Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изменение свойств дерново-подзолистых суглинистых почв Среднего Предуралья при создании мульчирующего слоя

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Изменение свойств дерново-подзолистых суглинистых почв Среднего Предуралья при создании мульчирующего слоя"

п г

I' ! : >

Г' *

< О "Л

1 На правах рукописи

ЛЕДНЕВ Андрей Викторович

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУГЛИНИСТЫХ почв СРЕДНЕГО ПРЕДУРАЛЬЯ ПРИ СОЗДАНИИ МУЛЬЧИРУЮЩЕГО СЛОЯ

06.01.03 — Агропочвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1998

Диссертация выполнена на кафедре агрохимии и почвоведения Ижевской Государственной сельскохозяйственной академии.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. П. Ковриго.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Н. Ф. Ганжара, доктор сельскохозяйственна наук Г. Е. Мерзлая.

Ведущая организация — Удмуртский Государственный научно-исследовательский институт сельского хозяйства.

Защита состоится 16 марта 1998 г. в 16 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 120.35.02 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 49. Ученый совет МСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ^ЦНБ МСХА.

Автореферат разослан ч . 1998 г.

А / 2с

Ученый секретарь —

диссертационпого совета — (у

кандидат биологических наук В. В. Говорина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Основной земельный фонд зоны Среднего Предуралья составляют дерново-подзолистые суглинистые почвы, характеризующиеся целым рядом неблагоприятных, с агрономической точки зрения, свойств. Только в Удмуртской Республике они занимают 65 % от площади пашни. Существующей в настоящее время практикой повышения их плодородия с помощью внесения органических удобрений и минеральных мелиорантов не всегда удается решить эту задачу. Разработанный комплекс агро-приёмов позволяет значительно повысить эффективность внесения этих материалов, защитить почву от неблагоприятных погодных условий, осуществить положительное комплексное воздействие на её свойства и увеличить урожайность полевых кульгур.

Система мероприятий по мульчированию почв разработана для зерновых культур, основных в полеводстве, как по распространению, так н по народно-хозяйственному значению.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы является всестороннее изучение действия различных мульчирующих материалов па свойства дерново-подзолистых суглинистых почв и урожайность зерновых культур, поиск возможности внедрения мульчирования в полеводство. В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:

1) выявить недорогие и высокоэффективные мульчирующие материалы;

2) изучить влияние, которое они оказывают на почву и урожайность зерновых культур;

3) разработать комплекс мероприятий по созданию и сохранению мульчирующего слоя в течение ротации зернового севооборота.

Научная новизна. Впервые проведены всесторонние исследования влияния различных мульчирующих материалов на свойства дериово-подзолистых суглинистых почв Удмуртской Республики и урожайность зерновых культур. Изучены и предложены производству нетрадиционные мульчирующие материалы: бентонитовая глина и известь.

Подавляющее большинство исследований по мульчированию проведено на овощных и плодовых культурах. В нашей яге работе объектом изучения были зерновые культуры, основные в полеводстве.

Разработана система агроприёмов, которая включает в себя профильные изменения строения и свойств почвы, мероприятия по созданию и сохранению мульчирующего слоя в течение длительного периода. Выявлен наиболее эффективный способ создания мульчелоя - перемешивание мульчирующих материалов с верхним пятисантиметровым слоем почвы.

Практическая значимость. Предложена производству система агроприёмов по созданию и сохранению мульчирующего слоя в течение ротации зернопарового севооборота. Выявлены перспективные мульчирующие материалы для применения в полеводстве.

Внедрение этой системы позволяет повысить плодородие дерново-подзолистых почв, увеличить эффективность использования органических и минеральных материалов, обеспечить прибавку зерна на 10-40 %.

Публикации. По основным материалам диссертации опубликовано четыре работы, одна сдана в печать.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованных источников (186 наименований, в т. ч. 32 работы иностранных авторов) и приложения. Общий объём работы - 226 страниц, основной текст изложен на 142 страницах машинописи, включает 12 таблиц и 54 рисунков. В приложении приведено 66 таблиц и представлена математическая обработка результатов исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основные понятия мульчирования почв (обзор литературы')

Рассмотрена история развития мульчирования в мире и в том числе в России. Приведен обзор существующих мульчирующих материалов. Охарактеризовано современное состояние мульчирования, показана перспектива его дальнейшего развития.

Обоснование выбора мульчматериалов для исследования

11а основе литературных данных показано влияние соломы, торфа, бен-1 оптовой глины и извести на основные свойства почвы и урожайность сель-скохо ¡лиственных культур. Приведено обоснование возможности использования тгих химических мелиорантов и органических удобрений в качестве мульчирующих материалов на дерново-подзолистых почвах под зерновые культуры.

Объекты и условия проведения исследований

Основным объектом исследований выбраны дерново-подзолистые суглинистые почвы Среднего Предуралья. Исследования проводились в Удмуртской Республике, имеющей типичные почвенно-климатические условия для этой территории. Действие мульчирующих материалов на этих почвах изучалось в лабораторном, производственном и двух полевых стационарных опытах в течение 1991-1996 годов.

Для лабораторного опыта 1 использован пахотный горизонт дерново-средиеиодзолистой срсднесуглинистой почвы. Полевые опыты 2 и 4 заложены на дерново-среднеподмлистой слабосмытои легкосуглинистой почве на покровных суглинках. Производственный опыг 3 - на дерново-слабоподюлнсюн слабосммюй срсднесуглинистой почве на тяжелых суглинках. [Точны, выбранные для исследовательской работы, имели разную степень окульгурениостн, но, в целом, уровень их плодородия не превышал средние показатели для Удмурши (табл. 1).

Таблица 1

Агрохимическая характеристика пахотного горизонта почв перед

Опыт рН ш Нг Б V, % Гумус, Р205 КгО

мг-экв, / ЮОг % мг/ кг почвы

1 4,7 4,0 12,6 75,9 1,4 105 118

2 4,9 3,4 11,4 77,0 1,1 133 102

3 5,3 '2,6 25,5 90,6 2,5 38 60

4 5,8 2,2 11,8 84,3 1,7 159 165

Погодные условия проведения опытов по годам резко различались. Вегетационные периоды 1991, 1992, 1995 и 1996 годов характеризовались засушливостью, а 1993 и 1994 - очень большой избыточной влажностью.

Экспериментальные исследования начались с проведения в 1991 году модельного лабораторного опыта 1. Цель опыта - проверить действие различных материалов, перспективных для использования в качестве мульчирующих, на уменьшение физического испарения влаги из почвы.

Опыт поставлен в керамических глазурованных сосудах высотой 14 см и диаметром 10 см. Повторность двукратная. Количество вариантов - 17. Для создания мульчирующих слоев использовался торф, навоз, солома, известковые материалы и бентонитовая глина, которые были перемешаны со слоем почвы 0-5 см.

На основе данных, полученных в лабораторном опыте, были выбраны варианты для закладки полевого опыта 2. Он был проведен на опытом поле ИжГСХЛ в учебно-опытном хозяйстве "Июльское" Вотшского района Удмуртской Республики. Полевой опыт заложен в два яруса, расположение делянок - систематическое. Повторность трёхкратная. Площадь опытной делянки - 120 м2. Площадь учетной делянки - 78 м2. Общее количество вариантов -13. В качестве мульчирующих материалов изучались: торф - 40 т/га, солома 5 т/га, известь 4 т/га и бентонитовая глина 8 т/га, как в чистом виде, так и в различных сочетаниях между собой.' Для создания мульчирующего слоя мульчматериалы были перемешаны со слоем почвы 0-5 си.

Опыт проведен в 1991-1992 году с озимой рожью (сорт "Крона"), в 1993 году с ячменем (сорт "Абава").

С целью проверки эффективности действия мульчирующих слоев в производственных условиях в колхозе им. Ленина Каракулинского района Удмуртской Республики был проведан опыт 3. Общая площадь делянки - 900 м. Учетная площадь - 792 м. Количество вариантов - 8. Расположение вариантов систематическое в 2 яруса. Для создания мульчелоя те же мульчирующие материалы, как и в полевом опыте 2, были перемешаны со слоем почвы 0-5 см. Опыт 3 проведен с озимой рожью сорта "Крона".

Полевой мелкоделяночный опыт 4 был проведен на опытном поле ИжГСХА в учхозе "Июльское". Цель опыта - выявить оптимальный способ

размещения изучаемых мелиорантов (торфа, соломы, извести, бентонитовой глины и их смесей) в пахотном горизонте. Для этого мелиоранты были внесены на различную глубину: 1 блок вариантов - мелиоранты перемешаны со слоем почвы 0-5 см, 2 блок вариантов - внесены на поверхность без перемешивания, 3 блок вариантов - перемешаны со слоем почвы 0-20 см. В данном случае, мы понимаем термин "мелиорант" в более широком смысле, как любой природный материал, который вносится в повышенных дозах и оказывает значительное длительное действие на свойства почвы. Это условно позволяет обобщить все выбранные для изучения материалы одним термином. Общее количество вариантов в опыте - 30. Размер делянок - 2,5 х 2,0 метров, площадь - 5 м2. Опыт заложен в 4 яруса, в 4-х краткой повторности, расположение делянок систематическое со смещением.

ti 1994 году в опыте 4 возделывался ячмень copra "Абава", в 1995г. -. овес copra "Улов" и в 1996г. - однолетние травы (горохо-овсяная смесь).

11|>и закладке опытов применялся следующий комплекс агроприёмов: i лубчкая обработка пахотного горизонта на глубину до 40 см, внесение в запас на четыре года в слой почвы 10-20 см фосфорно-калийных удобрений, поверхностное внесение мульчирующих материалов, перемешивание их с пя-шеаншметровым слоем почвы, посев зерновых кульгур с одновременным киссшисм в рядки фосфорно-азотных удобрений. Дальнейшие обработки ос) inca клялись только на глубину до 5 см с помощью зубовых и средних Д1КЫМ1ЫХ борон.

Па полевых опытах в течение вегетационного периода проводились следующие наблюдения и исследования: 1) изучали рост и развитие зерновых ьулмур по фазам роста; 2) анализировали их урожайность; 3) наблюдали влияние мелиорантов на агрохимические, агрофизические свойства почвы и на н шенение содержания в пахотном горизонте продуктивной влаги.

Три раза за вегетацию в полевых и два раза в производственном опыте были оюбраны и проанализированы образцы почв из слоев: 0-5; 5-10; 10-20 и 20-10 см.

Анализы почв проведены в межкафедрапыюй аналитической лаборатории ИжГСХА общепринятыми методам«-

Математическая обработка полученных данных проведена на ПК l'entmni 133/32 Е дисперсионным методом и методом оценки соответствия между наблюдаемыми и ожидаемыми (теоретическими) распределениями по критерию х2 (Б А. Доспехов, 1985).

Постановка опытов на дерново-подзолистых почвах с разным уровнем плодородия, в отличающихся rio погодным условиям вегетационные периоды, с различными зерновыми культурами позволило получить разносторонние данные по влиянию мульчирующих материалов на свойства почвы и уро/кайносп, нолевых культур.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Обоснование эффективности перемешивания мелиорантов со слоем

почвы 0-5 см

Перемешивание мульчирующих материалов со слоем почвы 0-5 см явилось новым подходом к теории и практики мульчирования. Мелкая заделка мульчматериалов имеет существенные преимущества перед традиционным размещением мульчи на поверхности почвы. Во-первых, позволяет сохранить мульчирующий слой в течение ряда лет без снижения его эффективности. Во-вторых, даёт возможность проводить необходимые агротехнические работы по возделыванию сельскохозяйственных культур. В-третьих, значительно расширяет область применения мульчирования в полеводстве. В-четиершх, позволяет использовать в качестве мульчирующих материалов минеральные мелиоранты.

Перемешивание мелиорантов со слоем почвы 0-5 см имеет преимущества и перед их глубокой заделкой. Во-первых, повышается их эффективность, так как при поверхностном размещении они являются не только мелиорантами, но и мульчирующими материалами. Во-вторых, снижается энергоемкость процессов возделывания сельскохозяйственных культур. В-третьих, действие мелиорантов распространялось на весь пахотный горизонт: известь за счет миграции кальция (за три года до нижней границы пахотного слоя), остальные мелиоранты за счет мульчирующего эффекта.

Влияние различных способов размещения мелиорантов в пахотном слое на его свойства показано в табл. 2. В таблице приведены данные только по мономелиорантам, потому что по ним закономерности проявились более четко. Так как во второй год исследований мульчирующие материалы, внесённые на поверхность пахотного горизонта, весенним боронованием были перемешаны со слоем почвы 0-5 см, то этот блок вариантов проанализирован только по одному году.

Показатели свойств почвы в различной степени изменялись в зависимости от способа размещения мелиорантов. Так из физико-химических свойств глубина заделки заметно влияла только на сумму обменных оснований, в большинстве случаев, она была максимальной при перемешивании мелиорантов со слоем почвы 0-5 см. Наибольшее влияние глубина заделки оказала на эффективность бентонитовой глины и торфа. При перемешивании их со слоем почвы 0-5 см сумма обменных оснований была соответственно на 10,0 и 8,9 % больше, чем при глубокой заделке. Это объясняется излишним разбавлением действующего вещества бентонитовой глины и торфа при перемешивании их со слоем почвы 0-20 см.

Важным моментом в нашем исследовании является то, что поверхностная заделка извести не привела к снижению ее эффективности, по сравнению с традиционным'способом внесения, но уменьшила себестоимость проведения известкования. В литературе подобных данных не встречено. Однако,

Таблица 2

Влияние мелиорантов и глубины нх заделки на свойства слоя почвы 0-20 см, урожайность зерновых культур и энергетический коэффициент (полевой мелкоделяночный опыт 4)

Глубина заделки Среднее Отклонения от

Показатели блок 1.0-5см блок 2. без заделки 1994 1995 1996 за три года показателей блока 1,

блок 3. 0-20см - /а

1 2 3 4 5 б 7

Бентонитовая глина 8 т/га

I. РИка 1 5.1 5,8 5,2 5,4 -

3 5,0 5,9 , 5,1 5,3 -0,6

2. 8, 1 13,6 12,1 11,4 12,4

ш-зкв /ЮОг 3 11,3 !М 10,3 11,1 -10,0

3 Г'умус, 1 43,5 32,0 41,4 39,0- -

т'га 3 35,5 32,1 42,4 36,7 -5,9

■1 Подвижный 1 449 551 435 478 -

фосфор, и/га 3 384 448 388 407 -15,0

! 5 Обменный 1 376 420 308 368

1 -калий, и/га 3 382 336 246 321 -12,7

| (> Пролукпшная 1 319 173 208 233 -

1 ила! а, м'/т 3 292 174 201 '222 -4,7

' 7 Урожайность, т/га зерновых сд. 1 3 4,52 4,78 2,87 2 99 1.82 1,58 3,07 3,12 '+1,5

Известь 4 т/га

1 'РИка 1 5,4 5,9 5,2 5,5 -

3 5,5 6.2 5,2 5,6 +2,4

2 Я, 1 14,6 13,0 11,9 13,2

кг-экв / ЮОг 3 13,6 13,9 11,0 12,8 -2,5

3. Гум>с, 1 39,8 33,8 40,6 38,1

т/га 3 36,3 30,9 38,0 35,1 -7,9

4 Нодиианый 1 447 496 425 456

1 фосфор, кг/га 3 461 499 396 452 -0,9

! 5 Обменный 1 348 422 313 361 -

калий, ы/га 3 396 , 403 271 357 -1,2

! 6 Г1рол>мивная I Г 304 ' 173 169 215

: влага, м'/га 3 319 Г 4,58 " ! 179 186 228 +5,9

| 7 Урожайность, 1 ! 3,00 1,93 3,17 -

| VI а зерноаьк ед ч 1 4,27 ! 2,34 1,59 2,73 -13,8

! 8 Энергетический 1 | 1.76 1 2,21 2,71 2.23 -

! И>>ффинИС)ГГ _________ 3 ] 1.39 ! 1.76 ]_2,2Э_ 1,79 -19,5

Ок'шт^ие табшши 2

1 2 3 4 /~Т 5 — 6 7

Торф 40 т/га

1. РНкс! 1 5,1 5,8 5,1 5,3 -

3 5,0 5,8 5,0 _512 -1,3

2, в, 1 12,2 12,4 11,4 12,0 -

мг-зкв /100г. 2 11,5 - - - -5,7

3 11,4 11,7 10,9 -8,9

3 Гумус, I 51,1 37,9 41,4 45,5 -

т/га 2 49,9 - - -2,3

3 46,1 30,9 41,4 39,5 -9,2

■4 Подвижный 1 48 1 505 302 429 -

фосфор, кг/га 2 401 - - - -16,6

3 478 473 311 421 -2,0

5. Обменный 1 457 406 220 361 -

калий, кг/га 2 381 - - . -16,6

3 417 445 268 377 Н,3

6. Продуктивная 1 337 172 196 235

влага, м'/га 2 322 - - - -4,5

3 307 165 180 217 -7,5

7. Урожайность, 1 4,59 2,83 1,92 з,н -

т/га зерновых 2 4,09 - - - -10.9

единиц 3 4,91 2,25 2,96 .-19 ...

8. Энергетический 1 1.57 2,08 2,70 2,12

коэффициент 2 1,40 - - - -10,8

3 1,15 1,66 2,42 1,84 1 "|2-9

Солома 5т/га

1. РНкс! 1 5,2 5,9 5,1 5,4

3 5,1 __5,8____ 5,2 5,3

2. Б, 1 12,3 12,5 10,8 11,9 . _

мг-лев /100г. г 11,3 - • - -8,1

3 12,4 12,5 11,2 12,0 ...

3 Гумус, I 44,9 35,0 42,4 40,8

т/га 2 46,0 - - • +2,4

3 44,3 "Л 42,6 40,3

4. Подвижный 1 370 481 348 400

фосфор, кг/га г 373 - - - +0.8

3 402 389 317 369 -7А

5. Обменный I 434 419 260 т -

калин, кг/га 2 448 - - ■ +3 2

3 410 379 299 363

6. Продуктивная 1 340 168 180 229

влага, м'/га 2 323 - - - -5.0

3 324 166 163 218

7. Урожайность, 1 4,19 2,82 1,95 3,00 -

т/га зерновых 2 4,09 - • • • -2.4

единиц 3 4,45 2,66 1,80 2,97 .. .

8.Энергетический 1 1.64 2,07 2,74 2,15 :

коэффициент 2 1,60 - •2,4 1

3 1,47 . _ -7 6

имеется целый ряд наблюдений, которые свидетельствуют о более рациональном внесении извести в слой почвы 0-10 см.

Глубина заделки мелиорантов оказала заметное влияние на содержание органического вещества в пахотном горизонте, но всех случаях оно было максимальным при перемешивании материалов со слоем почвы 0-5 см. Наибольшее влияние из мелиорантов глубина заделки оказала на действие торфа и извести. Мелкая заделка этих материалов повысила содержание органического вещества по сравнению с их глубокой заделкой соответственно на 9,2 и 7,9 %.

Влияние глубины заделки мелиорантов на содержание подвижного фосфора и обменного калия в пахотном горизонте зависело от вида мелиоранта. Перемешивание извести и, особенно, бентонитовой глины со слоем почвы 0-5 см повысило их содержание, по сравнению с глубокой заделкой, а, глубина заделки органических материалов и извести не оказала ясно выраженною влияния на их количество.

Перемешивание мелиорантов со слоем почвы 0-5 см повысило на 4,7-7,5 % содержание продуктивной влаги в пахотном горизонте, по сравнению с их глубокой заделкой. Исключение составила только известь, которая более эффективно действовала при перемешивании её со слоем почвы 0-20 см

Глубина заделки мелиорантов оказала заметное влияние на урожай-носи. зерновых культур, в большинстве случаях, их перемешивание со слоем иочиы 0-5 см повысило выход продукции с гектара. Из мелиорантов наибольшее влияние глубина заделки оказала на действие извести, превышение над глубокой заделкой составило 13,8 % .

Система агроприемов с перемешиванием мелиорантов со слоем почвы 0-5 см явилась самой энергетически выгодной во все три года исследований. Это связано тем, что при её использовании получена большая урожайность зерна и затрачено меньшее количество энергии.

Таким образом, перемешивание мелиорантов со слоем почвы 0-5 см, в большинстве случаев, оказало большее положительное влияние на свойства почвы, обусловило более значительное повышение почвенного плодородия, чем другие способы их внесения. При использовании системы агроприемов с поверхностной заделкой мелиорантов получена большая урожайность зерна, она явилась энергетически эффективной и обеспечила самую быструю окупаемость энергии, затраченной на получение сельскохозяйственной продукции

2_ Обсуждение влияния мульчирующих материалов, перемешанных со

Слоем почвы <¿0 см, щ с_т>йг!па пахотного горизонта и урожайность

iepn.OJH.IX культур

Почва является сложным природным образованием, в которой идет вшнмодсисшис множества разнородных факторов, определяющих протекание рамичниу по своей природе, но и большей или меньшей мере связанных

друг с другом процессов. Это объясняет сильное варьирование результатов в течение вегетационного периода и особенно в различные по погодным условиям годы. Тем не менее, многолетние исследования позволили выявить основные закономерности влияния мульчирующих материалов на свойства почпы и урожайность зерновых культур.

Для обсуждения отобраны мсномульчматериалы, так как по ним закономерности проявляются наиболее четко, а по эффективности они, в большинстве случаев, лишь незначительно уступали, а иногда даже превосходили, сложные смеси. Результаты исследований представлены в табл. 3. Показатели среднего арифметического рассчитаны по всем срокам определения за период с 1992 по 1996 год и включают данные полевых опытов 2 и 4.

2.1.Бентонитовая глина

Внесение бентонитовой глины в дозе 8 т\га в слой почвы 0-5 см оказало заметное влияние на агрохимические свойства пахотного горизонта. Произошло достоверное снижение обменной кислотности на 2,1 % и гидролитической кислотности на 5,6 % по сравнению с контролем бел мульчматериа-лов. Снижение кислотности объясняется нейтральной реакцией и высокой насыщенностью основаниями этого мелиоранта. Внесение бентонитовой глины достоверно повысило сумму обменных оснований в среднем на 7,3 % . Это обусловлено высоким содержанием в ней глинного минерала монтмориллонита, обладающего очень большой ёмкостью катионного обмена. Кроме этого, в процессе получения мелиоранта исходное сырьё измельчали на роликово-маятниковой мельнице и просеивали через набор сит, диаметр отверстий последнего - 0,074 мм. Подобная подготовка бентонитовой глины значительно увеличила её общую удельную поверхность.

Внесение бентонитовой глины, в большинстве случаев, повысило содержание органического вещества в пахотном горизонте, гумусированность п среднем за пять лет возросла по сравнению с контролем на 3,4 % при высоком уровне достоверности. Повышение гумуснроваиности объясняется стабилизирующим влиянием, которое оказывают глинные минералы на органическое вещество почвы. Исследованиями И.Льготски (1979) установлено, что бентонитовая глина увеличивает аккумуляцию простых органических соединений, а из гумуса, в первую очередь, фульвокислот.

Бентонитовая глина, перемешанная со слоем почвы 0-5 см, оказала положительное действие на содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте. Среднее превышение контроля составило 6,4 % при пысоком уровне достоверности. По-видимому, это объясняется улучшением фосфатного режима и положительной сорбцией фосфат - иона бентонитовой глиной. Сам механизм поглощения анионов монтмориллонитом очень сложный и до сих пор достаточно не изучен. Действие бентонитовой глины на содержание об-' менного калия выражено в меньшей степени, огличия от контроля н разные периоды определения изменяются в пределах ошибки опыта. Однако, по ли-

Таблица 3

В™якие мульчирующих материалов, перемешанных со слоем почвы 0-5 см, на свойства дерново-подзолистых суглинистых почв и урожайность зерновых культур, процент отклонения от ко ¡про ля

Показатели Сроки определения Сред- V

10.05 02.07 18.08 27.05 07.07 27.08 27.05 1 07.07 29.08 27.05 26.07 01.08 нее

1992 1992 1992 1993 1993 1993 1994 1994 1994 1995 1995 1996

1 .2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 16

Бентонитовая глина

РНкс! 4,5 0 2.1 0 2,2 4,5 0 0 2,0 0 5,5 4,0 2,1 2,0 -

Нг -12,8 2,3 -11,4 3,1 -5,7 0 0 9,5 4,8 -5,9 -22,7 -18,2 -5,6 9,0 -

Б 3,1 0 14,4 0 5,7 -3,3 28,2 8,9 16,7 6,2 1,7 5,6 7,3 8,4 0,55

Гумус -3,7 - -9,7 7,4 - 15,9 3,6 - -2,2 -0,3 13,9 4,8 3,4 7,8 0,22

р2о5 0,2 11,2 14,6 13,1 6,7 -4,3 18,0 2,9 2д ъл 4,1 4,6 6,4 6,3 0,78

к2 о 3,7 2,5 5,6 -2,3 -10,5 -5,6 -6,1 -2,0 -1,8 52,5 -12,9 4,1 2,3 16,1 0,01

Прод. влага 26,6 57,7 33,3 8,4 6,9 20,8 10,3 4,7 3,8 6,2 48,7 20,9 18,8 16,8 -

Урожай-сть - - 12,5 - - 16,0 - - 42,1 - 23,8 16,3 22,1 - -

Известь

РНкс1 11,4 13,3 6,4 30,9 22,2 29,5 4,0 9,8 7,8 0 9,1 4,0 12,4 9,6 -

Нг -21,3 -20,5 -34,1 -50,0 -25,7 -44,4 -10,0 -4,8 -28,6 0 -27,3 -13,6 -23,4 14,4 -

б 12,4 20,6 62,9 34,1 33,0 26,1 30,0 21,1 28,9 15,9 7,4 10,2 25,2 14,2 -

Гумус -6,3 - 8,3 -4,9 - -1,1 -6,9 - -9,2 7,8 18,2 7,4 1,5 8,8 3,61

р205 -15,0 15,2 33,5 28,6 1,6 -6,0 8,1 5,1 -14,1 1,6 2,2 5,8 14,2 4,00

к2о -6,1 1,4 24,6 20,9 -12,9 5,6 -17,3 -4,7 -8,9 24,2 10,4 5,7 3,6 13,7 5,18

Прод. влага -6,6 25,0 -12,1 -8,4 9,2 -18,4 2,1 2,9 -1,0 9,6 30,7 -1,7 5,5 16,6 1,89

Урожай-сть - - -2,6 - - 4,7 - - 44,0 - 29,3 23,2 19,7 - -

Окончание таблицы 3

! 1 ?. 3 4 5 6 7 8 9 10 П 12 13 14 15 16

1------ - Торс |>

РНксл 9,1 6,7 -2,1 14,3 13,3 9,1 0 0 0 0 5,5 2,0 4,8 5,4 0,79

Нг -19,1 2,3 -13,6 -6,3 -20,0 -5,5 25,0 33,3 14,3 0 -13,6 -9,1 -1,0 16,4 4,72

5 13,7 -1,0 -1,2 22,7 -3,2 13,6 2,4 0 12,4 0 5,6 6,7 8,1 1,33

Гумус 5,0 . 9,7 21,3 - 40,9 19,6 - 16,8 17,6 36,9 9,5 19,7 11,5 -

р2о5 -8,4 0,5 28,4 9,7 13,1 16,9 -19,7 -14,7 0,7 -2,5 -16,7 -16,3 -0,7 14,7 3,09

К20 9,5 26,5 43,1 7,3 0,9 -5,9 3,0 20,1 31,2 41,9 -11,7 -31,8 11,2 21,5 2,60

Прод. влага 5,5 94,2 30,3 14,5 3,2 -7,8 16,5 9,5 10,8 11,5 38,0 14,0 19,5 24,2 0,09

Урожай-сть „ 13,9 _ - 21,7 - - 44,3 - 22,1 22,5 24,9 - -

Солома

РНкп 9,1 0 -8,5 -4,8 8,9 -2,3 2,0 3,9 3,9 3,4 5,5 2,0 1,9 5,0 1,03

Нг -8,5 2,3 -4.5 3,1 -20,0 8,3 10,0 4,8 0 -11,7 -18,2 -4,5 -3,2 9,4 0,09

Б 7,2 -5,9 -5,1 -18,8 0 -15,2 10,9 2,4 5,2 8,8 4,1 0 -0,5 8,8 3,00

Гумус 0 8,3 32,8 - 23,6 20,3 - -11,6 7,5 27,5 25,4 14,9 13,8 3,99

Р;05 -8,4 0,5 28,4 9,7 13,1 16,9 -19,7 -14,7 0,7 -2,5 -16,7 -16,3 -0,7 14,7 3,09

К30 -4,3 20,7 9,9- -9,2 0 16,4 28,2 -9,7 36,3 -0,7 -12,2 5,5 15,8 3,09

Прод. влага 2,0 44.2 28,8 -0,9 -3,7 -2,4 12,1 19,7 9,4 11,5 37,3 4,7 12,4 15,1 1,05

Урожай-сть - 4,7 - - 18,9 - - 31,8 - 21,7 24,5 20,3 - -

тературным данным этот мелиорант хорошо поглощает ион калия, что защищает его от вымывания из пахотного горизонта.

Мульчирование почвы бентонитовой глиной увеличило в пахотном го-риюнте содержание продуктивной влаги, превышение над контролем составило 183 %. Это связано с тем, что глинные минералы, входящие в её состав, обладали большой влагоёмкостыо и высокой оструктуривающей способностью. Результаты исследований показали, что внесение бентонитовой глины в дозе 8 т/га существенно изменили коэффициенты, характеризующие структурное состояние почвы: степень агрегатированности повысилась на 22,7 и гранулометрический показатель структурност и на 0,2.

Последействие бентонитовой глины на свойства почвы и урожайность полевых культур проявлялось в течение трех лет.

2.2. Известь

Внесение извести в дозе 4 т\га в слой почвы 0-5 см оказало наибольшее влияние ни физико-химические свойства пахотного горизонта, по сравнению с другими мульчирующими материалами (табл. 3). Во все сроки определения четко прослеживается снижение как обменной, так и гидролитической кисло гност и (в среднем по срокам на 12,4 и 23,4 % соответственно) и увеличение суммы обменных оснований (в среднем по срокам на 25,2 %). Эгот эффект ог внесения извести в почву общеизвестен и основан на нейтрализации органических и минеральных кислот, находящихся в почвенном растворе, и вытеснении иона водорода и алюминия из почвенного поглощающего комплекса

Действие извести на содержание органического вещества в пахотном горизонте противоречиво. В одних случаях её внесение в слой почвы 0-5 см повысило гумусированность, в других случаях уменьшило. В среднем за пять лет наблюдений установлено лишь незначительное повышение содержания гумуса - 1,5 % от контроля при невысоком уровне достоверности.

Мульчирование почвы известью достоверно повысило в ней содержание поднижпого фосфора в среднем на 5,8 % . По-видимому, это связано с улучшенном фосфатного режима из-за перевода фосфатов полутораоксидов в фосфаты кальция. Влияние извести на содержание обменного калия в пахотном слое чечко не проявилось. В одних случаях его общее количество на 20-25 % превышало контроль, в других случаях было на 5-17 % меньше, по-этму среднее арифметическое за пять лет равное + 3,6 % является математически не доказуемым.

Известь оказала, по сравнению с другими мульчматериалами, наименьшее влияние на содержание продуктивной влаги в пахотном горизонте, превышение над контролем составило только 5,5 % при среднем уровне достоверности. Действие извести по сохранению влаги основано на улучшении оструьтуренноети верхней части пахотного слоя и некотором уменьшении его плотности (в среднем на 3-5 %).

- /

В опытах подтвердилось длительное последействие СаССЬ на свойства почвы. На второй год, в ряде случаев, её эффект даже превышал действие, которое она оказала непосредственно в год внесения.

2.3. Торф

Действие торфа, внесённого в слой почвы 0-5 см в дозе 40 т'га, на почвенную кислотность пахотного горизонта различное (табл.3). В полевом опыте 2 он заметно снизил почвенную кислотность, в полевом опы те 4 подобный эффект наблюдался только в последействии.

Влияние торфа на сумму обменных оснований более стабильно, В большинстве случаев произошло достоверное увеличение этого показателя в среднем на 6,7 %. Это связано с тем, что торф является природным ионообменным материалом с высокой ёмкост ью поглощения, причем кроме физико-химической он обладает и химической поглотительной способностью. В нашем случае, для закладки опыта использовался торф с ёмкостью катнонного обмена 160-180 мг-экв.\100 г абс. сух, вещества.

Перемешивание торфа со слоем почвы 0-5 см оказало самое значительное влияние, по сравнению с остальными мульчирующими материалами,-на содержание органического вещества в пахотном горизонте. Среднее превышение контроля по всем срокам определения составило 19,7 %. Это хорошо, изученный эффект объясняется тем, что сухое вещество торфа на 80-90 % состоит из органики, в составе которой высокое содержание гумусовых кислот.

Внесение торфа в слой почвы 0-5 см привело и к самому значительному, по сравнению с другими мульчматериалами, повышению содержания в пахотном слое обменного калия (в среднем на 11,2 %). Это повышение в обоих случаях является математически доказуемым при высоком уровне достоверности. Высокая эффективность торфа в наших опытах, по-видимому, объясняется его поверхностным размещением.

Торф обусловил и наибольшее увеличение в пахотном горизонте запасов продуктивной влаги, среднее превышение за пять лет, по сравнению с контролем, составило 19,5 %. Это объясняется тем, что мульчирование торфом оказало положительное комплексное воздействие на почву. На её поверхности образовался рыхлый, хорошо оструктурепний слой, его плотность в среднем 5-8 % была меньше контроля. Это заметно увеличивало водопроницаемость пахотного горизонта в течение всего вегетационного периода. В то же время мульчслой служил препятствием для испарения почвенной влаги. Это действие наиболее ярко проявлялось весной, пока растения еще не вступили в фазу кущения. Кроме этого, сам торф обладал очень большой вла-гоёмкостью.

Положительное действие мульчторфа на свойства почвы и урожайность • зерновых культур проявилось как на второй, шк и на третий год после внесения.

-УЗ-

2.4. Солома

Влияние соломы, внесённой в слой почвы 0-5 см в дозе 5 т\га, на физико-химические свойства пахотного горизонта носит противоречивый характер. Так в нолевом опыте 2 внесение соломы, в большинстве случаев, привело к подкислению почвы и уменьшению суммы обменных оснований, а в полевом опыте 4, наоборот, способствовшю снижению кислотности и увеличению суммы обменных оснований. Большие колебания объясняются зависимостью этих показателей от скорости разложения данного мульчматериала, которая в свою очередь сильно зависит от внешних условий. В случае медленного разложения образуется значительное количество кислых промежуточных продуктов распада. При благоприятных внешних условиях этого не происходит. Размещение соломы в верхней части пахотного горизонта ускоряет ей минерализацию, поэтому в целом за пять лет наблюдалось некоторое снижение почвенной кислотности.

Мульчирование соломой обеспечило математически достоверное увеличение содержания органического вещества в пахотном горизонте в среднем на 14,9 %, по сравнению с контролем. Это несколько уступило действию торфа, как по величине прибавки, так и по уровню достоверности, но значительно превысило эффективность минеральных мульчирующих материалов.

Внесение соломы обеспечило математически достоверное повышение в пахотном горизонте содержания обменного калия в среднем на 5,5 %, уровень достоверности средний. Это объясняется большим содержанием калия в соломе и его высвобождением в результате минерализации органического вещества.

Относительно влияния соломы на содержание подвижного фосфора в почве сложно сделать определённые выводы. В полевом опыте 2 его количество, в среднем по опыту, возросло на 10,0 %, а в полевом опыте 4 - уменьшилось на 11,5 %, по сравнению с контролем. По-видимому, это объясняется скоростью разложения соломы и её видовым составом. В первом случае, в опыте использовалась ячменная, а во втором случае - ржаная солома.

Внесение соломы в слой почвы 0-5 см привело к увеличению количества продуктивной влаги в среднем на 12,4 %. Её действие по ослаблению испарения обусловлено за счет уменьшения скорости ветра у поверхности почвы, понижения температуры почвы и противодействия диффузии водяных паров. Кроме этого, в ясные дни под мульчой из соломы наблюдалось выпадение надпочвенной и внутрипочвенной росы. Эффективность ослабления непродуктивного испарения по мере разложения соломы уменьшилась, но даже на третий год после внесения сохранилась на довольно высоком уровне.

2.5. Влияние мульчирующих материалов на урожайность зерновых культур

. Наиболее объективная оценка мульчирования зерновых культур выражается в повышении или снижении их урожайности.

- Ш-

1992 199. 1994 1995 1996

Рис. Влияние мульчирующих материалов на урожайность зерновых культур

РИзвесть

□ Торф ВСолома

внср 05

В. большинстве случаев, изучаемые мульчирующие материалы в различные по погодным условиям годы обеспечили математически достоверную прибавку урожайности. По годам прибавки от мульчирования сильно изменялись, так как зависели от вида мульчматеряала, биологических особенностей выращиваемых культур, от погодных условий и периода, прошедшего после создания мульчслоя.

Наиболее стабильное положительное влияние на урожайность оказали органические мульчирующие материалы и бентонитовая глина. Эффективность извести колебалась от очень высокой до очень низкой. Максимальное действие мульчматериалов наблюдалось в первый год после внесения, в дальнейшем их влияние на урожайность ослабевало.

Наиболее отзывчивой зерновой культурой на созданный на поверхности почвы мульчирующий слой оказался ячмень. Наименее отзывчивой культурой явилась озимая рожь, так как она обладала хорошо развитой корневой системой и меньше зависела от почвенного плодородия.

Мульчирующие материалы оказали наибольшее влияние на урожайность в засушливые годы, особенно если наблюдалась весенняя засуха.

Исследования, проведенные в производственных условиях (опыт 3), полностью подтвердили результаты полевых опытов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Предложен способ повышения плодородия дерново-подзолистых почв с помощью создания на их поверхности мульчирующего слоя путем перемешивания мульчирующих материалов со слоем почвы 0-5 см. Для создания мульчирующего слоя, наряду с традиционными органическими материалами, рекомендуется использовать минеральные мелиоранты - известь и бентонитовую глину.

2. Разработана система агротехнических мероприятий по созданию и сохранению мульчирующего слоя в течение ротации зернопарового севооборота,-сущность которой заключается в глубокой обработке, разрушающей плужную подошву и подзолистый горизонт, внесении фосфорных и калийных удобрений в запас на 3-4 года, поверхностном внесении мульчматериалов.

перемешивании их со слоем почвы 0-5 см; последующие обработки проводились только на глубину 0-5 см.

3. Перемешивание мульчирующих материалов со слоем почвы 0-5 см позволяет наиболее эффективно использовать внесённые мелиоранты и даёт возможность проводить необходимые агротехнические мероприятия с сохранением мульчирующего слоя в течение ряда лет, что значительно расширяет область применения мульчирования в полеводстве.

4. Установлено, что изученные мульчматериалы оказывают положительное комплексное воздействие на почву. В большинстве случаев, они снижают почвенную кислотность, повышают сумму обменных оснований, содержание гумуса, элементов минерального питания, степень осзруктуренности и количество продуктивной влаги в пахотном слое. Наибольшее влияние на физико-химические свойства оказывает мульчирующий слой с известью, на химические и водные свойства - мульчелой с торфом.

5. Предложенный комплекс агротехнических мероприятий позволяет увеличить урожайность зерновых культур на 10-40 % но сравнению с контролем без мульчматерн&тов. Эффективность этих мероприятий снижается в ряду культур: ячмень, овес, озимая рожь. Максимальное действие мульчирующих материалов наблюдалось в перный год после внесения, в дальнейшем оно ослабевало, но проявлялось в течение трёх лет.

6. Система агроприёмов, в которой мелиоранты перемешиваются со слоем почвы 0-5 см, является наиболее энергетически эффективной я обеспечивает самую быструю окупаемость энергии, затраченной на получение сельскохозяйственной продукции.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для повышения плодородия дерново-подзолистых почв предлагается использовать следующую систему агроприёмов по созданию и сохранению му льчирующего слоя в течение ротации зернопарового севооборота (чистый пар, озимая рожь, ячмень, овёс).

Система агроприёмов включает следующие мероприятия.

1. Чшелевание на глубину 40 см с целью разрушения плужной подошвы и подзолистого горизонта.

2. Внесение в почву фосфорных и калийных удобрений в запас на четыре года на глубину 10-20 см.

3. Поверхностное внесение мульчирующих материалов.

4. Обработка почвы культиватором КВФ-2,8 для перемешивания мул ьч материал о в с верхним 0-5 см слоем почвы.

5. Посев зерновых культур с одновременным внесением в рядки фос-форно-азотных удобрений.

Дальнейшие обработки осуществлять только на глубину до 5 см зубовыми и средними дисковыми боронами.

II. В качестве мульчматериалов рекомендуется использовать торф, солому, известь и бентонитовую глину.

- /<?-

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Ковриго В. П., Леднсв А. В. Влияние увеличения углекислого газа в почвенном воздухе на величину и качество урожая зерновых культур и изменение плодородия дерново-подзолистых почв II Агрономическая наука — достижения и перспективы: Тез. докл. науч. конференции, посвящ. 50-летию агрономического факультета КСХИ.— Киров, 1995.— С. 82—83.

2. Ковриго В. П., Леднев А. В. Влияние мульчирования на урожайность ячменя, сохранение продуктивной влаги и изменение агрохимических показателей дерново-подзолистых суглинистых почв/У Тез. докл. научно-производственной конференции профессорско-преподавательского коллектива. — Ижевск, 1995, — С. 8.

3. Ковриго В. П., Леднев А. В. Изменение свойств пахотного слоя дерново-подзолистых почв и урожайности зерновых культур под влиянием мульчирования/У Тез. докл. II съезда Общества почвоведов (27—30 июня 1996 г.). Кн. 1. — С.-Пб., 1996.— С. 352.

4. Ковриго В. П., Леднев А. В. Влияние мульчирования почвы на урожайность зерновых культур//Актуальные проблемы аграрного сектора: Труды научно-практической конференции. Ч. 2 — Ижевск, 1997.— С. 53.

Обгем 1 п. л.

Заказ 104

Типография Издательства МСХА 127550, Москва, Тимирязевская ул., 44

Тираж 100