Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПО СОДЕРЖАНИЮ И ЗАПАСАМ ГУМУСА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПО СОДЕРЖАНИЮ И ЗАПАСАМ ГУМУСА"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

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

На правах рукописи ФРИС Виктор Андреевич

УДК 631.455.24 : 631.452 : 631.411.4

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПО СОДЕРЖАНИЮ И ЗАПАСАМ ГУМУСА

Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1988

Работа выполнена на кафедре почвоведения Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. ;

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор И. С. Кауричев и кандидат биологических наук, доцент А. И. Карпухин. ^

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук К. И. Балтян, кандидат биологических наук И. Ю. Мишина. . _ ^

Ведущее предприятие — Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова.

Защита диссертации состоится « » iggg го_

да в « ' . » часов на заседании Специализированного совета К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева. ¡

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

Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « /4-* bf^^-^^f . 198 г.

Ученый секретарь л

Специализированного совета кандидат биологических наук £ ^ Саблина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В постановлении XXVII съезда КПСС «Об основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года» подчеркивается, что для значительного повышения продуктивности и устойчивости земледелия необходимо осуществить комплекс мер по увеличению плодородия почв. Важная роль в решении этой задачи еще недавно отводилась мероприятиям, направленным на улучшение гумусового состояния пахотных почв. Однако в настоящее время в этом отношении сложилось два противоположных мнения. Одни исследователи утверждают, что при интенсивном земледелии можно получать одинаково высокие урожаи как на богатых, так и на бедных гумусом почвах. Другие исследователи считают, что уровень гумусированности почвы является основным показателям эффективного плодородия почв, от которого во многом зависят урожайность сельскохозяйственных культур и его качество.

Резкое возрастание потерь гумуса в интенсивном земледелии и недостаток органических удобрений для его стабилизации в пахотных почвах обуславливают острейшую необходимость рационального использования в каждом хозяйстве всех имеющихся ресурсов органических и других местных удобрений. В связи с этим особую актуальность приобретает оценка плодородия дерново-подзолистых почв по запасам гумуса с учетом мощности пахотного горизонта и содержания в нем гумуса.

Цель и задачи исследований. Основной целью настоящей работы является изучение зависимости эффективного плодородия дерново-подзолистых почв от содержания и запасов гумуса при интенсивном ведении сельскохозяйственного производства, а также выявление оптимального пути повышения их плодородия за счет увеличения общих запасов гумуса с учетом мощности пахотного горизонта и содержание в нем .гумуса. В задачи исследований входило: изучить зависимость урожайности кукурузы, ячменя и кормовой свеклы от содер-

Жания гумуса и мощности пахотного горизонта; оценить влияние запасов гумуса на урожайность этих культур с учетом мощности пахотного горизонта и содержания гумуса; определить эффективность минеральных удобрений в зависимости от содержания и запасов гумуса в почве; выявить влияние содержания и запасов гумуса на качество урожая ячменя и кукурузы; изучить зависимость физических и химических параметров дерново-подзолистых почв от обеспеченности их гумусом; определить действие гумуса на один из важнейших показателей биологической активности почвы — поглощение кислорода почвой и системой почва—растение.

Научная новизна. В вегетационных, вегетационно-нолевых, микрополевом и нолевых опытах проведена оценка плодородия среднесуглинистых дерново-подзолистых почв по урожайности кукурузы, ячменя, кормовой свеклы в зависимости от содержания и запасов в них гумуса.

Установлено, что даже при применении достаточно высоких доз минеральных удобрений с увеличением содержания и запасов гумуса эффективное плодородие пахотных дерново-подзолистых почв возрастает.

Выявлено, что между урожайностью культур и содержанием гумуса в почве нет прямо пропорциональной зависимости. При применении минеральных удобрений эта связь графически отражается в виде параболы, а без удобрения — в виде гиперболы.

Выявлены интервалы изменения содержания гумуса, наиболее тесно связанные с повышением урожайности сельскохозяйственных культур. Установлено, что содержание и запасы гумуса в почве оказывают на качество урожая ячменя и кукурузы меньшее влияние, чем на его величину. В вегетационных и микрополевом опытах показано, что эффективность минеральных удобрений, внесенных из расчета НшРиоК^о, с увеличением содержания гумуса в почве от 1 до 5,7% снижается при благоприятных погодных условиях и возрастает при неблагоприятных.

Определена теснота количественной связи физических, водно-физических, физико-химических и биологических свойств исследуемых почв с уровнем гумусированности.

Практическая значимость работы. В интенсивном земледелии для получения стабильных и высоких урожаев сельскохозяйственных кульур на дерново-подзолистых почвах необходимо, наряду с широким применением минеральных удобрений, целенаправленно повышать общие запасы гумуса с учетом мощности пахотного горизонта и содержания в нем гумуса. На современном этапе развития сельскохозяйственного производства оптимальным содержанием гумуса в среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах для возделывания яч-

4 . о

меня, кукурузы и кормовых корнеплодов следует считать 2— 3% нрн мощности пахотного горизонта не менее 20 см. Для определения влияния общих запасов гумуса на урожай растений с учетом мощности пахотного горизонта и содержания в нем гумуса предлагается использовать новый показатель — прибавка урожая на единицу массы гумуса.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на научных конференциях в ТСХЛ (1984 г.), во Всесоюзном институте удобрений и агроиочвоведения (1984 г.). По материалам диссертации опубликованы три научные работы.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 разделов обзора литературы, 6 разделов экспериментальной части, выводов, рекомендаций производству; содержит 31 таблицу, 10 рисунков, 7 приложений. Список использованной литературы включает 327 наименований, в том числе 31 на иностранных языках.

Объекты и методика исследований. В качестве объектов исследования были выбраны дерново-подзолистые среднесу-глинистые почвы опытного хозяйства «Ермолино» ВНИИ кормов, расположенного в Дмитровском районе Московской области.

За период исследований (1981—1985 гг.) были проведены два вегетационных, два вегетационно-полевых, микрополевой и четыре полевых опыта. Кроме того, для изучения влияния содержания гумуса на урожайность ячменя при разной влажности почвы был проведен еще один вегетационный опыт с тремя уровнями влажности: 40, 60 и 80% от полной влагоем-кости.

Для нолевых опытов были выбраны два однородных по рельефу участка. Почвы в пределах участка различались по мощности пахотного горизонта н содержанию в нем гумуса. Площадь участка в опыте с кукурузой составила 45 га, с кормовой свеклой — 36 га.

Для вегетационных, вегетационно-полевых, микрополевого опытов были взяты три почвы. Две из них выбраны с таким условием, чтобы они максимально различались но содержанию гумуса и по возможности были близки по другим агрохимическим показателям. Одна из почв содержала гумуса 1%, другая — 5,7%. Образцы этих почв отбирали с участка в опыте с кукурузой и использовали для моделирования почв с промежуточным (2,6 и 4,9%) содержанием гумуса путем смешивания их в определенных весовых соотношениях. При выборе третьей почвы исходили из того, чтобы она по основным агрохимическим показателям, кроме содержания гумуса, была менее плодородной, чем почва с содержанием гумуса 1%. В этой почве гумуса содержалось 2,1%. Образцы ее отбирали

с другого ноля, на котором в течение всего периода исследований также возделывали кукурузу.

Для вегетационного опыта с разным режимом почвенной влажности использовали почвы с содержанием гумуса 5,7% и 2,2%, которые отбирали с одного поля.

В качестве испытуемых культур в полевых опытах использовали кукурузу сорта ЗПТК и кормовую свеклу сорта Эккендорфская желтая, в микрополевом опыте — ячмень сорта Московский 121, в вегетационно-полевых и вегетационных опытах — тот же сорт ячменя и кукурузу сорта Днепровский 247.

Схема вегетационных, микрополевого опытов представлена в табл. 1, 2, Схема пегетационно-полевых опытов включает 8 вариантов (числитель — содержание гумуса, %; знаменатель — мощность пахотного горизонта, см):

. 20 ' 40 ' £0 ' 40 ' 20 40 ео

+КРК,-§р +ЫРК.

Вегетационные опыты закладывали в стандартных вегетационных сосудах (15X20 см). Для закладки вегетационно-полевых опытов использовали деревянные короба с размерами ячеек 25X25X40 см. В микрополевом опыте площадь делянок 0,5X0,5 м.

Во всех опытах минеральные удобрения вносили из расчета ЫиоРиоКт. Повторность опытов трехкратная. Размещение вариантов в вегетационно-полевых и микрополевом опытах систематическое.

Полевые опыты проводили методом учетных площадок. В опытах с кукурузой было заложено 129 элементальных площадок в 1981 г. и 67 — в 1983 г. размером 5,4 м2 (3 ряда по 3 м); в опытах со свеклой—40 площадок в 1982 г. и 88 — в 1983 г. размером 4,8 м2 (4 ряда по 2 м). Учеты урожая проводили перед массовой уборкой этих культур. Одновременно с учетом урожая (массы и количества растений на делянке) измеряли мощность пахотного горизонта и отбирали образцы на анализ. Обе культуры возделываются в хозяйстве по интенсивным технологиям.

Математическую обработку данных урожайности проводили на ЭВМ по общепринятой мотодике (Б. А. Доспехов, 1975). Анализ качественного состава урожая проведен в лаборатории массовых агрохимических анализов ВНИИ кормов по ГОСТАМ: общий азот — СТП 3102.6—83,- фосфор — СТП 3102,8—83; калий СТП 3102.9—83; кальций—СТП—3102.7—83; магний СТП 3102.10—83; сырой жир и сырая клетчатка — СТП 3102.12—83; сырая зола —СТП 3102.4—83.

Водно-физические, физико-химические свойства и структуру почвы определяли традиционными методами анализа (И. С. Кауричев, 1980). Влияние гумуса на биологическую активность почвы определяли по поглощению 02 с использованием аппарата Варбурга в модификации Н. Н. Игнатьева.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние содержания гумуса и мощности пахотного горизонта на урожайность кукурузы, ячменя и кормовой свеклы

На основании экспериментальных данных нолевых, микрополевого, вегетационно-полевых и вегетационных опытов, проведенных в 1981—1985 гг., установлено, что увеличение содержания гумуса в дерново-подзолистой почве обусловливает прибавку урожая, которая зависит от возделываемой культуры, погодных условий, применения минеральных удобрений и мощности пахотного горизонта.

В вегетативных опытах установлено, что степень обеспеченности почвы гумусом оказывает влияние на рост и развитие растений уже в начальный период вегетации, а в дальнейшем эта зависимость становится еще более существенной. При этом положительная связь урожайности изучаемых культур с содержанием гумуса в почве усиливается при увеличении мощности пахотного горизонта.

Результаты микрополевого опыта (табл. 1) свидетельствуют о том, что при увеличении содержания гумуса на 1% (в среднем за два года наблюдений) урожайность зерна ячменя в зависимости от мощности пахотного слоя в вариантах без удобрений возрастает на 2,5—8,2 ц/га, а соломы — на 1,7—8,0 ц/га. В вариантах с удобрением прибавка урожая зерна составила 2,9—4,4 ц/га, соломы — 3,4—5,8 ц/га.

Если в вегетативных опытах большая урожайность ячменя в вариантах с высоким содержанием гумуса обеспечивается за счет увеличения всех показателей структуры урожая, то в микрополевом опыте главным образом за счет увеличения количества колосьев, массы 1000 семян, длины соломины и в меньшей мере — размером колоса.

Во всех модельных опытах все показатели урожая ячменя на почве с содержанием гумуса 2,1% выше, чем на почве, содержащей 1,0%. Это, в свою очередь, учитывая, что почва с содержанием гумуса 2,1% имеет более низкие основные агрохимические показатели (кроме уровня гумусированно-стн), чем почва с содержанием гумуса 1,0%, подчеркивает важную роль гумуса в формировании урожайности растений.

Тесную связь урожайности культур с содержанием гумуса в почве подтверждают и результаты учета урожая кукурузы и свеклы, полученные методом учетных площадок в производ-

Таблица 1 Влияние содержания гумуса на урожай ячменя в зависимости от мощности пахотного горизонта (микрополевой опыт)

- я Зерно, ц/га Солома, ц/га

Содержание CJ о 1934 г. 1985 г. 1984 г. 1985 г.

гумуса, % Ei «3 OB 8 бел удоб. NPK без удоб. NPK без удоб. NPK без удоб. NPK

1,0 10 20 30 40 13,0 15,8 14,5 14,2 47.8 51,6 51,2 54.9 4.3 8,8 9.4 9,3 43,0 45,8 45,6 51,0 16,0. 19,6 15,8 •6,3 59.1 62,3 00,8 69.2 4.5 7.6 8,3 10,6 40,9 40,3 40.3 46.4

2.1 2,6 . 10 20 30 20 40 20,1 25,1 25,7 24.7 27.8 52,5 57,4 57,4 57,8 62,1 7,0 11,9 17.4 17.5 18,4 52,5 55,0 65,2 53,7 62,2 20,4 24.3 25,8 25,2 31.4 62,7 6С.1 67,0 67,7 78,2 7,5 11,0 17,6 15,2 15,8 46.6 45,1 53,4 51.7 57,3

4,9 20 40 29,0 33,8 60,5 69,8 18,3 23,2 64,6 66,2 31,8 39,5 80,6 95,1 12,1 20,3 60,2 64,7

С,7 10 20 30 40 35,6 38,1 41,8 53,0 61,4 67,4 64,9 70,7 15,9 24.3 23,6 33.4 61,0 61,1 64,6 71,2 35,2 36,8 41.4 54.5 75,2 83,7 86,4 95,6 12,4 19.4 21.5 31,3 56,8 58,1 63,6 68,4

НСРо,95 общ. 7,06 6,97 8,73 7,30

ственных посевах. Так, в 1981 г. увеличение содержания гумуса в почвах с Апах 20—22 см на 1% вызвало прирост урожая кукурузы 36 ц/га (НСР=39,7). В 1983 г. на почвах с мощностью пахотного горизонта 19—22 см—39,7 ц/га, а на почвах с мощностью пахотного горизонта 22—25 см — 33,1 ц/га (НСР = 71,9 и 83,1). От увеличения содержания гумуса на 1%.урожай корнеплодов в 1982 г. возрос в зависимости от мощности пахотного горизонта в среднем на 104,3 и 121,4 ц/га (НСР= 124,4 и 137,1).

По погодным условиям 1983 г. для свеклы был менее благоприятным, чем 1982 г. Однако прибавки урожая с повышением обеспеченности почвы гумусом и в этом году были достаточно высокими. И прибавка урожая от увеличения содержания гумуса на 1% в почвах с Апах 18—21 и 21—24 см составила соответственно 47,3 и 45,4 ц/га (НСР = 60,3 и 74,7). Зависимость урожайности исследуемых культур от уровня гу-мусированности почвы в условиях модельных и полевых опытов имеет много общего. При этом прибавка урожая всех культур возрастает непропорционально увеличивающемуся количеству гумуса.

Графически изучаемая зависимость на фоне минеральных удобрений выражается в виде параболы, а без них в виде гиперболы. Причем определенное влияние на форму кривой накладывают погодные условия вегетационных периодов. В неблагоприятном по погодным условиям году она имеет более выпуклую форму, чем в благоприятном.

Параболический характер зависимости урожайности изучаемых культур от обеспеченности почвы гумусом выражается резким ее увеличением в интервале изменения содержания гумуса от 1 до 2—3%. Это свидетельствует о том, что для возделывания ячменя, кукурузы и кормовой свеклы содержание гумуса не должно быть ниже 2—3% от веса почвы.

Подтверждением этому может служить и анализ способности почвы нивелировать воздействие неблагоприятных климатических условий на урожай в зависимости от ее гумуси-рованности (табл, 1, 2).

Такой анализ показывает, что с увеличением содержания гумуса в почве с 1,0 до 5,7% ее способность нивелировать воздействие неблагоприятных климатических условий на урожайность ячменя возрастает только до уровня гумусирован-ности 2,1%.

Таблица 2

Влияние содержания гумуса на урожай ячменя и его структуру в зависимости от влажности почвы (вегетационный опыт)

Содержание гумуса, % Влажность, % Урожай зерна, г/сосуд Урожай соломы, г/сосуд Кол-во семян, шг./сосуд Matea 1000 семян, г Средняя длина kü-лоса, см Средняя длина соломины, см

40 6,99 5.74 178 39.37 . 2.2 43.4

13,95 10,09 306 45,51 v 3,9 53,3

2,2 СО 7,13 6,17 186 38,33 2,5 47,7

15,76 12,25 346 45,55 4,6 62,0

80 8.00 5,84 215 38,60 2,6 46.2

17,00 13,21 379 44,88 5,0 64,5

40 8.67 7,01 209 41.55 2,5 47.3

16,58 12,51 346 47,87 4,8 59,9

5,7 60 9.21 7,22 232 39,63 3,1 5 i,8

18,77 14,60 403 46,64 5,5 64,4 .

80 10,40 7,28 268 38,78 3,4 50,7

НСРс.93 20,38 1,36 15,76 1,21 427 32,8 47,72 1,29 5,7 0,5 67,5 5,0

Примечание: в числителе приведены данные в вариантах без удобрений, в знаменателе — при внесении удобрений из расчета ^1гоР1боК12о."

Влияние запасов гумуса на урожайность сельскохозяйственных растений

Наиболее наглядное представление о характере зависимо-, стн урожайности от обеспеченности почвы гумусом может дать анализ прибавки урожая на единицу увеличенного количества гумуса. Анализ данного показателя (табл. 3) по ре-' зультатам полевых опытов в 1983 г. свидетельствует о том, что пути повышения плодородия почв за счет наращивания общих запасов гумуса для кукурузы и кормовой свеклы могут быть различными и зависят от их исходного гумусного состояния. Так, повышение плодородия дерново-подзолистых почв с мощностью гумусового горизонта 19—22 см и содержанием гумуса 1—2%, предназначенных для возделывания кукурузы, целесообразно проводить за счет увеличения содержания гумуса до 2—3% без углубления пахотного горизонта, а для возделывания свеклы — только за счет углубления пахотного слоя. Результаты, полученные в модельном опыте с ячменем, свидетельствуют, что для повышения плодородия почвы с содержанием гумуса 1% и мощностью пахотного слоя 10 см за счет наращивания общих запасов гумуса необходимо идти по пути увеличения его содержания до

Таблица 3

Прибавка урожая свеклы и кукурузы на 1 т гумуса, ц/га

(полевые опыты, 1983 г.)

Кукуруза Кормовая свекла

£ ß, „ мощность Апах, см st мощность Лпа, , см

w r-( 4) . о s га о я о 19—22 22—25 25—28 о". ri Ч> . о я га о я о 18—21 21—24 24-27

3—2 288,7 303.5 2,7 315,4 2,4 1—2 431.7 460,4 5,3 502.8 6,6

2—3 371.1 3,8 389.1 . 3,4 399.4 2,8 2—3 öl 2.7 3,9 — 561.5 3,5

3—4 -5-6 447,7 435.8 2,6 — 3—4 4 5 514.4 3,0 , 573.5 575.8 2,7 596.7 5979 2,6

2,1 2,4 2,2

Примечание: в числителе приведена урожайность (ц/га); в знаменателе — прибавка урожая на 1 т гумуса (ц/га).

2,1%,' а уже начиная с этого уровня гумусированности более эффективно наращивать мощность пахотного горизонта.

Эффективность минеральных удобрений в зависимости от содержания и запасов гумуса в почве

Для одной и той же культуры в различные погодные условия года, в зависимости от обеспеченности водой, теплом и солнечной радиацией, с увеличением содержания гумуса в почве эффективность минеральных удобрений может возрастать, а может и снижаться при общем росте урожаев. В среднем за два года наблюдения прибавка урожая ячменя от применения минеральных удобрений равна или превышает прибавку от увеличения содержания гумуса с 1,0 до 5,7%, т. е. на 4,7% как в вариантах без минеральных удобрений, так и с удобрениями.

. Вместе с тем результаты наших исследований свидетельствуют о том, что на почвах с разным содержанием гумуса и при применении достаточно высокой дозы (М^оРиоК^о) минеральных-удобрений формируется различный урожай растений.

Влияние содержания и запасов гумуса на качество урожая ячменя и кукурузы

Данные химического анализа урожая ячменя и кукурузы, полученные в вегетационно-полевых опытах, показывают, что качество урожая этих культур, в отличие от его количества, в меньшей степени зависит от величины показателей гумус-ного состояния. Так, качество урожая зеленой массы кукурузы при изменении содержания гумуса от 2,6 до 5,7,% как через два, так и через три месяца вегетации пракически не различалось достоверно ни по одному из шести (содержание сырой клетчатки, сырого жира, азота, фосфора, калия и кальция) определяемых показателей. Выявлена лишь некоторая тенденция положительной корреляции содержания жира и фосфора с обеспеченностью почвы гумусом. По полученным данным, не проявляется отчетливо и влияние на качество урожая кукурузы мощности пахотного горизонта.

Анализ качества урожая зерна ячменя, полученного в аналогичном опыте, по содержанию сырого белка, фосфора, калия и кальция показал, что только содержание сырого белка имеет положительную связь с гумусированностью почвы. Остальные показатели с увеличением содержания гумуса в почве от 2,6 до 5,7% практически не изменялись. На накопление белка в зерне положительно влияет и углубление пахотного горизонта.

Аналогичная закономерность зависимости качества зерна от содержания гумуса и мощности пахотного горизонта наблюдается и в микрополевом опыте (табл. 4). Причем мине-

Таблица 4

Влияние запасов гумуса на образование сырого белка в.зерне ячменя ■ (микрополевой опыт)

1984 г. ( 1985 г.

Содержание гумуса, см ' Мощ- . НОСТЬ :. Апах, см. без удобрений NPK без удобрений NPK

содержааие сырого белка, % выход сырого белка, ■ кг/га содержааие сырого белка, % выход сырого белка, кг/га содержание сырого белка. % выход сырого белка, кг/га содержание сырого белка, % выход сырого белка, кг/га

1,0 . 10 ; 20-' 30 V ."". 40 10,27;' 10,41 10,41 10,47 134 ; .164 ' 146 148 . 9,65 . 9,78 ; 10,13 М0,83 / ' 461 505 515 594 10,27 10,41 10,34 10,36 44 92 97 94 8,19 8,25 8,12 : 8,81 352 375 331 ,., 449 „V

2,1 10 20 30 Не опред. " »•. Не опред. * »,. Не опред.' -. >" > Не опред. » » . 10,69 ,11,10 10,69 . 75 133 186 &.19 8,19. 8,74 450, 450 569

2,6 • 20 • 40 •10,89 ~ 10,62 , : - '269 ' 296 - 10,41: -', 9,78 : -601 ..... 607 -10,20 ^ 10.48 1 178 . 192 - 8,74....... 8,83 469 518

4,9 20 ' 40 10,66 10,41 292 351 9,78 ' 10,89 591 ,'i 760 10,76 11,45 168 266 8,67 8,39 559 552

5,7. 10 20 30 40 10,69 10,62 11,03 12,49 380 405 461 С01 10,06 10,00 10,69 11,69 617 674 693 827 11,10 12,05 12,1 12,70 176 287 285 424 8,39 8,33 8,54 9,16 512 509 552 652

ральные удобрения сглаживают влияние гумуса на накопление белка в зерне и сводят его почти на нет.

В отличие от содержания, общий выход белка ячменя находится в достаточно тесной зависимости от уровня гумусн-рованности почвы как в вариантах без минеральных удобрений, так и с их применением (табл. 4). Это объясняется тем, что выход белка определяется не только его содержанием, но и урожайностью возделываемых культур.

На качество урожая соломы гумусированность почвы влияет несколько по-другому. Влияние запасов гумуса, обусловленное как содержанием гумуса в пахотном горизонте, так и его мощностью, на качество соломы проявляется главным образом через такой показатель, как содержание зольных элементов: фосфора, калия и частично кальция. Содержание фосфора и калия находится с уровнем гумусированности почвы в положительной корреляции, а содержание кальция — в отрицательной.

Зависимость свойств дерново-подзолистых почв от обеспеченности их гумусом

Влияние запасов гумуса на водно-физические и физико-химические свойства. Исследования показали, что накопление гумуса в дерново-подзолистых почвах способствует улучшению многих свойств, ценных в агрономическом отношении. Так, увеличение содержания гумуса на 1 % обусловило снижение плотности почвы на 0,1 г/см3 в вариантах без минеральных удобрений и на 0,08 г/см3 с удобрениями.

С обеспеченностью почв гумусом тесно коррелирует общая пористость. При увеличении содержания гумуса в иа-хогном слое с 1 до 5,7% общая пористость возросла с 46,4— 49,8 до 61,2—61,4%. Поэтому, естественно, в зависимости от содержания гумуса значительно меняются показатели капиллярной и полевой влагоемкости почвы.

В зависимости от запасов гумуса находятся максимальная гигроскопичность почвы и влажность завядания растений. Причем из-за того, что максимальная гигроскопичность возрастает не очень сильно с увеличением уровня гумусированности, а полевая влажность, наблюдения за которой проводились в течение двух лет, имеет достаточно тесную положительную связь с содержанием гумуса в почве, диапазон активной влаги высокогумисированных почв значительно выше, чем малогумусированных.

Улучшение водно-физических свойств почв с увеличением их гумусированности подтверждается и наличием тесной положительной связи содержания гумуса со структурным состоянием почв. В высокогумусированных почвах увеличива-

ются содержание подвижных форм фосфора и калия, емкость поглощения и степень насыщенности основаниями. С уровнем гумусированности дерново-подзолистых почв тесным образом связано и качество самого гумуса. При изменении содержания гумуса от 1 до 5,7%-тип гумуса меняется с фуль-ватного до фульватно-гуматного.

Влияние содержания гумуса на биологическую активность почвы. Полученные нами данные по поглощению кислорода почвами свидетельствуют о том, что почвы с высоким содержанием гумуса характеризуются более интенсивными биологическими процессами,'чем почвы с низким содержанием гумуса (табл. 5). Это характерно как для! почв без растений, так и длл почв с корнями ячменя:(система почва—растение).

!--• Таблица 5

Влияние содержания гумуса на поглощение кислорода почвой и системой почва — растение

... . , Поглощение1 02, мл/кг ; ч

Содержание гумуса, % ПОЧВОЙ системой почва— растение разность

без удоб. ЫРК без удоб. ЫРК - ( [ без удоб. ИРК

, 1.0 2,1 2,6 4,9 .5.7 1,03 1,95 ' 2,71 • 3,35 5,66 0,60 ~ 1,69 ' ' |1,83 : 2,39 . 3,80 3.04 : ' 0.28 ". '4,89 4,31 6,96 . I. :< 2,67 4,71 . 5,13 5,57 4,85 . 2,01 3,33 2.18 0,96 11,30 2,07 3,02 . 3,30 3,18 1,05

НСРо,95 0,38 0,62 1 . ) —

Выводы

,1. На основании результатов вегетационных, вегетацион-но-полевых, микрополевого и полевых опытов выявлена положительная связь урожайности кукурузы, кормовой свеклы и ячменя с содержанием и запасами гумуса в среднесуглинн-стых дерново-подзолистых почвах. .Эта 'зависимость определяется возделываемой культурой, погодными условиями, применением удобрений и мощностью пахотного горизонта. . ' 2. В полевых опытах' установлено, ;что за счет увеличения содержания гумуса на 1 % урожайность кукурузы в зависимости от мощности пахотного горизонта возрастает на 33,1 — 39,7 ц/га, кормовой свеклы,—на 45,1—121,4 ц/га. По данным

микрополевого опыта, увеличение содержания гумуса на 1% ( в интервале изменения его от 1 до 5,7%) обеспечивает прибавку урожая зерна ячменя 2,5—8,2 ц/га, соломы — 1,7—8,0 ц/га в вариантах без удобрений и соответственно 2,9—5,1 и 3,4—5,8 ц/га с удобрениями (Г^гоРноК^о).

3. С увеличением содержания гумуса в почве урожайность кукурузы, кормовой свеклы и ячменя возрастает непропорционально. На фоне минеральных удобрений наибольшее увеличение урожая наблюдается в интервале изменения содержании гумуса от 1 до 2—3%, при дальнейшем его увеличении до 5,7% прибавка снижается. Без применения удобрений прибавка урожая возрастает с увеличением содержания гумуса до 5,7%.

4. Увеличение урожайности зерна и соломы ячменя с возрастанием уровня гумусированности дерново-нодзолистых почв обусловливается главным образом за счет увеличения массы 1000 семян, количества колосьев, длины соломины до колоса и в меньшей мере — размером колоса.

Применение минеральных удобрений в значительной степени нивелирует положительное влияние содержания и запасов гумуса на такие показатели структуры урожая, как масса 1000 семян, размер колоса и в меньшей степени — на длину соломины и количество колосьев.

5. Качество урожая кукурузы и ячменя, в отличие от его количества, в меньшей мере зависит от содержания и запасов гумуса в дерново-подзолистых почвах. Так, из шести определяемых показателей качества урожая кукурузы (содержание сырой клетчатки, сырого жира, азота, фосфора, калия и кальция) только содержание жира и фосфора имеет тенденцию положительной корреляции с обеспеченностью почвы гумусом. Влияние гумусированности почвы на качество зерна ячменя проявляется главным образом через такой показатель, как содержание белка, а на качество соломы —через содержание фосфора, калия и частично кальция.

6. Применение минеральных удобрений значительно сни-жаег влияние содержания гумуса на накопление белка в зерне ячменя. Если в вариантах без удобрений увеличение содержания гумуса на 4,7% обеспечивает прирост содержания белка в зерне в зависимости от мощности пахотного горизонта от 0,42 до 2,6%, то в вариантах с удобрениями №2оР1боК12о) — всего от 0,20 до 0,66%.

От содержания и запасов гумуса в почве в значительной степени зависит общий выход белка с урожаем зерна. Увеличение выхода белка с. повышением обеспеченности почвы гумусом в большей мере определяется не его содержанием, а урожайностью.

7. В вегетационных и мнкроиолевом опыте установлено,

что эффективность минеральных удобрений (из расчета Н^оРшКт) с увеличением содержания гумуса в среднесу-глинистых дерново-подзолистых почвах от 1 до 5,7% снижается при благоприятных погодных условиях и возрастает при неблагоприятных. • .

Применение минеральных удобрении при возделывании ячменя обеспечивает такую же или несколько выше прибавку урожая зерна и соломы, как и увеличение содержания гумуса в почве на 4,7% (с 1 до 5,7%).

8. Наиболее объективную оценку зависимости урожайно-, сти сельскохозяйственных культур от мощности пахотного горизонта п содержания в нем гумуса дает прибавка урожая на единицу возросшего количества гумуса. Применение данного показателя позволило установить, „что в зависимости ог сочетания процентного содержания гумуса в пахотном горизонте и его мощности эффективность действия общих запасов гумуса неодинакова.

9. В вегетационно-нолевом и микрополевом опытах выявлено, что оптимальным путем дальнейшего повышения плодородия дерново-подзолистой среднесуглнистой почвы, содержащей гумуса меньше 2,1%, для возделывания ячменя является увеличение его содержания, даже если мощность пахотного горизонта менее 20 см, а уже начиная с этого уровня гумусированности, более эффективно наращивать мощность-пахотного горизонта. :

10. С увеличением содержания гумуса в среднесуглини-стой дерново-подзолистой почве с 1,0 до 5,7% ее способность нивелировать воздействие неблагоприятных климатических условий на урожайность ячменя возрастает только до уровня гумусированности 2,1%.

11. Положительное влияние содержания и запасов гумуса на урожаи сельскохозяйственных культур обуславливается его воздействием на многие свойства почвы, ценные в агрономическом отношении. С увеличением уровня гумусированности существенно снижается плотность почвы, увеличивается общая пористость, емкость поглощения и степень насыщенности основаниями, капиллярная и полная влагоемкость, полевая влажность и обеспеченность почв элементами питания (Р2О5 и КгО), а также, наблюдается некоторая тенденция увеличения максимальной гигроскопичности, влажности за-вядания и снижения гидролитической и обменной кислотности, плотности твердой фазы.

12. Увеличение гумусированности почвы в значительной степени усиливает интенсивность поглощения кислорода — одного из основных показателей биологической активности почвы.

Внесение минеральных удобрений, не меняя данной зако-

номерности, снижает интенсивность поглощения кислорода почвы без растений независимо от обеспеченности ее гумусом. В системе почва—растение удобрения снижают активность микробиологических процессов как при самом низком (1,0%), так и самом высоком (5,7%) содержании гумуса, и несколько усиливают в интервале гумусированности от 2,6 до 4,9%.

13. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что в интенсивном земледелии для получения максимально высоких урожаев сельскохозяйственных культур на среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах необходимо, наряду с широким применением минеральных удобрений, сохранять и накапливать общие запасы гумуса как за счет увеличения его содержания, так и посредством увеличения мощности пахотного горизонта.

Рекомендации производству

Для характеристики эффективности действия гумуса и регулирования гумусного состояния пахотных почв рекомендуется новый показатель — прибавка урожая на единицу массы гумуса.

На современном этапе развития сельскохозяйственного производства для возделывания ячменя, кукурузы и кормовых корнеплодов оптимальным содержанием гумуса в дерново-подзолистых среднесуглнистых почвах следует считать 2—3%. Мероприятия по увеличению содержания гумуса будут иметь больший экономический эффект, если их проводить прежде всего на тех полях и участках полей, где обеспеченность гумусом ниже этого уровня.

Для получения наибольшего эффекта от повышения плодородия почв за счет увеличения запасов гумуса необходимо исходить из создания наиболее оптимального сочетания мощности пахотного горизонта и содержания в нем гумуса с учетом конкретною состава культур в севообороте. Так, при возделывании ячменя окультуривание дерново-подзолистой сред-несуглипистой почвы, содержащей гумуса менее 2,1%, должно быть направлено на увеличение его содержания, даже если мощность пахотного горизонта меньше 20 см, а уже начиная с этого уровня гумусированности более эффективно наращивать мощность пахотного горизонта.

Опубликованные работы по теме диссертации

1. Карпухин А. И., Фрнс В, А., Поленова Л. В. Урожай зеленой массы ячменя и кукурузы в зависимости от содержания и запасов гумуса в дерново-подзолистой "почве//Изв. ТСХА,— 1985.— Вып. 2.— С. 48—53.

2. Ф и р с В. А. Влияние содержания и запасов гумуса на урожай некоторых сельскохозяйственных растений//Бюллетень ВИУА,— 1987.—79. С. 92—95.

3. К а р п у х и н А. И., Ф р и с В. А. Влияние содержания и запасов гумуса в почве на качество урожая ячменя и кукурузы.// Сб. Актуальные вопросы почвоведения.— М., ТСХА, 1987—С. 8—18.

Л 58967 28/ХП—87 г. Объем 1 п. л. Заказ 3548. Тираж 100

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

Бесплатно