Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

На правах рукописи Владимир Геннадьевич ХОХЛОВ

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

(Специальность 06.01.03 — почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата слеьскохозяйственных наук

МОСКВА— \Ш

Диссертация выполнена на кафедре почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор И, С. Кауричев; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н. Ф. Ганжара.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Д. С. Орлов; кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник М. Ш. Шаймухаметов.

Ведущее предприятие— Всесоюзный институт удобрений и агропочвоведения им. Д. Н. Прянишникова.

Защита состоится <^3 » . ..... 1980 г.

» часов на заседании Специализированного ученого совета К-120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К- А. Тимирязева,

Адрес: 127550, Москва, И-550, Тимирязевская ул., 49, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан . . . 1980 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета _

.....----- Дорожкина

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах по дальнейшему развитию сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР» (1974) намечена комплексная программа резкого подъема сельскохозяйственного производства 29 областей и автономных республик нашей страны. В X пятилетке по сравнению с предыдущим пятилетием среднегодовой прирост объема сельскохозяйственного производства в Нечерноземной зоне РСФСР должен составить 20—22%. Таких существенных изменений можно достигнуть при.условии радикального повышения плодородия почв.

Основным типом почв Нечерноземной зоны являются, дерново-подзолистые, обладающие низким естественным плодородием. Одним из важнейших факторов плодородия, который находится в минимуме у дерново-подзолистых почв, является их органическое вещество.

Актуальность проведенных исследований заключается в том, что изучалось гумусовое состояние преобладающих почв Смоленской области с целью его улучшения. В научной литературе имеется много данных, касающихся влияния местных условий на гумусовое состояние почв, но они разрознены и часто противоречивы, недостаточно разработаны научные основы прогноза гумусового состояния почв. Сезонной динамике гумуса посвящено относительно мало работ, а полученные результаты очень различны и в большинстве случаев для их оценки не применялись методы вариационной статистики. Поэтому целью наших исследований явилось:

. 1. На основе комплексного подхода к массовости определений показать и оценить влияние природных факторов, а именно, механического состава; почвобразующих.пород, степени оподзоленности и эродированности, режима увлажнения, а также доз внесения органических удобрений на содержание, запасы и.качественный-состав гумуса в дерново-подзолистых почвах.

2. Выяснить масштабы и направленность сезонных колебаний содержания и запасов гумуса в пахотных почвах при разных дозах внесения органических удобрений.

■ I

Пит?, ниш еа(глт| I суд. /¡¡5л$1 «ли». I

3. Установить примерные уровни относительной стабилизации содержания и запасов углерода гумусовых веществ в дерново-подзолистых почвах прн разных дозах внесения органических удобрений в услозиях существующей системы севооборотов в производстве.

4. На основе уровней стабилизации осуществить прогноз количественных показателен гумусового состояния почв области на ближайшее время и на перспективу, а также разработать практические меры по улучшению этих показателей.

Объекты исследований. Исследования влияния различных природных факторов на гумусовое состояние почв, а также выявление примерных уровней относительной стабилизации содержания и запасов гумуса проводили на дерново-подзолистых почвах в 14 районах Смоленской области, подбор которых проводился по принципу равномерного охвата всех прнродно-эко-номических регионов области.

Изучение сезонной динамики гумуса проводилось в двух полевых опытах. Первый опыт был заложен на Смоленской областной опытной станции в 1969 г. ст. науч. сотр. В. Л. Пудовой. Исследования проводили в течение двух лет (1976 н 1977 гг.) на полях под ячменем и овсом. Наблюдения во втором опыте, заложенном в совхозе «Залесье» Шумячского района, проводили в 1977 г. на полях под картофелем н многолетним» травами.

По данным, приведенным в Земельном кадастре Смоленской области (1971), в структуре почвенного покрова резко преобладают дерново-подзолистые почвы (79,09%), в том числе 21,22% составляют дерново-подзолистые переувлажненные разности. Механический состав неследуемых дерново-подзолистых почв разнообразен, но преобладают легко- и среднесугли-нпстые разновидности, по степени подзолистоетн большую долю составляют средне- и сильноподзолистые виды.

На изучаемой территории широко распространены процессы водной эрозии. В площади пашни эродированные почвы составляют около 8,8%. Степень эроднровапностн преимущественно средняя и слабая.

Методы исследований. Образцы почв отбирали на наиболее типичных почвенных контурах. Для установления -типичности н выбора площадок использованы материалы крупномасштабных почвенных обследований колхозов и совхозов. При выборе почв для исследований учитывали: механический состав, эроднрованность и дозы внесения органических удобрений за последние 15—20 лет с целью изучения влияния этих факторов на гумусовое состояние почв. Из гумусового и пахотного горизонтов образцы почв отбирали на площадках 50x50 м2 в 10-кратной повторпостн. Всего сделано 90 разрезов и отобрано 1538 образцов.

Опыт на Смоленской областной опытной станции заложен по схеме, состоящей из 4-х вариантов:

, А— внесено за ротацию органических удобрений 130 т/га, минеральных — 21,6 ц/га (действующего вещества);

Б—90 т/га органических. 11,3 ц/га минеральных удобрений;

В — 60 т/га органических, 9,2 ц/га минеральных удобрений;

Г — 60 т/га органических, 26,4 ц/га минеральных удобрений.

Каждый из вариантов повторялся на известкованном и не-известкованном фонах. Повториость в опыте 4-кратная. С момента закладки прошла полная ротация севооборота при следующем чередовании культур; 1) бобово-злаковая смесь, 2) озимые + травы, 3) клевер 1 г/п, 4) клевер 2 г/п, 5) озимая пшеница, 6) леи, 7) картофель, 8) ячмень, 9) овес. С каждой делянки отбирали два смешанных (из 10 индивидуальных) образца по трем срокам (весна, лето, осень).

В опыте в совхозе «Залесье» Шумячского района на каждом поле выбирали по 5 пробных площадок, на каждой из которых отбирали по 5 смешанных (из 10 индивидуальных) образцов.

Почвы в обоих опытах дсрново-среднепод зол истые легкосуглинистые на алюмо-силикатной морене.

Для характеристики гумусового состояния почв проводили следующие лабораторные определения; 1) гумус по Тюрину в модификации Симакова, 2) групповой состав гумуса по Кононовой и Бельчиковой, 3) определение содержания «грубого гумуса» методом отбора его из образцов, а также по разности содержания углерода органических веществ (определяемого по методу Тюрина) в образцах без отбора и с отбором в разной степени гумпфицированных органических остатков, 4) определение плотности почвы общперинятым методом в образцах с ненарушенным структурным сложением для расчета запасов гумуса.

Кроме личных аналитических материалов, для характеристики свойств почв и при изучении многолетней динамики гумуса в почвах использовали данные крупномасштабных почвенных обследований колхозов и совхозов области, проведенных Смоленским филиалом института «Росгипрозем»,

Полученные результаты обрабатывались методами вариационной статистики. При оценке влияния местных условий на гумусовое состояние почв использовался метод оценки достоверности разности средних величин. Данные по сезонной динамике гумуса обрабатывались методом многофакторного дне-псрсноппого анализа с использованием ЭВМ «Минск-32».

Научная новизна результатов исследований. В работе влер-

вые дана комплексная характеристика органических веществ дерново-подзолистых почв Смоленской области и установлено влияние местных условий на их гумусовое состояние. Впервые для прогноза гумусового состояния почв определены уровни стабилизации содержания и запасов гумуса. Предложена методика определения ближайшего резерва гумусовых веществ и получены первые экспериментальные данные по содержанию и запасам «грубого гумуса» в пахотных почвах.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Полученные результаты позволяют оценить гумусовое состояние почв области. Они являются основой для разработки комплекса мероприятий по повышению плодородия дерново-подзолистых почв и, в частности, по поднятию уровня их гуму-сированности. Полученные уровни стабилизации гумуса являются основой для прогнозирования количественных показателей гумусового состояния почв, а также для оптимизации доз внесения органических удобрений.

Величину сезонных колебаний необходимо учитывать при составлении систем удобрений и при проведении научных исследований.

Апробация. Результаты исследований были доложены и получили положительную оценку иа научной конференции молодых ученых ТСХЛ (июнь, 1978 г.), на Всесоюзном совещании секции агропочвоведения ВЛСХНИЛ и Координационного совета по проблеме «Органическое вещество пахотных почв» (октябрь, 1978 г.). По материалам диссертации имеются две печатные работы.

Объем работы. Диссертация изложена на 224 страницах машинописного текста, содержит 46 таблиц, 6 рисунков, состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы, включающего 221 наименование (ил них 21' иностранное) и 15 приложении.

; II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

I. Влияние местных условий иа гумусовое состояние дерново-подзолистых почв Смоленской области

Механический состав. Изучение влияния этого фактора проводилось на примере сравнения суглинистых и супесчаных— песчаных разновидностей дерново-подзолистых почв.

Содержание гумуса в суглинистых разновидностях на 0,15—1,63% больше, чем в песчаных. Особенно четко это проявляется в целинных вариантах, на пашне без внесения органических удобрений и с внесением 10—15 т/га независимо от степени их подзолистостн. Для почв с внесением 20—30 т/га

органических удобрений различия по содержанию гумуса в суглинистых и песчаных разновидностях математически недостоверны.

Запасы гумуса в г у м у со во - а к ку м ул я т и вн о м горизонте и в Лом.. песчаных н суглинистых почв фактически не различаются. Исключение составляют дерново-слабоподзолистые суглинистые на покровном суглинке почвы, в которых запасы гумуса на 18,3—23,4 т/га достоверно больше, чем в песчаных. В средне- и сильноподзолистых видах при внесении 10—15 т/га ораннческих удобрений песчаные почвы достоверно превосходят суглинистые на 8,3—15,8 т/га.

Запасы гумуса в слое 0—50 см суглинистых разновидностей на 7,2—20,6 т/га больше, чем в песчаных и супесчаных. Наиболее ярко это проявляется при сравнении целинных вариантов и пашни без внесения органических удобрении. Для вариантов пашнн с внесением 10—15 т/га органических удобрений в большинстве сравниваемых пар достоверных различий нет. На пахотных участках с внесением 20—30 т/га органических удобрений во всех без исключения случаях запасы гумуса больше у песчаных разновидностей.

В составе гумуса группа органических соединений, извлекаемая 0,1 н НгБО^ в 1,2—3 раза выше в суглинистых разновидностях на целине в дерново-слабо- и среднеподзолистых почвах как в абсолютном, так и в относительном выражении. У дсрново-сильнонодзолистых и поверхностно-глсевых почв она преобладает в песчаных разновидностях. На пашне с внесением 10—15 т/га органических удобрений характерно преобладание кислоторастиорпмой фракции в песчаных почвах как в абсолютном, так и в относительном выражении.

Независимо ог характера использования почв, их гидро-морфности и степени подзол и стости, негндролизуемый остаток па 2—10% больше у суглинистых разновидностей по сравнению с песчаными.

Относительное количество гумнновых в 1,3—2 раза, а фульвокислот на 1—7% больше в составе гумуса песчаных и супесчаных разновидностей почв по сравнению с суглинистыми для целины и пашуи без внесения органических удобрений. В вариантах с внесением 10—15 и 20—30 т/га органических удобрений положение несколько меняется, т. е. относительное содержание гумнновых кислот становится на 3—6% больше у суглинистых почв по сравнению с песчаными.

СЯношение Сг.к. /Сф.и. для целинных дерново-слабо- и среднеподзолистых почв легких по механическому составу разновидностей в 1,2—2,5 раза выше, чем у суглинистых. Для пахотных дерново-сильноподзолнстых и поверхностно-глеевых ПОЧВ без внесения органических удобрении величина Сг.к. ,'Сф.к. в сильной степени зависит от степени подзолистости почв; на

пашне с внесением 10—15м 20^30 т/га органических удобрений отношение Сг.и. IСф.к. в 1,5—2 раза выше у суглинистых разновидностей по сравнению с песчаными.

Во фракционном составе гуминовых кислот суглинистых почв отмечается наличие фракций, связанных с Са, что нехарактерно для песчаных разновидностей.

Сравнение гумусового состояния почв, сформировавшихся на покровном суглинке >1 морене. По содержанию и запасам гумуса в Ль А „л. п в слое 0—50 см почвы, сформировавшиеся на покровном суглинке, превосходят образовавшиеся на мореис, причем разница наиболее ярко проявляется и математически достоверна на пашне без внесения органических удобрений для автоморфных вариантов и составляет 0,23%, 7,68 т/га, 11,57 т/га соответственно, а также на целине для дер ново-подзол истых глеевых почв. В других случаях достоверных различий нет. Величина не-гидролизуемого остатка выше на 1—6% в почвах на покровном суглинке.

Содержание гуминовых кислот в составе гумуса на I—3%' больше у почв всех вариантов на морене, за исключением дер-ново-сильноподзол истых видов.

Содержание фракций гуминовых кислот, связанных с Са, обычно больше в вариантах почв на покровном суглинке по сравнению с аналогами на морене как в абсолютном, так и в относительном выражения.

Влияние избыточного увлажнения на гумусовое состояние почв. Изучение данного вопроса проводилось на основании сравнения автоморфных и иолугидроморфных (глеевых) вариантов дерново-подзолистых почв.

По содержанию и запасам гумусовых веществ в горизонте Л1 и в слое 0—50 см дерново-подзолистые глеевые почвы в 1,5—3 раза превосходят автоморфные разности. Исключение составляют дерново-слабоподзолистые пахотные почвы с внесением 20—30 т/га органических удобрений, которые не уступают полугидроморфным разностям по этим показателям.

В составе гумуса полугидроморфных почв больше содержание веществ, извлекаемых 0,1 и НгЗОи, в абсолютном выражении. Относительное содержание кислоторастворимых соединении имеет обратную зависимость. У автоморфных почв количество их в 1,5—2 раза выше, чем у глеевых.

Нсгидролизуемый остаток на 4—12% меньше у автоморфных дерново-подзол истых почв. Глеевые почвы имеют более высокое относительное содержание соединений группы гуминовых кислот и меньшее содержание фульвокислот, за исключением слабо- и среднеподзолистых видов почв.

Отношение Сг-к./С^ж. независимо от характера использования и степени подзолксгостк всегда в 1,5—2,5 раза выше 6

' в полугндроморфных почвах. Максимальные различия по данному "показателю характерны для целинных и пахотных вариантов без внесения органических удобрений, как наиболее стабильных по гумусовому состоянию, за исключением песчаных разновидностей. Во фракционном составе гумнновых кислот имеется тенденция к увеличению содержания фракции, связанной с Са, у дерново-подзолистых глеевых почв по сравнению с автоморфными. Следует отметить, что при внесении 10—15 и 20—30 т/га органическихудобрений снижаются как количественные, так и качественные различия в гумусовом состоянии между сравниваемыми почвами.

Влияние эродирован ноет и почв на их гумусовое состояние.-Содержание и запасы гумуса в горизонтах Ль Ла1с.н в слое 0—50 см в незродированных вариантах в 1,2—3 раза больше, чем в эродированных. Они не зависят от характера использования, механического состава и степени иодзолистоети почв. Наибольшие различия между сравниваемыми вариантами проявляются при увеличении доз внесения органических удобрений независимо от механического состава и степени подзол и-стостн почв. Наблюдалось белее резкое снижение содержания гумуса в легких по механическому составу .эродированных почвах по сравнению с суглинистыми.

В зависимости от степени подзолистости почв содержание органических соединений группы гумнновых кислот й изучаемых вариантах имеет специфические различия. Так, в слабо* подзолистых — относительное содержание гумнновых кислот на 7—8% больше Немытых вариантах. Для среднеподзолистых— различий фактически нет. В сильноподзолистых почвах относительное содержание гумнновых кислот больше в смытых вариантах. В дерново-слабоподзолистых почвах, независимо от характера их использования, содержание фульво-кислот больше у смытых разновидностей по сравнению с неэро-днровашшми. Содержание гумнновых кислот в составе гумуса больше у обычных почв по сравнению со смытыми. Наибольшие различия отмечаются для дсриово-слабоподзолистых видов, у которых для обычных вариантов доля гумнновых кислот в 1,5—2 раза больше, чем у эродированных.

Влияние степени оподзоленностм на гумусовое состояние почв. Сравнение дерново-слабо- и средне подзолистых почв по содержанию и запасам гумуса показало:

а) в суглинистых разновидностях эти показатели выше в слабоподзолистых видах (особенно в вариантах пашни без внесения органических удобрений и с внесением 20—30 т/га, для которых различия математически достоверны);

б) в супесчаных и песчаных почвах более высокие содер* жание и запасы гумуса отмечаются в среднеподзолистых вн-

дах. Особенно четко это проявляется на целине и пашне без внесення органических удобрений: - /

У елабоподзолистых видов почв по сравненню со средне-подзолистыми отмечается более быстрое накопление гумуса при внесении органических удобрений.

Кроме количественных изменений, между сравниваемыми вариантами имеются различия качественных показателей их гумусового состояния.

Относительное содержание гуминовых кислот и величина Сг.н-/Сф.к, в 1,2—1,7 раза больше в слабоподзолистых видах по сравнению со среднеподзолистыми.

Различия в количестве негидролизуемого остатка проявляются лишь в легких по механическому составу разновидностях1 почв. Его содержание на 4—12% больше в слабоподзолистых почвах, за исключением целинного варианта.

Сравнение дерново-средне- -и сильноподзолистых видов почв не показало существенных различий по содержанию, запасам и качественному составу гумуса. Можно лишь отметить, что для дерново-сильноиодзолистых почв на покровном суглинке, независим^от использования, характерно относительно большее содержание гуминовых кислот и меньшее — фульво-кислот и негидролизуемого остатка по сравнению со средне-подзолистыми аналогами.

Влияние доз органических удобрений на гумусовое состояние почв. В качестве объектов для сравнения взяты следующие варианты:

пашня без внесения органических удобрений;

пашня с внесением 10—15 т/га органических удобрений ежегодно в течение последних 15—20 лет;

пашня с внесением ежегодно ' 20—30 т/га органических удобрений в течение последних 15—20 лет.

Контролем были выбраны целинные участки почв (лес), аналогичные по механическому составу и степени оподзолен-ности.

Анализ полученных материалов свидетельствует об увеличении содержания и запасов гумуса в почвах с нарастанием степени их о культу реи ности. При этом в песчаных почвах содержание углерода гумусовых веществ на пашне достигает уровня целинных участков при внесении 10—15 т/га органических удобрений, тогда как на суглинистых разновидностях аналогичный эффект отмечается только с внесением 20— 30 т/га. Запасы гумуса в горизонтах А1 и Л„„. в освоенных вариантах по сравнению с целинными или не снижаются, или дз-же увеличиваются.

В составе гумуса отмечаются следующие изменения.

В освосннных почвах (по сравнению с целиной) наблюдается снижение в 2—2,5 раза абсолютного содержания фрак-3

дни, извлекаемой 0,1 н НаЭО*. Особенно заметно это проявляется у суглинистых разновидностей, в песчаных почвах отли* шя невелики. Величина негидролизуемого остатка (у суглини-:тых разновидностей) имеет некоторую тенденцию к умень-лению.

Ежегодное внесение органических удобрений в дозе 10— 15 т/га привело по сравнению с почвами пашни без применения органических удобрений к следующим изменениям каче-:твенного состава гумуса: возросло абсолютное и уменьшилось этносительное содержание фракции, извлекаемой 0,1 н Нг50(, негидролизуемый остаток, независимо от механического состава {за мсключением дерново-слабоподзолистых почв на покровном суглинке), увеличивается на 1—8%. Содержание гуминовых и фульвокислот изменяется в зависимости от механического состава почв: в суглинистых — с внесением органнче-:ких удобрений относительная доля гуминовых кислот почти не меняется, а содержание фульвокислот уменьшается иа 2— 10%; величина показателя С г.к,/С ф.к. у суглинистых почв расширяется, а в песчаных и супесчаных сужается.

Внесение на пашню повышенных доз органических удобрений (20—30 т/га) вносит существенные изменения в состав гумуса пахотных почв не только по сравнению с целиной, но и с предыдущим уровнем внесения: происходит резкое повышение :одсржания негидролизуемого остатка (на 1—9%); в групповом составе гумуса на 1—9% возрастает доля гуминовых кислот (исключением являются дерново-сильноподзолистые почвы); содержание фульвокислот (относительное) имеет явную тенденцию к снижению. Во фракционном составе гуминовых кислот наблюдается увеличение фракции, связанной с Са.

2, Сезонная и многолетняя динамика-гумуса в пахотных почвах Смоленской области '

Сезонная динамика содержания и запасов гумуса изучалась нами в 1976 и 1977 гг. в двух опытах- Результаты опыта в Починковском районе на Смоленской областной опытной станцнн представлены в таблице 1 (каждый показатель является средним из определений содержания С гумуса в 8 образцах).

Математическая обработка данных показала, что на содержание углерода гумуса в почве достоверно {Рф,,,.' >Рт,. при уровне вероятности 95%) влияют сроки.отбора образцов (сезонная динамика) и дозы внесения удобрений,-

Сезонная динамика содержания углерода гумуса в пахотном горизонте почв опыта более четко выражена в 1976 г., а в 1977 г. она достоверно проявилась только на делянках варианта Л, с наиболее высокими дозами органических удобрений.

Таблица!

Содержание углерода (в %) гумусовых веществ в Л П11. почв полевого опыта на Смоленской областной опытной станции :

3 • о ¿«о жён а = «2 2 * <й а в п а. 2 * ЙГ 3 X н = 5 ь> 5.л а та о Я СЗ и ^ 1976 г. | 1977 Т.

Сроки

вссна I лето II осень III вссна I лето II осень ш

Л 0 1.87 1,90 1.81 1.59 1,62 1,76

1 1,85 1,76 1,64 1,53 1,56 - 1,73

е 0 1.74 1.65 1,64 1,43 1,57 1.51

I 1,79 1,64 1,68 1,52 1,46 1.57

в 0 1,67 1,53 1.71 1,46 1,48 1,48

1 1,61 1,52 1,59 1,39 1,44 1,45

г О 1,64 1,57 1,54 1,39 1,49 1,39

1 1,62 1.53 1,50 1,33 1,44 1,48

НСРк^т0,096 ■■" НСР=0,151

р—0,95 р=0,95

* 0 —неизвссткотэниыс варианты, I — известкованные варианты.

В 1976 г. наблюдалось постепенное сниженне содержания и запасов углерода гумуса от весны к осени. Максимальные изменения в содержании н запасах углерода гумусовых веществ характерны для варианта Л. Размер их составил по содержанию углерода 0,21.%, по его запасам — 6,28 т/га. В 1977 г. наблюдалось, наоборот, повышение содержания углерода от весны к осени. В отличие от 1976 г., когда изменения были достоверны во вссх вариантах по внесению органических удобрений, в 1977 г. увеличение содержания и запасов углерода гумусовых веществ к осени достоверно лишь для варианта Л. Максимальная амплитуда сезонных колебаний составила по содержанию углерода 0,20%, а по его запасам — 5,98 т/га. В других же вариантах тенденция изменений подтверждает выявленную закономерность, но величина их математически недостоверна. Следует отметать, что максимальные сезонные колебания содержания и запасов углерода гумусовых веществ характерны для известкованных вариантов. Максимальные сезонные колебания запасов углерода гумуса в течение одного года достигли 6,3 т/га, в течение 2-х лет — 11,3 т/га, что составляет соответственно 11,4 и 20,4% от максимальных л 13,5 и 24,2% от минимальных запасов гумуса в пахотном горизонте за это время. Такое количество гумуса может обра-

Ю

зовываться за 1—2 года прежде всего за счет ближайшего резерва полуразложившихся растительных остатков («грубого гумуса») прошлых лет и частично за счет пожнивных остатков прошлого года. Запасы «грубого гумуса» в А„« для различных вариантов колебались в пределах от 5,24 до 17,79 т/га. При этом запасы его, как правило, больше в почвах вариантов с более высокими дозами органических удобрении (Л и Б). В 1977 г. запасы «грубого гумуса» почти по всем вариантам выше, чем в 1970 г. Данный факт, вероятно, обусловлен снижением запасов «грубого гумуса» в 1975 г., когда возделывали картофель, за счет сто интенсивной минерализации, К 1977 г. запасы «грубого гумуса» уже в значительной мере восстановились, так как в дальнейшем возделывали ячмень н овес, оставляющие после себя большое количество пожнивных остатков (табл. 2).

Таблица 2

Содержание к запасы углерода гумусовых веществ и «грубого гумуса» в Лпи. почв в опыте на Смоленской областной опытной станции

Срок отбора г 2-І 2 я 25 = ш У "ей а с к Содержание С гумуса. Запасы С гумуса, т/га 3 а и асы (*< гр убого .гумуса», т/га

образцов £-18 1976 1977 1976 1977 1976 1 1977

I май А Г 0 1 0 1 1.87 1,85 1,04 1.62 1,53 1.39 1.33 55,91 55,32 49,04 48,44 47,54 43,75 41,56 39,77 7,22 5,47 8.06 7,98

11 июль Л Г 0 0 1 1.90 1,76 1,57 1.53 1,62 1,56 1,19 1,44 56.81 52,62 4С.91 45.75 48,14 4С.64 44,55 43.06 13.73 6.29 9,46 9*11

111 ноябрь Л Г 0 0 1 1,81 1,61 1,5 ( 1,50 1,76 1,73 1,39 1,48 2 49,0 ( 40,03 41,85 52,(52 51,73 41.55 44,25 17,79 5,2! 9,57 10.12

Сезонная динамика гумуса в совхозе «Залесье» Шумячско-го района достоверно проявилась только на поле под многолетними травами, причем направленность сезонных изменений аналогична динамике в опыте на Смоленской областной опытной станции.

Многолетняя динамика гумуса. Для сформировавшихся почв характерна относительная стабильность отдельных показателей, в частности, содержания и запасов в них гумуса. В зрелых почвах накопление гумуса или его убыль наиболее интенсивно происходят в первые годы после резкого изменения условий гумусообразования, а затем стабилизируются. Время, необходимое для достижения определенного уровня стабилизации количественных показателей гумусового состояния почв, по нашему мнению, составляет около 5—10 лет. Такого же порядка величина времени стабилизации приводится в работе М. М. Кононовой (1963) при распашке пласта многолетних трав на сероземных почвах. В пахотных почвах основными переменными условиями, определяющими баланс углерода, являются органические удобрения и состав возделываемых культур. В связи с тем, что эти условия можно контролировать и они поддаются учету, то представляется возможным для большинства почв выявление уровней стабилизации содержания и запасов в них гумуса.

Масштабы применения органических удобрений на большей части пашни в Смоленской области за последние 20 лет изменились несущественно. Поэтому есть основание предполагать, что на большей части пашни в области содержание и запасы гумуса стабилизировались на определенном уровне. Нами сделана попытка выявить уровни стабилизации содержания и запасов гумуса для пахотных дерново-подзолистых почв. Уровни стабилизации определяли с учетом доз внесения органических удобрений на почвах различного механического состава. С этой целью в различных районах подбирали участки со следующими дозами внесения удобрений:

а) пашня бел внесения органических удобрений;

б) пашня с внесением 10—15 т/га в последние 15—20 лет;

в) пашня с внесением 20—30 т/га в последние 15—20 лет;

г), целинные участки (лес).

Полученные результаты приведены в табл. 3, Математическая обработка этих данных показала достоверность отличий выделенных уровней как по содержанию, так и по запасам в зависимости от вышеуказанных доз органических удобрений.

Прогноз гумусового состояния почв Смоленской области на ближайшую перспективу и к 2000 году

Выявленные примерные уровни стабилизации при известных ресурсах органических удобрений позволяют определить вероятное содержание и запасы гумуса в дерново-подзолистых почвах области. В настоящее время площадь пахотных угодий по всей области составляет 1555,8 тыс. га. По данным областного управления сельского хозяйства, в перспективе ее размер 12

Уровни стабилизации содержания и запасов гумуса в почвах Смоленской области

Таблица 3 дерново-подзолистых

о Средние запасы гумуса, т/га

Внды использования почвы _ " ** 5 «-а Н Я 41 ¿.и > 5 о, к (с О ю — и?« (А.) слой 0—50 сч

Суглинистые почвы

Целина...........

Пашня без внесения органических

удобрений ........

Пашня с внесением Ю—15 т/га ор

ганических удобрений . . . Пашня с внесением 20—30 т/га ор ганических удобрений . . .

Целина.........

Пашня без внесения органических

удобрений .........

Пашня с внесением 10—15 т/га органических удобрений . . , »

49 1,63 48,70 ' 78,56

189 0,89 57,09 68,41

130 1,53. 66,02 78.13

129 1,60 97,64 113.62

н песчаные почвы

23 0,77 32,73 61,74

40 0,58 37,89 45,47

40 0,90- 62,09 73,22

и структура посевных площадей не будут претерпевать существенных изменений. Относительно внесения органических удобрений имеются следующие плановые данные: к 1980 г.— 12 млн. т, к 1985 г.— 14 млн. т, к 200фг.— 16—18 млн. т. Приведенные цифры включают в себя как количество различных видов навоза, так и размеры применения торфа, а также удобрений, приготовляемых на его основе.

Следует отметить, что полученные уровни справедливы для случая равномерного внесения органических удобрений на всей площади пашни. Анализ этих материалов показывает, что ни в ближайшее время, ни в перспективе при таком уровне их применения нельзя ожидать существенных изменений в гумусовом состоянии пахотных дерново-подзолистых почв области. С помощью уровней стабилизации можно вести н обратный прогноз для отдельных участков с кормовыми, овощными и приферм-скими севооборотами и на опытных полях, который бы решал вопрос о необходимых дозах органических удобрений для создания и поддержания заданных количественных показателей гумусового состояния почв.

Выводы

1. Изучено и установлено с высокой степенью достоверности влияние местных условий гумусообразования (механический состав, почвообразующие породы, степень оподзолисто -стн, режим увлажнения, эродированность, внесение органических удобрений) на гумусовое состояние дерново-подзолистых почв Смоленской области.

2. В целинных, освоенных и слабоокультуренных дерново-лодзолнетых почвах, в суглинистых разновидностях содержание углерода гумуса на 0,15—1,63% выше, чем в супесчаных и пссчапых аналогах.

В меньшей степени проявляются различия в запасах гумуса как в горизонтах Ль Л кэк . так и в слое 0—50 см, причем во многих случаях запасы гумуса в песчаных и супесчаных разновидностях выше, чем в суглинистых при одинаковых дозах внесения органических удобрений. В составе гумуса суглинистых почв по сравнению с песчаными и супесчаными величина не-гидролнзуемого остатка выше на 2—16%, в 1,3—2 раза выше относительное содержание гумнновых кислот, а в их составе более высокое содержание фракции, связанной с Са.

3. В дерново-подзолистых почвах, сформировавшихся на покровном суглинке, более высокое "содержание (на'0,23%) и запасы (на 7,08—11,57 т/га) гумуса, более высокая (на I—6%) величина нсгидролизуемого остатка и фракции гумнновых кислот, связанных с Са, по сравнению С аналогами, развивающимися на алюмо-силнкатной морене.

4. В дерново-подзолистых глеевых почвах содержание и запасы гумуса в 1,5—3 раза выше, чем в автоморфных аналогах. В составе гумуса глеевых почв более высокое относительное содержание гумнновых кислот и более низкая доля фульвокислот, в том числе в 1,5—2 раза меньше содержание кислото-растворнмой фракции.

5. В эродированных дерново-подзолистых почвах отмечается в 1,2—3 раза более низкое содержание и запасы гумуса по сравнению с несмытыми аналогами. Более резкое снижение этих показателей характерно для песчаных и супесчаных разновидностей почв по сравнению с суглинистыми. Направленность изменений качественного состава гумуса в смытых почвах может быть различной и определяется степенью оподзо-леипостн и механическим составом почв.

6. В почвах, на которых вносятся более высокие дозы органических удобрений в течение последних 15—20 лет, значительно* выше содержание и запасы гумуса по сравнению с пашней без внесения органических удобрений. В составе гумуса возрастает относительное содержание гумнновых кислот, свя-

занных с Са, величина негидролизуемого остатка, расширяется отношение Сг.к./Сф.к.. оставаясь меньше единицы. Как масштабы изменений содержания и запасов гумуса, так и характер изменений качественного его состава при внесении возрастающих доз органических удобрений зависят от механического состава почв, степени их оподзоленноетн и эродирован-ности.

7. Максимальные сезонные изменения запасов углерода гумусовых веществ в пахотном горизонте дерново-подзолистых суглинистых почв составили 6,3 т/га, в течение 2-х лет 11,3 т/га или соответственно 11,4 и 20,4% от максимальных запасов углерода гумуса почвы.

8. Ближайшим резервом гумусовых веществ в почвах являются гумнфицированные в разной степени органические остатки (растительные) или «грубый гумус». Его запасы под зерновыми культурами (овес, ячмень) при разных уровнях внесения органических н минеральных удобрений от 5,24 до 17,79 т/га. При значительных колебаниях запасы «грубого гумуса» больше в вариантах с более высокими дозами органических удобрений, а также после предшественников, оставляющих после себя значительное количество корневых 11 пожнивных остатков (зерновые сплошного сева, травы).

9. За последние 15—20 лет содержание и запасы гумуса на преобладающих площадях пахотных почв Смоленской области существенно не изменились. Выявлены примерные уровни относительной стабилизации содержания и запасов углерода гумусовых веществ в дерново-подзол истых почвах при разных дозах внесения органических удобрений.

10. Расчет на основе плановых показателей уровня производства органических удобрений и установленных нами примерных уровней стабилизации содержания н запасов гумуса показал, что при равномерном внесении органических удобрений в перспективе существенных изменений в гумусовом состоянии пахотных почв Смоленской области не будет,

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Для поддержания и поднятия показателей гумусового состояния почв области необходимо провести следующие мероприятия:

1. Изыскание дополнительных источников органических удобрений.

2. В структуре посевных площадей по возможности следует увеличить долю сельскохозяйственных культур, оставляющих после себя большое количество корневых и пожнивных остатков (многолетние л однолетние травы и т. д.) и уменьшить площади, занятые пропашными культурами.

3. По установленным нами уровням стабилизации сод ер* жания и запасов гумуса рекомендуется определять необходимые дозы органических удобрений для достижения заданного гумусового состояния почв.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы

1. Изменение содержания и состава гумуса в зависимости от окультуривания, механического состава, эрозии почв (на примере дерново-подзолистых почв Смоленской области).— Доклады ТСХА, 1978. вып. 243, с. 57—61.

2. Сезонная и многолетняя динамика содержания органических веществ в дер и о во-под зо л истых почвах Смоленской области.— Известия ТСХЛ, 1978, вып. 6, с. 95—101 (в соавторстве) .

Тираж 100

Заказ 831.

Объем 1 п. л.

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44