое 30-50 см.

Накопление гумуса в почве происходило более активно при совместном применении минеральных и органических удобрений и, особенно при применении двойной дозы. Так, в слое 0-30 см оно повысилось на 0,39 % относительно исходных значений. Примечательно, что на всех вариантах внесения навоза содержание гумуса в слое 0-30 см в среднем было на 0,11 % больше по вспашке, чем по безотвальным обработкам. Это указывает на усиление процесса гумификации навоза на глубине 0-30 см при отвальной обработке.

Качественный состав гумуса. За 4 ротации севооборота на абсолютном контроле в слоях 0-30 см и 30-50 см произошло насыщение гумуса азотом, так как соотношение углерода к азоту в его составе уменьшилось.

Наибольшее насыщение гумуса азотом наблюдалось при внесении минеральных удобрений в двойной дозе как отдельно, так и совместно с органическими удобрениями. Здесь в слое 0-30 см соотношение снизилось в среднем на 0,5 единиц. В слое 30-50 см оно снизилось на 0,4 единицы. Органическая система удобрения за четыре ротации севооборота практически не привела к насыщению гумуса азотом в слое 0-30 см, но в подпахотном слое наблюдалось сужение показателя на 0,3 единицы.

Изучение длительного действия агроприёмов на изменение коллоидных форм гумуса показало, что наибольшее влияние на данные показатели оказывают удобрения, чем способы обработки почвы (табл. 2).

Таблица 2

Изменение содержания коллоидных форм гумуса в почве под влиянием способов обработки и удобрений

Удобрения Слой почвы, см Активный (Аг) и пассивный (Пг) гумус, % и их отношение (Аг/Щ по способам обработки почвы

навоз, ИРК, вспашка минимальная

т/га доза Аг пг Аг/Пг Аг пг АД1Г

Значения перед 0-30 0,72 4,60 0,16 0,81 4,51 0,18

закладкой опыта 30-50 0,55 4,20 0,13 0,54 4,24 0,13

0 0-30 0,83 4,22 0,20 0,91 4,28 0,21

0 30-50 0,91 3,59 0,25 0,91 3,65 0,25

2 0-30 1,23 4,06 0,30 1,28 4,03 0,32

30-50 1,16 3,53 0,33 1,22 3,48 0,35

0 0-30 1,15 4,50 0,26 1,09 4,44 0,25

16 30-50 1,01 3,84 0,26 0,96 3,90 0,25

2 0-30 1,50 4,26 0,35 1,38 4,29 0,32

30-50 1,33 3,66 0,36 1,26 3,74 0,34

НСР05 (Аг) для слоя 0-30 см: А - 0,09; В - 0,10; для слоя 30-50 см: А - 0,11; В - 0,14;

НСР05 (ГЦ для слоя 0-30 см: А - 0,12; В - 0,13; для слоя 30-50 см: А - 0,12; В - 0,18.

При длительном использовании чернозёма типичного без удобрений содержание активного и пассивного гумуса в слое 0-30 см мало изменилось, тогда, как количество активной части в слое 30-50 см возросло в 1,7 раза относительно исходных значений. Это даёт право считать, что изменение содержания коллоидных форм гумуса идёт более интенсивно в слое 30-50 см. Данное обстоятельство наблюдается и при длительном внесении минеральных удобрений, при котором содержание активного гумуса в слое 0-30 см возросло в 1,7 раза, а слое 30-50 см в 2,2 раза. Минеральная система удобрения в наибольшей степени приводит к увеличению содержания активного гумуса за счёт активизации пассивного. Это подтверждается тем, что органическая система удобрения не приводит к существенному уменьшению содержания пассивного гумуса, а количество активной формы увеличивает в слое 0-30 см в 1,5 раза, а в слое 30-50 см в 1,8 раза.

Органо-минеральная система удобрения увеличивает содержание активной формы гумуса в слое 0-30 см в 1,9 раза, а в слое 30-50 см в 2,4 раза. При этом соотношение активного и пассивного гумуса в почве возрастает в наибольшей степени (в 2,0-2,7 раза). Вспашка здесь обусловила повышение содержания активного гумуса в слое 0-30 см на 0,12 абсолютных процента.

Примечательно, что внесение удобрений, особенно в органической и органо-минеральной системах удобрения, способствует выравниванию показателей активности гумуса между слоями 0-30 и 30-50 см почвы. Можно полагать, что это является диагностическим признаком культурного почвообразовательного процесса.

Физико-химнчсскис свойства почвы

Реакция почвенной среды. На время закладки опыта почва опытного участка в слое 0-30 см согласно величине гидролитической кислотности характеризовалась как слабокислая, а слоя 30-50 см нейтральная (табл. 3).

В конце эксперимента на абсолютном контроле (без удобрений) произошло повышение содержания иона Н+ в ППК. В слое 0-30 см величина гидролитической кислотности увеличилась в 1,1 раза, а в слое 30-50 см в 2,3 раза. Очевидно, что более интенсивное повышение кислотности почвы слоя почвы 30-50 см (в 2-3 раза) позволяет характеризовать почву уже как слабокислую.

При длительном внесении минеральных удобрений, особенно двух доз, кислотность в верхнем слое увеличилась в 1,7 раза, а в нижнем в 2,7 раза по сравнению с исходными значениями. Причём по вспашке почва по степени кислотности в слое 0-30 см перешла в группу среднекислой, а по безотвальной и минимальной обработкам в сильнокислую.

Таблица 3

Изменение гидролитической кислотности почвы (Нг) под влиянием

способов обработки и удобрений

Удобрения Слой почвы, см Нг, ммоль(экв)/100 г почвы по годам и отклонение (±) за 20 лет по способам обработки

навоз, т/га ЫРК, доза вспашка безотвальная минимальная

1990 2010 ± 1990 2010 ± 1990 2010 ±

0 0 0-30 30-50 2,88 1,51 3,46 3,10 0,58 1,59 3,37 1,46 3,91 3,43 0.54 1,97 3,72 1,37 3,99 3,41 0,27 2,04

1 0-30 30-50 3,56 1,50 4,07 3,52 0,51 2,02 3,49 1,45 4,56 3,62 1,07 2,17 3,46 1,68 5,03 3,90 1,57 2,22

2 0-30 30-50 3,17 1,59 4,91 4,13 1,74 2,54 2,80 1,10 5,68 3,90 2,88 2,80 3,65 1,33 5,97 3,81 2,32 2,48

8 0 0-30 30-50 4,08 1,53 3,60 3,11 -0,48 1,58 3,81 1,38 3,91 3,32 0,10 1,94 3,89 1,75 3,89 3,27 0,00 1,52

1 0-30 30-50 3,48 1,45 3,88 3,31 0,40 1,86 4,36 2,14 4,60 4,21 0,24 2,07 3,83 1,71 3,90 3,29 0,07 1,58

2 0-30 30-50 4,16 1,59 4,88 3,49 0,72 1,90 4,24 1,87 5,89 4,11 1,65 2,24 4,05 1,47 5,39 3,34 1,34 1,87

16 0 0-30 30-50 3,31 1,52 3,04 2,75 -0,27 1,23 3,18 1,58 3,47 2,95 0,29 1.37 3,30 1,69 3,37 2.80 0,07 1,11

1 0-30 30-50 3,90 1,60 3,66 3,28 -0,24 1,68 3.33 1.34 3,99 3,04 0,66 1,70 3,12 1,42 4,19 2,95 1,07 1,53

2 0-30 30-50 3,17 1,19 3,75 3,10 0,58 1,91 3,26 1,03 4,59 3,15 1,33 2,12 2,91 1,25 4,46 2,84 1,55 1,59

НСР05 для слоя 0-30 см: А-0,96; В - 0,41; для слоя 30-50 см: А-0,6; В - 0,19.

Минимальная обработка почвы при минеральной системе удобрения повышала кислотность слоя 0-30 см по сравнению со вспашкой на 23%. Очевидно, что она создаёт в обрабатываемом слое очаги повышенной кислотности. Согласно нашим данным по вспашке они располагались в слое 0-20 см, а по минимальной обработке в слое 0-10 см.

При длительном внесении навоза в дозе 8 т на 1 га севооборотной площади кислотность слоя 0-30 см по вспашке снизилась в 1,2 раза. При внесении двух доз минеральных удобрений на данном фоне навоза кислотность этого слоя повысилась в 1,3 раза, особенно, по безотвальной и минимальной обработкам. В этом случае кислотность почвы приобрела сильнокислое значение.

Наименьшие изменения значений кислотности наблюдались при внесении навоза из расчёта 16 т/га севооборотной площади, где по вспашке в пахотном слое она снизилась до уровня, близкому к нейтральному значению. В среднем по трём обработкам она была на 15% меньше, чем на контроле. На этом же варианте опыта навоз в еще большей мере снизил кислотность, отмеченный при внесении двойной дозы минеральных удобрений, чем его одинарная доза. По завершении опыта почвенная среда по вспашке стала слабокислой, а по безотвальной и минимальной обработкам - среднекислой.

Состав обменных оснований. За время проведения опыта на варианте в почве без удобрений произошло снижение суммы обменных оснований в ППК: в слое 0-30 см на 5, а в слое 30-50 см - на 7%. Применение минеральных удобрений, особенно в двойной дозе привело к потере оснований, соответственно на 11 и 14% относительно исходного периода. При внесении навоза в дозах 8 и 16 т/га севооборотной атощади содержа;ше поглощённых оснований достоверно снизилось на 6% только в слое 30-50 см. Тогда как совместное внесение минеральных удобрений и навоза оптимизирует показатели суммы поглощённых оснований. Применение двух доз минеральных удобрений и навоза снизило сумму обменных катионов по обеим слоям почвы на 7-8%.

В условиях нашего опыта отмечена общая тенденция в том, что при увеличении кислотности почвы в результате внесения минеральных удобрений в почве слоя 0-30 см интенсивнее выносится магний, а из слоя 30-50 см - кальций. Так в почве без удобрений, а так же в почве при минеральной системе удобрения соотношение анализируемых катионов в среднем возросло в верхнем и снизилось в нижнем слое почвы на 7%. При внесении двойной дозы органических удобрений значительных изменений в соотношении катионов не отмечалось.

Содержание элементов питания в почве

Щёлочногндролнзуемый азот. В наших исследованиях содержание данной формы азота в слое почвы 0-30 см перед закладкой опыта оценивалось как среднее, а в слое 30-50 см - как низкое. За 20 лет проведения опыта при выращивании сельскохозяйственных культур без удобрений отмечено снижение его содержания в почве слоя 0-30 см до низкого уровня. Уменьшение составило 13 мг/кг почвы.

Минеральная система удобрения способствует повышению содержания данной формы азота. Это особенно проявилось при внесении двойной дозы удобрений. В слое 0-30 см содержание азота увеличилось на 17 мг/кг. В результате этого обеспеченность данной формой азота перешла в третью группу, соответствующую среднему содержанию. В слое 30-50 см содержание щелочногидролизуемого азота увеличилось на 26 мг/кг почвы относительно исходных значений.

Органическая система удобрения обеспечивает стабилизацию содержания азота на исходном уровне, или повышает в зависимости от дозы навоза. Однако она не имеет преимущества перед минеральной системой.

Совместное внесение минеральных и органических удобрений повышает содержание щелочногидролизуемого азота в почве в большей степени, чем при внесении каждого из них в отдельности. Так, при сочетании двойной дозы ЫРК и двойной дозы навоза содержание возросло в слое 0-30 см на 43 мг/кг почвы относительно исходных значений. В слое 30-50 см оно возросло на 45 мг/кг, что соответствует среднему уровню обеспеченности почвы.

Подвижный фосфор. Перед закладкой опыта содержание подвижного фосфора в слое 0-30 см было среднее, а в слое 30-50 см низкое. За четыре ротации севооборота содержание его в почве без удобрений увеличилось. В слое 0-30 см оно возросло в 1,4 раза, а в слое 30-50 см в 1,5 раза. Это связано с увеличением кислотности почвенной среды, которая, воздействуя на соединения фосфора, связанные с кальцием, переводит их в доступные для растений формы (табл. 4).

Таблица 4

Изменение содержания подвижного фосфора в почве под влиянием способов обработки и удобрений

Удобрения Слой Р2О3, мг/кг почвы по годам и отклонение (±) за 20 лет

навоз, ЫРК, почвы, вспашка безотвальная минимальная

т/га аоза см 1990 2010 ± 1990 2010 ± 1990 2010 ±

0 0-30 48 77 29 52 69 17 51 68 17

30-50 33 53 20 32 47 15 30 48 18

0 1 0-30 54 122 68 57 128 71 62 147 85

30-50 32 68 36 38 57 19 33 57 24

? 0-30 51 181 130 49 192 143 48 205 157

30-50 31 91 60 28 88 60 37 72 35

0 0-30 51 101 50 50 98 48 45 96 51

30-50 31 49 18 34 52 18 30 51 21

8 1 0-30 53 136 83 51 146 95 51 161 110

30-50 33 80 47 36 79 43 39 74 35

2 0-30 58 214 156 51 230 179 53 230 177

30-50 39 88 49 32 79 47 37 73 36

0 0-30 56 102 46 63 99 36 66 108 42

30-50 36 52 16 31 51 20 33 53 20

16 1 0-30 54 167 113 59 171 112 65 187 122

30-50 27 84 57 28 78 50 35 65 30

2 0-30 54 235 181 54 248 194 71 255 184

30-50 33 82 49 38 76 38 34 67 33

НСРсчДЛя слоя 0-30 см: А - 15; В - 14; для слоя 30-50 см: А - 21; В - 14.

Минеральная система удобрения с одинарной дозой ЫРК обусловила повышение содержания подвижного фосфора в слое 0-30 см до повышенного уровня. При использовании двойной дозы содержание возросло и достигло высокого и очень высокого уровня. Так, при двойных дозах оно возросло в 3,9 раза относительно исходного уровня. В слое 30-50 см содержание фосфора увеличилось в 2,6 раза.

Внесение минеральных удобрений в сочетании с органическими способствовало наибольшему повышению содержания подвижного фосфора в слое 0-30 см. Двойная доза минеральных удобрений привела к повышению содержания подвижного фосфора до очень высокого уровня, что в 4,2 раза больше исходных значений. Содержание подвижного фосфора в слое 30-50 см при применении органо-минеральной системы удобрения в среднем возросло в 2,5 раза относительно значений перед закладкой опыта.

Минимальная обработка почвы с минеральной и органо-минеральной системой удобрения с насыщенностью навозом 8 т/га обусловила большие темпы повышения содержания подвижного фосфора на 13-33% по отношению к вспашке в пахотном слое почвы и более низкие на 27-47% - в подпахотном.

Подвижный калий. В условиях нашего опыта содержание подвижного калия перед закладкой в слое почвы 0-30 и 30-50 см было повышенным. За время наблюдений на контроле отмечено незначительное снижение (на 4 мг/кг почвы) его содержания в этих слоях (табл.5).

Минеральные удобрения повышали содержание подвижного калия в слое 0-30 см и, особенно в двойных дозах. В этом случае оно увеличилось в 1,5 раза по отношению к исходным значениям, и соответствовало высокому уровню обеспеченности.

Органическая система удобрения повышала содержание подвижного калия, независимо от дозы навоза, в слое 0-30 см в 1,2 раза по сравнению с исходными значениями.

Таблица 5

Изменение содержания подвижного калия в почве под влиянием способов

обработки и удобрений

Удобрения Слой КгО, мг/кг почвы по годам и отклонение (±) за 20 лет

навоз, ЫРК, почвы, вспашка безотвальная минимальная

т/га доза см 1990 2010 ± 1990 2010 ± 1990 2010 ±

0 0-30 98 95 -3 91 90 -2 97 91 -7

30-50 93 90 -3 90 84 -6 85 82 -3

0 1 0-30 94 108 14 90 105 15 91 108 17

30-50 88 82 -6 90 87 -3 88 86 -2

2 0-30 90 141 50 95 139 44 97 137 40

30-50 85 84 -1 89 85 -4 85 81 -4

0 0-30 93 113 21 98 115 17 102 114 11

30-50 89 77 -12 92 79 -13 89 78 -11

8 1 0-30 92 133 42 94 126 31 106 127 20

30-50 89 85 -4 96 80 -16 97 76 -21

2 0-30 100 152 52 99 158 60 97 146 49

30-50 91 84 -7 94 79 -15 95 77 -18

0 0-30 94 120 26 98 116 19 99 118 19

30-50 92 88 -4 85 80 -5 86 79 -7

16 1 0-30 94 138 44 92 126 34 103 135 32

30-50 93 89 -4 95 84 -11 98 86 -12

2 0-30 93 157 64 97 150 53 104 151 47

30-50 88 86 -2 92 81 -11 97 80 -17

НСРоз для слоя 0-30 см: А - 13; В - 9; для слоя 30-50 см: А - 12; В - 18.

В наибольшей степени содержание подвижного калия в слое 0-30 см возрастало при внесении двойной дозы минеральных удобрений в сочетании с навозом. Здесь оно увеличилось в 1,6 раза. При внесении удобрений в слое почвы 30-50 см отмечена тенденция к уменьшению содержания подвижного калия.

Согласно нашим данным безотвальные способы обработки увеличивали содержание подвижного фосфора и калия в слое 0-20 см.

Биологическая активность почвы

Нитрификацнонная способность. В начальный период исследований нитрификационная способность почвы в слое 0-30 см оценивалась как повышенная, а в слое 30-50 см как средняя и даже низкая (табл. 6).

За четыре ротации севооборота в почве без удобрений произошло снижение нитрификационной способности в слое 0-30 см в 1,4 раза по сравнению с исходным периодом. Минимальная обработка снижала нитрификационкую способность иочвы, что выразилось в снижении содержания азота нитратов на 2,1 мг/кг почвы по сравнению со вспашкой.

Применение минеральных удобрений по безотвальной и минимальной обработкам приводит к снижению нитрификационной способности почвы. В слое 0-30 см количество нитратного азота после компостирования снизилось на 4,5 мг/кг почвы по сравнению с исходными значениями. Тогда как вспашка с минеральной системой удобрения и навоз, вносимый отдельно, за четыре ротации севооборота не приводят к значительным изменениям нитрификационной способности слоя почвы 0-30 см.

Таблица 6

Изменение нитрпфикационнои способности почвы под влиянием способов обработки и удобрений

Удобрения Слой почвы, см N-N03, мг/кг почвы после компостирования по годам и отклонение(±)за 20 лет

навоз, т/га ЫРКГ доза 19871990 вспашка безотвальная минимальная

2007-2010 ± 2007-2010 ± 2007-2010 ±

0 0 0-30 30-50 29,1 8,6 22,1 17,6 -6,9 9,0 21,5 18,0 -7,6 9,5 20,0 12,1 -9,1 3,6

I 0-30 30-50 29,3 8,3 29,1 16,5 •0,2 8,2 23,1 16,8 -6,2 8,5 24.0 10.1 -5,3 1,8

2 0-30 30-50 28,1 9,4 29,8 20,4 1,8 11,0 24,4 21.7 -3,7 12,3 25,3 14,7 -2,8 5,3

8 0 0-30 30-50 28.4 10.5 29,6 13,5 1,2 3,0 28,0 12,5 -0,4 2,0 27,5 10,0 0,1 -0,5

1 0-30 30-50 28,5 6,6 29.7 19.8 и 13,2 28,0 19,6 0,4 13,0 27,8 9,7 -0,8 3,1

2 0-30 30-50 29,9 8,7 36,7 19,9 5,8 1^2 34.3 20.4 4,4 11,7 33,6 13,6 3.7 4.8

16 0 0-30 30-50 27,4 7,1 29,5 13,1 2,1 6,0 27,4 10,2 0,0 3,1 27,0 8,0 -0,3 0,9

1 0-30 30-50 28,8 7,7 34,6 19,5 5,8 11,8 32,8 19,0 4,0 11,3 31,2 10,4 2,4 2,7

2 0-30 30-50 29,3 8,8 38,! 20,9 9,8 12,2 33.4 22.5 4,1 13,7 32,6 14.6 3,3 5,9

НСР05 для слоя 0-30 см: А - 1,9; В - 2,8; для слоя 30-50 см: А - 3,4; В - 2,4.

Органо-минеральная система удобрения способствовала повышению тарификационной способности почвы в слое 0-30 см до высокого уровня. Минеральные удобрения в сочетании с 16 т/га навоза повысили нитрификационную способность в 1,2 раза относительно исходных значений. Безотвальные обработки почвы в слое 0-30 см уступали вспашке по данному показателю в 1,1-1,2 раза.

Нитрификационная способность почвы за время эксперимента в слое 30-50 см на всех вариантах, кроме органической системы удобрения увеличилась в 1,9-2,5 раза. Вспашка и безотвальная обработка способствовали увеличению нитрифицирующей активности бактерий до повышенного уровня. В данном слое почвы она была выше, чем по минимальной обработке в 1,4-2,0 раза.

Общая биологическая акггивноеть. В целом наибольшая общая биологическая активность почвы наблюдалась в слое 10-20 см. Вероятно в этом слое оказывается достаточно органики, тепла и влаги для жизнедеятельности микроорганизмов.

При внесении навоза отмечается бурное развитие почвенной микрофлоры, необходимой для его минерализации. Причём, общая биологическая активность почвы зависит от дозы навоза. Максимальная биологическая активность почвы фиксируется при внесении минеральных удобрений в сочетании с насыщенностью 16 т/га навоза. Здесь показатели биологической активности были в 1,5 раза выше, чем на контроле. Увеличение дозы минеральных удобрений на фоне 8 и 16 т/га навоза не приводит к достоверному увеличению целлюлозоразлагающей активности.

Вспашка с органической и органо-минералыюй системами удобрения создаёт более благоприятные условия для минерализации органического вещества по всему изучаемому слою почвы, но особенно в слое 20-30 см. Минимальная обработка почвы по сравнению с ней снижала степень разложения полотна в слое 0-30 см на 12%.

Влияние способов обработки и удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур

По нашим данным урожайность большинства культур зернопропашного севооборота зависит в большей степени от внесения удобрений, а урожайность сахарной свёклы, кроме того, и от способов обработки почвы.

В среднем за 2007-2010 гг. выход кормовых единиц в среднем по севообороту без применения удобрений равнялся 3,0 т/га. Внесение одинарной дозы минеральных удобрений повысило выход кормовых единиц в севообороте в 1,3, а двойной в 1,6 раза. При внесении одной и двух доз навоза продуктивность севооборота увеличилась соответственно в 1,2 и 1,4 раза (табл. 7).

Таблица 7

Влияние способов обработки почвы и удобрений на продуктивность зернопропашного __севооборота в среднем за 2007-2010 гг._

Удобрения Продуктивность севооборота по способам обработки почвы, т/га

навоз, т/га ЫРК, дозы выход продукции, к.е. сбор сырого протеина

В* Б М В Б М 1

0 0 3,1 3,0 3,0 0,63 0,57 0,54

1 4,1 3,9 4,1 0,97 0,71 0,80

2 5,0 4,8 4,7 1,18 0,86 0,92

8 0 3,8 3,8 3,8 0,86 0,78 0,75

1 4,9 4,7 4,6 1,01 0,91 0,90

2 5,5 5,2 5,2 1,19 1,05 1,09

16 0 4,4 4,2 4,3 0,82 0,75 0,82

1 5,6 5,3 5,1 1,28 1,03 1,01

2 6,3 5,9 5,9 1,40 1,23 1,17

НСР05 А 0,2 0,10 В 0,5 0,12

* В - вспашка, Б - безотвальная, М - минимальная.

Совместное применение минеральных и органических удобрений способствовало наибольшему повышению сбора кормовых единиц с гектара, причём эта величина зависела как от их доз, так и от способов обработки почвы. Максимальные прибавки от применения минеральных удобрений были получены в сочетании с насыщенностью 16 т/га навоза. Одинарная доза повышала продуктивность в 1,8 раза, а двойная в 2 раза.

Вспашка на данных вариантах повысила выход кормовых единиц на 0,3-0,5 т/га по сравнению с безотвальными обработками почвы.

Сбор сырого протеина определяется в зависимости от его содержания в продукции культур севооборота. В большей степени на количество протеина с одного гектара повлияло внесение минеральных удобрений, чем внесение навоза. Так, внесение двойной дозы минеральных удобрений по сравнению с вариантами без удобрений повышало данный показатель в 1,7 раза. Внесение минеральных удобрений на фоне органики повышает сбор протеина. Наибольшие прибавки от удобрений были получены на фоне внесения 16 т/га навоза. Здесь одна доза минеральных удобрений повысила сбор протеина в 1,9 раза, а две дозы - в 2,2 раза по отношению к варианту без удобрений.

Вспашка на органо-минеральной системе удобрения способствовала повышению сбора протеина на 0,11-0,23 т/га по сравнению с безотвальными обработками почвы.

Экономическая н биоэнергетическая оценка агронриёмов

В целом по севообороту общие затраты на производство продукции в наибольшей степени увеличивались при использовании минеральных удобрений. Поэтому чистый доход и уровень рентабельности обеспечивались лучше при органической системе удобрения по сравнению с минеральной. Так двойная доза ЫРК повысила условно чистый доход в 1,3 раза, но рентабельность при этом снизилась в 1,5 раза. Двойная доза навоза повысила условно чистый доход в 1,8 и рентабельность в 1,5 раза (табл. 8).

Таблица 8

Экономическая эффективность агроприёмов в зернопропашном севообороте, ___ в среднем за 2007-2010 гг._

Удобрения Показатели эффективности по способам обработки почвы

навоз, т/га ЫРК, дозы условно чистый доход, руб./га уровень рентабельности, %

В* Б М В Б М

0 0 7194 6797 6976 87 84 88

1 8769 8024 9031 73 68 77

2 9848 8889 8581 62 56 55

8 0 10104 10575 10513 111 119 120

1 12546 11592 11402 98 92 91

2 11756 10330 10394 70 62 63

16 0 12840 11936 12657 129 123 132

1 16131 14557 13242 118 108 99

2 15924 14004 13614 90 80 79

* В - вспашка, Б - безотвальная, М - минимальная.

Условно чистый доход при производстве культур севооборота возрастал в наибольшей степени при совместном использовании органических и минеральных удобрений. В этом случае самая большая величина условно чистого дохода наблюдалась по вспашке и безотвальной обработке при внесении одинарной дозы минеральных удобрений в сочетании с насыщенностю 16 т/га навоза, а по минимальной обработке почвы - при внесении двойной дозы.

Наибольшую рентабельность производства по трём способам обработки почвы на органо-минеральном фоне так же обеспечивала одна доза минеральных удобрений в сочетании с двумя дозами навоза. При применении вспашки условно чистый доход на 1574 и 2889 руб,/га более выше, чем при использовании безотвальной и минимальной обработок. При этом рентабельность повысилась на 10 и 19% соответственно.

Энергетические затраты на получение продукции в среднем по всем культурам севооборота, в большей степени зависели от количества вносимых удобрений, чем от способов обработок почвы. Эффективность производства возрастала при внесении удобрений, особенно в минеральных и органо-минеральных системах удобрения. При использовании органо-минеральной системы удобрения, особенно при внесении в них двух доз навоза, возрастает роль вспашки. В этом случае при внесении одной дозы ЫРК в сочетании с насыщенностью 16 т/га навоза получена наивысшая биоэнергетическая эффективность (3,0 ед.).

выводы

На основании проведенных исследований и полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Возделывание сельскохозяйственных культур на чернозёме типичном в условиях юго-западной части ЦЧР в зернолропашном севообороте без удобрений за 20 лет привело к снижению содержания общего гумуса в слое почвы 0-30 см на 0,20-0,24 абсолютных процента. По минимальной обработке почвы потери гумуса были на 0,12% меньше, чем по вспашке и безотвальной обработке. Применение только минеральных удобрений сдерживает процессы дегумификации. Совместное внесение минеральных и органических удобрений максимально повышало содержание гумуса. Вспашка при этом повышает содержание гумуса в пахотном слое на 0,11% по сравнению с минимальной обработкой почвы.

2. За длительный период наблюдений изменилась обогащённость гумуса азотом. Насыщение азотом наблюдалось на абсолютном контроле (без удобрений), но особенно заметно при внесении двойной дозы минеральных удобрений, как отдельно, так и совместно с навозом. Органическая система удобрения за четыре ротации севооборота практически не привела к изменению насыщения гумуса азотом в слое 0-30 см. В слое почвы 30-50 см наблюдалось сужение показателя С:Ы на 0,3 единицы.

3. Возделывание сельскохозяйственных культур без удобрений мало изменило содержание активного гумуса в слое почвы 0-30 см. Более интенсивные изменения произошли в слое 30-50 см. Здесь содержание активного гумуса за время эксперимента увеличилось в 1,7 раза. Минеральные и органические удобрения привели к увеличению содержания активного гумуса. Органические удобрения увеличивают долю активного гумуса в 1,5-1,8 раза, а совместное внесение навоза и минеральных удобрений в 1,9-2,4 раза. При этом активность общего гумуса на органо-минеральном фоне возросло в 2,0-2,7 раза. Органо-минеральная система удобрения повышала содержание активного гумуса в слое 0-30 см при проведении вспашки. В целом удобрения способствовали выравниванию показателей активности общего гумуса в слоях почвы 0-30 и 30-50 см, что является диагностическим признаком культурного почвообразовательного процесса.

4. За анализируемый период в почве без удобрений произошло существенное увеличение кислотности чернозёма типичного, причём более интенсивно в слое 30-50 см. Самое значительное насыщение почвенно-поглощающего комплекса почвы водородом наблюдается при применении двойной дозы минеральных удобрений. В слое 0-30 см кислотность увеличилась в 1,7 раза, а на глубине 30-50 см - в 2,7 раза. Минимальная обработка почвы с минеральной системой удобрения повысила кислотность верхнего слоя на 23% по сравнению со вспашкой. Безотвальные способы основной обработки увеличили кислотность слоя 0-10 см. Органическая система удобрения стабилизировала кислотность почвы пахотного слоя на исходном уровне, что особенно выражено на фоне вспашки, а органо-минеральная система оптимизировала данный показатель.

5. В почве без внесения удобрений произошло снижение суммы поглощённых катионов. Причём более интенсивные потери оснований были в слое 30-50 см. Применение минеральных удобрений снижало количество поглощённых оснований на 6-11% с внесением одинарной дозы и на 11-14% - с внесением двойной. В почве с органической системой удобрения содержание поглощённых оснований достоверно снизилось на 6% только в слое 30-50 см. Совместное внесение минеральных и органических удобрений в одинарной и двойной дозах и их комбинаций оптимизировало показатели суммы поглощённых оснований. Изменения в составе поглощающего комплекса касались не только ионов водорода. При подкислении слоя почвы 0-30 см интенсивнее выносился магшй, а из слоя 30-50 см - кальций. Так, в почве без удобрений, а так же с минеральной системой удобрения соотношение между кальцием и магнием в среднем возросло в верхнем слое, но снизилось в нижнем. При двойной дозе органических удобрений значительного изменения соотношения не отмечалось.

6. Длительное использование чернозёма типичного без удобрения привело к снижению содержания щёлочногидролизуемого азота в слое 0-30 см до низкого уровня. Минеральная система удобрения способствовала его повышению. Органическая система удобрения, в зависимости от дозы навоза, удерживала содержание азота на исходном уровне или увеличивала его, но не имела преимущества перед минеральной системой. Совместное внесение минеральных и органических удобрений в наибольшей степени повышало содержание щёлочногидролизуемого азота в почве.

7. Содержание подвижного фосфора в слое почвы 0-30 см при выращивании культур без удобрений увеличилось в 1,4-1,5 раза. Минеральная система удобрения с одинарной дозой повысила содержание подвижного фосфора до повышенного уровня, а с двойной дозой - до высокого и очень высокого. Содержание фосфора при этом повышалось в 2,6 раза, достигая среднего значения даже в слое 30-50 см. Внесение минеральных удобрений, особенно в количестве двух доз в сочетании с органическими, повысило содержание подвижного фосфора в слое 0-30 см до очень высокого уровня. Минимальная обработка почвы повысила содержание фосфора в обрабатываемом слое на 12-13% по сравнению со вспашкой.

8. Содержание подвижного калия на варианте без удобрения за четыре ротации севооборота снизилось мало. Минеральные удобрения в двойной дозе повышали его содержание в слое 0-30 см до высокого уровня обеспеченности. В сочетании с навозом они увеличили его содержание в слое почвы 0-30 см в 1,6 раза. В слое 30-50 см наблюдалось снижение содержания подвижного калия по всем вариантам опыта.

9. В почве без удобрений в слое 0-30 см произошло снижение итрификационной способности почвы, а в слое 30-50 см - её повышение. Вспашка с минеральной системой удобрения и навоз удерживают нитрификационную способность почвы в верхнем слое на исходном уровне. Органо-минеральная система удобрения по вспашке повысила данный показатель в слое 0-30 см до высокого уровня, а в слое 30-50 см до повышенного.

10. Общая биологическая активность чернозёма типичного в первую очередь зависит от дозы органических удобрений и способа их заделки и менее всего от дозы минеральных удобрений. Безотвальные способы обработки увеличивали биологическую активность в слое 0-10 см, а вспашка в слое 20-30 см. Набольшие её значения отмечены в слое 10-20 см. Самая высокая степень разложения льняного полотна в пахотном слое была при органо-минеральной системе удобрения с двойной дозой навоза, внесённого под вспашку. Это указывает на биологическую эффективность заделки навоза отвальными орудиями.

11. Совместное применение минеральных и органических удобрений максимально повысило продуктивность зернопропашного севооборота. Наибольшие прибавки продуктивности от минеральных удобрений были получены в сочетании с 16 т/га навоза. Одинарная доза минеральных удобрений повысила выход кормовых единиц в 1,8 раза, а двойная - в 2 раза. При этом сбор протеина увеличивался в 1,9 и 2,2 раза соответственно. Вспашка способствовала повышению выхода кормовых единиц на 0,4 т/га и сбора протеина на 0,17 т/га по сравнению с безотвальными способами обработки почвы.

12. Наибольший условный чистый доход и наивысшую биоэнергетическую эффективность возделывания сельскохозяйственных культур в зернопропашном севообороте обеспечивала вспашка в сочетание с одинарной дозой минеральных удобрений и дозой навоза, рассчитанной на расширенное воспроизводство плодородия почвы.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для простого воспроизводства плодородия черноземов типичных юго-западной части Центрального Черноземья необходимо вносить на I га площади зернопропашного севооборота под вспашку минеральные удобрения (N15-90P40-90K40-90) и органические (8 т/га). Удвоение данных доз обеспечивает расширенное воспроизводство плодородия.

2. Для получения 5,6 т/га к.е. продукции сельскохозяйственных культур с чистым доходом не менее 16 тыс. руб./га вносить под вспашку совместно минеральные удобрения (N15-90 Р40-90 К40-90 кг/га) и навоз (16 т/га севооборотной площади).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Уваров Г.И. Приёмы регулировали кислотности чернозёма в севообороте / Г.И. Уваров, А.П. Карабутов, Я.Ю. Боровская // Сахарная свёкла. - 20 И. - № 4. - С. 26-28.

2. Уваров Г.И. Возможности снижения подкисляющего действия минеральных удобрений на типичных чернозёмах / Г.И. Уваров, А.П. Карабутов, В.Д. Соловиченко // Плодородие. - 2011. -№4.-С. 12-13.

3. Карабутов А.П. Изменение алхимических показателей чернозёма при длительном применении удобрений и обработок / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров // Достижения науки и техники АПК.-2011.-№7.-С. 25-28.

4. Карабутов А.П. Адаптация сортов озимой мягкой пшеницы к геоморфологическим условиям / А.П. Карабутов, В.П. Нецветаев // Земледелие. - 2011. - № 6. - С. 40-41.

В других печатных изданиях:

5. Карабутов А.П. Реализация принципа В.Р. Вильямса о круговороте элементов питания / А.П. Карабутов // Материалы международной студенческой научной конференции. - Белгород: БелГСХА, 2008. - C.1I.

6. Карабутов А.П. Длительное влияние удобрений на кислотность чернозёма типичного/ А.П. Карабутов, Я.Ю. Боровская, Г.И. Уваров, В.Д. Соловиченко // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в европейской России и сопредельных странах. Материалы IV Международной научной конференции. -Москва-Белгород: НИУ «БелГУ», 2010.-С. 270-274.

7. Уваров Г.И. Изменение поглощённых кальция и магния в длительных опытах с удобрениями / Г.И. Уваров, В.Д. Соловиченко, А.П. Карабутов, Я.Ю. Боровская // Актуальные проблемы почвоведения, экологии и земледелия (материалы научно-практической конференции Курского отделения межрегиональной общественной организации "Общество почвоведов имени В.В. Докучаева", г. Курск, декабрь 2010 г.). -Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ, 2010. - С. 80-83.

8. Соловиченко В.Д. Изменение гумусового состояния чернозёма типичного в условиях антропогенеза / В.Д. Соловиченко, А.П. Карабутов и др. // Материалы заседания совета по земледелию ЦЧЗ Отделения земледелия Россельхозакадемии. - Воронеж: ГНУ Воронежский НИИСХ им. В.В. Докучаева, 2010. - С. 107-111.

9. Карабутов А.П. Изменение кислотности чернозёма типичного в длительных опытах с удобрениями / А.П. Карабутов, Я.Ю. Боровская, Г.И. Уваров // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения. Материалы XIV международной конференции. - Белгород: БелГСХА, 2010. - С. 24.

10. Боровская Я.Ю. Эффективность приёмов возделывания сахарной свёклы / Я.Ю. Боровская, А.П. Карабутов, Г.И. Уваров // Материалы XIV международной научно-производственной конференции. - Белгород: БелГСХА, 2010. - С. 9.

П. Соловиченко В.Д. Влияние длительного применения агроприёмов на гумусовое состояние почвы / В.Д. Соловиченко, А.П. Карабутов и др. // Управление продукционным процессом в агротехнологиях 21 века: реальность и перспективы. Материалы конференции. - Белгород: ГНУ Белгородский НИИСХ РАСХН, 2010. - С. 75-78.

12. Соловиченко В.Д. Приёмы повышения урожайности озимой пшеницы и сахарной свёклы в Центральном Черноземье / В.Д. Соловиченко, Г.И. Уваров, Я.Ю, Боровская, А.П. Карабутов // Управление продукционным процессом в агротехнологиях 21 века; реальность и перспективы. Материалы международной научно-практической конференции. - Белгород: ГНУ Бел НИИСХ, 2010. - С. 102-105.

13. Карабутов А.П. Коллоидный состав гумуса чернозёма типичного при длительном действии обработок и удобрений / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Сохранение и воспроизводство плодородия почв в ландшафтном земледелии» (К 70-летию со дня рождения академика А.П. Щербакова). -Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2011. - С. 178-182.

14. Карабутов А.П. Кислотность и содержание подвижного фосфора в почве многолетнего опыта с удобрениями и обработками / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров, Я.Ю. Боровская // Материалы конференции «Сохранение и воспроизводство плодородия почв в ландшафтном земледелии». - Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2011. - С. 182-186.

15. Карабутов А.П. Реакция чернозёма типичного на длительное внесение удобрений / А.П. Карабутов // Материалы II Международной научно-практической конференции молодых ученых «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике». - Белгород: НИУ «БелГУ», 2011. - С. 136-137.

16. Найдёнов A.A. Агроэкологическая оценка предшественников озимой пшеницы на чернозёмах типичных / A.A. Найдёнов, А.П. Карабутов // Материалы II Международной научно-практической конференции молодых ученых «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике». - Белгород: НИУ «БелГУ», 2011. - С. 140.

17. Карабутов А.П. Реакция чернозёма типичного на многолетнее действие агроприёмов / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров // Бюллетень научных работ. Выпуск 25. Белгород: Изд. БелГСХА, 2011. - С. 37-42.

18. Карабутов А.П. Питательный режим чернозёма типичного в многолетнем опыте с удобрениями / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров // Материалы XV научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (23-26 мая 2011 года). - Белгород: Изд. БелГСХА, 2011. - С. 37.

19. Найдёнов A.A. Влияние предшественников на засорённость озимой пшеницы / A.A. Найдёнов, А.П. Карабутов, Г.И. Уваров // Материалы XV научно-пронзводственной конференции (23-26 мая 2011 года). - Белгород: Изд. БелГСХА, 2011. - С. 45.

20. Карабутов А.П. Адаптация сортов озимой мягкой пшеницы к элементам рельефа / А.П. Карабутов, В.Г1. Нецветаев // Материалы конференции и заседания совета по земледелию ЦЧЗ отделения земледелия Россельхозакадемип. Каменная Степь, 15 июля 2011 года. -Воронеж: Изд-во «Истоки», 2011. - С. 157-160.

21. Карабутов А.П. Агроэкологические аспекты применения удобрений на чернозёмах типичных / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров // Материалы конференции и заседания совета по земледелию ЦЧЗ отделения земледелия Россельхозакадемип. Каменная Степь, 15 июля 2011 года. - Воронеж: Изд-во «Истоки», 2011. - С. 214-219.

Подписано в печать 07.02.2012 г. Формат 60х80'/|6, усл. печ. л. 1,25, тираж 100, заказ 999. Отпечатано в ЗАО «Белгородская областная типография», г, Белгород, пр. Б. Хмельницкого, 111а.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Карабутов, Александр Петрович, Белгород

61 12-6/255

ФГБОУ ВПО «БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ В.Я. ГОРИНА»

На правах рукописи

КАРАБУТОВ АЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЁМА ТИПИЧНОГО ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ В ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЁМНОМ РЕГИОНЕ

03.02.13 - почвоведение

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: д. с.-х. наук, профессор Уваров Г.И.

БЕЛГОРОД-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................3

ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О РОЛИ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ В РЕГУЛИРОВАНИИ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ............................................................9

1.1. Влияние основной обработки на плодородие почвы..................................10

1.2. Влияние удобрений на изменение плодородия почвы.................................23

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.........43

2.1. Объект исследований.......................................................................................43

2.2. Агрометеорологические условия проведения исследований......................52

2.3. Схема опыта и методика исследований.........................................................64

ГЛАВА 3. ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЫ..............................................69

3.1. Общее содержание гумуса..............................................................................70

3.2. Качественный состав гумуса..........................................................................75

ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ.........................88

4.1. Реакция почвенной среды ..............................................................................88

4.2. Состав обменных оснований..........................................................................96

ГЛАВА 5. СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕ..............103

5.1. Щёлочногидролизуемый азот.......................................................................104

5.2. Подвижный фосфор......................................................................................108

5.3. Подвижный калий..........................................................................................114

ГЛАВА 6. БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ............................120

6.1. Нитрификационная способность..................................................................120

6.2. Общая биологическая активность................................................................125

ГЛАВА 7. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР............129

ГЛАВА 8. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АГРОПРИЁМОВ....................................................................................................137

ВЫВОДЫ.................................................................................................................151

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ................................................................155

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................156

ПРИЛОЖЕНИЯ.....................................................................................................204

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Экологически правильное и экономически целесообразное ведение сельскохозяйственного производства возможно на основе глубоких знаний о почве как о природном теле и основном средстве производства. Являясь научной основой систем земледелия и экологизации сельского хозяйства, современное почвоведение выделяет почву как особую биокосную многокомпонентную систему, обладающую плодородием и изменяющуюся под влиянием внешних условий, особенно хозяйственной деятельности человека (Муха и др., 2004).

В антропогенно изменённых почвах проявляется несбалансированность физико-химических, агрофизических, агрохимических и биологических свойств. Повсеместно наблюдается дегумификация почв, подкисление, переуплотнение и другие негативные явления, что определяет их агроэкологическое состояние и основную производственную функцию - плодородие (Уваров, 2005).

Решение вопросов воспроизводства почвенного плодородия в концепции современного землепользования, лежит в экологическом подходе к сельскохозяйственному производству и интенсификации биологических процессов. Суть данного подхода состоит в оптимизации использования и охране почв и почвенного покрова. Поэтому необходимо установление почвенно-экологических принципов земледелия. Но, прежде всего, возникают вопросы установления глубины и степени деградационных процессов, а также разработки принципов и методов повышения почвенного плодородия.

Земельный фонд территории Центрального Черноземья составляет 16,8 млн. га, в том числе сельхозугодий 13,3 млн. и отличается самой высокой в России степенью распаханности - 10,7 млн. га или 80,4% от площади сельхозугодий (Котлярова, 2004).

Почвенный покров Центрально-Чернозёмного региона на 70,7% представлен чернозёмами, занимающими 10486, 5 тыс. га, среди которых в лесостепи

преобладают выщелоченные (29,9%) и типичные (26,1%), а в степной зоне -обыкновенные (9,9%) (Соловиченко, 2011).

Площадь пахотных земель Белгородской области составляет 1653,4 тыс. га, из которых 1484,9 тыс. га, (89,9%), представлены чернозёмным типом почв. Среди чернозёмов преобладают типичные - 979,1 тыс.га. (36,1%) и выщелоченные - 631,0 тыс. га (23,9%>). Обыкновенные черноземы занимают территорию около 318,9 тыс. га (Экологические основы земледелия..., 2006).

По сравнению с другими типами почв чернозёмы характеризуются идеальной сбалансированностью всех факторов почвообразования и являются почвенным эталоном. Однако, несмотря на природное совершенство, чернозёмы неизбежно эволюционируют под воздействием естественных и, особенно, антропогенных факторов (Щеглов, 2008; Голеусов, Лисецкий, 2009).

Черноземы из-за использования в пашне при низком уровне земледельческой культуры претерпевают существенные негативные изменения. Наиболее часто встречающимися формами проявления деградации во всех подтипах чернозёмов является дегумификация и истощение. Так же в них сильно распыляется структура пахотного слоя, происходит слитизация профиля, уплотнение, ухудшение пищевого режима, усиливаются процессы эрозии, в лесостепных подтипах уменьшается сумма поглощенных оснований, повышается кислотность. Всё это приводит к снижению их плодородия и как следствие, урожаев сельскохозяйственных культур (Щеглов, 2000; Соловиченко, 2005; Девятова, 2007; Лукин, 2008; Черкасов и др., 2010; Чекмарев и др., 2011).

Очевидно то, что, несмотря на благоприятные природные условия, практически во всех почвенно-климатических районах Центрального Черноземья потенциал черноземов реализуется не в полной мере. Разработка приёмов повышения плодородия почв здесь представляет научно-практический интерес. В регионе имеется определённый опыт в установлении закономерностей влияния агроприёмов на элементы плодородия почвы и урожайность культур (Акулов, 2000; Азаров, 2004; Котлярова и др., 2004; Соловиченко, 2005; Мухина, 2008; Лицуков, 2011; Минакова, 2011; Юмашев, 2011), однако имеющиеся знания

часто не полностью раскрывают агропочвенные изменения, а порой носят противоречивый характер.

Учитывая достигнутые результаты приведенных и других авторов по затронутой проблеме, необходимо всесторонне научно обосновать комплексное влияние способов основной обработки и удобрений на свойства чернозёмных почв. Это позволит скорректировать стратегию дальнейшего совершенствования технологий возделывания сельскохозяйственных культур и повышения эффективности систем земледелия в условиях ЦЧР.

Цель исследований - установить изменения свойств чернозёма типичного при длительном применении способов основной обработки и удобрений.

В задачи исследований входило решение следующих вопросов:

1. Изучить изменение гумусного состояния почвы при длительном влиянии (20 лет) способов обработки и удобрений;

2. Изучить изменение физико-химических свойств почвы: реакции почвенной среды, гидролитической кислотности, состава поглощённых оснований;

3.Изучить изменение агрохимических и биологических свойств почвы: содержания подвижных форм азота, фосфора и калия, нитрификационной способности и общей биологической активности;

4. Установить влияние способов основной обработки почвы и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность зернопропашно-го севооборота;

5. Дать экономическую и биоэнергетическую оценку применяемых в севообороте способов обработки почвы и удобрений;

Научная новизна. Впервые в условиях юго-западной части ЦЧР для чернозёмов типичных дана количественная и качественная оценка гумусного состояния, физико-химических, агрохимических и биологических свойств, а также продуктивности зернопропашного севооборота при длительном применении способов обработки и удобрений.

Теоретическая и практическая значимость. Установленные изменения показателей свойств чернозёма типичного дают возможность наиболее реально

судить о трансформации важнейших агрогенетических характеристик почвы в условиях естественно-антропогенного почвообразования. Полученные экспериментальные данные могут быть использованы при прогнозе направленности эволюции типичных чернозёмов. Выявленные закономерности изменения свойств почвы могут применяться при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия, а также в длительных прогнозах действия агроприёмов. Результаты исследований агрохимических и физико-химических свойств чернозёма типичного юго-западной части ЦЧР могут быть использованы в других территориях Лесостепи со сходными условиями почвообразования. Материалы опытов можно использовать при проведении почвенного, агрохимического и экологического мониторинга, а так же в проектных, исследовательских учреждениях и учебном процессе.

Положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения содержания и качества гумуса в черноземе типичном при 20-летнем применении способов обработки и удобрений в зерно-пропашном севообороте.

2. Совместное внесение минеральных удобрений и навоза на фоне вспашки оптимизирует показатели кислотности почвы и суммы поглощенных оснований, повышает содержание щёлочногидролизуемого азота, подвижных форм фосфора и калия, активизирует биологическую активность.

3. Экономическое и энергетическое обоснование способов обработки почвы и удобрений, направленных на повышение плодородия почвы и продуктивности культур.

Реализация работы. Многолетний стационарный опыт, где проводились исследования, включён в Географическую сеть опытов с удобрениями, поэтому основные параметры почвенной диагностики войдут в банк данных Научно-методического центра Российской академии сельскохозяйственных наук и Всероссийского НИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова.

Апробация работы. Автор диссертационной работы по заявленной теме является победителем Всероссийского конкурса «Молодые новаторы аграрной

России» (Орёл - 2010). Результаты исследований докладывались на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород -2010, 2011), «Актуальные проблемы почвоведения, экологии и земледелия» (Курск - 2010), «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в европейской России и сопредельных странах» (Москва-Белгород -2010), «Научно-практические основы энерго- и ресурсосбережения в адаптивно-ландшафтных системах земледелия Центрального Черноземья» (Воронеж -2010), «Управление продукционным процессом в агротехнологиях 21 века: реальность и перспективы» (Белгород - 2010), «Сохранение и воспроизводство плодородия почв в адаптивно-ландшафтном земледелии (к 70-летию со дня рождения академика А.П. Щербакова)» (Курск - 2011), «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике» (Белгород - 2011), «Роль селекции в формировании агротехнологий для обеспечения стабильного производства зерна в условиях меняющегося климата (к 100-летию начала селекционно-семеноводческих работ в Каменной Степи)» и заседания совета по земледелию ЦЧЗ отделения земледелия Россельхозакадемии (Воронеж - 2011).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 21 научная статья, в том числе четыре из них в реферируемых изданиях ВАК РФ.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 243 страницах компьютерной верстки и состоит из введения, 8 глав, выводов и рекомендаций производству, списка литературы и приложения. Работа содержит 10 таблиц, 31 рисунок, 26 приложений. Библиографический указатель содержит 393 наименования, из которых 9 иностранных.

Декларация личного участия в выполнении работы. Автором осуществлялись: постановка задач, разработка программы исследований, проведение полевых опытов и лабораторных анализов, оценка литературных и полученных данных, формулирование основных положений и выводов и доведение их до научной общественности.

Благодарность. Считаю своим долгом выразить слова благодарности научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Уварову Геннадию Ивановичу за активную помощь в работе, формирование моих профессиональных взглядов и научных интересов.

Выражаю искреннюю признательность и благодарность сотрудникам Белгородского НИИСХ: заведующему лабораторией плодородия почв и мониторинга, доктору сельскохозяйственных наук Соловиченко Владимиру Дмитриевичу, заместителю директора по научной работе, кандидату биологических наук Воронину Александру Николаевичу, учёному секретарю, доктору биологических наук, профессору Нецветаеву Владимиру Павловичу за оказанную помощь и содействие в работе.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О РОЛИ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ В РЕГУЛИРОВАНИИ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ

В истории почвоведения почва выделялась как самостоятельное природное тело, образовавшееся в результате совокупной деятельности факторов почвообразования и обладающее плодородием (Докучаев, 1949). Сущность почвенного плодородия как фактора жизни растений состояла в способности почв производить урожай, благодаря содержанию в ней пищи и воды (Вильяме, 1949).

Плодородие почвы в современном научном понимании представляется как совокупный эффект почвенных условий, обуславливающих урожайность растений, качество продукции, её себестоимость и поддержание экологических функций почвы в определённых агроландшафтах (Кирюшин, 2011).

В условиях естественного и естественно-антропогенного процесса почвообразования почве присуще две формы плодородия: потенциальная и эффективная. Если первая характеризуется богатством почв и определённым набором их агрономических свойств, от которых зависит формирование почвенных режимов, то вторая форма характеризуется почвенными режимами и свойствами почв, непосредственно влияющими на рост, развитие растений, на формирование урожая и его качество (Иванов, 1999; Муха, 2004; Макаров, 2007; Хабаров и др., 2007; Баздырев и др., 2008; Ковриго и др., 2008; Кирюшин, 2010).

Сельскохозяйственное использование земель Российской Федерации в настоящее время, как правило, приводит к снижению плодородия почвы, падению продуктивности пашни и нарушению экологического равновесия в агроландшафтах (Булгаков, 2002; Статистические материалы..., 2004).

По данным государственного учёта земель, в настоящее время в РФ находится 220,6 млн. га сельскохозяйственных угодий, из которых 121,5 млн. га занято пашней. Около 190 млн. га (85%) подвержены различным процессам деградации. Так, водной и ветровой эрозии подвержено 65 млн. га, переувлажнению и заболачиванию - 23 млн. га. Засоленные почвы и почвы с солонцовыми

комплексами занимают 38 млн. га. Площади земель, заросших кустарником и мелколесьем, составляют 16 млн. га, каменистые - 12 млн. га. Почвы с кислой реакцией среды занимают 34 млн. га, опустыненные в сильной степени - 10 млн. га (Дашковский, 2009).

Негативные тенденции деградации земель характерны и для пахотных угодий лесостепной зоны ЦЧР (Акулов, 1992; Соловиченко, Уваров, 2008; Мухина, 2009; Турусов, 2009; Чевердин, 2009; Шевченко, 2009; Уваров, Соловиченко, 2010).

В современных условиях при усилении требований экологизации и биологи-зации земледелия для оценки оптимальности используемых агротехнологий и способности агроценозов к устойчивому функционированию в пространстве и во времени при изменяющихся условиях среды требуется не столько оценка состояния агроэкосистем, сколько динамики их основных показателей (Романенков, 2011). Поэтому очевидно, что при изучении деградационных процессов под влиянием агроприёмов, а так же при разработке способов сохранения и повышения плодородия почв важно учитывать не только взаимодействие агроприёмов, но и длительность их применения, что даёт всестороннюю, наиболее объективную оценку направленности естественно-антропогенного почвообразования в агроландшафтах. Особое значение приобретают вопросы длительного комплексного воздействия обработок и удобрений, как основных звеньев современной системы земледелия на плодородие почв, а, следовательно, и урожайность сельскохозяйственных культур.

1.1. Влияние основной обработки на плодородие почвы

Обработка почвы - одно из главных звеньев в зональных системах земледелия, от которого в значительной мере зависит продуктивность сельскохозяйственных культур (Трофимова, Черников, 2009).

Способ основной обрабо�