Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние рельефа и удобрений на гумусное состояние дерново-подзолистых среднесуглинистых почв и урожайность сельскохозяйственных культур

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние рельефа и удобрений на гумусное состояние дерново-подзолистых среднесуглинистых почв и урожайность сельскохозяйственных культур"

^ А

На правах рукописи

А ^

БЕЛЕЛЮБСКАЯ Кира Феликсовна

ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА И УДОБРЕНИЙ НА ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СРЕДНЕСУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Специальность 06.01.04 — агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1997

Диссертационная работа выполнена в Лаборатории агроэкологии мелиорированных и эродированных почв ВИУА им. Д. Н. Прянишникова.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук Г. С. Липкина.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Л. К. Щевцова, кандидат сельскохозяйственных наук Н. А. Титова.

Ведущая организация — Факультет почвоведения МГУ им. М. В. Ломоносова.

Защита состоится 6 марта 1997 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.020.09.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте удобрений и агропочво-ведения им. Д. Н. Прянишникова (127550, Москва, ул. Прянишникова, д. 31, диссертационный совет ВИУА).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИУА.

Автореферат разослан

1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Л. П. Воллейдт

Актуальность. Влияние рельефа на гумусное состояние дерново-подзолистых почв и урожайность сельскохозяйственных культур до сих пор изучалось в связи с проблемой иеханической эрозии и увязывалось с большими изменениями крутизны склонов. В пределах малых уклонов (до 3° ) этот вопрос не изучен. Однако он актуален,

поркольку около 40% пашни Нечерноземной зоны России расположено на

в

склонах крутизной менее з. Интенсивное применение удобрений усиливает актуальность, т.к. действие минеральных удобрений на гумусовые вещества прежде изучалось только в условиях плоских водоразделов.

Цепью предлагаемой работы является изучение формирования гумус-ного состояния пахотных дерново-подзолистых почв и урожайности с/к культур в зависимости от положения по мезорельефу в условиях интенсивного удобрения.

Задачи исследований:

показать особенности поведения и качества гумусовых веществ в удобряемых почвах пологих склонов;

сопоставить действие минеральных удобрений и мезорельефа на качественный состао гумуса дерново-подзолистых почв плакоров и пологих склонов (по материалам стационарного опыта);

провести анализ влияния минеральных удобрений на урожайность с/х культур на разных элементах мезорельефа.

Научная новизна. На основе использования материалов единственного стационарного попевого опыта в зоне дерново-подзолистых почв, заложенного на сопряженных элементах мезорельефа, достоверно установлено сопостовимое по величине влияние рельефа и удобрений на гумусное состояние почв. По отдельным показателям влияние мезорельефа перекрывает влияние удобрений. Урожайность сельскохозяйственных культур на фоне длительного удобрения в большой степени зависит от положения по мезорельефу.

Практическая ценность. Доказана необходимость учета малых уклонов и форм мезорельефа при организации агромониторинга, в т.ч. при закладке и проведении длительных стационарных опытов.

Полученные данные могут быть использованы с целью совершенствования агроэкологимеских группировок почв (земель). Экспериментальный материал и научные выводы могут применяться в учебном процессе при подготовке научных работников и студентов сельскохозяйственных ВУЗов и университетов по специальности "почвоведение", "агрохимия", "экология", "география почв", "геохимия ландшафта".

Апробация. Результаты доложены на конференции молодых ученых ВИУА (Москва,19Э4); на Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Повышение эффективности агропромышленного производства в условиях современных форм хозяйствования" (Воронеж, 1995); на 2-ом съезде Общества почвоведов при РАН (Санкт-Петербург,1996); на заседании Лаборатории агроэкологии мелиорированных и эродированных почв ВИУА (ноябрь,'1996).

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 163 страницах, включает 42 таблицы и 7 рисунков, состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, 5 приложений. Список литературы включает {14 наименований, из них 8 на иностранных языках.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились в Новосельском опытном хозяйстве ВИУА (далее НОХ ВИУА), которое расположено в северо-западной части Сухиничского района Калужской области. Большинство угодий хозяйства расположено на пологих (крутизной до 3 ) склонах. Почвообраэующие породы - средние и легкие по гранулометрическому составу покровные лессовидные суглинки. Полевой опыт и катена были заложены на дерново - среднеподэолистых среднесуглинистых почвах. Стационарный многофакторный полевой опыт был поставлен в 1989 году с целью проведения длительного почвенно-экологического мониторинга типичных для .-Нечерноземной зоны России технологий производства зерновых культур и многолетних трав.

Опытные поля расположены с учетом естественного ландшафта. Все варианты опыта заложены на сопряженных элементах мезорельефа:

>

водораздельные делянки плавно переходят на склон, крутизной до 3 , на котором находятся склоновые делянки. 1-ое и 2-ое поля имеют северо-восточную экспозицию.

Два опытных поля последовательно (в 1989 и 1990 г.г.) открывались при следующем севообороте: 1.Ячмень (сорт "Носовский") с подсевом клевера, 2.Многолетние травы 1-го года, 3.Многолетние травы 2-го года, 4.Озимая пшеница (сорт "Заря"), 5.Однолетние травы. В настоящей работе не рассматриваются материалы по однолетним травам 1-го поля, озимой пшенице и однолетним травам 2-го поля в связи с консервацией опыта в начале 1993 года.

В опыте изучали влияние следующих факторов: 1. Фактор " Рельеф" (водораздел и склон), 2.Фактор "ХСЗР" (с ХС и без них), 3. Фактор "Удобрения" (единичные дозы: под ячмень с подсевом клевера -N40P40K60, под травы удобрения не вносят, под озимую пшеницу N60P40K60). Варианты удобрения следующие: NPK ООО, 111, 220, 331, 202, 313, 022, 133, 333, 222, 113, 002, 131, 020, 331,200. 311, 200 (16 вариантов полной ' 64-вариантной факториальной схемы). Эти варианты были распределены по 4-м поэторениям (рис.1). Удобрения вносились во время основной обработки почвы.

повторения 1-ое 1-ое 2-ое 2-ое 3-е 3-ое 4-ое 4-ое без ХС ХС ХС без ХС без ХС ХС ХС без ХС

ТТЛ т т... . . .ВОДОРАЗДЕЛ. . . ... i ! !. . . .

i í - í

. . . .! ! !. . . . .... СКЛОН .... . . I ! ! . . . . i ! I

Рис.1 Схема стационарного полевого опыта в НОХ ВИУА

Учетная ширина делянки - 2м, длина - 40м, общая ширина делянки на 1м больше. Между водораздельными и склоновыми делянкаии оставлена без учета полоса, на которую удобрения вносили так же. как и на учетную делянку.

Набор изучавшихся свойств почв и качества урожая определялся программой полевых опытов, включенных в систему почвенно-экологического мониторинга ("Методические и организационные основы проведения агроэкологического мониторинга", 1991).

В каждом смешанном образце с каждой делянки 1-го и 2-го полей опыта силами Лаборатории массовых анализов ВИУА- было определено содержание: общего углерода (сухим сжиганием на экспресс-анализаторе АН-7529), калия и фосфора (подвижных по Кирсанову), степени их подвижности в 0.02н СаСТ вытяжке, нитратного и аммонийного азота на анализаторе "Skalar", значение рН (КС1), Нг, . поглощенных Са и Мд стандартными методами.

Автор принимал непосредственное участие по всех работах на полевом опыте и в камеральной обработке собранных материалов.

Для выполнения своих, более узких задач автором была проделана следующая работа. На первом поле севооборота для вычленения роли высоких двойных "222" и тройных "333") доз удобрений было необходимо особо рендомизировать почвенные образцы (в том числе с варианта "ООО" )для исключения влияния микропестроты почвенного покрова. На заранее подготовленную карту-схему 1-го поля с сечением горизонталей 50 см были нанесены визуально отличимые контуры почвенных разностей от темно-серого до рыже-бурого цвета.

В результате оказалось, что на все восемь (четыре повторения по двум фонам ХСЗР) имеющихся вариантов Û00, 222 и 333 (на водоразделе и насклоне) попадают все возможные почвенные разности. Таким образом, простым смешением почвенных^ образцов с этих вариантов были приготозлены особо рендомизированные образцы для изучения гумусного состояния: три водораздельных (000,222 и 333) и< три склоновых (ООО, 222 и 333).

Кроме исследований смешанных образцов с делянок опыта для выясненичния особеннстей поведения органического вещества на пологих склонах были заложены глубокие разрезы по катене.

Катена проходила через лес (р. 1, уклон <1* ). пашню (р.2, < 1°). и опытное поле: р.З (в двух метрах от верхней границы опытного поля, уклон <1с) и р.4 (в шести метрах от нижней границы опытного поля, уклон < 3е). Последний, 5-ой разрез сделан в нижней части того же склона, уклон > 6°.

В индивидуальных образцах из почвенных разрезов катены и особо ныхрендомизированных смешанных образцах с делянок опыта определяли содержание углерода (по Тюрину) и водорастворимого гумуса, групповой и фракционный состав гумуса методом Тюрина в модификации Пономаревой-Плотниковой,величину удельной поверхности {по Воронину), гранулометрический состав по качинскому а модификации Черниковой, плотность почвы буровым методом.

Метеорологические условия вегетационного периода 1989 года отличались небольшим количеством осадков в мае (до 30 мм) и очень влажным июнем, когда выпало более 160 мм осадков. В 1990 и 1992 годах метеоусловия не отличались от среднемноголетних, а 1991 год характеризовался влажным маем'(до 120 мм осадков) и сухим июнем (20 мм).

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСИКА ИССЛЕДУЕМЫХ ПОЧВ

Дерново-подзолистые почвы Сухиничского района Калужской области изучены в меньшей степени, чем окружающие их серые лесные (Гаври-лов, Тимошенко,1961, Урусевская,1963, Липкина,1993).

Морфологическое описание пяти разрезов катены показало значительное понижение нижней границы элювиирования (до 50-54 см) в почвах НОХ, по сравнению с дерново-подзолистыми почвами, расположенными севернее ¿Гришина, 1986," "Классификация и диагностика почв СССР", 1977). Похожие данные получены Г.С.Липкиной и Н.Ю.Ржеэниковой (1907) при исследовании почв этой же территории.

Изучение гранулометрического состава выявило тенденцию более низкого содержания физической глины в почвах склоновой части опытного поля (табл.6, стр. ), что свидетельствует об отсутствии механического переноса частиц вниз по пологому склону.

Таблица 1

Агрохимичесике свойства пахотного слоя почв по вариантам полевого опыта Новосельского опытного хозяйства ВИУА (среднее по 4-м повторениям)

I

0> 1

элемент р-фа

дозы уд-ний

РН КС!

мг-зкв/ЮОг

НГ

Мдг'

сумма погл. осн.

мг/кг

N0.

М-

по Кирсан.

ст.подвижности мг/л (СаСЪ-вытяжки)

Р^О,-

водораздел

/333/

333

6.00

5.36 5.90

5.51 5. 72

2.87 "3.96

2.24 2. 13

1 .73.. 1 . 56

8.6 9.0

9.0 9.5

9.1

9.5

0.6 0.6"

0.8 0.7

0.7

0.8

¡Ь2_ 9.6

9.8 10.2

9.8 10.3

7 . 6 8.6

7 . 2 7 . 1

6.7 6.4

8.5 9. 1

6.5 3.9

4.3

6.8

463 454

490 463

611

606

143 130

132 117

147 84.9

0.762 О. 559

0.807

0.545

0.952 0.870

/ООО/

ООО /222/

222

/333/ 333

5.39 5.66

5.79 5.86

5.46, 5.99

1 .88 3.11

2.50 3.10

2.48 3.65

8.8 8.8

9.5 9.8

8.7 9.6

0.8 0.9

0.9 0.8

0.7 0.8

9.6

9.7

10.4 10.6

9.4 10.4

4.5

5.9

5.5 4.1

5.4 4.8

4.9 4.4

4.3 4.6

4.4 4.3

448 464~

366 347

389 358

169 165

132 124

146 122

0.503

0 555 17.6

0 807 10.4

0 532 11.7

0 567 11 .2

0 423 10.7

Р. О

Примечание: а) в числителе - данные, полученные в весенних образцах 1989 г (исходных), т.е. отобранных до внесения удобрений в опыте. В знаменателе - данные, полученные осенью 1989 г. б) в скобках указаны условно "внесенные''дозыт.к. весной 1989 года удобрения еще не были внесены.

Агрохимические свойства почв Угодье, на котором располагался опыт. находится в сельско-хозяйственном использовании около 50 лет. За последние 30 лет здесь несколько раз было проведено известкование. По содержанию подвижного фосфора почвы относятся к группе высокообеспеченных, а по содержанию подвижного калия - к группе средне- и я

высокообеспеченных (табл.1).

Перед закладкой опыта (весна 1989г) почвы водораздела достоверно но отличались от почв склона ни по каким показателям Ифакт Стьюдента < 1табл). Однако заметна тенденция более высокого содержания нитратного и аммонийного азота, а также подвижного фосфора в ■ почвах водораздельной части опыта. Подобная картина прослеживася и по осенним (1989г) данным, полученным после первого внесения удобрений.

ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА И ЗАПАСЫ ГУМУСА ПО ЭЛЕМЕНТАМ РЕЛЬЕФА

Подробное изучение органического вещества проводили по материалам 1-го поля стационарного полевого опыта.

Перед началом опыта (весной 1989г) почвы водораздела содержали достоверно большее количество органического углерода (Сср=1.27%, п=в4, v=13.4%), чем почвы пологого склона (Сср=1.19%, п=64. у=15.1%). Фактическое значение критерия Стьюдента = 2.6 при гтабп = 2.0.

Для выяснения влияния изучаемых в опыте факторов на общее содержание углерода мы использовали -трехфакторный дисперсионный анализ (Программный продукт Лаборатории математических методов анализа ВИУА). Сравнение исходных данных (весна 1989г.) и данных, полученных после первого внесения удобрений (осень 1989г.), как и ожидалось, показало, что ни один из факторов не оказал значимого влияния на содержание Собщ, взаимодействие факторов "удобрение и рельеф" оказало слабое, но достоверное влияние на этот параметр (Рэксп=2.84, Ртабл.=2.61). Доля влияния взаимодействия этих факторов составила около 17%.

Двухфакторный дисперсионный анализ влияния удобрений и рельефа на содержание гумуса (по Тюрину) в образцах, отобранных осенью 1992 г. (после уборки озимой пшеницы) также показал единственно достоверное влияние взаимодействия факторов "удобрения и рельеф" (доля влияния - 68%).Эти факты означают, что со временем воздействие минеральных удобрений и рельефа на содержание гумуса усиливается.

Установлено,что запасы гумуса уменьшаются от водораздела вниз по склону. Наименьшие запасы гумуса наблюдались на крутом склоне (р.5) В почве под лесом (водораздел) разница между запасами гумуса в слое 0-20 и 0-50 см составила около 13т/га, а в пахотных почвах водораздела и пологого склона эта величина составляет ЗО-ЗЗт/га. Следовательно на пашне гумус накапливается в слое большей мощности, что по-видимому связано с созданием культурного слоя, высокой подвижностью гумусовых веществ под влиянием удобрения.

ПОВЕДЕНИЕ ВОДОРАСТВОРИМОЙ ЧАСТИ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ

Вовлеченные в сельскохозяйственное использование почвы в целом содержат мёньше водорастворимого гумуса по сравнению с естественными лесными почвами. Количество водорастворимого гумуса в пахотных слоях уменьшается вниз по пологому склону (от 169 мг"С"/кг в р.2 до 109 мг"С"/кг в р.4).

До внесения удобрений (весной 198Эг) почвы водораздельной и

склоновой частей опытного поля не отличались по содержанию водо-

/

растворимого гумуса: по критерию Стьюдента различий не установлено.

Воздействие изучаемых в опыте факторов на содержание водорастворимого гумуса оценивали посредством трехфакторного дисперсионного анализа, проведенного сначала для данных весны - осени 19В9 г., а затем осени 1989 г. - осени 1992 г. (табл.2) .

-а-

Таблица 2

Содержание водорастворимого гумуса (мг"С"/кг). (среднее по двум повторениям)

А -удобрения в -рельеф С - сроки отбора образцов *)

весна 1989 осень 1989 осень 1992

ООО водораздел 214 109 112

склон 188 157 122

222 водораздел 208 110 124

склон 214 162 114

333 водораздел 214 124 1 1 7

склон 167 85 117

«) Под термином "сроки" подразумеваются не только собственно сроки отбора образцов, но сельскохозяйственные культуры, из-под которых отобраны образцы

Удобрения, внесенные в 1989 г., достоверно повлияли на содержание водорастворимого гумуса, однако вклад фактора "срок" (73Х), а точнее "срок и культура" перекрывал влияние фактора "удобрения". От весны к осени количество водорастворимого гумуса резко уменьшилось. В эти сроки влияние фактора "рельеф" не проявилось. Доля влияния взаимодействия факторов "удобрения и рельеф" составила около 12%, а "рельеф и срок" - около 6%.

К осени 1992 г. влияние удобрений возросло и их вклад -14Х стал наибольшим в сравнении с другими факторами, влияние рельефа составило 6», а сроков - 3У.. Также по сравнению с осенью 1989 г. к осени 1992 г. влияние взаимодействия факторов " удобрения и рельеф" возросло более, чем в 2 раза, а "удобрения и срок" - в 20 раз.

Рассматривая в одном ряду все три срока наблюдений (весна 1989г, осень 1989 г, осень 1992 г.), можно отметить тенденцию более стабильного состояния водорастворимого гумуса на склоне по сравнению с водоразделом. При внесении тройных доз почвы водораздела теряют больше водорастворимого гумуса, чем почвы

Изменение гуиусного состояния дерново-подзолистых среднесуглинистых почв в зависимости от положения по мезорельефу (Новосельское ОХ)

Таблица 3

Сгк>Сфк, Степень 0.1н ИаОН вытяжка, "под- 0.1н Н2Б04 вытяжка, Связанный с Са, 0.02н ИаОН выт.,

Апах гумификации, вижный", гор.В (50-90см), "агрессивный", Апах "прочносвязаный",

Апах, 5! * от С почвы Апах, X от С почвы % от С почвы Апах.Х от С почвы

0.4 0.6 0.8 15 . Ю /Ь5 10 20 30 40 50 3 6 9 12 5 10 15 ¿0 10 15 20 25

р.1 <1 >>>>>>>>>>> *>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>> >>>>

Р.2 <1 >>>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>> >>>>> >>>>>>>>

р.З <1 >>>>>>>>> >>>>>>>>>>>> >>>>>>>* >>>>>> >>>>>>

Р-4 <3 >>> >>>>>>> >>>>>ЪЪ*> >>>>>>>>>>>>>>>> >>>>> >>>>>>>>>>>>>>>

р.5 >6 >>>>>> >>>>>>>>> >>>>>>>>>*>>> >>>>>>>>>>>>

I

К Ъ I

склоновой масти за период с весны 1989 до осени 1992 года.

Следовательно, хотя собственно рельеф не оказывает решающего влияния на содержание водорастворимого гумуса, по мере внесения удобрений влияние рельефа значительно увеличивается, как и его взаимодействие с другими факторами.

КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ГУМУСА

Для интерпретации данных о фракционном составе гумуса пахотных почв одного типа можно пользоваться не только величинами содержания собственно фракций, но и количеством углерода, перешедшим в каждую из последовательных вытяжек (Шевцова, 1989).

На примере ряда почв одного почвенно-геоморфопогичесого профиля (катены) прослеживается некоторая зависимость состояния гумусовых веществ от положения по мезорельефу (табл.3). В-горизонт нижней части катены (р.4 и р.5) является как бы "активным собирателем" подвижного, т.е.перешедшего в 0.1н ЫаОН вытяжку, углерода. Пахотные слои всей катены отличаются друг от чруга значительно меньше.

Пахотные слои (Апах) и горизонты А2В р.4 и р.5 характеризуются большим содержанием наиболее "агрессивной" части фульвокислот (сернокислая вытяжка), чем верхняя часть катены (разница составляет 5-7%)

В пахотном слое почв водораздельной части катены (р.2 и р.З) содержится больше органичесхого вещества. связанного с Са (2-ГК+2-ФК), чем в почвах пологого склона (р.4). Подобная закономерность выявлена для гуминовых кислот, связанных с кальцием (47-48% в р.2 и 3, а также 26-16% в р.4 и 5 соответстпенно). Такое высокое содержание ГК. связанных с Са. в г умусе дерново-подзолистых почв вероятно связано с региональными особенностями почв, развитых на покровном лессовидном сугпинке. а также длительным окультуриванием.

-и-

Верхняя и нижняя части катены заметно отличаются по количеству гумусовых кислот, прочносвязанных с минеральной частью почвы (0.02н №0Н вытяжка при I ), которых больше в пахотном слое и горизонте А2В 4-го и 5-го разрезов на 5-15%, чем в 1-ом, 2-ом и 3-ем разрезах.

По абсолютному содержанию углерода в пахотных слоях количество гуминовых кислот снижается вниз по склону, а количество фульвокис-лот остается на одном уровне, резко уменьшаясь только на крутом склоне (табл.4). Эта тенденция сохраняется и на опытном поле.

Таблица 4

Изменение гуминовых и фульвокислот (%С по Тюрину) в дерново-подзолистых почвах по катене, НОХ ВИУА

р.1, лес,<1* А а А1 с 1 0 р.2,<1 ! р.3,<1 Апах | Апах 1 р.4.<3* Апах р.5,>6" Апах

сумма ГК сумма ФК 0.589 0.249 0.805 0.442 0.349 ! 0.298 0.387 | 0.443 0.161 0.424 0.163 0.279

Изучение качественного состава гумуса пахотного слоя почв опытного поля проводили по образцам, отобранным до внесения удобрений (исходные образцы, весна 1989 г.) и после уборки пшеницы (осень 1992г) До начала опыта почвы водораздела и склона достоверно отличались только по количеству углерода, переходящего в 0.02н НаОН вытяжку (9.7% от С почвы на водоразделе и 15.2% от С почвы на склоне).

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа, проведенного по данным 1992 года, показали, что удобрения достоверно влияют на количество углерода, переходящего во все без исключения вытяжки и их влияние наибольшее по сравнению с фактором "рельефом" и взаимодействию этих двух факторов (рис.2а)

Двойные дозы не влияют (с учетом НСР по фактору "удобрения") на. выход углерода в Н2Э04 вытяжку, увеличивают выход углерода в О.иг ЫаОН вытяжку и в щелочную вытяжку после декальцирования, уменьшают выход прочносвязанного гумуса (0.02н ИаОН вытяжка).

Тройные дозы достоверно увеличивают выход подвижного углерода в в 0.1н МаОН и в 0.1н Н2Б04 вытяжках, уменьшают количество углерода, связанного с Са (щелочная вытяжка после декалыдирования) и количес—тво прочносвязаннного гумуса (0.02н ЫаОН вытяжка).

Двухфакторный дисперсионный анализ влияния удобрений и рельефа на фракционный состав гумуса проводился так же, как и анализ вытяжек. Двойные дозы удобрения не оказывают значимого влияния на фракции 1-ГК, 3-ГК, 1а-©К, существенно увеличивают фракции 2-ГК, 1-ФК, существенно уменьшают 2-<Ж, 3-ФК (с учетом НСР по фактору "удобрения").

Тройные дозы удобрений не оказывают значимого влияния на 3-ГК, увеличивают 1-ГК, 1а-ФК, 1-ФК, существенно уменьшают 2-ГК, 2-ФК, 3-ФК.

Дерново-подзолистые почвы опытного поля имеют гуматно-фульватный тип гумуса и среднюю степень гумификации (Гришина,1986, табл.5).

Таблица 5

Тип гумуса и степень гумификации органического вещества почв стационарного опыта (НОХ ВИУА, 1-ое поле, Апах(0-25 см))

NPK

ООО

222

333

i : Iii хар-ка гумуса! водор.| склон j водор.j склон : водор. склон

Сгк/Сфк степень гумификации Сгк 100% Собщ 0.8 0.5 | 0.8 0.6 0.6 0.7 i 0.6 0.7 I 24 | 24 23 25 22 j 21 26 i I 0.9 0.5 .0.4 0.7 26 U 16 26

Примечание: в числителе приведены данные весны 1989 г.(исходные), в знаменателе - осени 1992 г.

Итак, перед началом опыта почвы склоновой части поля характеризовались худшим гумусным состоянием, чем почвы водораздела. В результате внесения повышенных доз удобрений на склоновой части поля произошло небольшое, но достоверной уменьшение содержания 2-ФК и и

3-ФК фракций). На водораздельной части опыта содержание этих фракций несколько увеличилось (с учетом НСР (рельеф)), что отразилось на показателях гумусного состояния: типе гумуса и степени гумификации.

В целом фактор "рельеф" имеет большее влияние на все фракции фульвокислот (кроме 1а-ФК) и 3-ГК (рис.26), а фактор "удобрения" на фракции 1-ГК, 2-ГК и 1а-ФК. Так как фульвокислот □ гумусе этих почв больше чем гуминовых, то это означает, что основная часть гумуса зависит от рельефа в большей степени, чем от удобрений. Это подтверджается и недостоверным влиянием фактора "рельеф" на 1-ГК, и самое большое влияние на 3-ФК, при условии, что фактор "рельеф" имеет также самое высокое влияние на углерод щелочной вытяжки.

СТАБИЛЬНОСТЬ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ПОЧВ СКЛОНОВОЯ ЧАСТИ ОПЫТНОГО ПОЛЯ

из литературных данных известно, что не все органическое вещество почв способно минерализоваться и, следовательно, использоваться растениями (Орлов,1985, Рекомендации для исследования баланса и трасформации..,1984). Для оценки доли "активной" части гумуса обычно привлекают данные по содержанию гумуса для абсолютного контроля (по данным многолетних стационарных опытов). Так по сведениям Л.К. Шевцовой и И.В.Володарской содержанию физический глины 25% соответствовало содержание Щ€Р/г/\ по Тюрину -0.59%, а содержанию физической глины 35% гглсрмя по Тюрину - 0.66% (дерново-подзолистые тяжелосуглинистыо почвы, ЦОС ВИУА). Исходя из этих сведений, мы сделали попытку оценить количество активного гумуса на 'водораздельной и склоновой частях опытного поля (табл.6).

Расчет активной части гумуса сделан по разности между гумусом по Тюрину и эмпирически вычисленной по данным Л.К.Шевцовой и И.В. Володарской величиной неактивного, инертного гумуса.

- /¿Г-

Таблица 6

Изменение некоторых показателей гумусного состояния по рельефу (Новосельское ОХ, весна 19в9 г, исходные образцы, Апах (0-25см)

элемент дозы физ гл. С % С,% С.% С %

р-фа у-ний <0.01,% по Тюрину "активный" 0.1Н ЫаОН 0.02Н ЫаОН

водо- ООО 29 8 1 04 0.43 0.330 0 099

раз- 222 32 1 0 97 0.31 0.294 0 083

дел 333 33 8 1 10 0.41 0.310 0 120

ООО 24 4 1 08 0.58 0.295 0 169

склон 222 26 0 1 01 0.48 0.259 0 149

333 29 1 0 99 0.39 0.300 0 150

Содержание активного гумуса на водоразделе в целом не намного ниже, чем на склоне, однако в почвах склоновой части опытного поля гумусовые вещества могут быть болев постоянными, стабильными по сравнению с почвами водораздела.

Это подтверждается наблюдениями за изменением как фракций ГК и ФК, так и количеством углерода 8 вытяжках. Например, перед началом опыта на водораздельной части поля в 0.02н ЫаОН вытяжку перешло почти в три раза меньше углерода, чем в 0.1н ИаОН вытяжку, а на а на склоне - не более чем в два (табл.6).

Последнее чрезвычайно важно при анализе пространственного варьирования урожайности по различным элементам мезорельефа. Выявленные тенденции чуть большей "активности" и "стабильности" гумусовых веществ почв пологого склона могут определять более высокую урожайность культур на этой части опытного поля. Однако прямой корреляционный анализ не выявил зависимости между содержанием гумуса и продуктивностью сельскохозяйственных культур на опытном поле.

ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА И УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ РЕЛЬЕФА

Урожайность сельскохозяйственных культур прямо не зависит от содержания гумуса в почве: более высокие урожаи получены на почвах склоновой части опытного поля, где содержание гумуса достоверно ниже, чем в почвах водораздела. Вероятно, это связано с высокой обеспеченностью исследуемых почв элементами минерального питания (табл.1), а также крайне низким общим содержанием гумуса.

Воздействие изучавшихся в опыте факторов на урожайность культур оценивали посредством трехфакторного дисперсионного анализа, который показал достоверное влияние рельефа на урожай трав 1-го и 2-го годов пользования (доля влияния 19 и 34% соответственно), удобрений на урожай озимой пшеницы (доля влияния 14%), взаимодействия факторов "ХСЗР и рельеф" на урожай трав 1-го года (доля влияния 4%). Таким образом на хорошо удобренном фоне влияние фактора "рельеф" проявлялось чаще, чем влияние других факторов.

Регрессионная зависимость величины урожаев от доз ЫРК выявила следующие общие тенденции (рис.3):

- урожаи сельскохозяйственных культур в целом почти всегда выше на склоновой части поля;

- на длительно удобрявшихся почвах удобрения, как и ожидалось,

в целом малоэффективны. Эффективность удобрений заметно варьирует в зависимости от фона ХС и элемента рельефа;

- зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от удобрений

I

различна на разных элементах рельефа;

- на водораздельной части поля урожаи больше зависят от доз минеральных удобрений (как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения);

- по фону ХСЗР на водораздельной части поля зависимость от доз минеральных удобрений более четкая и, как правило, положительная;

- урожайность сельскохозяйственных культур больше зависит от азотных удобрений, и от калийных, чем от фосфорных;

На водораздельной части поля по фону хс урожайность сельскохозяйственных культур определяется количеством азотных и калийных

it ¿0

If

SSJJiC

ПО фону Л С

I

w w «г ju ceo m ¿ji jjj

а) Ячмень и клевер, 1989 г.

фон без ХСЗР

вод-л: y-19.2-3.6N0-5-

З.ЗР°-5+1.3N+0.7P+0.6№-5Ko-5+0.7PosKi)-5

R=0.89

склогеу=15.5+0.3№5К°-5 R=0.50 фон ХСЗР

вод-л: у= 15.9+N +0.8К R=0.72 склон:у=19.7-1.9Р +0.6Р°-5К®-5 R=0.61

too iff ш J3i coo Hf 2JZ из ___

б) Многолетние травы, 1990 г.

фон без ХСЗР

вод-л: y=34.4+3.4N05+4.4K°-5-N-1.7К+0.7Р0 5К° 5 R=0.S6 склон: y«42.6+0.5N°-5P°-5 R=0.60 фон ХСЗР

вод-л: у=30.0+7.8К R=0.83 склон: v=41.01

ООО nt

ДГ1 ёсд tfi ли. JU

■ в) ¡.'доголеткпе травы, 1991 г.

фон без ХСЗР

вод-л: y=62.0-1.2N05Ku5 R=0.46 склон: y=65.9+6.3N°-5+7JK?-5-4.3N-3.8K R=0.48 фон по ХСЗР

вод-л: у=54.6+2.4Ы+5.1К-2Л№5Р°5 R=0 33

склон-- y=66.0+2.9N+2.1 P-5.6N°-5P°-5 + 1.8Р°-5К°-5 R=0.77

фон без ХСЗР

вод-л: y=22.9+2.1N' ' R-0.57 склон;' V-23.2+3.6N05 R=0.62 фон ХСЗР 11 .вод-л; y=20.7+5.6N°-5 R=0.68 ''•'Склон: y-24.5+3.0N R=0.82

к» tit '¿и. ли fto ' W -tit.' mj '

г) Озимая пшешща, 1992 г.

i Условные обозначения:

'- водораздел - склон

рис.5 Регрессионная зависимость урожайности

с/х культур от доз полного минерального удобрения

.а-

удобрений; при увеличении доз удсгбрений до ЮРЗКЗ прибавки к контрольному варианту ячменя+клевера составляют 3-4 ц/га з.ед.. трав 1-го года пользования - 12-14 ц/га з.ед., трав 2-го года пользования - 18-20 ц/га з.ед., озимой пшеницы -7-9 ц/га з.ед. По фону без ХС первое внесение удобрений приводит к увеличению только урожая трав 1-го года пользования (прибавка варианта МЗРЗКЗ 5-7 ц/га з.ед. от контроля). Наиболее оптимальными дозами являются Ы1Р2К0 и М2РЗК0. Второе внесение удобрений заметно отразилось на урожае озимой пшеницы (прибавка к варианту иЗРЗКЗ от контроля составила 4-6 ц/га з.ед. ) .

На склоновой части поля по фону ХС фосфорные удобрения е большей степени определяют величину урожайности, чем азотные и калийные. Приб1вки урожая трав 2-го года - 3-4 ц/га з.ед., озимой пшеницы -6-8 ц/га з.ед. для варианта ЫЗРЗКЗ от контроля. По фону без ХС теснота связи исследуемых параметров ниже, чем в других случаях (Я=0.48-0.62). При повышении доз удобрений урожайность культур кульур изменяется незначительно (2-4 ц/га з.ед. для варианта ^РЗКЗ от контроля, по озимой пшенице - прибавка 5-7 ц/га з.ед.)

Данные по содержанию М, Р и К а зерне ячменя для первого и зтс-рого полей (1989г. и 1990г.) подтверждают неоднозначность влияния доз удобрений на вынос элементов питания с разных частей склона.

Влияние мезорельефа на связь урожая с эффективностью минеральных удобрений вскрыто Т.А.Чистовой (1993) другими приемами

Всего на опытном поле (площадь 4.32 га) насчитывается примерно треть от общего числа сопряженных делянок, на которых урожайность культур стабильно и достоверно выше на склоновой части поля, чек на водораздельной (по суммарной продуктивности за 4 года и по не менее, чем в двух отдельно взятых годах). По топокарте 1-го поля (сечение горизонталей 50 см) видно, что такие делянки всегда находятся на "переломах" геоморфологического профиля поля. Под этим термином мы понимаем выположенность, наличие явных ложбин, западин и т.п. крупных элементов микрорельефа, выделяемых з этом масштабе. Содерж-.ние подвижных элементов минерального литания (до начала опыта и во время его проведения) в почвах водораздельных делянок, попадающих на эти "переломы" обычно более высокое, чем на

склоновой части поля. Следовательно, варьирование урожайности

-

в значительно,1. степ,ни определяется нз питанием, а формой склона, влекудей изменение увлажнения почв /Висоцкий, 1906/. Учитывая это,' ложно прогнозировать изменение урожайности культур при услоннении мезорельефа да*е в случаях пологих /до 3/ склонов.

ВЫВОДЫ:

I. 1'зученные дерново-подзолистые среднзсугликистыз почвы, развитые на покровных лессовидных суглинках отличаются от более сзвзрных аналогов больней модностью горизонтов к^ +А2В /около 50 си/: пахотные почвы характеризуются отсутствием элювиального горизонта, средней степенью гумификации /18-29/»/, гуматно-фульватным типом гумуса /СгшСфк - 0.4-0.8/.

Н. В дерново-подзолистыз средньсуглинистых длительно удобрявших■■■я почвах выявлено судественное изменение гумусного состояния в зависимости от положения по мезорельефу. В пахотном слое почв пологого склона вьпе содаркания "подвижных" и " прочносвяэанных" гумусовых вздзетв, ниже содержание гуминовых кислот, связбкиьге с ионом кальция, чем в пахотном слое водораздельной части катены и опытного поля. Вниз по катене уменьшается суммзрное абсолютное содержание гуминовых кислот / в-Л от почвы/.

3. По данным 4-х лети его стационарного полевого опыта / неполная 1-ая ротация севооборота/ установлено, что основная /фульватная/ часть гумуса больше зависит от фактора "рельеф" /50-55^/, чем от факторе "удобрения" /10-40.7>/, По мере длительности внесения удобрений влияние рельефа увеличивается, а также увеличивается доля зго взаимодействия с факторами "удобрения" и "срок-культура с/о".

На длительно интенсивно удобрявшихся почвах невысокая в целом эффективность удобрений заметно варьирует в зависимости от фоьа ХСЗ? , 8 такхз от полехзния пашни по ыезоргльефу. В среднем по двум фонам ЖЯР на склоновой части поля прибавки варианта ¿^о ^120^160 к кон':~ ролю составляют по ячменю и клеверу 0-1 ц/га з.ед., по многолетним травам 0-3 ц/га з.ед. По озимой пизницз от дозы Л180^120^180 бавки составили 5-9 ц/га з.ед. Нз водоразделе прибавки к контролю

по ячмени и клеверу от дозм '''120^120*^180 с00138"-"»' 0-3 ц/га в

0-111 «/га 3.8Д. По озимо/, г.:-нице прибавки от дозы ^180Р12СК160 к конролю составили 6-Ю ц/га з.ед.

- '¿О-

Рекомендации производству

1. При разработке агроэкологических группировок дерново-подзолистых почв рекомендуется дифференцировать водоразделы и склоны малой крутизны—Г—3° (ранее не выделявшиеся).

2. При организации и проведении длительного мониторинга интенсивных технологий сельскохозяйственного производства (в частности изменений свойств почв) рекомендуется выделять водораздельную плакорную часть, склоны малой крутизны (до 3°) и склоны крутизной более 3°.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Белелюбская К. Ф. Влияние мезорельефа на некоторые показатели гумусного состояния дерново-подзолистых почв при длительном интенсивном удобрении//Эффективность применения средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных культур. Тезисы докладов конференции молодых ученых. М„ ВИУА, 1994, с. 39.

2. Белелюбская К. Ф. Влияние минеральных удобрений на содержание и поведение гумуса в различных условиях мезорельефа // Повышение эффективности агропромышленного производства в условиях современных форм хозяйствования, Воронеж, 1995, с. 79.

3. Белелюбская К. Ф., Липкина Г. С. Влияние рельефа и минеральных удобрений на содержание и подвижность гумуса в дерново-подзолистых почвах Сухиничи-Мещовского ополья. Тезисы докладов 2-го съезда Общества почвоведов России, Санкт-Петербург, 1996, книга 1, с. 33.2.

Объем 1 'Л п. л.

Заказ 71

Типография издательства МСХА 127550, Москва, Тимирязевская ул., 44

Тираж 100