Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ, РЕЛЬЕФА И СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ, РЕЛЬЕФА И СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ"

сшт

Зыонг Минь Внэи

На правах рукописи

Влияние окультуривания, рельефа и систем удобрения на физико-химические и агрохимические с во йства дерново-подзол 11 сты х п о ч в Специальность 06.01.04 - Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2000

Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева и во Всероссийском НИИ удобрений и агропочвоведения им Д Н Прянишникова

Научные руководители доктор биологических наук Л. К. Шевцова и кандидат биологических наук, доцент II. Г. Ракмпов.

Научный консультант кандидат биологических наук В. А. Романсиков.

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. А. Демин и кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Ю. Л. Мешалкина

Ведущая организация - Почвенный институт им В В Дою^арва Зашита диссертации состоит 5 июня 2000 г в ч на

заседании диссертационного совета Д 120 35 02 в Московской сетьснохозяйственной академии им К А Тимирязева Адресе 127550, Москва, ул Тимирязевская, 49 С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА Автореферат разослан 3 2000 г

Ученый секретарь диссертационного совета -кандидат биологических и.)' у Говорила В. В.

Общая характеристика работы

Актуальность. Для эффективного использования и воспроизводства плодородия почв необходимо иметь подробную информацию о закономерностях распределения физико-химических и агрохимических свойств по профилю почв в процессе окультуривания, а также о варьировании этих показателей по поверхности исследуемой территории. Вопросы пространственного варьирования свойств „почв при сопряженном воздействии природных и антропогенных факторов eme мало изучены. Это, в частности, определяется тем, что классические полевые опыты закладывались; в основном, на выравненной территории (плакоры), в соответствии с требованием методики. В тоже время значительная часть (более 40%) пахотных почв в Нечерноземной зоне расположены на склоновых землях с уклоном 1-3° и более градусов [А. Н. Каштанов, В. Е. Явтушенко, Г. С. Липкина]. Для изучения данных вопросов на склонах требуется использование новых подходов, обеспечивающих детальное исследование пространственной изменчивости физико-химических и агрохимических свойств почв, что позволяет разрабатывать эффективную систему земледелия с учетом реального состояния почвенного плодородия по элементам рельефа [Ш. И. Литвак, Л. К. Шевцова, В. А. Романенков и др.] . Эти подходы также являются важной частью в системе организации почвенного мониторинга для разработки и совершенствования экологически безопасных систем земледелия [Г. В. Добровольский, Н. 3. Милащенко, В. Н. Кирюшин].

Цель и задачи исследований. Цель работы - выявить влияние рельефа, окультуривания и систем удобрения на закономерности изменения содержания по профилю и пространственное распределение в пахотном слое территории полигона центральной опытной станции ВИУА (ЦОС ВИУА) физико-химических и агрохимических свойств почв.

Задачи исследования:

1). Изучить особенности распределения физико-химических и агрохимических свойств по профилю пахотных и целинных почв на разных элементах склона.

2). Выявить влияние рельефа на дифференциацию физико-химических и агрохимических свойств пахотных почв по элементам склона.

3). Изучить пространственное варьирование физико-химических и агрохимических свойств пахотного слоя перед закладкой опыта и его изменение под воздействием рязпичнмх систем удобрения и рельефа после ротации

севооборота.

ЦьпГРАЛЬНАН

НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. ^ ■ n5 академии

Инв. №.... 2Ш<А

4) Выявить влияние антропогенных (системы удобрения, окультуривания) и природных (ретьеф) факторов, а также их комплексное воздействие на изменение во времени пространственного распределения физико-химических и зоохимических свойств почв

Научная новизна. Выявлено комплексное влияние окультуривания и мезорельефа на распредепение физико-химических и агрохимических свойств по профилю дерново-подзолистои ереднесу тинистой почвы На основе исследования внутригоризонтных и межгоризонтных взаимосвязей свойств почв показано, что длитетьное ок\ тьтуривчнне (известкование, внесение органических и минеральных удобрении севооборот) влияет, тавнь'м обраюм m фишки-химические и агрохимические cbohcibi пахотного горизонта а в ботсе г \бокич сюях почвенного профи 14 сочетается естественное р icii^ejc^cinie них показатетей С помощью днеч, имин шпшго .шпнп ко in icCTuemio оценено втияние репьефа на дифферент! \нию почвенных пок une icii

Впервые м>.с1едовшо rpocip ш^твенное вгрьирон unie физико хими ic^mix и агрохимических свойств гош тчогною с юч агрожо юшчеекою по пи он \ н i основе использования методов геостат! стики

Впервые показаны преимуществ i ч!етодов icocraiiie икп ь on il iii ш пространственной и ¡менчиьостп и интс^по ш ин свопегн i о ib i с 11 i <_ im компьютерного соеглп^ния Kjpioipnm просфанс.венного p iciip^ ic iciiiih почвенных показатели с оценкой точности позучзсмых pei\ 1ьт"чов

Практическая шлчпмос1Ь работы Hobi ih подход к отбору почвенных проб на опытной территории но фиксированном ^е1ке кватрттов с посетчшиен обработкой резупьтатов метоими геостагисгики пег вомокность иеквино оценить ripocip хне i венное варьнрои unie печи шоп iioirii и его щменоше loi в шянием разтичных систем удобрения что noibo |яет проводить агрохими iccKiie поаевые опыты с чшниматьныч! котичеством повторностеи Такой подход особенно важен для закладки потевых жепериментов на ектоновых территорияч, когда пространство опып офаничит требованиеч1 один ikoboii iui ошлш у к юна, направтения тальвегов и i д

В резутьтаге исстедоважы выявтена разтичная устойчивость во времени пространственного распреде1ения фи шко-химических и агрохимических показатетей под влиянием различных систеч1 удобрения и репьефа, что необходимо учитывать в разрюотке гехпочогни применения извести органических и минеральных удобрении особенно дня цезей координатно1 о 1счпедетия а так^е в расчете репре ¡енгативиого ко шчества по шенных образцов

при обследовании и сроков повторного проведения исследований для условий данного полевого опыта.

Апробация работы. Результаты исследований опубликованы в 4 статьях.

Структура н объем работы. Диссертационная работа изложена на \ 40 страницах машинописного текста, содержит 26 таблицы, 54 рисунка и 6 приложений. Работа состоит из введения, 4 глав (включая обзор литературы), выводов и списка использованной литературы (90 наименований, в.т.ч. 8 на иностранном языке).

Условия и методы исследований. Исследования проводили на агроэкологическом полигоне, который расположен на территории ЦОС ВИУЛ Московской области.

Территория агроэкологического полигона располагается на склоне крутизной 1-3°, площадью 22 га, а превышение относительных высот составляет 10 м. Полигон характеризуется сложным мезорельефом с наличием молодых оврагов и микрорельефом с чередованием микроповышений и западин. Пахотная территория разделена на 4 катены, имеющие свой микроводосбор. Каждая катена включает элементы склона от водораздела до нижней части склона. Площадь каждой катены составляет от 6 до 12 га. На территории полигона в 1991 г. развернута схема полевого опыта, включающая четыре системы земледелия: органо-минеральная в 1-ой катене, органическая в 2-ой катене, биологическая (контроль) в 3-ей катене, минеральная в 4-ой катене (табл. 1).

Природные условия и почвообразующие породы типичны для территории Домодедовского района. Почвенным покровом являются дерново-подзолистые среднесуглинистые почвы с различной степенью оподзоленности, оглеености, эродированности и намытости.

Слева полигона находится поселок Шебанцево, справа - лес. Окультуривание началось со стороны поселка, поэтому вектор поперек склона (V) условно рассматривался как фактор окультуривания и систем удобрения, а вектор вдоль основного склона (X) — как фактор мезорельефа.

Опыт развернут в 5-ти полном зерно-траво-пропашном севообороте со следующим чередованием куьтур: кукуруза, ячмень с подсевом трав, травы первого года пользования, травы второго года пользования, озимая пшеница. 11ормы удобрений в д.в. за ротацию по системам, кроме биологической (контроль) одинаковы (табл. 1).

Для изучения влияния различных элементов склона и окультуривания на свойства почв на полигоне перед закладкой опыта заложены 7 разрезов на разных частях склона в агроценозе и 2 разреза в природном ценозе. Выбор места закладки

разрезов проводился с учетом мезо- . микрорельефа, гпдроморфнзма и связанном с ними неоднородности почвенного покрова. В нижней части склона ¡пложены разрезы 101, 103, 104, в верхней - 102, в приводораздельной части склона - 105, 106, 107. Для сопоставления с пахотными почвами под лесом в средней части склона заложен разрез 201, а разрез 202 в нижней части склона на поляне. В разрезах проводился отбор почвенных образцов по генетическим горизонтам для лабораторного анализа.

Таблица I. Схема агрохимического полевою опыта на полигоне..

Система удобрения

Культура Органо-минеральная Органическая Биологическая Минеральная

Кукуруза Навоз 35.5т/га Навоз 75 r/'i а - Ы21ЮР.„,К2;„

Ячмень с. подсевом трав NjoP;jK|>5 - -

Травы 1 г.н. - - - -

Травы 2 г.п. - - - -

Озимая пшеница N6„I>;5K.5„ i - N120P50K1Ü0

Всего за ротацию NJ75P14UK45H N^PlwlK-l^l - N375P|4(ÍKJ5II

Для изучения пространственного варьирования физико-химических и агрохимических свойств почв на полигоне до и после ротации севооборота использован специальный метод отбора почвенных проб: на территорию полигона была нанесена регулярная сетка квадратов 20 х 20 ,м и случайным образом из 600 узлов сетки на глубине 0-20 см отбирались 120 почвенных образцов в одних и тех же узлах сетки в каждый период отбора: до и после прохождения ротации.

В почвенных образцах определили: обменный кальций и магний Прилонометрический метод), обменный водород и подвижный алюминий (метод Соколова), гидролитическую кислотность (метод Каппена), рН солевой (потенциометрически), подвижный калий и фосфор (метод Кирсанова), нитратный азот (по ГОСТу 2659-86), гранулометрический состав (метод Каминского).

Для исследования изменения свойств почв по горизонтам профиля под влиянием окультуривания и рельефа проведен внутригоризонтный и межгоризонтный корреляционный анализ взаимосвязей почвенных показателей [Г. II. Копцик и др.], а также дискримннантныН анализ. Для исследования пространственной скоррелированности свойств почв пахотного горизонта до и

после проведения опыта применены методы геостатистики с использованием компьютерных программ GS\ Surfer и statisiica.

Результаты исследований

1. Влияние окультуривания н рельефа на физико-химические и агрохимические свойства профиля почв

При сопоставлении морфологического строения профиля пахотных и лесных почв отмечено, что и результате эрозии и окультуривания строение профиля и мощность горизонтов пахотных почв значительно изменились по сравнению с почвами под лесом. Установлено повышение степени оподзоленности, которая отражается в значительном увеличении мощности переходного горизонта А:В в пахотных почвах по сравнению с целнпммп кочнами. Изменение морфологического строения профиля пахотных почв при окультуривании сопровождается изменением ряда физико-химических и агрохимических показателей.

1.1. Изменение физико-химических п агрохимических свойств почв при окультуривании

Распределение физико-химических и агрохимических свойств почв по профилю графически представлено на рисунке 1. При окультуривании физико-химическое состояние и агрохимические свойства пахотного слоя значительно улучшаются: снижается кислотность (увеличение величины рН, снижение величины гидролитической кислотности и содержания подвижного алюминия); увеличивается содержание подвижного фосфора. При - окультуривании н нижележащих горизонтах пахотных почв физико-химические и агрохимические свойства либо остаются почти неизмененными, как по величине рИ, либо ухудшаются - возрастает содержание подвижного алюминия, величина гидролитической кислотности, снижается степень насыщенности основаниями, содержание подвижного фосфора. Таким образом, процессы окультуривания улучшаки физико-химические н агрохимические свойства почв, главным образом, в пахотном слое.

1.2. Изменение взаимосвязи свинств почв но профилю при икулыурваннн

Для определения изменения физико-химических и агрохимических свойств в пределах одного горизонта под влиянием окультуривания проведен внутрнгоризонтиый корреляционный анализ пахотного слоя, горизонта Ail! и ПА; в отдельности, а также межгоризонтный корреляционный анализ, позволяющий исследовать взаимосвязи показателей между этими горизонтами. Результаты анализа графически обо.бщены на рисунках 2 и 3. На них отображены

гэ

50 75 100 125 150 175

гоо

125

о

15 50 75 100 125 150 175 200 225

О 25 50 '5 100 115

'го

1?5 200 .25

Н* мг эквЛООг

Нг мг экв/ЮОг

75 10С 125 '50 1Т5 200 225

5 Ю 15 20 Э мг^экв/ЮОг

20 4С 60 30 100 V/.

5 10 15 20 25 30 35 «О К,О мг/ЮОг

5 10 15 20 25 Рг05 мг/ЮОг

Рис 1 Распределение свойств почв по профилю

I

1 А15* мг* экв/ЮОг

обозначение

пахотная почва верхней ^асти склона

пахотная псчаа средней части склона

.. ^ . пахотная по «ва

нижней «асти склона

лесная почва сроднен части склона

лесная почеа нижне \ шли снлснэ

Горизонт Л; В

Обозначение на рис. 2. 3: _ 7.6S г <8.0

- 8.0< г <9.0

--- 9.0 2 г

-------обратная связь

Рис.-;. Ннутрнгоризонтные связи почвенных показателен.

s

I Физ.гл >

только значимые связи между свойствами почв. Увеличение толщины линии означает усиление тесноты связи. Пунктирная линия указывает на наличие обратной связи. Рисунки четко показывают, что с глубиной увеличивается количество и теснота внутригоризонтных и межгоризонтных связей. Это говорит о существенном отличии лахотного горизонта от нижележащих горизонтов в результате окультуривания.

Рассматривая зависимости между показателями кислотности в пахотном горизонте (рис. 2), следует отметить тесную обратную связь величины рН и прямую связь гидролитической кислотности с обменным водородом, в отличие от нижележащих горизонтов, где подобные связи отсутствуют, при тесной обратной связи величины рН с обменной кислотностью и подвижным алюминием. Это свидетельствует о существенной роли органических кислот в поддержании кислотности в пахотном слое. В нижележащих горизонтах усиливается роль подвижного алюминия в поддержании кислотно-основного равновесия почвы. Прямая связь между величиной рН и содержанием кальция (рис.2) подтверждает влияние известкования на снижение кислотности пахотного слоя. Отсутствие связи между величиной рН и содержанием кальция в нижележащих горизонтах указывает на ослабление влияния процесса известкования на кислотность с глубиной. Таким образом, на величину кислотности пахотного слоя влияют как антропогенные, так и природные процессы. С глубиной воздействие антропогенных факторов уменьшается и доминируют естественные процессы почвообразования.

Тесные межгоризонтные связи почвенных показателей между нижними горизонтами почвенного профиля АдВ и ВА2 (рис.3) указывают на то, что первоначально физико-химические и агрохимические свойства разных горизонтов профиля наследуются от почвообразующей породы и образованы в результате процесса естественного почвообразования. В результате окультуривания свойства пахотного слоя существенно изменились под влиянием антропогенных факторов, что приводит к снижению'тесноты и количества связей между пахоным слоем и нижележащим горизонтом (рис.3).

Таким образом, процесс окультуривания слабо влияет на изменение свойств почв глубже пахотного слоя.

1.3. Влиянне рельефа на дифференциацию свойств почв по элементам склона.

Для выявления роли рельефа в дифференциации почвенных показателей по элементам склона проведен дискриминантный анализ, в котором использованы физико-химические, агрохимические показатели и гранулометрический состав

я

¡5

X

г а

Дискриминантная функция 1

Дискриминантная функция I описывает дискриминацию между почвой средней части (2) и почвами верхней (1) и нижней (3) частей склона

Дискриминантная функция 2 описывает дискриминацию между почвами верхней (1) и нижней (3) частей склона

Рис 4 Графическое изображение дискиминации почвенных показатели"! по разным элементам склона с учетом пахотного стоя 8 7

Дискриминантная функция 1

Дискриминантная функция 1 описывает дискриминацию между почвой верхней (1) части почвами средней (2) и нижней (3) частей склона

Дискриминантная функция 2 описывает дискриминацию между почвами средней (2) и нижней (3) частей склона р

Рис 5 Графическое изображение дискиминации почвенных показателей по разным элементам склона без учета пахотного стоя

(содержание крупной пыли, ила, физической глины) в горизонтах 7 профилей разрезов, заложенных на пахотных почвах разных частей склона. Дискриминантный анализ проведен по горизонтам с учетом и без учета пахотного слоя. Результаты анализа представлены на рисунках 4 и 5.

На рисунке 4 видно, что при учете пахотного слоя обеспечивается разделение почвы средней части склона от почв верхней и нижней частей склона. Дискриминантный анализа без учета пахотного слоя позволяет получить не только полное разделение почв разных элементов склона, но и достичь увеличения степени дифференциации почв (рис. 5), что подтверждается снижением лямбды Уилкса с 0.014 (для анализа с учетом пахотного слоя) до 0.011 (без учета пахотного слоя). Лямбда Уилкса варьирует от 0 до 1 и дискриминация увеличивается с уменьшением значения коэффициента. Таким образом, в нижних горизонтах профиля более четко отражается влияние фактора склона, чем во всем профиле.

Изложенные результаты подтверждают:

- Окультуривание улучшает физико-химические и агрохимические-свойства' пахотного слоя, но практически не влияет на эти свойства в более ~ глубоких горизонтах почвенного профиля.

- Рельеф оказывает влияние на дифференциацию почвенных свойств по элементам склона. Процесс окультуривания в определенной степени нивелирует влияние рельефа на дифференциацию почвенных показателей в пахотном слое, но в нижележащих горизонтах с ослаблением влияния окультуривания дифференциация почвенных показателей по элементам склона под влиянием рельефа проявилась более четко.

2. Влияние окультуривания, систем удобрении н рельефа на пространственное варьирование свойств дсрпово-иодзолнстых почв

Описание пространственного варьирования физико-химических и агрохимических свойств почв на полигоне при комплексном воздействии окультуривания, систем удобрения и рельефа осуществлено на основе методов геостатистк'и, который основан на теории регионализованных переменных. Данный метод позволяет получить не только функцию, описывающую пространственную изменчивость исследуемого показателя, но и картограмму его пространственного распределения с оценкой точности на основе данных опробования [Л. А. Иванникова, Е. В. Мироненко, В. А. Романенков]

Для изучения временной динамики пространственной изменчивости каждого исследуемого почвенного показателя под влиянием окультуривания, систем удобрения и рельефа с помощью методов геостатистики были построены

изотропные (без учета- направления) и анизотропные (по выбранным направлениям) вариограммы в начале опыта и после прохождения ротации., Вариограмма есть функция изменения дисперсии в пространстве. При построении • вариограмм все значения выборки (120 наблюдений по узлам фиксированной сетки) были стандартизованы согласно уравнению. м, =(х, —х)/сг, где и, -стандартизованное значение х i-oro наблюдения, х - среднее арифметическое значение выборки, о - стандартное отклонение выборки. Эта процедура обеспечила возможность сравнения вариограмм между собой.

По результатам сравнения вариограмм показателей до и после ротации можно разделить почвенные свойства на 3 группы по устойчивости к воздействию природных и антропогенных факторов: малоустойчивые (обменные основания); относительно устойчивые (величина рН, гидролитической кислотности и степень насыщенности основаниями); устойчивые (содержание подвижного фосфора, калия и нитратов). Данное разделение относится только к условиям конкретного опыта.

Рассмотрим пространственное варьирование суммы обменных оснований (малоусточивый показатель). Для вариограммы суммы.обменных оснований в начале опыта не обнаружена зависимость значений дисперсии от расстояний между точками опробования, т.е. все точки вариограммы располагаются параллельно оси абцисс (рис. 6), что указывает на отсутствие пространственной скоррелированности данного показателя. После прохождения ротации вариограмма обменных , оснований показывает тенденцию прямолинейного возрастания значений дисперсии с увеличением расстояния между точками опробования (рис.6), что свидетельствует об усилении процессов перераспределения обменных оснований внутри обследуемого участка. Сходство изотропной и анизотропной (построенной в направлении оси Y (поперек склона)) вариограмм дает основание предполагать, что существенными факторами в формировании пространственного варьирования суммы обменных оснований па полигоне являются системы удобрения и неоднородность окультуренное™ почв, предшедствующая закладке опыта.

Описанные выше особенности отмечаются также на картограммах пространственного распределения суммы обменых оснований до и после ротации, представленных на рисунках 1. и 8.

Все картограммы построены методом блочного кригннга с использованием программ GST и Surfer, за исключением рисунка 7, где интерполяция проведена методом обратной пропорциональности квадрату расстояний.. На всех картограммах, показанных в работе, горизонтальные толстые линии являются

горизонталями относительных высот поверхности, тонкие пиши - контуры с разным уровнем содержания исследуемых показатели, вертикальные пиши -границы систем удобрения, стрелки - линии стока поверхностных вод Каждая картофамма имеет шкалу позволяющую по цвету определить содержание исследуемого показателя на картограмме Более темные цвета отражают более высокие значения показателя

Проведение известкования участка незадотьго до закладки полевою опыта привело к большой пестроте содержания обменных оснований, что вызывало отсутствие пространственной скоррелированности (рис 7) Через 6 лет после начала опыта картина пространственного р определения суммы обменных оснований резко изменилась (рис 8) на картограмме наблюдается заметное увеличение пространственной зависимости распределения обменных основании от систем удобрения и окультуривания после прохождения ротации Это офажается в повышенной контрастности в содержании обменных оснований между различными системами удобрения Отмечено заметное увеличение суммы обменных основании после ротации в нижней части основного склона, особенно в органо-минеральнои и ор1аническои системах (нагбо )ее ок\ льтуренные \частки) На картограмме (рис S) чегко проявилось влияние микрорельеф! ni пространственное перср íuipeje leniie обменных основ шни Пошии^мк солержание обменных основ шип вдо ь ^одогок i по ср шнени о с u^pi шм.ми микрохолмов и наличие шикни пи\ конт\рон напр te 1снны\ к но о свидетельствуют о переносе oóv енш i\ осноншни с BI i > i < енннх м ik, <ч им и их перераспределении в юль i о лоток i

г ' 6

СТ 14 1 2 1

С 3 06 04 02 0

0 1С0 reo 3C0 400 «о м

♦ а начале опыт-j □'-осле ротэц/и Рис 6 [ЗирнОГр 1ММЫ \(Ы «ЛШ Ч V HUI [ I 1 IM] IJLiHH

Сильная изменчивость ч ip >ктера иростр шсгвенною рзспреде-еннi с\мми обменных основании за 6-ти 1етнии период проведения опыта гозволяет описги ног показатель к слабоУсТоичивым óbicipo изменяющимся пол воздействием как

Рис. 7. Картограмма пространственного распределения суммы обменных оснований в ! начале опыта. Шкала измеряется в мг-экв/100г почвы. нв

И19 I Н 18

Н 17

Рис. К. Каргограмма npocipaiicrneiiiioro распределения суммы обменных оснований мосле нрохожления ротации (нер= 2\н ->k-h/100i ).

Примечание: 1 • opi апо-мннералышя система удобрения. II - органическая система, III - oiuuoiпческая система. IV - минеральная система.

природных (мезо- и микрорельеф), так и антропогенных (окультуривание, системы удобрения) факторов

Более устойчивый характер пространственной изменчивости имеют величина гидролитической кислотности (Нг), величина рН и степень насышенности основаниями Рассмотрим их пространственную изменчивость на примере Нг Сопоставление ее вариограмм до и после ротации указывает на сходный характер пространственной изменчивости (прямолинейная просранственная скоречированность) данного показатечя (рис 9, 10) Посте ротации отмечено увечичение пространственной скоррелированности Нг на 15% С ртнительное сходство характера пространственной изчечивости величины Нг до и посте ротации свидетельствует о большей устойчивости данного ноказатечя к во ¡действию извести в сравнении с суммой обменных оснований проведение и шьсткования не приводит к полному нивелированию пространственной

3 шисимости распределения ветчины Нг в начале опыта Прямолинейный рчрессионный анализ зависимости Нг до и посте ротации от координат точек опробования, те от векторов X и У показал, что наиболее значимым фактором, в шяющим на пространственное варьирование величины Нг, является оку ]ьтуривание На картограммах (рис. 12, 13) четко проявляется пространственное распределение величины Нг в направлении У с уменьшением степени окультуренности почв значительно увеличивается величина Нг На варьирование Нг после ротации севооборота также влияют системы удобрения ртичия в величине Нг между участками с разной степенью окучьтуренности становятся более контрастными Наименьшая величина Нг наблюдается в средней

4 1сти основного склона в органо-минеральной и органической системах, а наибольшая - на вершинах микрохолмов в биологической и минеральной системах.

о« ■

о

о

100

200 300 400

• рН о V л Нг

500 м

Рнс V Вариограмчы относительно устойчивой группы покчзатепеи в начале опыта

Вариограмма величины Нг, построенная по остаточным значениям прямолинейного регрессионного уравнения зависимости величины Нг от вектора У с целью устранения влияния окультуривания и систем удобрения, показывает ограниченное расстояние скоррелированности - 80 м, начиная с которого не происходит увеличение значений дисперсии (рис. 11). Характер данной вариограммы указывает на наличие второго фактора - микрорельефа, оказывающего влияние на пространственную неоднородность величины Нг. Влияние данного фактора отражается на картограмме пространственного распределения Нг до и после ротации: относительное повышение величины Нг наблюдается в небольших замкнутых участках, которые расположены в западинах водораздельной части и на вершинах микрохолмов (рис. 13).

• рН oV л Нг

Рис. 10. Вариограммы относительно устойчивой группы показателей после прохождения ротации.

0| I I , I i

О 100 200 300 400 600

♦ рН ОV 4Нг М

Рис.II. Вариограммы относительно устойсивой группы показателей после устранения влияния окультуривания и систем удобрения.

Совпадение стандартизованных вариограмм величины рН, степени насыщенности основаниями с вариограмами гидролитической кислотности до и после ротации позволяет говорить о сходном характере их пространственного варьирования (рис. 9, 10). Сходство пространственного варьирования этих показателей во времени как результат комплексного воздействия антропогенных

Рис 12 картограмма пространственного рчспредечения величины гидролитической кис ишккги в начале опыта (НСр 0 86 мг <кв/100г) Шкала измеряется в мг 1кв/100г почвыви

Ь, ем

1000

500

20 1 8 1 о 1 4 12 1 0 00 0 о 04

о;

ш 1г * ■ Ш 1Г 20м

Рне I К|ричрам\11 прочр шивишш о р »слрсас кния 1«.ш мши I итро нл ичсскои кие ю ин с III I >е 1с рш нити (Нер (14>\п к» |1»1|| Шк 11 ■ щме[ яс!ся п М1 пси 100 I т> ты

и природных факторов позволяет проводить мониторинг кислотно-основного состояния почвы по одному из этих показателей с последующим прогнозированием остальных. Это дает возможность сократить количество исследований и удешевить работы по мониторингу. ' .

К наиболее устойчивой по пространствсному распределению группе относятся агрохимические показатели, особенно подвижный фосфор. Сходство вариограмм подвижного фосфора в начале опыта и после прохождения ротации свидетельствует об устойчивости пространственного распределения данного показателя под влиянием систем удобрения и рельефа (рис. 14).

« В начале опыта □ После 1 -ой ротации Рис. 14. Вариограммы содержания подвижного фосфора до и после ротации. При сопоставлении картограмм подвижного фосфора до и после ротации не наблюдается существенных различий в его пространственном распределении (рис. 15, 16). Картограммы отражают уровень окультуренности почв полигона в направлении У: при удалении от поселка снижается содержание фосфора в почве. Не-наблюдается' смывания подвижного фосфора по мезосклону, но отмечено

♦ В начале опыта □ После 1-ой ротации Рис. 17. Вариограммы содержания подвижного калия до и после ротации. По сравнению с фосфором: подвижный калий обладает меньшей устойчивостью из-за своей' мобильности. После ротации сохраняется

18" 1

Рис 1 картограмма пространственного распределения содержания подвижного

Рис 16 Картограмма пространственного расггредетения содержания подвижного фосфора тс 1с рог ищи (нср 8 33 мг'ЮО г) Шкала измеряется в мг/100 г почвы

500

Шаг = 20м

шаг

Рис. 18. Картограмма пространственного распределения содержания подвижного калия в начале опыта (нср = 6.19 мг/100г). Шкала измеряется в мг/100 г почвы.

Ь, см

1000

500-

Шаг =20м

Рис. 19. Картограмма пространственного распределения содержания подвижного калия после ротации (нср = 3.43 мг/100 г ). Шкала измеряется в мг/100 г почвы.

контрастность содержания калия на полигоне, обусловленная неоднородностью окультуривания до закладки опыта (рис. 18, 19). После 6 лет проведения опыта отмечена площадная потеря калия, особенно с приводораздельной части склона, вероятно, за счет выноса калия с урожаем сельскохозяйственных культур и смывания по основному склону (рис.19), что подтверждается увеличением пространственной скоррелированности на 25% после ротации на вариограмме (рис. 17). В связи с высокой мобильностью калия не отмечено его локального накопления под влиянием микрорельефа. Регрессивный анализ зависимости содежания подвижного калия после ротации от напрвленин X и У показывает значимое влияние основного склона на пространственное перераспределения калия.

Таким образом, пространственное варьирование подвижного фосфора и калия устойчиво отражают уровень исходного плодородия почвы. За 6 лет влияние систем удобрения как фактора, изменяющего пространственную зависимость распределения содержания подвижного фосфора и калия, практически не проявлялось. В тоже время, различная подвижность фосфора и калия предопределяет участие разных форм рельефа в их пространственном распределении: для фосфора отмечено преимущественное влияние микрорельефа, для калия - мезорельефа

В связи с устойчивостью пространственного варьирования подвижного калия и фосфора под влиянием антропогенных факторов для данных условий полигона возникает возможность снижения количества точек опробования и увеличения промежутка времени проведения исследования при сохранении точности оценки их содержания. Установлено, что для подвижного калия уменьшение количества точек опробования до 60, для фосфора до 80 не снижает точности оценки по сравнению с 120 точками (т.е. обеспечивается полное, совпадение варицограмм и картин пространственного распределения этих показателен при различных количествах образцов опробования)- и срок, проведения повторных исследований может быть больше 6-ти лет.

Таким образом, пространственное варьирование физико-химических свойств почвы, особенно обменных оснований, легко изменяется под влиянием известкования, также быстро воспроизводится под влиянием систем удобрения и рельефа. Пространственное варьирование величины рН, гидролитической кислотности и степени насыщенности основаниями оказывается сравнительно более устойчивым к воздействиям известкования и систем удобрения.

Пространственное варьирование элементов питания растений наиболее устойчиво к воздействиям антропогенных факторов. Оно обусловлено, в

основном, неоднородностью исходного плодородия почв, созданного в процессе многолетнего окультуривания на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах.

Выводы 1

1. На склоновых (1-3°) дерново-подзолистых среднесуглинистых пахотных почвах отмечается усиление процессов оподзоливания^, что проявляется в увеличении мощности переходного горизонта А2В.

2. В результате многолетнего окультуривания кислотно-основное состояние пахотного слоя значительно улучшилось: повысилась величина рН с 4.3 до 6.0, в 2-3 раза уменьшилась величина гидролитической кислотности по сравнению с целинными аналогами, увеличилась степень насыщенности основаниями с 55-60% до 75-90%, обнаружены только следовые количества подвижного алюминия.

3. В результате окультуривания повышается содержание питательных элементов в пахотном слое: по фосфору от очень низкого содержания в целиных почвах до среднего - в пахотных почвах. Содержание калия остается на уровне целиных почв, либо незначительно увеличивается, нитратов - значительно повышается (от 6-7 мг/100 г в лесных почвах до 15-30 мг/100 г в пахотных почвах).

4.- Процессы окультуривания практически не проникают глубже пахотного слоя. В нижележащих горизонтах пахотных почв наблюдается некоторое ухудшение кислотно-основных свойств в сравнении с целинными почвами: существенное увеличение величины гидролитической кислотности и содержания подвижного алюминия, снижение степени насыщенности основаниями. Наблюдается также резкое уменьшение содержания подвижного фосфора и калия в нижележащих горизонтах пахотных почв в сравнении с нижними горизонтами целинных почв.

5. На основании внутригоризонтного и межгоризонтного корреляционного анализа показано существенное различие тесноты внутригоризонтых связей исследуемых показателей в пахотных и нижележащих горизонтах, а также значительное ослабление межгоризонтных связей почвенных показателей между пахотным и подпахотным горизонтом А2В, что обусловлено различными механизмами образования этих связей: с глубиной возрастает влияния почвообразующей породы и процессов естественного почвообразования.

6. Рельеф оказывает влияние на дифференциацию физико-химических и агрохимических свойств почв, которая наиболее четко проявляется в нижних

горизонтах почвенного профиля В пахотном стае дифференциация выражена в минимальной степени, что может быть обусловлено нивелирующим воздействием окультуривания

7 Изучение пространственной изменчивости физико-химических и агрохимических свойств почв полигона до закладки и посте прохождения ротации полевого опыта позволяет условно разлепить исследуемые показатели на 3 группы по устойчивости к воздействию систем удобрения и рельефа (ля конретного опыта) к малоустойчивой группе относятся обменные основания, к относительно устойчивой - ветчина рН, гидролитическая кислотность, степень насыщенности основаниями и обменная кислотность, к устойчивой - содержание питательных элементов (содержание подвижного фосфора, калия и нитратов)

8 Пространственное распределение суммы обменных основании существенно изменилось за 6 лет проведения опыта Если перед закладкой опыта не было отмечено пространственной скорре шрованности этого показателя при принятом шаге опробования (20 м) то после прохождения ротации обнаруживается четкое пространственное перераспределение суммы обменных оснований увеличение содержания обменных оснований на наиболее окультуренных участках - органической и органо-минеральной системах по сравнению с абсолютным контролем и минеральной системой Заметное влияние на пространственное перераспределение обменных оснований оказывает и микрорельеф, обуславливающих локальное накопление содержания обменных оснований вдоль водотоков, снижение на вершинах микрохолмов и В1 (положенных микросклонах

9 Пространственное распределение величины Нг, рН и степени и тсышенности основаниями в условиях полевого опыта носит сходный характер и обусловлено, в основном, неоднородностью ок\ льтуренности почвенного покрова исследуемого участка Пос 1е прохождения ротации обнаружено изменение величины кислотности под влиянием систем удобрения По убыванию кислотности системы \>добрения образуют ряд органо-минеральная органическая > биологическая минеральная Внутри каждой системы удобрения наблюдается дифференциация в связи с влиянием микрорельефа и мезосклона наименьшая кислотность наблюдается в средней части основного склона относительное увеличение кислотности на вершинах микрохолмов

10 Пространственное распределение содержания питательных элементов мало изменилось после 6 1ет проведения опыта, при практическом отсутствии тменения для подвижного фосфора Оно обусловлено, в основном, исходной неоднородностью плодородия почв до закладки опыта Отмечено участие

микрорельефа в перераспределении фосфора. В связи с использованием растениями и большой мобильностью калия после первой ротации наблюдается снижение его содержания на всей площади полигона при сохранении закономерностей распределения в направлении вектора окультуривания.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Зыонг М.В., Чинь Винь. Изменение физико-химических и агрохимических показателей по профилю дерново-подзолистых среднесуглинистых почв при окультуривании и их пространственное варьирование на разных элементах склона // Бюллетень ВИУА № 111, 1998.

2. Чинь Винь, Зыонг М. В. Влияние окультуривания и рельефа на некоторые показатели гумусного состояния дерново-подзолистых почв // Бюллетень ВИУА .V» ill, 1998.

3. Романенков В.А., Шевцова Л.К., Зыонг М. Виэн. Временная и пространственная динамика обменных оснований в агроэкосистеме дерново-подзолистых почв на склонах // Тез. доклад Ш-го съезда Докучаевского общества почвоведов, г. Суздаль, 2000.

4. Романенков В.А., Шевцова Л.К., Зыонг М. Виэн. Влияние рельефа, окультуривания и систем удобрения на пространственное варьирование физико-химических свойств дерново-подзолистых почв. // Тез. доклад международной конференции «Почва, Жизнь и Благосостояния» г. Пенза, Z.000.

Объем печ л Зак S/7 Тираж 100 экз

Типография Издательства МСХА 127550, Москва, Тимирязевская ул , 44