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"

Н-3-1Ы

На правах рукописи ЛЕДНЕВ Андрей Викторович

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ СРЕДНЕГО ПРЕДУРАЛЬЯ ПРИ СОЗДАНИИ МУЛЬЧИРУЮЩЕГО слоя

06.01.03 — Агропочвоведение

. Автореферат диссертации hïi соискание ученой степени • кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1998

^ДЯ'Л' ~ 9л ог^< 'Тл/е-ЗсуЮ^ ъро С: ^

Диссертация выполнена на кафедре агрохимии и почво ведения Ижевской Государственной сельскохозяйственной академии

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

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор Н. Ф. Ганжара, диктор ссльскохозяиственых нау^ Г. Е. Мерзлая.

Ведущая организация — Удмуртскли Государственный научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится 1Ь марта 1998 г в 1Ь ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 120 35 02 в Чосков ской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева

Адрес 127550, Чосква, Тимирязевская чл, 19 Ученый совет \\СХ\

С диссертацией можно о 'накопиться в ЦНБ ЧСХА

Автореферат раюслан ^ ^У 1998 г

~> ? - . -- ^

Ученый секретарь ' - -

диссертационного совета — (

кандидат биологических наук В. В. Говорила

7 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 мелно-" рантов не всегда удаётся 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 и по народно-хозяйственному значению.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы является всестороннее изучение действия различных мульчирующих материалов на 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 зерно-■ вых 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 дерново-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 проведе-. но на овощных и плодовых культурах. В нашей же 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 сохра-• нению 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 агро-приёмов по созданию и сохранению мульчирующего слоя в течение ротации зернопарового севооборота. Выявлены_п»еяе1тиныс мульчирующие материалы для \

. \ НАУЧНАЯ

\ --

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 рчботы, одна сдана в печать

Структура и объем 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 объем работы - 226 страниц, основной текст изложен на 142 страницах машинописи, включает 12 таблиц и 54 рисунков В приложении приведено 66 габчиц и представлена математическая обработка результатов исследований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Основные понятия мульчирования почв (обзор литературы') Рассмотрена история развития мупьчирования в мире и в том числе в России Приведен обзор существующих мульчирующих материалов Охарактеризовано современное состояние мульчирования, показана перспектива его дальнейшего развития

Обоснование выбора м\ зьчматериалов для исследования На основе зитературных данных показано влияние соломы, торфа, бентонитовой глины и извести на основные свойства почвы и урожайность сельскохозяйственных культур Приведено обоснование возможности использования Ш1х химических мелиорантов и органических удобрений в качестве мульчирующих материалов на дерново-подзолистых почвах под )ерновые 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 1991-1946 годов

Для лабораторного опыта 1 испопыован пахотный горизонт дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почвы Полевые опыты 2 и 4 валоже-ны на дерново-среднеподзо шетой сзабосмытой легкосупинистои почве на покровных су! 1инк1х Г1рои)во1ственныи опыт "5 - на дерново-чабопополисгои сзпбоьмык'и сришесуг шнистой почве на гчжепых суглинках ГТочпы ныГцынные для исс юовате 1ыкой работы, имели разную степень окучьтуренноезн но в не юч уровень их плодородия не превышал средние жни иа ж для V тчуртим (г ю I I)

. - . Таблица 1

Агрохимическая характеристика пахотного горизонта почв перед

■ закладкой опытов (средние величины) _

Опыт рНш Нг Б V, % Гумус, % РА КаО

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 слоёв 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 опытном поле ИжГСХА в учебно-опытном хозяйстве "Июльское" Боткинского 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.1 Для создания мульчирующего слоя мульчматериалы были перемешаны со слоем почвы 0-5 см.

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

С целью проверки эффективности действия мульчирующих слоёв в производственных условиях в колхозе им. Ленина Каракулинского района Удмуртской Республики был проведён 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 пате ИжГСХА в учхозе "Июльское". Цель опыта - выявить оптимальный способ

-з-

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

В 1994 году в опыте 1 возделывался ячмень сорта "Абава", в 1995г овес сорта "Улов" и в 1996г - однолетние травы (горохо-овсяная смесь)

При закладке опытов применялся следующий комплекс агроприбмов пубокая обр1ботка пахотного горизонта на глубину до 40 см, внесение в запас на четыре года в стой почвы 10-20 см фосфорно-калииных удобрений, иовсрчносшое внесение мульчирующих материалов, перемешивание их с пя-тнеантиметровым слоем почвы, посев зерновых культур с одновременным внесением в рядки фосфорно-азотных удобрений Дальнейшие обработки осу unci в гялись гизько на пубину до 5 см с помощью зубовых и средних дисковых борон

На полевых опытах в течение вегетационного периода проводились след>юшие наблюдения и исследования 1) изучали рост и развитие зерновых культур по фазам роста, 2) анализировали их урожайность, 3) наблюдали влияние мелиорантов на агрохимические, агрофизические свойства почвы и на изменение содержания в пахотном горизонте продуктивной влаги

1 рн раза за вегетацию в полевых и два раза в производственном опыте были отобраны и проанализированы образцы почв из сюев 0-5, 5-10, 10-20 и 20-40 см

Анализы почв проведены в межкафедральной аналитической лаборатории ИжГСХА общепринятыми методами

Математическая обработка полученных данных проведена на ПК Pentium 13^'32 Ь дисперсионным методом и методом оценки соответствия между наблюдаемыми и ожидаемыми (теоретическими) распредечешрши по критерию i" (Б А Доспехов, 1985)

Постановка опытов на дерново подзопистых почвах с разным уровнем плодородия в опичаюшихсм по поюдным усювиям вегетационные периоды, с рашичными ¡ерновыми кузьгурами щпвотичо получить разносторонние данные по влиянию м> зьчирующих материалов на свойства почвы и )po<hjtiiu>irb по !свых kv 1ыур

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

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, даёг возможность проводить необходимые агротехнические работы по возделыванию сельскохозяйственных культур. В-третьих, значительно расширяет область применения мульчирования в полеводстве. В-четвертых, 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 энергоёмкость 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, вне-" сйпные 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 нх 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

В шяние мелиорантов и глубины их адделки на свойства слоя почвы 0-20 см. урожайность зерновых культур и шергетический коэффициент (полевой мепкоделяночный опыт 4)

Показатели

I 1 РИ«л

¡2 Б" мг-эи Шг ) Гумус

[ г га__

| 4 Подвижный | фосфор кг га 5 Обменныи

калнй, кг'га__

1 6 Продуктивная

| елага^ м I а_

7 Урожайность т'га черновых ед

ГРНкп

I 4 Подвижный фосфору кг/га

5 Обменныи калии кт.гз

6 Прол> иггивная влага м га

У V рожай ность. г га зерновых ел К >нергетмчсскии

ГогффшшСНТ

Окончание таблицы 2

- . • ! 2 ' ' ! • 3 1 ■ 4 | 5 • | ■6 ■ 1 - 7

- Торф 40 т/га - -

1РНкс1 1 5,1 - 5.8 5,1 5,3

3 5.0 5,8 5.0 5.2 -1,3

2. Б, . 1 12,2 12,4 11,4 12.0

мг-экв./ЮОг. 2 11,5 . • . . ■ -5,7

3 11,4 11,7 9.7 10,9 -8,9

3. Гумус, 1 51,1 ' 37,9 41,4

т/га 2 49,9 . - - - -2,3

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

4 Подвижный 1 481 , 505 г 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 +4,3

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 3,11

т/га зерновых 2 4,09 . - - - - -10,9

еднниц 3 4,91 2,25 1,72 2,96 ' -4,9

8. Энергетический 1 1,57 2,08 2,70' . .2,12

коэффициент - ' ' 2 1,40 : ; - -10,8

• - . 3 1,45 1,66 ' 2,42 • --12,9

• Солома 5т/га

1. РНка I 5.2 . ' 5.9 5,1 , 5,4 .

3 5,1 '5,8 5.2 5.3 -0,6

2. в, ; 1 . , 12.3 , 12.5 10,8 . 11.9

ммив /100г. ...■ 2 11,3 . . - -8,1

3 - 12,4 12,5 11,2 12,0 Ч* .

3. Гумус, 1 44,9 35,0 42,4 40,8

т/га г- • 46,0 ' • . - - - - . - '. +2,4 .

3 44,3 34,1 42,6 40,3 -1Л

4. Подвижный . с 1 ,370 . 481 348 . 400

.. фосфор, кг/га 2 373 - - ' - . . +0.8

3 402 389 317 369 -7,6

5. Обменный 1 434 419 260 371 -

калий, кг/га 2 448 . ■ . - ■ - - +3,2

3 410 379 299 ■ 363 •2,2

6. Продуктивная 1 340 168 180 229

влага, м'/га 2 323 • . - , -5,0

■ 3 324 166 163 218 -и -

7. Урожайность, 1 4,19 2,82 1.95 3,00 -

т/га зерновых . 2: 4,09 - • - ' -2.4

еднниц 3 4,45 2.66 1,80 2,97 -0,6

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

коэффициент "" 2 1,60 - - -2.4

3 1,47 1,96 2,53 1,49 ^ -7 6

имеется петый ряд наблюдений которые свидегечьетвуют о более рациональном внесении извести в слои почвы 0-10 см

Гчубнна заде 1ки мелиорантов оказала пметное влияние на сочержание органического вещества в пахотном горизонте, по всех случаях оно было максимальным при перемешивании материалов со споем почвы 0-^ см Пан-бочмнее влияние из ме шорантов гчубнна пде 1ки окпзала на действие торфа и извести Мелкая таделка mix материалов повысича соаержание органического вещества по сравнению с н\ гчубокон задечкой соответственно щ '',2 и 7,9 %

Влияние глубины заделки мелиорантов на содержание подвижного фосфора и обменного калия в пахотном горизонте ивнеечо от вида мечио-ранга Перемешивание извести и особенно, бентонитовой глины со слоем почвы 0-5 см повысило их сочержание, по сравнению с глубокой задечкой, а глубшп »аделки органических материалов и извести не ока юла ясно выраженного влияния на их количество

Перемешивание мечнорантов со споем почвы 0-5 см повысило на 4,7-7/ "о содержание продуктивной влаги в пахотном горизонте, по сравнению с их пубокой заделкой Исключение составила только известь, которая более »ффективно действовала при перемешивании ьё со слоем почвы 0-20 см

1 пбинз тдечки мечнорантов оказала заметное влияние на урожайность «ерновых кучьтур, в большинстве счучаях, их перемешивание со слоем почны 0-5 см повысило выход продукции с гектара Из мелиорантов наибольшее влияние пубина заделки оказала на действие и шести, превышение над пубокой задечкой составило 13 8 "о

Система лгроприемов с перемешиванием мелиорантов со слоем почвы 0-5 см явилась езмой »нергетически выготнои во все три года иссчедований ">го связано тем, что при её иепочьзовании получена большая урожайность >ерна и затрачено меньшее количество шергии

Тзким образом, перемешивание метиорантов со слоем почвы 0-5 см, в большинстве случаев, оказало бопьшее почожителыюе влияние на свойства почвы, обусловило бочее тачительное повышение почвенного плодородия, чем другие способы их внесения При испо !ьювании системы агроприемов с поверхностной зале ikoh мечнорантов почучена бочьшая урожайность )ерна, она явилась жергегически >ффекгивнои и обеспечила счмую быструю окупаемость >нергии, затраченной на поучение сечьскохозянственной продукции

2 Обсх/ндение влияния м\ 1ьчирукнцнх материалов, перемешанных со WloeM почвы 0-5 см, н 1 имшетпч п 1ХЧГНОГО гори »онта и урожайность к.рнон11\ ку 1ьгур

Почка является с шдным мрироншм обрашванием, в которой идет в1аимо1<.ис1вие mho*cciuj ринорошых фниоров опрече 1яющи\ протекание различных по своей природе но в ботыиси 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 позвонили выявить основные закономерности влияния мульчирующих материалов на свойства почвы и урожайность зерновых культур

Для обсуждения отобраны моном\ чьчматериалы, гак как по ним закономерности проявляются наиболее четко, а по эффективности они, в большинстве случаев, лишь незначитечыю уступали, а иногда даже превосходили, сложные смеси Результаты иссчедований представлены в табл 1 Пока-затечи среднего арифметического рассчитаны по всем срокам определения ia 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 кисчотности на 2,1 % и гидролитической кислотности на 5,6 % по сравнению с контролем бе» мульчматериа-лов Снижение кислотности объясняется нейтральной реакцией и высокой насыщенностью основаниями этого мечиоранта 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 метьнице 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 в среднем за пять лет возрос за по сравнению с контролем на 3,4 % при высоком уровне достоверности Повышение гумусированностн 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, фучьвокислот

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 высоком уровне достоверности По-видимому, это объясняется узучшеннем фосфатного режима и положитечьной сорбцией фосфат - иона бентонитовой глиной Сам механизм nor шщения анионов монтмориллонитом очень езожный и до сих нор достаточно не изучен Дснствие бентонитовой пины на содержание обменного калия выражено в меньшей степени опичич or конзро !ч в разные мернош опречечения вменяются в предезах ошибки опыта Ошако, по ли-

Таблица 3

Влияние мульчирующих материалов, перемешанных со слоем почвы 0-5 см, на свойства дерново-подзолистых суглинистых почв и урожайность зерновых культур, процент отклонения от контроля

Показатели Сг юки определения Сред- V

10.05 02.07 18.08 27.05 07.07 27.08 27.05 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 9 10 11 12 13 14 15 16

- Бентонкговая глина

РНка 4,5 0 2.1. 0 2 Л 4,5 0 0 2,0 0 5,5 4,0 2,1 2,0 , - -

Нг -12,8 2,3 -И,4 3,1 -5,7 0 0 9,5 48 -5,9 -22,7 -18 Л -5,6 9,0 - "

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

Гумус , -3,7, : - . -9,7 7,4 15,9 '3,6 -2 Л- -0,3 13,9 4,8 3,4 7,8 0Д2,

р2о5 0,2 ид 14,6 13,1 6,7 -4,3 18,0 2,9 2 Л 3 Л ,4,1 4,6 6,4 6,3. 0,78

К20 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 V- ■

Урожай-сть 1 - ■ ■ - 12,5 - -■ 16,0 42,1 - 23,8" 163 22,1

' -':.',*' Извесл, ' " - ' '.;

РНкс, •• 11,4 13,3 6,4 30,9 22а 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 48 -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; юл ,25,2 14 Л -

Гумус -6,3 - . 8.3 -4,9 - -1,1 -6,9 -9 Л .7,8 18 Л 7,4 1,5 8,8 3,61

Р:05 . -15,0 15,2 33,5 28,6 1,6 -6,0 8,1 8,7. 5,1 -14,1 1,6 2Л 5,8 14,2 4,00,

К20 -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 9Л -18,4 2,1 2,9 -1,0 9,6 30,7 -1,7 ■ 5,5 16,6 1,89

Урожай-сть - ■ •2,6 ■ - 4Д - - ■ 44,0 ■ - • 293 23 Л 19,7 ' -

I т^—»-7

Окончание таблицы 3

1 2 3 4 5 1 6 ! 7 ! 8 9 ю 11 12 13 14 15 16

Торс )

РНш 9,1 6,7 -2,1 143 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

15,5 13,7 -1,0 -и 22,7 -3,2 13,6 2,4 0 12,4 0 5,6 6,7 8,1 1,33

Г'умус 5,0 - 9,7 21,3 - 40,9 19,6 - 16,8 17,6 36,9 9,5 19,7 11,5 -

Р:0, -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 31Д 41,9 -11,7 -31,8 «и 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 24,2 009

^ рожай-сть - - 13,9 - - 21,7 • - 44,3 - 22,1 22,5 24,9 - .

Солома

РНШ 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 1 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 1 0 1 8,3 | 32,8 - 23,6 20,3 - -11,6 7,5 27,5 25,4 14,9 13,8 3,99

-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

К}0 | -4,3 -9,5 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

1 Прод влага | 10 44,2 ] 28,8 1 -0,9 -3,7 -2,4 12,1 19,7 9,4 М.5 37,3 4,7 12,4 15,1 1,05

Урожай-с п. ( - ! - 1 4,7 1 - Л, 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-4 ризонте содержание продуктивной влаги, превышение над контролем составило 18,8 %. 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 агрегатированиости повысилась на 22,7 и гранулометрический показатель структурности 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 на 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 кислотности (в среднем по срокам на 12,4 и 23,4 % соответственно) и увеличение суммы обменных оснований (в среднем по срокам на 25,2 %). Этот эффект от 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. '.''г..-- " -

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

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

Известь оказала, по сравнению с другими мульчматерналами, 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 оструктуренности верхней части пахотного слоя и некотором уменьшении его плотности (в среднем на 3-5 %).

В опытах подтвердилось длите шное последействие CaCOi на свойства почвы Па второй год, в ряде слу тев, ее зффект лаже 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 (габл В нолевом опыте 2 он заметно снизил почвенную кислотность, в полевом опьне 4 подобный эффект наблюдался только в пос 1едействии

Влияние торфа на сумму обменных оснований более стабильно В большинстве случаев произошло достоверное увеличение ггого покаппе 1я в среднем на 6,7 % Это связано с тем, что торф является природным ионообменным материалом с высокой ёмкостью поглощения, причем кроме фи шко-химической он обладает и химической поглотительной способностью В нашем случае, для закладки опыта использовался торф с ёмкостью катионного обмена 160-180 мг-эквМ 00 г абс сух вешества

Перемешивание торфа со слоем почвы 0-S см оказало самое значительное влияние, по сравнению с остальными мучьчируюшими материалами, на содержание органического вещества в пахотном горизонте Среднее превышение контроля по всем сракам определения составило 19,7 % Ото хорошо изученный эффект объясняется тем, ню cvxoe вещество торфа на 80-90 % состоит из оргаиики, 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 tana-сов 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 Па ее поверхности образовался рыхлый, хорошо оструктуренныи стой, его плотность в среднем Hi 5-8 % была меньше контроля Это иметно увеличивало водопроницаемость пахотного горизонта в течение всего вегетационного периода В то же время мульчелой служил препятствием для испарения почвенной влаги Это действие наибопее ярко проявлялось весной, пока растения еще не вступили в фазу кущения Кроме cram, сам торф обладал очень большой вла-гоём костью

Положительное тействие мульчгорфа на свойства почвы и урожайность ¡ерновых кульгур проявилось как на агорой, гак и на греши юд нос ie внесения

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 полевом опыте 2 внесение соломы, в большинстве случаев, привело к подкислению почвы и уменьшению суммы обменных оснований, а в полевом опыте 4, наоборот, способствовало 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 её 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.

Относитедьно 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 количест- • ва 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.

1992 199. 1994 1995 1996

Рис. Влияние мульчирующих материалов на урожайность зерновых культур

■ ш Известь □ Торф ■Солома ■ НСР 05

В большинстве случаев, изучаемые мульчирующие материалы в различные по погодным условиям годы обеспечили математически достоверную прибавку урожайности По годам прибавки от мульчирования сильно и ¡менялись, так как зависепи от вида мульчматериала, 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 со »дания мульчирующего слоя, наряду с традиционными органическими материалами, рекомендуется использовать минеральные мелиоранты - известь и бентонитовую пину

2 Разработана система агротехнических мероприятий по им Данию и сохранению мучьчирующего стоя в течение рога пи и ¡ериопаровшо севооборота, сущность которой мключается в пубокон оир-юотке, разрушающей плужную подошву и поиилистыи гири ¡опт, вны-снии фосфорных и калийных удобрении в ыпас на 3-4 гола, поверхностном внесении му ¡ьчматсриалоа.

-

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 сохране- ' нием 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, попытают сумму обменных оснований, содержание гумуса, элементов минерального питания, степень оструктуренности 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 % по сравнению с контролем без мульчматериалов Эффективность этих мероприятий снижается в ряду культур: ячмеиь, овес, озимая рожь. Максимальное действие мульчирующих материалов наблюдалось в первый год после внесения, в дальнейшем оно ослабевало, но проявлялрсь в течение трёх лет.. ' < . :•

6. Система агропркемов, в которой мелиоранты перемешиваются со слоем ' почвы 0-5 см, является наиболее энергетически эффективной и обеспечивает

самую быструю окупаемость энергии, затраченной на получение сельскохо- . зяйственной продукции. . : ,

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ I: Для повышения плодородия дерново-подзолистых почв предлагается ! использовать следующую систему агроприёмов по созданию и сохранению мульчирующего слоя в течение ротации зернопарового севооборота (чистый ; пар, озимая рожь, ячмень, овёс).

Система агроприёмов включает следующие мероприятия. - г

1. Чизелевание на глубину 40 см с целью разрушения плужной подош- • вы 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 . мульчматериалов с верхним 0-5 см слоем почвы.

5. Посев зерновых культур с одновременным внесением в рядки фос-форко-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 Г1, Леднев Л В Влияше упсличешя угле-кьслого газа в почвенном и>'д\\е на величину и качество урожая зерновых кулы\р и изменение плодородия дерново-подзолистых почв Ч \гроиомическая наука — достижения и перспективы Тез дс кл пауч конференции, посвящ 30 ле тию агрономического факультета КСХИ — Киров, 1995 — С 82—83

2 Ковриго В П, Леднев А В Влияние мульчирования па урожайность ячменя, сохранение продуктивной влаги и изменение агрохимических показателей дерново-подзолистых суглинистых почв//Те) докл научно производственной конференции профессорско преподавательского коллектива — Ижевск, 1<>95 — С 8

3 Ковриго В И , Леднев \ В Изменение свойств пахот иого слоь дерч^во л( дзолнетых п^чв и урожайности зерновых культур под влиянием мулочирования// Тез докл II съезда Общества почвоведов (27—30 июня 199Ь г) Кн 1 —С Пб, 19% — С 352

4 Ковриго В И Леднев А В Влияние мульчирования почвы на урожайность зерновых ку 1ьтур // Актуальные проблемы аграрного сектора Труды научно практической конференции Ч 2—-Ижевск, 1997 —С 53

Объем 1 п л

Заказ 104

Тшю ,ифия Издатеих-тви

Чи ква, Тимирязевская >л, 44

ТЧр1А ПК)