Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОБРАБОТКА КАК ФАКТОР ГУМУСОВОГО БАЛАНСА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ОБРАБОТКА КАК ФАКТОР ГУМУСОВОГО БАЛАНСА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

Д _ О ¿у* ■/ На правах рукописи

Сергей Михайлович ВЫОГИН

ОБРАБОТКА КАК ФАКТОР ГУМУСОВОГО БАЛАНСА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ почвы

(Специальность 06.01.01 —общее земледелие)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА —1978

Работа выполнена на кафедре земледелия и методики опытного дела Московской ордена Леши а и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук профессор А. М. Лыков; доктор сельскохозяйственных наук профессор В. В. Гриценко.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук профессор И. С. Каурнчев; кандидат сельскохозяйственных наук доцент О. А. Распутин.

Ведущее предприятие — Почвенный ¡институт имен» В. В. Докучаева.

Здцшуз диссертации состоится * ФР. 1978 г.

■в */Х*гт час. на заседании Специализированного совета ДО20.35.04 при Московской сельскохозяйственной академии им, К. А. Тимирязева. Адрес: 127550, г. Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49.

С диссертацией можно 11 IIHR тг v д

Автореферат разослан *

О

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Постановлением ЦК КПСС и:Со-юета Министров СССР «О мерах'по дальнейшему развитию сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР» (1974 г.) "намечена грандиозная программа резкого подъема земледелия обширного района в центре России. В десятой пятилетке, среднегодовой прирост продукции-сельского хозяйства зоны составит 20—22%' при 14—17%'ежегодного^ прироста для сельского хозяйства всей страны.

Основным условием-интенсификации земледелия Нечерноземной зоны является радикальное повышение* плодородия дер но во чподзолистых почв, основного ■ почвенного типа зоны. Агрономической-наукой установлено, что только высокоплодородные почвы способны.максимально эффективно окутать все возрастающие дозы минеральных удобрений, обеспечивать высокую эффективность-, специализированных- севооборотов, и современных способов обработки.-почвы. Высокоплодородные: почвы — не только-эффективное средство производства в сельском хозяйстве, но и одновременно 'важнейший-элемент ландшафта, условие экологического равновесия.

Исследования последних лет {Т. Н,- Кулаковская, 1973, 1974, 1976,. 1977; А. М. Лыков, 1976, 1977) свидетельствуют о возрастающей роли в плодородии интенсивно используемой почвы органического вещества; причем на первый план выдвигается косвенное влияние гумуса на комплекс агрономических свойств почвы- и ее. трансформационную - способность. В этой связи особое значение приобретает регулирование содержания перегноя в почве, улучшение его качества.

В:комплексе агротехнических приемов, определяющих уровень гумусированности -пахотных почв,: наименее изученным является обработка почвы, ее влияние на количественную и качественную динамику органического ¡вещества.

Актуальность проведенных исследований состоит еще и в том, что установление закономерностей превращения органического- вещества в результате обработки лочвы н возможность прогнозировать действие обработки на состояние гумусового баланса является в значительной мере теоретическим обоснованием приемов минимальной обработай почвы*

Цель и задачи исследований. .Наши исследования, проведенные на суглинистых дерново-подзолистых почвах, ставили целью решение следующих вопросов:

I; Дать количественную оценку, роли различных технологий и способов обработки в балансе органического вещества почвы.

2: Выявить роль удобрений н окультуренности дерново-подзолистой почвы при оценке влияния обработки, на органическое вещество.

■ 3. Выявить основные закономерности качественных .изменений гумуса при воздействии приемов обработки; ..

4. Обосновать необходимость рационализации обработки, (оптимальная минерализация* гумуса)- с учетом-уровня урожаев.' •

Объекты исследования. Исследования прошдились в длительном опыте ТСХЛ", заложенном в 1912 году и в 20-летием опыте Полевой опытной,станции ТСХА по окультуриванию старопахотной дерново-подзолистой почвы, проводимом под. руководством профессора:В.".В.- Гриценко,.а также в мелкоделя-. ночных и вегетационно-полееых опытах в 1972—1977 гг.

Научная новизна результатов исследований, В работе впервые экспер»ментально уста«оелены » теоретически; обоснованы количественные параметры действия разных систем обработки на содержание органического вещества-почвы. Для > прогнозирования роли'разных систем обработки^ изменении: Т-умусового баланса в севообороте предложен оригинальный^ ■ метод с использованием условного показателя «фактора минерализации».

Практическая ценность и. реализация результатов. Прове,-денные в длительных полевых опытах исследования показали настоятельную необходимость перехода к-менее интенсн'З-ным системам'обработки пахотных дерново-подзолистых.почп.. Ослованнем для такого вывода .являются прежде всего лучшие условия.гумусового баланса почвы при менее интенсивных обработках н тем самым большие ..возможности обеспечения возделываемых растений питательными веществами, улучшение агрономических свойств почвы за счет косвенного влня< ния. гумуса, а также соображения экономического.порядка.

В качестве конкретных практических рекомендаций следует рассматривать установленные в исследованиях поправочные коэффициенты для учета^ роли разных систем обработки почвы при расчетном определении гумусового баланса в севообороте, Без этих коэффициентов невозможно прогнозирование мероприятий по воспроизводству плодородия ПОЧВЫ. »-интенсивном земледелии.

Апробация работы и -публикация результатов исследований.. Результаты исследовании! доложены и получили положи-

тельную оценку на научной конференции молодых ученых -ТСХА (нюнь. 1978 г.) и научно-техническом совещании кафедры .земледелия и методики опытного дела н Почвенло-агрономи ческой станпни им. В. Р. Внльямса (июнь, 1978 г.). По материалам диссертации опубликовано пять работ.

Объем, работы. Работа изложена на 157 страницах машинописного теюста, содержит 38 таблиц, 4 рисунка и состоит из введения, 8 гла'В, обншх выводов, рекомендаций производству, списка использованной • литературы, включающего 312 наименований (48 иностранных) и 5 приложений.

11. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условий » методика проведения-исследований.. Основные исследования проводились в двух стационарных полевых опытах. - . ,

Длительный опыт ТСХА заложен А. Г. Дояренко в 1912 году. Почва опытного участка дерново-ереднеподзолистая, сформированная на легком песчано-лылеватом моренном суглинке. Методика проведения длительного опыта ТСХЛ подробно описай а в работах В; Е. Егорова, Б, Л. Доспехова, Л. М,. Лыкова и других исследователей, ■

Исследования в опыте ТСХА проводились в полях бессмен-' ного пара, бессменной ржи, бессменного картофеля, бессменного льна и в 131 и 132 полях севооборота. Почвенные пробы систематически отбирали с делянок: 'контроль, МРК, навоз (навоз+ЫРК для севооборотных полей) по известкованным и не-известкованным фонам.

Длительный опыт по окультуриванию старопахотных лег-косуглшшстых почв, осуществляемый под руководством профессора В. В. Гриценко, заложен в 1956 году. Пахотный слой по механическому составу представляет собой песчано-пыле-ватый суглинок, мощность которого 20—24 см. Содержание гумуса в пахотном слое ночвы в период закладки опыта составляло 1,45% С.

В опыте изучаются следующие способы основной обработки лочвы: 1) вспашка-на 25"см (контроль); 2) 'вспашка на " 25 см+подпахотное рыхление на 15 см; 3) безотвальное рыхление на.40 см; 4) дискование на 10—12 см. Размещение вариантов р ен до м и з н ров а н н о е. Повторность опыта трехкратная. Учетная площадь делянки по обр або тка мбООм5, В среднем за время опыта внесено ^Р^Ква кг/га, навоза 9,5 т/га ежегодно. Основная обработка почвы проводилась плугами ПН-4-35 и П-4-35М и дисковой бороной БД-3,4.. Остальные приемы агротехники возделываемых культур проводились согласно принятым рекомендациям для данной зоны. »

Кроме стационарных полевых опытов, отдельные вопросы, касающиеся процессов превращения органического вещества' в разногумусированных почвах при разных способах их обработки, изучали в модельных мелкоделяночных и вегетацион-ио-полевых опытах.

. Физические, химические, - физико-химические, биологические и микробиологические исследования выполнены по следующим методикам.

Определение объемной массы проводили методом насыщения почвы в патронах емкостью 200 см3. В' подготовленных соответствующим образом пробах почвы определяли углерод по И, В. Тюрину, общий азот микрометодом Кьельдаля и по В. Н. Кудеярову. Препаративное выделение гуминовых кислот для изучения их физико-химических свойств проводили по схемам М. М. Кононовой и Д. С. Орлова. Содержание углерода, водорода и* азота гуминовых кислот определяли -микро* методами, количество кислорода — но разности. Спектры в видимой части снимали на спектрофотометре СФ-4А. ИК-спект-ры на приборе 1Л?-20 лрн таблетированни препаратов с бромистым калием. Дериватографическнй анализ выполнен на. установке «Дернватограф». О подвижности азота почвы судили по количеству его, переходящего .в 2% раствор борной кислоты (по Корнфнлду). Нитратный азот по Граидваль-Ляжу, аммиачный с реактивом Несслера-.*

Биологическую активность почвы определяли, по продуцированию почвой* углекислого таза и поглощению кислорода на приборе Варбурга. (Микробиологические исследования проведены методом посева почвенных суспензии на питательные среды.

Изотопный состав азота в образцах иочаи и растений определяли на масс-спектрометре МИ-1305.

Урожайность полевых культур определяли сплошным методом. Математическая обработка данных проведена методами дисперсионного и корреляционного анализов с использованием ЭВМ «Напри» и «Мииск-22». Оценка урожая в кормовых единицах проведена по Томмэ.

Р ЕЗУЛ ЬТАТЫ ИССЛ Е ДО В А НИИ

1. Влияние длительного применении разных технологий обработки на содержание органического вещества в легкосуглинистой дерново-подзолистой почве

Для выявления роли в балансе органического 'вещества дер ново-подзолистой почвы разных технологий обработки, обусловленных культурой, мы применили собственную методику, сущность которой сводится к следующему? данные * по

фактической динамике гумуса -сопоставлены с теоретически минимальным количеством гумус л, минерализация которого покрывает -вынос асота с урожаем культуры. Одновременна учитывал» возможное количество новообразованного гумуса, исходя из количества растительных остатков, определенных по уравнениям регрессии (Лыков, Ишевская, Кругло», 1975) И изо гумусовых коэффициентов.

При отнесении суммарной фактической минерализации гумусовых веществ почвы к количеству минерализованного гумуса почвы -в расчете по выносу азота урожаем получили показатель, который нами назван «фактором минерплизаиннк Фажтор минерализации показывает насколько производительно расходуется гумусовый фонд почвы.-Уменьшение величины; фактора минерализации свидетельствует о более рациональном использовании органического вещества почвы в условиях той или иной технологии возделывания полевых культур. ■

Данные, представленные в таблице I, однозначно свидетельствуют о том, что культура растений и технология ее.возделывания решающим образом определяют характер, направления н темпы превращения органического вещества почвы. Так,, культура сплошного сева с ограниченной обработкой поч-* вы характеризуется самой малой 'величиной фактора минерализации (1,40). Пропашные культуры оставляют мало растительных остатков и покрывают свои потребности я азоте большей частью за счет запасов гумуса. В связи с многократными междурядными обработками под пропашные культуры проис-' ходит интенсивная нерациональная минерализация органического вещества, и значительная ча-сть минерализовавшегося азота теряется из почвы, увеличивая тем самым его непроизводительные потери; Непроизводительные потери органического нещестза -почвы под беемшным картофелем на 32% выше, чем под бессменной рожыо.

Шестипольный севооборот с одним полем чистого пара в ротапнн обусловливает значительно менее производительное использование органического вещества почвы, чем бессменная культура зерновых, льна и даже картофеля. Другими слонами, присутствие в севооборотах Нечерноземной зоны чистых паров недопустимо с точки зрения рационального гумусового баланса цочаи.

Пользуясь величиной фактора минерализации, можно вычленить роль обработки, характерной для оозделывання еоот-. встстиующсн культуры. Величина фактора минерализации укажет на эффективность принятой технологии возделывания культуры с точки зрения гумусового баланса нотзы-

Ддя характеристики процессов минерализации — гумификации органического вещества почвы при разных технологиях

Таблица I

Оценка технологий обработки, по влиянию на динамику . органического вещества чючвы.- Длительный > опыт ТСХЛ. слоА:■■ 0—20■■ см,. средние данные за; 1972—197? гг.

Варианты опыта = з ^ ' - ■■ = 5 з о. и 2 » л п .. - 2 5 о я ч г с ь вз оз ■ *" — п - 77 у-« и - а г ? « ■ С я-у И * * ■ А* Л -4 - 0 Й-<1 О оэ ^ Щ 5 & 3 X 58. ¿2?. у" я д « Э ■■ «ЯК я =г <° 5 Я х 2 й 3 п 2 и = л ¿3 . ■ &■ Ж . К . п. я С! - -е р.

углерод, кг/га

Бессменная рожь . . . 034 —250 217 497 : 1,-10

бессменный картофель . ЛС8 —6СО 28- 678 1,81'

Бессменный лен .... 1« —1С0 68 218 1.01

Севооборот, поле 131 . .

а) неполная ротация 396 —350 2)5 565 1.И

б) полная рогаиня . 330 179 061 2/>1

ее обработки использовали комплекс методов определения биологической активности почвы.

Интенсивная обработка почвы бессменного пара и бессменного картофеля привела к значительному сокращению запасов гумуса и соответственно уменьшила, продуцирование углекислоты, которое составило для почвы под чср-ным паром 1;34 мкл/г-час, а для почиы под картофелем 2,77 мкл/г-час в слое 0—20 см. Наоборот, ограниченная обработка почвы под бесменную рожь способствовала уменьшению непронзводи-. тельного расходования запасов.гумуса, и величина «дыхания» в связи с этим выше — 3,33 мкл/г-час в слое 0—20 см.- Аналогичные изменения в «дыхании» почвы отмечены и для слоя 20— 40 см;. > '

Количество- микроорганизмов в почве длительного опыта ТСХЛ соответствует уровню «дыхания» (г^ +0,78). Порядок величин, характеризующих микрофлору, почвы, полей бессменного пара и плодосменного севооборота: существенно не раз-лнчается,-

■Динамика минерального азота в почве является^ другим важным показателем темпов разложения —синтеза органиче-ского вещества дерново-подзолистой почвы. По нашим данным, накопление минерального азота четко согласуется с^уровнем интенсивности обработкипоты. Так „технология обработки: почвы, характерная для бессменных пара и картофеля, способствовала максимальному накоплению доступных азотистых соединений. Среднегодовое содержание нитратного азота.для вышеуказанных вариантов составило 0,87 и 0,80(мг и соответственно аммиачного азота 2,98 и 2,23 мг на 100 г почвы. В-поч-

ве под. б семенной рожью отмечено минимальное количество нитратного и аммиачного азога (0,23 н '1,53 мг на 100 г почвы). Преобладающей формой азота для всех вариантов опыта была аммиачная.

2. Влияние характера « глубины основной обработки на дннамнку органического вещества - дерново-подзолистой • ■ ' . почвы 4

Исследования, проведенные в 20-летнем опыте опытной станции Полеводства ТСХЛ, показывают, что самое высокое содержание гумуса в слое 0—20 см отмечено в варианте с поверхностной дископой обработкой почвы. При вспашке' па 25 см и вспашке на 25 см-(-подпахотное рыхление на 15 см оно было несколько ниже, чем в варианте с дисковой обработкой. Безотвальное рыхление привело к заметному снижению гумусированности в слое 0—20 см.

Исходное содержание углерода >в почве опыта в слое 0— 20 см равно 1,45% С. Следовательно, за 20 лет опыта при принятой системе удобрений (за время опыта ежегодно внесено N — 51; Р205 — 51; КгО — 68 кг и навоза 9,5 т на 1 га) содержание гумуса в почве в слое 0—20 см при вспашке на 25 см н вспашке на 25 см-(-почвоуглубление на 15 см не изменилось. Наоборот, безотвальное рыхление и дискование оказали существенное глияние на гумусированность почвы слоя 0— 20 см; в нервом случае содержание углерода снизилось до 1,30%,-во втором повысилось до 1,59%.

Значительно более высокое содержание гумуса' » слое почвы-0—20 см при поверхностной дисковой ' обработке по сравнению с гумусированностью почвы на других вариантах опыта, по нашему мнению, объясняется резкой дифференциацией в этом парианте окультуренности почвы слоев 0—20 и 20—40 см. Последнее обусловлено прежде дсего преимущественным поступлением растительных остатков, минеральных и органических удобрений в слой почвы 0—20 см. Такое объяснение подходит, однако, для тех случаев, когда дозы органических удобрений низкие- При лучшем обеспечении почвы органическим веществом-его закрепление-в почве можег значительно сдерживаться вследствие малого объема обрабатываемого слоя почвы.

Величина фактора минерализации (табл. 2), рассчитанная для разноглубинных способов обработки почвы, достаточно хо* рошо согласуется с уровнем гумусированности дерново-подзо-лпетой почвы в слое 0—20 см. *

В вариантах «вспашка на 25 см», «вспашка на 25 см+под-пахотное рыхление на 1о см» почва содержит примерно одинаковое количество гумуса: значения величин фактора мнн'е-

рализацни также примерно одинаковы (1,41 и 1,34), Наоборот, мелкая малоинтенснвная обработка почвы по типу «дискования» способствовала снижению величины фактора минерализации до 1,04. .Минимальное значение величины фактора минерализации при поверхностном дисковании указывает на .более рациональное использование продуктов минерализации органического вещества почвы полевыми культурами. Безотвальное рыхление почвы на 40 см является наиболее нерациональной обработкой с точки зрения.гумусового баланса {фактор минерализации 2,07).

Таблица 2

Влияние глубины основной обработки на динамику органического^ вещества дерново-подзолистой почвы. Длительный опыт- опытной станцнн Полеводства ТСХА, слой 0—20 см, средние данные за 1957—1976 гг.

Варианты опыта ■ Я Шг й £1 2 ,4 55 8 Ш о.с « х ■ а я « В. и 3 и-. иг- О Ш Ш - зП 11. е- щ и э ■ .' м »я«;; а 2 | а, г з 3 : . £ о К = В к Я 2 и Е Я в «3\ О» 3 ' в-х-м 2 ■ О

углерод, кг/гз

Вспашка на 25 см . . . 412 ' + 26 607 581 1.11

Вопа^гка на 25 см+под-

пахотное рыхление на 608 542 1,34'.

15 см....... .403 + 66.

Безотвальное рыхление - ша 810 2.07

на 40 см . . . . . . 391 —203-

Дискование на 10—12 см .397 + 190 ш 413 1,04

Состояние гумусированности почвы ш изучаемых вариантах . согласуется с уровнем биологической активности и содержанием л ней подвижных форм азотистых соединений.

3. Роль длительного систематического -применения -удобрений в изменении процессов разложения — гумификации органического вещества почвы при разной технологии обработки почвы

Проведенные нами исследования позволяют утверждать, что удобрение почвы значительно изменяет направленность процессов накопления — разложения гумусовых веществ при разных технологиях обработки дерново-подзолнстоГг почвы.

Так, данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что систематическое применение минеральных удобрений уменьшает величину фактора минерализации. Если в почве под бессменной рожью (величина фактора минерализации на контрольном 8

варианте составила 1,40, то по фону ЫРК 1,30; Длительное применение минеральных удобрений под бессменный лен и в севообороте также снижает величину фактора минерализации. В том же направлении действует периодическое известкование дерново-подзолистой почвы.

Таблица 3

Влияние длительного систематического применения минеральных удобрений,-извести и унавоживания.(окультуреноости почвы) при разных , технологиях обработки на величину фактора минерализации. -Длительный опыт ТСХА, слой О—20 см,- среди ие - дан н ые за 1972—1977 гг.

Вэр!ШПМ опыта Удобрение к Сг Г» к О-Х о, с о и а. я Ш = - и чм кя А О ^ л ■ У, * " £Г в " 5 я 3 Й. О 5 га а г 5 В « «X Н Й' л * й-3" о си - О п з 1 Л* » О.ч-в я X я гз ■ (X - 2 ^ ■ Й ^ е я-

углевод, кг/га

Бессменная КРК....... 308 —100 300 400 1.30

рожь КРК+лззссть . . . £95 — !Ю 296 1,17

на воз-Мозге и, , . . 216 +^00 6(5 445 2,06

Бессчешшй ХРК....... 163 —100 127 227 1ДЗ

лен КРК+швесть . , . 152 —100 114 . 214 1,44

на оо1+известь . . . 152 + 150 489- 339 2.23

Севооборот, ЯРК...... . —200 218- 448; 1,21 *

поле (31 . \ КРК+нэвссть . . , 401 —соо 266 466 1,16

напоз+МРК+нзвесть 470 + 100 656 556 1.18

Внесение органических удобрений (навоза) ■способствует интенсивному окультуриванию дерново-подзолистой почвы. В результате этого почва приобретает благоприятные физические, химические и биологические свойства. Однако ежегодные абсолютные размеры минерализации гумуса почвы возрастают но мере повышения плодородия и окультуренности почвы. ...

Применение удобрении увеличивало продуцирование почвой углекислого газа и поглощение.кислорода. Наибольшая величина интенсивности «дыхания» почвы отмечена в унавоженных вариантах.

По нашим данным, применение минеральных удобрений на бессменном пару и под бесменный картофель повышает накопление в почве азотистых соединений. Наоборот, накопление минерального азота в почве под бессменной рожью замедленно и почти все образующееся количество азота используется культурными растениями. .

4. Значение окультуреиностин гумусированности почвы при оценке систем обработки с точки зрения гумусового

баланса

Анализ экспериментальных данных, полученных в опытах на разногумусированных почвах, позволяет установить принципиальное положение о том, что окультуренные высокогуму-сированные почвы расходуют больше органического вещества не только для удовлетворения потребности растений в азоте,-

Т а б л и ц а 4

Величина фактора минерализации при рваных способах обработки-' малоокультуренной-(в числителе) и окультуренной (п знаменателе) почв, слой 0—20 см, средние данные за 1975—1977 гг.

Варианты опыта

= я я > >>гГЙ

2-« 5

1 5 н о'

ц, 3 о я а = с ■

^ А п

я

я (Г

О ч и и

: +1

" £

е

8 са § а а

§ 5.2

Су

5 « г — 2 О, Я 3

" Й И

3 Й 3 * р: ш

и Б. V

углерод, кг/га

Безотвальное на 30 сч ,

рыхление

Дискование на 10— 12 ем ........

N г

Вспашка на 25 сч . . . «Нулевая* обработка . .

Безотвальное на 30" см .

рыхление

на 10—

Вспашка на 25 см . . . «Нулевая» обработка . .

Дискование 12 см . .

О (без удобрений) 1

377 — 110 , . 115 525 1,39

630 —воз 285 ■ 1238 1,97

4-10 —200 256 456 1.04

730 -1130 318 778 1,07

+35 —ио 14о " 555 Ц28

720 —780 203 988 1,37

315 —100 256 556 1,0«

630 —316 319 " . 665 1д;

^'мРиоК^о

зад —310 208 518 1.32

Кб —760 31(2 1<Ш 1.В0-

из * —200 Мб 516 1,00

425 771 1,06

427 -310 223 ■533 155

70» —еш . 339- 1032 1,(7

125 —100 330- 430- 1.01

608 -■.'00- 375 635 1,04

'но и для -поддержания-высокого биологического потенциала.. Таким--образом, равные условия гумусового баланса.на раз* ногумусироваиных почвах требуют неодинакового- возмещения 10

органического" вещестза: на малогумуенрованных почвах бездефицитный баланс гумуса достигаете» с гораздо меньшими условиями, чем на в ысокогумусиро ванных почвах. В этой связи приемы обработки почвы по своему воздействию на превращения органического, вещества в разногумуснрованных почвах будут существенно различаться: на окультуренных почвах отрицательная роль обработки в изменении гумусового баланса значительно больше.

Подтверждением вышеуказанного являются результаты определения фактора минерализации по вариантам "мелкоделян очи ых- опытов. Если в опыте на малогумусированной почве в среднем по четырем снособамобработкн величина фактора минерализации составила 1,16, то в опыте на высокогуму-сированной почве она была равна 1,35 (табл. 4). . "

Расчетная величина фактора минерализации изменяется также в зависимости от глубины обработки дерново-подзолн-стой почвы. Безотвальное рыхление на 30 см и вспашка на 25 см, применяемые в опытах, обусловили увеличение фактора мпнералиоашнь В данных вариантах отмечена и .большая убыль абсолютных запасов гумуса в слое 0—20 см. Наоборот, дискование на 10—12 см и «нулевая» обработка сократили значение этого показателя, что связано с более экономным расходованием гумусовых-запасов почвой- Таким образом, изменение величины, фактора мкнерализаинн гвподне согласуется с уровнем гумусированностн дерново-подзолистой почвы. - ,

Применение высоких доз минеральных удобрений, как правило, снижает величину фактора минерализации, поскольку доля использования культурными растениями почвенного азота значительно снижается, при этом часть азота.потребляется растениями из "удобрений.

Как .отмечалось выше, увеличение потерь гумуса на о культу ренно ¡4 'почте зависит не только от уровня -интенсивности биологических процессов, но и в значительной степени обусловлено большим выносом-почвенного азота с урожаем нолевых, культур.

Так, в наших опытах величина урожая на иысокогумуси-рованной почве была в 1,5—2,5 раза выше, чем на слабоокуль* туренной, с низким содержанием гумуса в почве. В .связи с этим, расход гумуса для удовлетворения потребности полевых культур в азоте из окультуренной почвы без применения удобрений в 2,0, а по фону минеральных удобрений в 1,6 раза выше, чем из сла<5оо культу репной почвы.

Проведенные двухлетние вегетацпонно-полсвые опыты с использованием 15М. показывают,, что окультуренность и степень уплотнения почвы {через последнюю мы пытались моделировать интенсивность обработки почвы) оказывают боль-

п

шое влияние на превращение азота удобрений-и почвы. Так, в. среднем: за, 1976—1977 гг. уплотнение почвы;с 1,0 г/см3 до 1,4 - г/см?-способствовало значительному увеличению коэффн' циента использования меченого азота;удобрений-

Аналогично уплотнению1 действовало- на' коэффициент использования? азота применение^ ингибиторам нитрификации «N — serve».

Большие масштабы; использования азота'удобрений на ва-: рнантах с уплотнением* и: применением: ингибитора нитрификации обусловливают уменьшение потребления.азота собственно почвы,то есть способствуют более, экономному потреблению гумусовых запасов почвы. -Таким, образом, данные полученные.с !SN, подтверждают сделанные выше -выводы о больших потерях гумуса при интенсивной механической обработке почвы.:

Расчеты-баланса азота удобрений,- меченного свидетельствуют о меньших потерях азота.удобрений из уплотненной почвы, а также при использовании ингибитора нитрификации; Потерн:аэота удобрсний заметно ниже наокультуреннон, чем1 на неокультуренной почве.: Последнее логично увязывается-с высокой биологической; активностью высокогумусирован-ной почвы*и, следовательно,-интенсивным; включением азота удобрений в: бнологические никльипочвы, иммобилизации по-средегвом почвенной бноты..

- Причина же снижения тютерь: азота удобрений из уплотненной почвы,, как-мы уже подчеркивали,: кроется в лучшем усвоении растениями из такой лоч®ы внесениого азота..

5. Изменение качественного состава » природы.гумуса-в зависимостн от интенсивности обработки почвы.'

В-интенсивном земледелии органическое вещество как основной носитель трансформационных свойств почвы испы- -тывает не только количественные,, но и значительные качественные, изменения. Собственно тумусовые вещества,, составляющие основу органической части почвы по сравнению с отмершими растительными остатками и соединениями, нсспе-цнфической природы химически стабильны^и более, устойчивы к. биологическому расщеплению-' Тем не менее,, и эти вещества претерпевают заметные, изменения, масштабы которых зависят от агротехннческихгмеропрнятий..

Как следует из таблицы^," гуминовые кислоты почвы пара и севооборота : содержат повышенное количество углерода'н - азота и меньше водорода:н кислорода... ' I

В;соответствии^ современными представлениями о молекулярном- строении гумусовых- веществ (Кононова,- 1963; Орлов, 1970 и др.) гумнновые кислоты донных варнантов дл11-12- " .

Таблица 5

ЭлементныА состав и степень окисленностм гухиновых кислот (слой 0-20 см, 1974 г.) ' :

Варианты опита Гу Золь- аг % «а безэолъную навеску Са. ц и ПростсДшая 1 формула1 •

мус, % 'Л С Н N О Н/С О/С V

Бессменны Л пар, контроль . . . 0,59 6,4 Л,9 432 3^4 18,7 124 0,54 31 f —0,17 СИНЦЫА .

132-е поле севооборота, контроль 0,77 5,1 33,5 3;13 .17,3 0,52 42 СцН.^А

Бессченная рожь, контроль . . 0,97 11,4 31,6 47,3 2,02 19,3 1,49 0,01 49 -028 С,(НмК,0,» -

Бессменная рожь, №К . . . . 12.7 31,0 47,5 19.7 1,53 0,61 51 СвНя^О,,

Бссс м с-н н а я рожь, навоз-Ишссть 1,48 ■ П 32,7 46.9 225 182 * • 1,43 0,57 45 -0,33 СлН«К|0,

тельного опыта наряду с обшими чертами строения, характерными для подзолистого ттаа гумусоэбразовання, имеют ряд важных особенностей: о ней меньшее участие принимают боковые алифатические структуры при повышенной доле углерода ароматических колец; они относительно более окне-ленны.

Под бессменной рожью в контроле и в варианте с NPK гумусовый баланс значительно лучше, а при унавоживании происходит прогрессирующее накопление в почве органического вешестза. В-гуминовых кислотах почв данных вариантов содержится меньше углерода и азота, но больше'водорода и кислорода. Ароматические структуры молекул этих кислот мснеа конденсированы, боковые радикалы Солее развиты. В полом гуминовые кислоты почв, под бессменной рожью значительно сильнее гидратнрованы, чем бессменного пара и севооборота. Применение минеральных удобрений способствует гидратации гуминовых кислот почвы, тогда как унавоживание при периодическом известковании, наоборот, приводит к дегидратации их молекул.

Аналогичные данные, показывающие разнокачестзонность гуминозых кислот вследствие алительного применения разных технологий обработки почвы, получены в результате использования графостатистического, спектрального и термографического анализов почвы.

Относительное обогащение почвы пара гумусовыми кислотами весьма сложной природы свидетельствует о неодинаковой способности разных форм гумусовых соединений к минерализации. Химически более «зрелые» высококонденснрозан-ные гуминовые кислоты минерализуются медленнее, чем соединения типа фульвокислот и малокоиденсировашшс новообразованные формы гуминовых -веществ.

6. Зависимость урожаев полевых культур от-системы . обработки и режима органического вещества дерново-подзолистой почвы

. Анализ урожайных данных, шолученных: нами в длительном опыте опытной станции Полеводства ТСХА по окультуриванию старопахотных земель, свидетельствуют о том,, что величина урожаев полевых культур ка>к за 20 лет, так и за по-следние'три года проведения опыта достоверно не изменялась по вариантам обработки почвы (табл. 6). , * Одинаковый уровень урожайности культур по вариантам обработки не согласуется с характером гумусового баланса п опыте. Затраты гумуса на получение примерно равного урожая при разных обработках почвы различны. В условиях опыта основная обработка почвы, по типу отвальной вспашки и

• 4 Т а б .1 и ц а б

Влияние способов обработки почвы на урожай полевых, культур ?

Варианты опыта

Средний урожай полевых'культур, и. к. ел. на I га

1974—1976 гг. |. 1937—1976 гг.

Вспашка на 25 см

оинаижа ил сн . . . , + . »

Вслашка на £5" см+«однахот нов

42Л

38.0

Безотвальное рыхлен не иа.40 см ! Дискование на 10—12 ем . . .. .

рыхление на 15 см

НСРИ

33.5 37,5 43.4 5.1

06.9 36.0 36,2 2,5

дискования обеспечили положительный баланс гумуса почвы, тогда как безотвальное рыхление — резко отрицательный. Дискование на 10—12 см создало условия максимально производительного использования гумусовых запасов почвы (фактор минера л изаиши 1,04), безотвальное рыхление на 40 см, наоборот, оказалось наименее эффективным (фактор минерализации ра1вен 2,07).

Динамика урожаев, полученных в мел кодел ян очных опытах в вариантах с разными обработками почв, отличающихся исходной тумуснрованностью, характеризуется- следующими особенностями; Применяемые способы обработки почты в опытах не оказали существенного влияния на величину урожае« культур в среднем за три года наблюдений.

Вместе с тем расход гумуса по изучаемым способам обработки различен,. Дискование и «нулевая» обработка, применяемые, в опытах, обеспечили максимально производительную минерализацию органического вещества. Величины фактора минерализации для-данных обработок примерно равны, хотя для - окультуренной- почвы есть тенденция к их увеличению. Безотвальное рыхление,-наоборот, создало условия резко непроизводительного использования гумусовых запасов почвы. -Вспашка при этом занимает промежуточное положение.

В отличие от влияния способов обработки на продуктивность полевых культур, последняя существенно изменяется п зависимости от окультуренностн почвы. Так, на окультуренной почве (содержание гумуса 2,68% С) величина урожая в 1,5— 2,5 раза; выше, чем на слабоокультурспной-почве (содержание гумуса 0,98% С). *

Данные, полученные в мелкодел ян очных опытах, свидетельствуют о том, что применяемые способы обработки оказывают некоторое действие на содержание к обеспеченность протеи-ном-кормовой.единицы. Так, применение в опыте .V? 1 (содержание гумуса 2,68% С) дискования и «нулевой» обработки несколько улучшило; показатели качества урожая в' среднем но

культурам за 1975—1977 гг. Обеспеченность одной кормовой единицы протеином-по этим обработкам составила 114,1 и 110,1 г, а по вспашке и.безотвальному рыхлетно лишь 103,8 и 105,3 г. В опыте X» 2 (содержание гумуса 0,98% С) значение этого показателя, составило по дискованию 73,5 гн вспашке 72,1 г. Безотвальное рыхление и «нулевая» обработка, наоборот, снизили его значение по сравнению со вспашкой на 7,1 и 3 г.

111. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Длительное применение разных способов обработки легкосуглинистой дерново-п'одзадистой почвы оказывает нсоди; наковое воздействие на динамику, и баланс, гумуса. Менее интенсивная обработка способствует Солее рациональному* использованию гумусовых веществ почвы. . 2. Длительное систематическое применение минеральных удобрений и извести снижает непроизводительные потерн органического вещества тгочвы. ,

3; Общий уровень окультуренности и гумуснрованности дерново-подзолистой почвы- оказывает значительное влияние, на оценку обработки почвы -как сильнодействующего фактора гумусового баланса. Окультуривание почвы не только не изменяет порядка отрицательного действия способов обработки на; гумусовый баланс почвы, но и заметно усиливает расход органического вещества. Следовательно, равные условия гумусового баланса на разноокультуренных почвах требуют неодинаковых. количеств органического вещества:, большего — на окультуренных почвах и меньшего —на менее окультуренных.

4. Предложен метод оценки систем (технологий) обра-, ботки дерново-подзолистой почвы .как факторов гумусового. баланса в интенсивном земледелии. Существо метода состоит в том * что об ща ям и н ер а л и з а ц н яорг аннч еского вещества при принятой системе обработки почвы сопоставляется с теоретически минимальным потреблением азота почвы урожаем культуры. Полученный относительный показатель «фактор мине-, ралнзацнн» характеризует, степень производительного использования органического вещества.почвы.

5. Величины .«фактора минерализации» должны обязательно использоваться при расчетном определении гумусового баланса. почгвы в севообороте. В-качестве усредненных величин для дерново-подзолистых почв при расчете-выноса азота с урожаями рекомендуются следующие поправочные коэффициенты:, зерновые, зернобобовые культуры, лен — 1,2; пропашные культуры— 1,6; многолетние травы— 1,0;

б; Биологические свойства интенсивно используемой дерново-подзолистой почты и динамика, содержания и ней минерального и легкогидролизуемого азота в течение вегетацнон-16

кого периода полностью подтверждают выявленные в исследованиях направления н темпы минерализации почвенного органического, вещества." .

7- Изучение закрепления (гумификации) свежего органического вещества в пахотной почве показало малую зависимость этого процесса от способов обработки почвы. Положительное влияние на коэффициент гумификации оказывает применение минеральных удобрений и низкая исходная гуму-сированиость почвы.

8. Положительное влияние на гумусовый баланс пахотной дер пово-подзол истой почвы минимальной обработки подтверждается исследованиями, выполненными с использованием стабильного изотопа азота (15М). Уменьшение интенсивности обработки почвы вплоть до полного отказа от нее повышает использование растениями азота почы. . 9. Применение современных физико-химических методов изучения органического вещества (определение элементного состава, ИК-спектроскопия, дериватография, графостатистнче-ский анализ) позволило констатировать, что при длительной механической обра-ботке без применения удобрений гумниовые кислоты .почвы представлены химически сложными соединениями с повышенной долей циклических группировок в составе молекулы.* Химически более «зрелые» высококондеисиро-ванные гумнновыс кислоты минерализуются медленнее, чем соединения типа фульвокислог н малоконденсирозанные новообразованные формы гумнповых кислот,

10. Равные урожаи полевых культур по вариантам обработки потаи свидетельствуют, во-первых, об отсутствии существенных различий в действии разных способов обработки нд уровень урожайности нолевых культур и, во-вторых, о возможности значительной рационализации существующей системы обработки с точки зрения более экономного потребления гу-мусозых запасов почвы. -

IV. РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Исходя 'из выявленных в длительных полевых опытах различий по воздействию разных технологий обработки на баланс органического вещества в пахотном слое почвы, следует рекомендовать переход к менее интенсивным (минимальным) системам обработки почвы. Конкретные рекомендации по оптимизации существующей технологии обработки должны обязательно увязываться с состоянием окультуренности почвы, биологическими особенностями возделываемых культур н степенью засорения почвы.

2, Установленные в исследованиях поправочные коэффициенты о роли отдельных полевых культур в гумусовом балансе

дерново-яодзолистой почвы рекомендуются для использования: в Системе агрохимслужбы СССР для_более точного расчетно- , го определения состояния гумусового баланса поч:вы в севооборотах Нечерноземной зоны.

3. Методические разработки, выполненные в.ходе диссертационных исследований, могут быть рекомендованы для использования (частично они уже вошли в учебные руководства) в исследовательской и учебной работе (манометрическое определение биологической активности почвы с нсполь*. зованием (прибора Варбурга).

По материалам диссертации опубликованы следующие работы

I; К методике -манометрического определения биологической активности почвы с применением аппарата Варбурга-« Извести яТСХА», вып. 4, 1973 (в соавторстве) ,

2. Биологические свойства дерново-подзолистой-почвы как показатель эффективного плодородия. «Доклады. ТСХА», вып.; 209, 1975 (в соавторстве),

3. Характеристика гумпновых кислот интенсивно, используемой дерново-подзолистой почвы. «Известия ТСХА», вып: 2, 1975 (в соавторстве).

4. Влияние способов обработки на содержание органического вещества в дер ново-подзол истой почве и урожаи полевых культур. «Доклады ТСХА», 'вьрл. 234, 1977 (в соавторстве).

5. Влияние обработки на .гумусовый баланс дерново-иод-зо л истых почв в интенсивном земледелии. «Известия ТСХА», вып. 4, 1978 (в соавторстве).

Типограф к «г Московской с.-х. академии ям. К. Л. Тимирязева 127550, Моек в а.-И-550, Тнмнрязевскаа ул., 44

Типограф к «г Московской с.-х. академии им. К. Л. Тимирязева 127550, Моек в а.-И-550, Тнмнрязевскаа ул., 44