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 06.01.15, Агроэкология

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



На правах рукописи

БЕЛЕЛЮБСКАЯ Кира Феликсовна

ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА И УДОБРЕНИЙ НА ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СРЕДНЕСУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Специальность 06.01.15 — Агроэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1998

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

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

Официальные оппоненты: доктор биологических паук, профессор Яшин И. М., кандидат сельскохозяйственных наук Титова И. А.

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

Защита состоится . . 1993 г

в (7 г7 . часов на заседании диссертационного совет;) К-125.35.06 в Московской сельскохозяйственной академпг им. К. А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке акаде мии.

Автореферат разослан

1998 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Л. В. Мосин;

Актуальность. Влияние рельефа на гумусное состояние дерново-подзолистых чв и урожайность сельскохозяйственных культур до сих пор изучалось в пи с проблемой эрозии и увязывалось с большими изменениями крутизны тонов. В пределах малых уклонов (до этот вопрос не изучен. Однако около У» пашни Нечерноземной зоны России расположено на склонах крутизной нее 3? Действие минеральных удобрений на гумусовые вещества прежде >-чали только в условиях плоских водоразделов. Мало изучен вопрос об ченении урожайности сельскохозяйственных культур по элементам зорельефа на фоне длительного интенсивного удобрения. {ель работы: изучение формирования гумусного состояния пахотных ^ново-подзолистых почв и урожайности с/х культур в зависимости от ложения по мезорельефу в условиях интенсивного удобрения. адачи исследований:

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

сопоставить действие минеральных удобрений и мезорельефа на (ественный состав ¡умуса дерново-подзолистых почв водоразделов и югих склонов (по материалам стационарного опыта);

изучить влияние минеральных удобрений на урожайность ьскохозяйственных культур на разных элементах мезорельефа. 1аучная новнзна. Достоверно установлено сопоставимое по величине шнне рельефа и удобрений на гумусное состояние почв. По отдельным сазателям влияние мезорельефа перекрывает действие удобрений. Выявлены личные зависимости урожайности с/х культкур от минеральных удобрений водораздельной и склоновой части поля.

рактнческая ценность. Доказана необходимость учета малых уклонов и >м мезорельефа при организации агромониторинга, в т.ч. при при закладке роведении длительных стационарных опытов. Полученные данные могут гь использованы с целью совершенствования агроэкологических ппировок почв (земель). Экспериментальный материали научные выводы ут применяться в учебном процессе при подготовке научных работников и центов сельскохозяйственных ВУЗов и университетов по специальности чвоведенис", "агрохимия", "экология", "география почв", "геохимия дшафта".

пробация. Результаты доложены на конференции молодых ученых ВИУА >сква,1994); на Международной научно-практической конференции одых ученых и специалистов "Повышение эффективности ^промышленного производства в условиях современных форм 1йствования" (Воронеж, 1995); на 2-ом съезде Общества почвоведов при 1 (Санкт-Петербург. 1996); на заседании Лаборатории агроэкологии

мелиорированных и эродированных почв ВИУА (1996), Открытой городск* конференции молодых ученых г.Пущино (1997).

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на I страницах, включает 56 таблиц и 7 рисунков, состоит из введения, 6 пи выводов, рекомендаций производству, 5 приложений. Список литерату{ включает 141 наименование, из них 10 на иностранных языках.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились в Новосельском опытном хозяйстве ВИУА (дал НОХ ВИУА), которое расположено в северо-западной части Сухиничско района Калужской области. Большинство угодий хозяйства расположено пологих (крутизной до 3°) склонах. Почвообразующис породы - средние легхие по гранулометрическому составу покровные лессовидные суглиш Полевой опыт и катена заложены на дерново- среднеподзолист среднесуглинистых почвах. Стационарный многофакторный полевой оп поставлен в 1989 году с целью проведения длительного почвеш экологического мониторинга типичных для Нечерноземной зоны Росс технологий производства зерновых культур и многолетних трав.

Все варианты опыта заложены с учетом естественного ландшафта сопряженных элементах мезорельефа: водораздельные делянки плаг переходят на склон крутизной до 3* на котором находятся склоновые деля» (рис. 1).

повторения »-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

... в О Д О Р А 3 Д Е . . . . п . . .

с к О Н

Рис.1 Схема стационарного полевого опыта в НОХ ВИУА

Опыт проводен в двух полях типичного для данной зоны и хозяйств польного севооборота: I.Ячмень (сорт "Носовский 9") с подсевом клев 2.Многолетние трапы 1-го года, 3.Многолетние травы 2-го года. 4,Оз1 пшеница (сорт "Заря"), 5.0днолетнне травы. В настоящей работе рассматриваются материалы по однолетним травам 1-го поля, озимой пше/ и однолетним травам 2-ю поля из-за консервации опыта в начале 1993 г. поле было открыто в 1989 г., 2-ое - в 1990 г.

В опыте изучали влияние следующих факторов: I. Фактор " Рельеф" водораздел и склон), 2.Фактор "Химические средства защиты растений" (далее ХСЗР или ХС). Комплекс ХСЗР включал в себя: гербициды (смесь мекопропа i 2,4-ДА), фунгициды (тилт) н инсектициды (волатон и фосфамид). В опыте рассматривалось два фона: без ХСЗР и с ними. З.Фактор "Удобрения" единичные дозы: под ячмень с подсевом клевера - N40P40K60, под травы добрения не вносили, под озимую пшеницу - N60P40K60). Варианты добрения следующие: NPK ООО, III, 220, 331, 202, 313, 022, 133, 333, 222, 113, 02, 131, 020, 331, 200 (16 вариантов полной 64-вариантной факториальной хемы). Эти варианты были распределены по 4-м повторениям (рис.1), 'добрения (KCI, двойной суперфосфат и аммиачная селитра) вносили во время сновной обработки почвы.

Учетная ширина делянки - 2м, длина - 40м, общая ширина делянки на 1м ольше. Между водораздельными и склоновыми делянками оставлена без учета олоса, на которую удобрения вносили так же, как и на учетную делянку. Набор изучавшихся свойств почв и качества урожая определялся рограммой полевых опытов, включенных в систему почвенно-экологического ониторинга ("Методические и организационные основы проведения Тюэкологического мониторинга", 1991). В каждом смешанном образце с щдой делянки ¡-го и 2-го полей севооборота было определено содержание:. Зщего углерода (сухим сжиганием на экспресс-анализаторе АН-7529), калия и эсфора (подвижные по Кирсанову), степени их подвижности в 0.02н CaCI¿ .[тяжке, нитратного н аммонийного азота на анализаторе "Skalar", значение Л (KCI), Нг, поглощенных Са и Mg стандартными методами. Автор принимал непосредственное участие по всех работах на полевом 1ыте и в камеральной обработке собранных материалов. Изучение состояния гумусовых веществ почв требует особо тщательного >дхода к отбору почвенных образцов (Орлов, Гришина, 1981).Для исключения ияния микропестроты почвенного покрова на заранее подготовленную рту-схему 1-го поля с сечением горизонталей 50 см наносились визуально личимые контуры почвенных разностей от темно серого до рыже-бурого ета. Большую часть поля занимала промежуточная разность серого цвета, ээтому для изучения состояния гумусовых веществ были выбраны образцы, носящиеся именно к этой промежуточной разности серого цвета, минировавшей на вариантах 000, 222 и 333. Для вычленения влияния юоких доз удобрений на состояние гумусовых вещесто почп были »готовлены средине пробы из смешанных образцов с 1-го поля: три дораздельных (с вариантов ООО, 222 и 333) и три склоновых (с вариантов 3,222 и 333) образца. Далее эти шесть образцов будут называться "особо эдомизироваш1Ыми"образцами.

-з— -

Кроме смешанных образцов с делянок опыта, в т.ч. и особо рендомизиро-ванных, для выяснения особенностей поведения органического вещества на пологих склонах были изучены индивидуальные образцы из глубоких почвенных разрезов по катене.

Катена проходила через лес (р.1, уклон <1 ), пашню хозяйственного посев (р.2,уклон <1 ) и пашню опытного поля - р,3 (в двух метрах от верхней границ' опытного поля (р.З, уклон <1 ) и р.4 (в шести метрах от нижней границ опытногополя, р.4, уклон < 3 ). Последний, 5-ой разрез сделан в нижней чаа того же склона, уклон > 6° (рмс.Х).

В индивидуальных образцах из почвенных разрезов катены и осо( рендомизированных образцах с делянок опыта определяли содержание гуму (по Тюрину) и водорастворимого гумуса, групповой и фракционный с ост гумуса методом Тюрина в модификации Пономаревой-Плотннково гранулометрический состав по Качинскому в модификации Черникове плотность почвы буровым методом.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ ПОЧВ

Как и в предыдущих исследованиях (Гаврилов,Тимошенко, 19< Урусевская.1963, Липкина.Ржезникова, 1987) морфологическое описание пи разрезов катены показало значительное понижение нижней грани элювиального горизонта (до 50-54 см) в почвах НОХ ВИУА, по сравнении более северными вариантами дерново-подзолистых почв, сформированных

Агрохимические свойства пахотного слоя почв 1-го поля по вариантом полевого опыта (среднее по 4-м повторениям) »)

элемент р-фа дозы уд-мий Гумус X РН КС! мг -Экв/ЮОг мг/кг ст.подвижности

нг Са^ Мдг> сумма погл. осн. ы- »Юз Ы- по Кирсан. вытяжки

Рг0; кр

/ООО/ 1 .78 5.58 2.87 8.6 0.6 9.2 7.6 в. 5 463 143 0. ,762 15.8

водораздел ООО /222/ 1 .87 1 .67 6.08 5.36 3.96 2.24 9.0 9.0 0.6 0.8 9.6 9.8 8.6 7.2 9. 1 6.5 454 490 130 132 0.559 0.807 12.2 14.2

222 1 .98 5.90 2.13 9.5 0.7 10.2 7.1 3.9 463 117 0.545 11.7

/333/ 1 .89 5.51 1.73 9.1 0.7 9.8 "Й573 6.7 4.3 611 147 0.952 11.6

333 1 .89 5.72 1 .56 9.5 0.8 6.4 6.8 606 64 .9 0.870 11.9

склон /ООО/ ООО /222/ 222 1 .85 2.06 1 .74 1 ,Й4 5.39 5.6Ё 5.79 ГГеВ 1 .88 3.11 2.50 зТТЗ 8.8 8.8 9.5 9.8 0.8 0.9 0.9 0.8 9.6 9.7 10.4 10.6 4.5 5.9 5.5 77Г 4.9 4.4 4.3 4.6 448 464 366 347 169 165 132 ТгТ 0. 503 0.555 0.807 0.532 16.1 17.6 10.4 11.7

/333/ 333 1 .70 1 .89 ' 5.46 5.99 2.48 3.85 8.7 9.6 0.7 0.8 9.4 10.4 5.4 4.8 4.4 4.3 389 358 146 122 0.567 0.423 11.2 ш

Примечание: о) в числителе - данные, полученные в весенних образцах 1969 г (исходных), т.е. отобранных до внесения удобрений в опыте. В знаменателе - данные, полученные осенью 1989 г. б) Так как весной 19В9 года удобрения еще не были внесены, указанные в скобках дозы соответствуют делянкам, с которых отобраны образцы

породах с меньшим содержанием фракции крупной пыли (Гришина, 1986 "Классификация и диагностика почв СССР", 1977).

Изучение гранулометрического состава выявило тенденцию более низкоп содержания физической глины и ила в пахотном слое почв склоновой част опытного поля по сравнению с водораздельной.

Пашня, на которой располагался опыт, находится в сельскохозяйственно: использовании около 100 лет. За последние 30 лет здесь несколько раз был проведено известкование. По содержанию подвижного фосфора почв: относятся к группе высокообеспеченных, а по содержанию подвижного калия к группе средне- и высокообеспеченных (табл.1).

Перед закладкой опыта (весна 1989 г.) почвы водораздела достоверн отличались от почв склона только по содержанию гумуса (по Тюрину). Kpov того была заметна тенденция более высокого содержания нитратного аммонийного азота, а также подвижного фосфора в почвах водораздельнс части опыта. Подобная картина прослеживается и по осенним (1989 г.) данньн полученным после первого внесения удобрений.

ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА И ЗАПАСЫ ГУМУСА ПО ЭЛЕМЕНТАМ РЕЛЬЕФА

В классических работах работах по изучению гумуса пахотных по1 (Тюрин, 1930, Лыков, 1976,1977, Кауричев,1979, Пономарева, 1979, Алексан рова,1981, Орлов,Бирюкова,1984) показана важнейшая агрохимическая ро гумуса и детально разработаны методы его изучения. В последние го; активно развивается изучение экологической функции гумуса пахотных по на ландшафтном уровне.

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

Перед началом опыта (весной 1989 г.) почвы водораздела содержа достоверно большее количество органического углерода (Сср=1.27%, n=i v= 13.4%), чем почвы пологого склона (Сср=1.19%, n=64, v= 15.1" Фактическое значение критерия 1Стыодента = 2.6 при 1табл = 2.0.

Для выяснения влияния изучаемых в опыте факторов на общее содержаи углерода мы использовали трехфахторный дисперсионный ала; (Программный продукт Лаборатории математических методов анал) ВИУА). Сравнение исходных данных (весна 1989г.) и данных, полученн после первого внесения удобрений (осень 1989г.), как и ожидалось, показа что ни один из факторов не оказал значимого влияния на содержание СоС Взаимодействие факторов "удобрение и рельеф" оказало слабое, достоверное влияние на этот параметр (Рэксп=2.84, Ртабл.=2.( Взаимодействие этих факторов определило 17% общего варьнрова! содержания углерода.

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" (68% варьироваиия).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 наблюдали на крутом склоне (р.5). В почве под лесом (водораздел) разница между запасами гумуса в слое 0-20 и 0-50 см составила около 13 т/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 и высокой подвижностью гумусовых веществ под влиянием удобрения.

ПОВЕДЕНИЕ ВОДОРАСТВОРИМОЙ ФРАКЦИИ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ

Водорастворимые 1-умусовые вещества играют чрезвычайно важную роль в интенсификации почвенно-геохнмического круговорота веществ (Кауричев, Яшин, Черников, 1996) и значительно реагируют на внесение минеральных удобрений (Шевцова, 1988).

Вовлеченные в сельскохозяйственное использование почвы содержат в целом меньше водорастворимого гумуса по сравнению с естественными лесными ючвами. 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 1989 г.) почвы водораздельной и склоновой 1астей опытного поля не отличались по содержанию водорастворимого гумуса: ю критерию Стьюдента различий не установлено.

Воздействие изучаемых в опыте факторов на содержание водорастворимого •умуса оценивали посредством трехфакторного дисперсионного анализа, доведенного сначала для данных весны - осени 1989 г., а затем осени 1989 г. -)сени 1992 г. (табл.2) .

Однократное внесение удобрений в 1989 г. достоверно повлияло на удержание водорастворимого гумуса, однако удобрении определили !арьнрование только на 6%. Наибольшее варьирование определил фактор срок+культура": от весны к осени количество водорастворимого гумуса резко ■меньшнлось (табл.2). В эти сроки влияние'фактора "рельеф" не проявилось, взаимодействие факторов "удобрения и рельеф" и "рельеф и срок+культура" юстоверно определили варьирование соответственно на 12 и 6% от общего.

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 1 24

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 и сельскохозяйственные культуры, из-под которых отобраны образцы

К осени 1992 г. влияние удобрений возросло: варьирование содержат] водорастворимого гумуса, определяемое удобрениями, стало наибольши (14%) в сравнении с фактором "рельеф" (6%) и "срок" (3%). Также по сравненш с осенью 1989 г, к осени 1992 г. влияние взаимодействия факторов " удобрен»: и рельеф" возросло более, чем в 2.5 раза, а "удобрения и срок (культу ра)" - в 1 раз. Среди всех возможных взаимодействий факторов, изучаемых в опыт наиболее значительными являются "удобрения и рельеф" и "удобрение, релье и срок+культура".

Следовательно, хотя собственно рельеф не оказывает решающего влияния I содержание водорастворимого гумуса, по мере внесения удобрений влияш рельефа значительно увеличивается, как и его взаимодействия с други* факторами.

КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ГУМУСА

В результате применения минеральной системы удобрения в групповс составе гумуса дерново-подзолистых почв не происходит крупных изменен» (Шевцова, 1988). Поэтому кроме общепринятого анализа состава гумуса I фракциям (раздельно по группам гумнновых н фульвокнелот), мы посчита; возможным использовать данные по содержанию углерода, перешедшего вытяжку, то есть фактически по сумме гумнновых и фульвокнелот в каждой : последовательно выделяемых фракций, например 2-ГК + 2-ФК.

На примере ряда почв одного почвенно-геоморфологнчесого профиля катены) прослеживается некоторая зависимость состояния гумусовых веществ >т положения по мезорельефу (табл.3). В-горизонт нижней части катены (р.4 и >.5) является как бы "активным собирателем" подвижного, т.е.перешедшего в >.1н N304 вытяжку, углерода. Пахотные слои всей катены отличаются друг от (руга значительно меньше.

Пахотные слон (Апах) и горизонты А2В р.4 и р.5 характеризуются большим одержанием наиболее "агрессивной" части фульвокислот - 1а фракция :ериокислая вытяжка), чем верхняя часть катены (разница составляет 5-7%).

В нижней части катены в пахотном слое наблюдается меньшее количество умнновых. кислот, связанных с кальцием (26-28% от суммы ГК), чем в других азрезах на пашне (47-48%от суммы ГК).

Верхняя и нижняя часта катены заметно отличаются по ил 11 ч еств угу м усо в ы х кислот, прочносвязанных с минеральной частью почвы ).02н№ОН вытяжка), которых больше в пахотном слое и горизонте А2В 4-го. м ■го разрезов на 5-10%, чем в 1-ом, 2-ом и 3-ем разрезах.

Таблица 3

зменение гумусного состояния дерново-подзолистых среднесуглинистых почв в зависимости от угодья и положения по мезорельефу

показатели гумусного :остояния горизонт лес пашня

Р-2 < 1* р.З < 1* р.4 > 3' р.5 > 6°

Сгк/Сфк А1 Апах 0.50 0.85 0.67 о.за 0.50

:тол. гумификации,X А1 Апах 22 20 27 10 22

одоржанио углерода 0.1н МаОН вытяжке, X от С почвы В 55.а 10.6 21 . 3 38.6 23.5

одоржанио углерода 0.1н Н2Б04 выт, X от С почвы А1 Апах 7.0 5.2 5.9 12.2 10. 1

од-нио углерода ГК, вязанных с Са^*" X от ГК А1 Апах 12 48 47 23 10

здержанио углерода 0.02н ЫаОН пыт., X от С почоы А1 Апах 14.1 17.5 18.5 23.0 21 .3

Судя по абсолютному содержанию углерода в пахотных слоях почв катены, количество гуминовых кислот снижается вниз по склону, а количестве фульвокислот остается на одном уровне, резко уменыиаясьтолько на крутом склоне. Эта тенденция сохраняется и при анализе смешанных образцов отобранных с опытного поля.

Изучение качественного состава гумуса пахотного слоя почв опытного пол5 проводили по образцам, отобранным до внесения удобрений (исходны! образцы, весна 1989 г.) и после уборки пшеницы (осень 1992г)

До начала опыта почвы водораздела и склона достоверно отличались толькс по количеству углерода, переходящего в 0.02н ЫаОН вытяжку (9.7% от С почвы на водоразделе и 15.2% от С почвы на склоне).

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа, проведенного П( данным 1992 года, показали, что удобрения достоверно влияют на количеств« углерода, переходящего во все без исключения вытяжки и в наибольше! степени определяют варьирование содержания углерода по сравнению фактором "рельеф" и взаимодействием этих двух факторов (табл.4).

Таблица 4

Варьирование (%) содержания углерода в вытяжках из пахотного слоя почв, определяемое факторами "удобрения" и "рельеф" (стационарный опыт, Новосельское ОХ, осень 1992 г.)

вытяжка факторы 0.1н ЫаОН 0.1н Н2804 связанный с Св1', (2-ГК+2-ФК) 0.02Н ЫаОН

А - удобрения 48 46 54 76

В-рельеф 20 7 34 -

АВ -

взаимодействие 13 43 1 1 21

Примечание: прочерк означает, что влияние этого фактора недостоверно Более подробный статистический анализ показал, что двойные дозы : влияют (с учетом НСР по фактору "удобрения") на выход углерода в Н25( вытяжку, увеличивают выход углерода в 0.1н ИаОН вытяжку и в щелочн> вытяжку после декальцирования, уменьшают выход прочносвязанного гуму (0.02н ЫаОН вытяжка).

Тройные дозы достоверно увеличивают выход подвижного углерода в в 0. ИаОН и в 0.1н Н2Б04 вытяжках, уменьшают количество углерода, связанной СаА*(телочная вытяжка после декальцирования) и количество прочное! заннного гумуса (0.02н №ОН вытяжка).

Двухфакторный дисперсионный анализ влияния удобрений и рельефа на фрг ционный состав гумуса проводили так же, как и анализ данных по вытяжкам.

Удобрения достоверно определяют варьирование содержания углерода во всех фракциях гуминовых и фульвокнслот, причем более всего 1-ГК и 1а-ФК (табл.5).

Таблица 5

Варьирование (%) фракционного состава гумуса пахотного слоя почв, определяемое факторами "удобрения" и "рельеф" (стационарный опыт, Новосельское ОХ, осень 1992 г.)

фракции факторы 1-ГК 2-ГК 3-ГК 1а-ФК 1-ФК 2-ФК 3-ФК

А - удобрения 49 25 9 46 13 3 39

В - рельеф - 1 71 10 59 53 48

АВ-взаимодейст. 31 72 14 40 26 42 1 1

Примечание: прочерк означает, что влияние этого фактора недостоверно

Двойные дозы удобрения не оказывают значимого влияния на выход углерода во фракциях 1-ГК, 3-ГК, 1а-ФК, существенно увеличивают содержание углерода в 2-ГК и 1-ФК, существенно уменьшают содержание углерода во фракциях 2-ФК и 3-ФК (с учетом НСР по фактору "удобрения").

Тройные дозы удобрений не оказывают значимого влияния на выход углерода в 3-ГК, увеличивают содержание углерода в 1-ГК, 1а-ФК, 1-ФК, существенно уменьшают выход углерода в 2-ГК, 2-ФК, 3-ФК (с учетом НСР по фактору "удобрения"). Отсюда следует, что внесение высоких доз минеральных удобрений приводит к увеличению доли подвижных фракций в составе гумуса почв.

Дерново-подзолистые почвы опытного поля имеют гуматно-фульватный тип гумуса и среднюю степень гумификации (Гришина, 1986, табл.6).

Перед началом опыта в составе гумуса почв склоновой части поля преобладали фульвокислоты в отличие от гумуса почв водораздела. В результате внесения повышенных доз удобрении на склоновой части поля произошло небольшое, но достоверное уменьшение содержания углерода во фракциях 2-ФК и 3-ФК. На водораздельной части опыта содержание этих фракций несколько увеличилось (с учетом НСР по фактору"рельеф"), что отразилось на показателях гумусного состояния: типе гумуса и степени гумификации.

Фактор "рельеф" определяет варьирование содержания углерода во всех фракциях фульвокнслот (кроме 1а-ФК) и 3-ГК (табл.5) в большей степени, чем "удобрения". Так как фульвокнслот в гумусе дерново-подзолистых 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" непосредственно на количество углерода в 1-ГК.

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

МРК ООО 222 333

хар-ки гумуса водор. склон водор. склон водор. СКЛОН

Сгк/Сфк степень гумификации Сгк/Собщ 100% 0.8 0.5 0.6 0.7 24 19 25 22 0.8 0.6 0.6 0.7 24 _23_ 21 26 0.9 0.5 0.4 0.7 26 19 16 26

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

Таким образом, внесение высоких доз удобрений может оказывать большее или меньшее влияние на формирование качественного состава гумуса в зависимости от положения почвы по мезорельефу.

ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА И УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Ячмень

Влияние изучавшихся в опыте факторов (ХСЗР, удобрений и рельефа) на урожайность ячменя и некоторые показатели его качества изучали посредством факторного дисперсионного анализа. В 1989 г. ни один из этих факторов не оказал значимого влияния как на суммарный урожай ячменя и трав, так и на ячмень в отдельности.

В 1989 г. засушливый май (10 мм осадков) определил крайне низкую урожайность ячменя и подсеянных под него трав. Погодные условия вегетационного периода 1990 г. были благоприятными, поэтому на 2-ом поле урожай ячменя был в целом более высоким (табл.7)

В 1990 г. на урожайность ячменя достоверно повлияли ХСЗР (варьирование составило 8.4%), удобрения (7%) и рельеф (20%). Эти факты означают, что в благоприятный по мстсусловням год варьирование урожайности ячменя определяется рельефом в большей степени, чем другими факторами.

Закономерности действия удобрений на урожайность ячменя отражены в уравнениях регрессии.

-а-

Суммарная урожайность ячменя и клевера на 1-ом поле (1989 г.) и на 2-ом поле (1990 г.), расчетные данные (в ц/га з.е.)

без ХСЗР ПО ХСЗР

1989 вод-л 14-19 (1) 16-19 (4)

склон 16 (3) 16-19 (0)

1990 аод-л 18-23 (2) 21-23 (5)

склон 20-28» 22-35«

Примечание: 1) в скобках указан номер уравнения (из табл.8)

2) » - приведены фактические данные, т.к. зависимости урожайности от удобрений не выявлено

Таблица 0

Зависимость урожайности ячменя от удобрений, ц/га з.е.

0.5 0.5 0.50.5

В 11 1989 ys19.2-3.6N -З.ЗР +1.ЗМ+О.7Р+0.6Р К ^=0.89(1)

О |

II' I 0.5 0.5 0.50.5

д 21 1990 |у=20.8+3.5Ы -1.6Р -2. 5Ы+0.5К + 1 . 2М Р ^=0.84(2)

I I I 0.5 0.5

с | 1 ! 1 989 > у=15.5+0.ЗЫ К

¡2; 1990 !зависимости нет

(^=0.50 (3)

I 0.5 0.5

в 1! 1989 у=15.9+1N +0.8К

2 1990

у=21.3+1.4К

.0.5

1^=0.72 (4) Я5=0.67 (5)

0.5 0.5 0.5 у=19.7-1.9Р +0.6Р К

с |1 1989 К I ! !

л ¡2 1990 зависимости нет

Я6=0.61 (б)

Судя по уравнениям регрессии, зависимость урожайности ячменя от удобрений была невысокой. Как по фону без ХСЗР, так и по фону ХСЗР установлена более сильная связь между урожайностью ячменя и дозами удобрений на водораздельной части поля по сравнению со склоновой (табл.8). На склоне в 1989 г. коэффициенты корреляции между фактическими и расчетными данными (Я^н невысокие, а в 1990 г. зависимости урожайности ячменя от удобрений не обнаружено вовсе.

-

Многолетние травы

Главной метеорологической особенностью вегетационного периода 1991 г. был дождливый и теплый май Сдо 130 мм осадков, 1ср=14 С?), а 1992 г. - очень сухая весна (апрель - 30 мм, май -10 мм осадков).

Посредством дисперсионного анализа выявлено, что только в 1991г. на 1-ом поле варьирование урожайности трав определялось действием рельефа (34%); урожай трав на склоновой части поля достоверно выше, чем на водораздельной. В остальных случаях (для двух полей) действие изучавшихся в опыте факторов не проявилось. Тем не менее нами отмечена тенденция получения различных урожаев на разных элементах мезорельефа (табл. 9): на 1 -ом поле в оба года пользования в целом более высокий урожай получен на склоне, на 2-ом поле подобная картина сохраняется в 1991 г, а в 1992 г. урожай трав на водоразделе несколько выше, чем на склоновой части поля. По фону ХСЗР усиливаются различия в величине урожая по мезорельефу и в действии удобрений.

Таблица 9

Урожайность многолетних трав на 1-ом поле (1990-1991 гт.) и на 2-ом поле (1991-1992 гг.), расчетные данные (в ц/га)

1-ое поле 2-ое поле

без ХСЗР ПО ХСЗР без ХСЗР ПО ХСЗР

1990 в од-Л 58-90 (7) 60-70»

склон 82-85 (11) 82-100»

1991 вод-л 58-62 (8) 54-64 (14) 90-99 (9) 87-98 (15)

склон 04-71 (12) 04-78 (17) 91-119» 95-120 (18)

1092 вод-л 74-85 (10) 60-85 (16)

склон 63-80 (13) 53-83»

Примечание: 1) в скобках указан номер уравнения (из табл.9)

2) * - приведены фактические данные, т.к. зависимости урохгайности от удобрений не выявлено Регрессионный анализ выявил некоторые зависимости урожайности трав от последействия удобрений. Однако для трав получены более низкие в целом коэффициенты корреляции, чем для ячменя и пшеницы: из 16 полученных уравнений только в трех из них коэффициенты были порядка 0.85-0.95 (табл. 10).

Зависимость урожайности многолетних трав от удобрений, ц/га

1 в о I 1 1 1990 1 У=Э4 4+3 4М°- 6+4.4Р°-5 -1Р- 0.5 1.7К+0.7Р к0" 5 1^=0.86 (7)

д 1 1991 У=62 0-1 5 к0.5 Йг=0.46 (8)

б о р 2 1991 у=98 4-2 7Ы Йд=0.56 (9)

о а

3 э. 2 1992 У=85 7-3 9К Й)0=0.50 (10)

X 1 1990 У=42 6-0 5№- 5р0.5 Я,(=0. ВО (11)

С с 5 0.5 +7.3К

к 1 1991 У=65 9+6 з№- -4.3N-3.8K Яй=0.48 (12)

о 2 1991 зависимости нет

н 2 1992 у=вЗ. 1+2. вР°- 5+2.5К°-5 -4.5РК 1^*0.71 (13)

в о 1 1990 зависимости нет

д 1 1991 у=54. 8+7. 8К°- 5+2.4И-5. 1К-2 0.5 0 .ВЫ Р 5 ЯЛ=0.33 (14)

п о р 2 1991 у=98. 0-3. 7Ы П^О. 81 (15)

О а э. 2 1992 у=70. 6-1 8Ы+4 •9К-5.9Р0 •V .5 йй=0.85 (16)

X 1 1990 зависимости нет

с с б . „„о + 1 . 8Р

к 1 1991 у=66. 0+2. 9Ы+2 0 .1Р-5.6И 5Р° 5к° 5 (1^=0.77 (17)

л О 2 1991 у=104 .3+6 0 ,2М ■5+3.1К-7 е№ 5 0.5 Р +6. 1Р° Л 0 5 Нд=0-93(18)

н

2 1992 зависимости нет

Примечание: 1 - первое поле, 2 - второе поло

На водораздельной части обоих полей по фону без ХС только в одном случае (уравнение 7, табл.10) внесение удобрений приводило к повышению урожая. Другие уравнения (8-10) выявили слабое негативное действие азотных и калийных удобрений на травы.

На склоне по фону без ХС на 1-ом поле в оба года и на 2-ом поле в 1991 г. последействия удобрений практически не выявлено, а- в 1992 г. прибавки

- /Г-

порядка 23 ц/га получены при условии раздельного внесения калийных и фосфорных удобрений.

На водораздельной части обоих полей по фону ХС на 1-ом поле в 1990 г. зависимости урожайности трав от удобрений не установлено; в 1991 г. небольшое понижение урожая вызывали высокие дозы калийных и фосфорных удобрений. На 2-ом поле в 1991 г. (уравнение 15) снижение урожая трав от азотных удобрений происходило более резко, чем по фону без ХС (уравнение 9). В 1992 г. продолжилось негативное действие азотных удобрений.

На склоне по фону ХС на 1-ом поле в 1990 г.зависимости урожайнности от удобрений не выявлено, в 1991 г. азотные удобрения вызывали небольшое снижение урожая многолетних трав. На 2-ом поле в 1991 г. прибавки порядка 20 ц/га получены на тех вариантах, куда не были внесены азотные удобрения. В 1992 г. зависимости урожайности от последействия удобрений не обнаружено.

На склоновой части обоих полей по обоим фонам ХСЗР действие удобрений чаще приводит к повышению урожая трав в отличие от водораздельной, где удобрения чаще вызывают более или менее заметное снижение урожая трав. По фону без ХСЗР травы плохо реагировали на калийные удобрения; в целом по опыту проявляется хотя и слабое, но отчетливое^ последействие азотных удобрений, что видимо связано с отрицательным действием их на бобовые травы (из-за подавления жизнедеятельности клубеньковых бактерий).

ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА

Урожай озимой пшеницы изменялся в пределах 20.7-33.5 ц/га. Из всех изучавшихся в опыте факторов на урожайность пшеницы достоверно повлияли только удобрения (14% от общего варьирования), а регрессионный анализ показал, что это были азотные удобрения (табл.11):

Таблица 11

Зависимость урожайности озимой пшеницы от удобрений, ц/га

фон ХС элем, р-фа уравнение

фон без ХСЗР фон ХСЗР водораздел склон водораздел склон у=22 . 9 + 2 . 1N R<9=0.57 (19) у = 23.2 + 3. б№ Rio=0.62 (20) у=20.7 + 5.6N° у Rj|=0.B8 (21) у*24 . 5 + 3 . ON RJ;L=0.e2 (22)

Внесение азотных удобрений в дозе 180 кг/га повышало урожайность озимой пшеницы по фону без ХС на 6.3 ц/га, а по фону ХС на 9.8 ц/га (одинаково для двух элементов рельефа) по сравнению с контролем.

Однако прибавки от доз N60 и N120 отличаются на разных элементах рельефа. Наиболее отчетливо это различное действие удобрений наблюдается

на делянках, куда были внесены ХСЗР. Прибавки на водораздельной части поля от этих доз выше, чем на склоновой на 3.5 ц/га от N60 и на 2 ц/га от N120.

Таким образом с помощью регрессионных моделей выявлена различная зависимость урожая озимой пшеницы от доз удобрений на водораздельной и склоновой частях поля.

ВЫВОДЫ:

1. Выявлено существенное изменение гумусного состояния дерново-подзолистых среднесуглинистых почв, развитых на покровном суглинке, в зависимости от положения по мезорельефу. В пахотном слое почв на пологом склоне выше содержание "агрессивных" и "прочносвязанных" гумусовых веществ, ниже запасы гумуса, содержание гуминовых кислот, связанных с Са*и ниже степень гумификации, чем в пахотном слое почв водораздельной части поля и катены. Вниз по катене уменьшается суммарное содержание гуминовых кислот (в % от почвы).

2. По данным четырех лет стационарного опыта установлено, что рельеф влияет на содержание фульватной (основной) части гумуса в большей степени (50-55% от общего варьирования), чем удобрения (10- 40% от общего варьирования). По мере увеличения количества удобрений со временем влияние рельефа на варьирование фульватной части гумуса увеличивается, а также увеличивается доля его взаимодействия с факторами "удобрения" и "срок»культура севооборота".

3. В результате внесения высоких доз удобрений подвижность гумусовых веществ увеличивается. За четыре года дозы удобрений в N80P80K120 достоверно увеличили содержание 1-ой фракции фульвокнслот и 2-ой фракции гуминовых кислот, уменьшили содержание 2-ой и 3-ей фракции фульвокнслот; дозы удобрений в N120P120K180 достоверно увеличили содержание 1-ой фракции гуминовых кислот, 1а и 1-ой фракции фульвокнслот, уменьшили 2-ую фракцию гуминовых кислот, 2-ую и 3-ю фракции фульвокнслот.

4. Урожайность сельскохозяйственных культур заметно варьирует по элементам рельефа. На склоновой части опытного поля выявлена тенденция формирования урожая более высокого уровня для всех культур севооборота по сравнению с водораздельной, что, вероятно, является следствием особенностей водного режима почв.

5. На хорошо удобреннных почвах низкая в целом эффективность удобрений увеличивается на фоне ХСЗР. В среднем по двум элементам рельефа максимальные прибавки по фону без ХСЗР составили: по ячменю - до 2 ц/га зерна (за 2 года), по травам - до I ц/га сена(за 4 года), по пшенице - до 6 ц/га зерна к контролю. По фону ХСЗР: по ячменю - до 3 ц/га зерна (за 2 года), по травам - до 10 ц/га сена (за 4 года), по пшенице - до 10 ц/га зерна (за I год) к контролю.

6. По данным двух полей севооборота установлена более слабая зависимость урожайности ячменя от удобрений на склоновой части поля по сравнению со

водораздельной. Как по фону ХСЗР, так и без них урожайность ячменя на склоне не зависела от удобрений в 1990 году или зависела в небольшой степени в 1989 году, когда прибавки не превысили 1 ц/ra зерна к контролю.

7. Зависимость урожайности многолетних трав от последействия удобрений в целом невысокая. За 4 года исследований в большинстве случаев на склоновых частях двух полей удобрения либо не изменяют величину урожая, либо приводят к повышению урожая трав по сравнению с водоразделами. Случаи снижения урожая (до 11 ц/га сена к контролю) наблюдались на вариантах с азотными удобрениями.

8. Установлена различная зависимость урожайности озимой пшеницы от доз азотных удобрений на разных элементах мезорельефа. По фону ХСЗР прибавки от дозы N60 и N120 к контролю соответственно на 3.5 и 2 ц/га выше на водораздельной части поля, чем на склоновой, а от дозы N180 они одинаковы как на водораздельной, так и на склоновой части поля и составляют 6 ц/ra по фону без ХСЗР и 10 ц/га по фону ХСЗР (к контролю).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

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

2. При организации и проведении длительного мониторинга интенсивных технологий сельскохозяйственного производства (в частности нзмененийсвойств 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., Липкнна Г.С. Влияние рельефа и минеральных удобрений на содержание и подвижность гумуса в дерново-подзолистых почвах Сухиннчи-Мещовского ополья, Тезисы докладов 2-го Съезда Общества почвоведов России, Санкт-Петербург, 1996,книга l.c.323

4. Белелюбская К.Ф. Урожайность сельскохозяйственных культур и поведение гумусовых веществ в дерново-подзолистых почвах в различных условиях по ыезорельефу//Тезисы докладов 2-ой Открытой Городской Научной Конфереищя! молодых ученых г.Пущнно, 1997, с.219