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"

зто

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

ч

/ ^ Г ^'-¡п u [

<К

f

Диссертационная работа виполись а в Лаборатории агро экологии мелиорированных и эродированных почв ВИУА им Л Н Прянишникова

На\чный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук Г. С. Липкина.

Официальные оппоненты доктор биологических imvk про фессор Яшин И. М, кандидат сельскохозяйственных navK Гитова Н. А.

Всд\Шая организация — Фак\льтет почвовед* ния им Ч В Ломоносова

Зашита состоится -I? ,ql)8 г

Угу

в 7 7 — часов на ¡аесдании диссертационного совет і К 125 .55 06 в Московской сельскохо іяйствєпной академии им К А Тимиря^ва по адресу 127^0, Москва, ул Тими рнаевская, \ 4У

С, диссертацией можно о ¡накомиться в библиотеке акаде чии

Автореферат ра іос іан

Ученый секретарь диссертационного совета

Усс //'

1ЧЧН г В. Мосина

Актуальность. Влияние рельефа на гумусное состояние дерново-подзолистых почв и урожайность сельскохозяйственных культур до сих пор изучалось в связи с проблемой эрозии и увязывалось с большими изменениями крутизны склонов. В пределах малых уклонов (до этот вопрос не изучен. Однако около 40% пашни Нечерноземной зоны России расположено на склонах крутизной менее 3? Действие минеральных удобрений на гумусовые вещества" прежде изучали только в условиях плоских водоразделов. Мало изучен вопрос об изменении урожайности сельскохозяйственных культур по элементам мезорельефа на фоне длительного интенсивного удобрения.

Цель работы: изучение формирования гумусного состояния пахотных дерново-подзолистых почв и урожайности с/х 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 состав, ¡умуса дерново-подзолистых почв водоразделов и пологих склонов (по материалам стационарного опыта);

изучить влияние минеральных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур на разных элементах мезорельефа.

Научная новизна. Достоверно установлено сопоставимое по величине влияние рельефа и удобрений на гумусное состояние почв. По отдельным показателям влияние мезорельефа перекрывает действие удобрений. Выявлены различные зависимости урожайности с/х культкур от минеральных удобрений на водораздельной и склоновой части поля..

Практическая ценность. Доказана необходимость учета малых уклонов и форм мезорельефа при организации агромониторинга, в т.ч. при при закладке и проведении длительных стационарных опытов. Полученные данные могут быть использованы с целью совершенствования агроэкологических группировок почв (земель). Экспериментальный материалн 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, 1994); 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

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА '—«ф'Миск. :.•. «л академии

им. п. г^ Лимдояз

Йнз.

мелиорированных и эродированных почв ВИУА (1996), Открытой городской конференции молодых ученых г Пущнпо (1997).

Структура и объем работы Диссертационная работа изложена на 139 страницах, включает 56 таблиц и 7 рисунков, состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, 5 приложений. Список литературы включает 141 наименование, из них 10 на иностранных языках.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

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

Все варианты опыта заложены с учетом естественного ландшафта на сопряженных элементах мезорельефа' водораздельные делянки плавно переходят на склон крутизной до 3! на котором находятся склоновые делянки (рис.1).

л о а горения 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

- О Д О Р А 3 Д Е Л . . .

• • с к 0 И • • •

Рис 1 Схема стационарного полевого опыта в НОХ ВИУА

Опыт приводен в двух полях типичного для данной юны и хозяйства 5-польною севооборота* I Ячмень (сорт "Носовский 9") с подсевом клевера, 2 Многолетние гр^вы '-го года, 3 Многолетние травы 2-го года. 4 Озимая пшеница (сорт "Заря"), 5 Однолетние грани В настоящей работе не рассматриваются материалы по однолетним гравам 1-ю поля.ошмой пшенице и однолетним гравам 2-ю поля т-за консервации опыта в начале 1993 г 1-ое поле было открыто в 1989 г.. 2-ое - в 1990 г

В опыте изучал^' влияние следующих факторов: 1. Фактор " Рельеф" (водораздел и склон), 2.Фактор "Химические средства защиты растений" (далее • ХСЗР или ХС). Комплекс ХСЗР включал в себя: гербициды (смесь мекопропа и 2,4-ДА), фунгициды (тилт) и инсектициды (волатон и фосфамид). В опыте рассматривалось два фона: без ХСЗР и с ними. З.Фактор "Удобрения" (единичные дозы: под ячмень с подсевом клевера - N40P4OK6O, под травы удобрения не вносили, под озимую пшеницу - М0Р40К60). Варианты удобрения следующие: КРК ООО, 111, 220, 331, 202, 313, 022, 133, 333, 222, 113, 002, 131, 020, 331, 200 (16 вариантов полной 64-вариантной факториальной схемы). Эти варианты были распределены по 4-м повторениям (рис.1). Удобрения (КС1, двойной суперфосфат и аммиачная селитра) вносили во время основной обработки почвы.

Учетная ширина делянки - 2м, длина - 40м, общая ширина делянки на 1м больше. Между водораздельными и склоновыми делянками 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 севооборота было определено содержание:, общего углерода (сухим сжиганием на экспресс-анализаторе АН-7529), калия н фосфора (подвижные по Кирсанову), степени их подвижности в 0.02н СаС1^ вытяжке, нитратного и аммонийного азота на анализаторе "5ка1аг", значение рН (КС1), Нг, поглощенныхСаи Mgстандартными методами.

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

Изучение состояния гумусовых веществ почв требует особо тщательного подхода к отбору почвенных образцов (Орлов, Гришина, 1981).Для исключения влияния микропестроты почвенного покрова на заранее подготовленную карту-схему 1-го поля с сечением горизонталей 50 см наносились визуально отличимые контуры почвенных разностей от темно серого до рыже-бурого цвета. Большую часть поля занимала промежуточная разность серого цвета. Поэтому для изучения состояния гумусовых веществ были выбраны образцы, относящиеся именно к этой промежуточной разности серого цвета, доминировавшей на вариантах 000, 222 и 333. Для вычленения влияния высоких доз удобрений на состояние гумусовых веществ почв были приготовлены средние пробы из смешанных образцов с . 1-го поля: три водораздельных (с вариантов 000, 222 и 333) и три склоновых (с вариантов 000,222 и 333) образца. Далее эти шесть образцов будут называться "особо рендомизированными"образцаыи.

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

Рис. 2 Взаимное расположение пола;1, ог.ьта катаны

Катена проходила через лес (р.1, уклон <1 ), пашню хозяйсгвенного посева (р.2,уклон < 1 ) и пашню опытного поля - р 3 (в двух метрах от верхнем границы опытного поля (р.З, уклон <1 ) и р4 (в шести метрах от нижней границы опытногополя, р 4, уклон < 3 ) Последний, 5-ой разрез сделан в нижней части того же склона, уклон > 6е

В индивидуальных образцах из почвенных разрезов катены и оюбо решкшизированных образцах с делянок опыта определяли содержание I умуса (по Тюрину) и водорастворимого гумуса, групповой и фракционный состав гумуса методом Тюрина в модификации Пономаревой-Плотниковой, гранулометрический состав по Качинсхому в модификации Черниковой, плотность почвы буровым методом

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ ПОЧВ

Как и в предыдущих исследованиях (Гаврилов.Тимошенко 1961, Урусев<жая,]9бЭ, Липкнна,Ржезникова,1987) иорфоюгичсское описание пят разрезов катены показало значительное понижение нижней границы элювиального горизонта (до 50-54 см) в почвах НОХ ВИУА, по (.равнению с более северными вариантами дерново-подзолистых почв, сформированных на

Таблица 1

Агрохимические свойств« пахотного слоя поча 1-го поля по вариантам полевого опыта (среднее по 4-м повторениям) *)

елемент р-фа дозы уд-иий Гумус X РН КС1 мг -»КВ/ІООГ мг/кг ст.подвижности

«Г с«*' «в* сумма погл. осн. N- H0S N- NH| по Кирсан. еытяжки

к4о К*Р

/ООО/ 1.78 5.58 2.67 8.6 0.6 9.2 7.6 8.5 4§3 143 0.762 15.8

водораз- ООО 1.87 6.08 3.96 9.0 0.6 9.6 6.6 9.1 454 130 0.559 12.2

дел /222/ 222 1.67 5.36 2.24 9.0 0.8 "оТТ 9.8 7.2 6.5 490 132 0.807 14.2

1.96 5.90 а:«' 10.2 7.1 3.9 463 117 0.545 11.Т

/ззэ/ 333 1.89 5.51 1.7Э 9.1 0.7 9.8 6.7 4.3 611 147 0.952 11.6

1189 5Л2 1.56 9.5 0.6 46.3 6.4 6.6 606 84.9 0.670 11.9

/ООО/ offî 1.85 2706 5.39 ТГбВ 1.68 57ЇТ 8.8 S7F 0.8 0.9 9.6 9.7 4.5 5.9 4.9 4.4 446 464 169 165 0.503 0.555 16.1 17.6

склон /222/ 1.74 5.78 2.50 9.5 0.9 10.4 5.5' 4.3 366 132 0.807 10.4

Т22 TTS4 i.'ôé i.iô é'.e 0.8 10.6 47Г 4.6 347 Ш" 0.532 11.7

/333/ 333 1.70 1.69 5.46 5.99 2.48 3.65 8.7 9.6 0.7 "571 9.4 Î574 5.4 "О 4.4 4.3 389 356 146 Ш 0^567 "57*53 11.2 TÏÏ77

Примечание; а) й числителе - данные, полученные в весенних образцах 1989 г (исходных), т.е. отобранных до внесения удобрений в опыте. В знаменателе - данные, полученные осенью 1969 г. б) Так как весной 1969 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 низкого содержания физической глины и ила в пахотном слое почв склоновой части опытного поля по сравнению с водораздельной.

Пашня, на которой располагался опыт, находится в сельскохозяйственном использовании около 100 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 высокообеспеченных (табл I)

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

ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА И ЗАПАСЫ ГУМУСА ПО ЭЛЕМЕНТАМ РЕЛЬЕФА

В классических работах работах по изучению гумуса пахотных почв (Тюрин, 1930, Лыков. 1976,1977, Каурнчев.1979. Пономарева, 1979, Александрова,1981, Орлов.Бирюкова,1984) показана важнейшая агрохимическая роль гумуса и детально разработаны методы его изучения В последние годы активно развивается изучение экологической функции гумуса пахотных почв на ландшафтном уровне.

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

Перед началом опыта (весной 1989 г.) почвы водораздела содержали достоверно большее количество органического углерода (Сср= 1.27°'«, п=64, 13 4%), чем почвы пологого склона (Сср=1.19°о, п=64, у=15 1%) Фактическое значение критерия Ютьюдента = 26 при Ггабл = 20

Для выяснения влияния изучаемых в опыте факторов на обшее 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 зтот параметр (Рзксп=2 84, Ртабл =2 61) Взаимодействие этих факторов определило 17"-> обшего варьирования 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% варьирования).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 гумусовые вещества играют чрезвычайно важную роль в интенсификации почвенно-геохимического круговорота веществ (Кауричев, Яшин, Черников, 1996) н значительно реагируют на внесение минеральных удобрений (Шевцова, 1988).

Вовлеченные в сельскохозяйственное использование почвы содержат в целом меньше 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 1989 г.) почвы водораздельной и склоновой частей опытного поля не отличались по содержанию водорастворимого 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 1989 г., а затем осени 1989 г. -осени 1992 г. (табл.2) .

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

Таблица 2

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

А -удобрения В -рельеф С - сроки отбора o6p¡ весна 1989 | осень 1989 1ЭЦОВ * ) осень 1992

ООО водораздел склон 214 168 109 157 112 122

222 водораздел склон 208 214 1 10 162 124 1 1 4

333 водораздел склон 214 1 07 124 85 1 1 7 1 1 7

*) Поя термином "сроки' подр«иумеваюгся не ГО 1ЬКО сооственно сроки огоора оорашов, но и сепьскохо!яиственные ку lbrvpw ил-под которых огоораны образцы

К осени 1ЧЧ2 г влияние улобрении возросло варьирование сохержания во лораетворимого rvMVca, определяемое улобрениями, стало наибольшим (14 ) в сравнении с фактором 'рельеф (6 )и срок' (3'.) Также по сравнению с осенью 19X9 г к осени 1942 г влияние вланмодеисгвня факторов удобрения и рельеф" вофосло более, чем в 2 5 раза, а удобрения и срок (кчльгура) - в 15 ра» Срелн всех во!можных влаичолеиствнй факторов. т\чаемы\ в опыте, наибо iee значите 1ьными яв шотся удобрения и ре1ьеф" и "удобрение, рельеф и срок *-kv ibtvpa'

С ]едовлге 1ьно, хотя собственно ре 1ьеф нс окалывает решающего влияния на со 1ержание водорастворимого глмуса по мере внесения удобрении влияние рс 1Ьсфа шачигельно уне шчнваелся, к~к и его взаимодействия с другими факторами

КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ГУЧПСА

В ре1улыаге применения минеральном системы удоорения в групповом составе гумуса лерново-по л.зо шетых почв не пронехо шт крупных изменении (Шевцова, 1988) Потому кроме оощепрннятого анализа состава п-чуса по фракциям (раые)ьно по труппам 1>миновыч и фу 1ьвокис юг), мы поечнгаш нозможным испо1Ыовагь ынные по содержанию уперода перешедшего в вытяжку, го есть фактически по cVMyie 1ЛУ)иновых и фульвокис ioi в каждой из последовательно выделяемых фракции, наприиер 2-1 К 2 ФК

На примере ряда почв одного почвенно-геоморфологичесого 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 N8011 вытяжку, углерода. Пахотные слои всей катены отличаются друг от друга значительно меньше.

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

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

Верхняя и нижняя части катены заметно отличаются по количествуГ-умусовых кислот, прочносвязанных с минеральной частью почвы (0.02н№0н вытяжка), которых больше в пахотном слое и горизонте А2В 4-го; и 5-го разрезов на 5-10%, чем в 1-ом, 2-ом и 3-ем разрезах.

Таблица 3 _

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

показатели гумусного состояния гори- лес п а ш и я

Р.1, < Г р.2 < 1* р.З < 1* Р.4 > 3* Р.5 > 6*

Сгк/Сфк • А1 Апах о.ее 0.85 0.67 0.Э8 0.58

степ, гумификации,Х А1 Апах 22 29 27 : 18 22

содержание углерода в 0.1н МаОН вытяжке, X от С почвы В 55.6 1в.в 21.3 за. б 23.5

содержание углерода а 0. 1н Н2804 выт, X от С почвы А1 Апах 7.0 5.2 1 5.9 12.2 10.1

сод-ние углерода ГК, связанных с Са^* X от ГК А1 Апах 12 48 47 . 26 10

содержание углерода • 0.02и ЫаОН »ыт,, X от С почвы А1 Апах 14.1 17.5 16.5 26.0 21.3

Сл ы по абсо потному содержанию м аро и в пахотных сзоях почв катены, ко шчесгво гучиновых кис юг снижается вит по склону, а ко шчесгво фч 1Ьвокис Ю| ос гае к я на о шич vp()внe. режо уменьшаясьтозько на крутом ск мне 'Эта 1снлсИ1Шя сохраняется и при аназизе смешанных образцов, о пораню IX с о»ы пни о позя

Изучение качественною состава ту муса пахотного стоя почв опытного потя прово ш ш по образцам, огооранным до внесения удобрений (исходные образцы, весна 1949 I ) и посзе чоорки пшеницы (осень 19921)

До начала опыга почвы водораздела и ск юна достоверно ог пшались го тько по кошчесгву уз зерода, переходящего в 0 02н ^ОН вытяжку (9 7®. от С почвы на возоразделе и 15 2 ог С почвы на ск юне) I

Розу и.ыты двухфакторного дисперсионного анализа, проведенного по 1 данным 1992 года, шжа¡дли, чю удобрения достоверно в шяюг на количество \г;ерода, перехоляшего во все без исключения вытяжки и в наибольшей < скисни определяюг варьирование содержания у( зерода по сравнению с фактором ' ре 1ьеф" и в мимоденствием >гих двух факторов (габз 4)

Г10 типа 4

Варьирование ("•>) со гер*ания угзероза в нытяльах из пахотного с. оч пичв опредизяеиос ф жторамн "удобрения" и ре. ьеф (стационарным оиыг, Ночо^ельское ОХ осень !992г )

аытйжка факторы 0 1н МаОИ 0 1н Н2304 связанный с (2-ГК+2-«К) 0 02н МаОН

А - удобрения 48 46 54 Тб

8-реПьеф 20 I 34 -

АВ -

вЗаимоДииСТвие 13 43 I 1 21

Примечание прочерк означает, что влияние згою фак пора недостоверно Бо ке подробный сгаптсшчсскии анхпн поклал, что двойные лозы не влияют (с учетом НСР по фактору "у лобрення ) на выход углерола в Н2504 вытяжку, увежчивают выхол чперол! в I) 1н .МаОН пшлжку и в ще мчную вытяжку после декхзьцироваши, чисшшаюг выход прочтки-пшносо гчччеа (О 02н NaOH вытяжка)

Тройные дозы достоверно увеличивают выход по тнжного \( про и в в О 1н ЫаОН и в 0 1н Н2Ь04 вытяжках, \меньшаки количество чг 1ерода, с шщнното с Са^шелочная вытяжка поезе декадьцнрованни) и козичество прочносвя-заннного гумуса (О О2н .МаОН вытяжка)

Двухфакторный дисперсионныи анализ в шяния улобренни и резьефа на фракционный состав гумуса проводили гак же. как и анали» данных по вытяжкам

-■/е-

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

Таблица 5

В фкирование С1 ) фракционного состава гумуса пахотного с'юн почв, определяемое факторами "удобрения" и "рельеф" (стационарный опыг. Новосельское ОХ, осень 1992 г)

фракции факторы 1-ГК 2-ГК 3-ГК 1а-«Ж 1-ФК г-ФК з-ок

А — удобрение 49 25 9 46 13 3 39

В - репьеф - 1 71 10 59 53 48

АВ-вэаимодвист 31 72 14 40 26 42 1 1

Примечание прочерк о тачает, что втияние этого фактора недостоверно Двойные доїм удобрения не оказывают іначнмого влияния на выход угіерода во фракциях 1-ГК, 3-ГК, I а-ФК, существенно увеличивают со іержание угіерола в 2-ГК" и 1-ФК. существенно уменьшают содержание >і іерода во фракциях 2 ФК и 3-ФК (с учетом НСР по фактору "удобрения")

Тройные лоты удобрении не оказывают значимою влияния на выход уг »рода в 3-ГК, увечичиваюг содержание углерода в 1-ГК, 1а-ФК, 1-ФК, <лии.сп>ешш уменьшают шіхот уперода в 2-ГК, 2-ФК. 3-ФК (с учетом НСР по фактору чдобрения ) Огсюда спедует, что внесение высоких доз минеральных удобрении приводит к уветичению дочи подвижных фракций в составе гумуса почв

Дернозо-подіо іистьіе почпы опытною поія имеюг гуматно-фульватный тип іу чуиі и среднюю степень гумификации (Гришина, 1986, табл 6)

Перед началом опыта в составе гумуса почв склоновой часта поля прюб іадали фу ікікжис :огы в о г пічне от гумуса почв водораздела. В реіУїьгіте внесення повышенных доз удобрений на склонозон части поля прояюшзо ікбоїьшое, но достоверное уменьшение содержания утлерода во і{рікших 2 ФК и 3-ФК На водораздетьной части опыта содержание эшх фракции нсскоіько увелнчшось (с учетом НСР по фактору"рельеф"), что оіразипно. на показателях іумусного состояния типе гумуса и степени ГУ МНфНкЛШН

Фактор ре гьеф" опреде-ысг варьирование содержания углерод г ю всех фр ікциях ф\ її »окислит (кроме Іа-ФК) и 3-ГК (табл 5) в боїьшеи степеня, чем УЮҐ>рения Гак как <{уіьвокисдот в гумусе дерново-подзолистых почв боїьше. чем гуминоных, то это означает, что основная часть гумуса зависит от рельефа в ьочьшеи степени, чем от удобрений Это подтаердэсается и недостоверным влиянием фактора "рельеф" непосредственно на количество углерода в 1-ГК

Таблица 6

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 ВОАОР. склон 'еодор. склон водор. склон

Сгк/Сфк степень гумификации Сгк/Собщ 100Х 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 Ч

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 урожайності, 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 метеусловиям год варьирование урожайности ячменя определяется рельефом в большей степени, чем другими факторами.

Закономерности действия удобрений на урожайность ячменя отражены в уравнениях регрессии.

-а-

Таблица 7

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

без ХСЗР по ХСЗР

1989 аод-л 14-19 (1) 18-19 (4)

склон 16 (3) 18-19 (б)

1990 аод-л 18-23 (2) 21-23 (5)

склон 20-28» 22-35»

Примечание* 1) а скобках указан номер уравнения (из табл.в)

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

Таблица 8

Зависимость урожайности ячменя от удобрений, ц/га Э е б I в I 1 і 1989 'у^іа 2-3 б№ 5-3 ЗР° 5 + 1 ЗЫ+0 7Р+0 ЄР°,5К° 5 П1=0.89(1)|

о

з I д |2 1990 1 у-20 8+3 б№ 5-1 6Р° 5-2 5Ы+0 5К+1 2К1° 5Р0,5 1^=0.84(2),

X с 1 1989 у=15 5*0 з№ V-5 я3=0.50 (3) ' С к

л 2 1090 зависимости нет 1

1 ' 1

П І в і' 1989 у=15 9+1М° 5 »0 8К° 5 72 (4) і

° 0 5

я 2 1490 у=21 3+1 4К 67 (5) ,

о

С 1 с 'і' 1989 |у=19 7-1 9Р° 5+0 6Р° 5 К° 5 к

л 2 1990 зависимости нет

Счдя по \равнениям риресиш, ивнснмость урожайности ячменя от ъдоорснии была невысоком Как по фону без ХСЗР, так и по фону ХСЗР \егановюна боне сіпьная связь между урожайностью ячменя и дозами V шбрении на воюраііе іьнои поля по сравнению со склоновой (табл 8).

Ни и юне в ІЧКУ г ко>ффиииеиты корречяиии между фактическими и расчетными ынными (К К^) невысокие, а в 1990 г. зависимости урожайности ячменя о Г V юбрении не обн.ф\ жеио вовсе

Многолетние травы

Главной метеорологической особенностью вегетационного периода 1991 г. был дождливый и теплый май (до 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 раз-? личных урожаев на разных элементах мезорельефа (табл. 9): на 1-ом поле в обЙ 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 гг.) 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

1090 вод-л 50-80 (7) 60-70»

склон «2-85 (11) 82-100» , - ", ' ' " '

1091 вод-л 58-62 (8) 54-64 (14) 90-99 (9) 87-98 (15)

склон 64-71 (12) 64-78 (17) 91-119« 95-128 (18)

1992 вод-л 74-85 (10) 60-85 (16)

склон 63-86 (13) 53-83«

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

2) • - приведены фактические данные, т.к. зависимости урожайности 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).

Таблица 10.

Зависимость урожайности многолетних трав от удобрений, ц/га

"Т

в |1| 1990 (у=34.4+3 4Ц0-5*4.4Р° 5-1Р-1.7К+0.7Р°-5К°*5 Я.=0.8в (7)

Дії, 1991 ¡у=62.0-1 .г№'5 К0'5

°

Р 2 а

э і э. I 2

С 1

1991 |у»98.4—2.ТЫ

1992 У=85.7-3 9К

1 0.5 0.5

1990 |у=42 6-0.5Ы Р

Яг=0 46 (8) И9=0.56 (9) В^гО.вО (10) ^,=0.60 (11)

* 1991 , 0.5 0.5 1у=65.9+в ЗЫ +7.3К 1 —4.ЗЫ—3. 8К Яа=0.А8 (12)

о 2 1991 зависимости нет

1 2 1992 1 0 5, 0.5 у=63.1+2.6Р 4-2.5К -4.5РК 1^*0.71 (13)

^в о ч 1990 |зависимости нет

г д 1 1991 'у=54 6+7 8К° 5*2.4Ы-5. 1К-2 е№ .5р0 5 Яп=0 33 (14)

п ° р г| 1991 1у=98.0-3 7Ы Я,{=0.в1 (15)

о а з 21 1992 у=70 6-1 8Ы+4.9К-5.вР° •V 5 Вй=0.86 (16)

X Г і 1990 Г* зависимости нет

С С , )

к її 1991 1у»66 0+2.9Ы+2.1Р-5.б№ •5Р° .8Р° 5к° 5 В^=0.77 (17)

л о 1 » 21 1991 |у=104.3+6 г№ 5»3.1К-7 в№ 5р° •5+б. 1Р°- 5К°"®Я_=0.93(18) п

1 м 1 2 1992 1 зависимости нет

Примечание* 1 - первое поле, 2 — второе поле

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 гравы.

На склоне по фону без ХС на 1-ом поле в оба года и на 2-оы 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.зависимосги урожайнности от удобрений не выявлено, в 199Гг. 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 чаше 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 ■ R4,«0.37 (19) y=23.2+3.6N Rio«0.62 (20) y=20.7+5.6N°r Rj,«0.6e (21) У-24.5+3.0М Rii*0.82 (22)

Внесение азотных удобрений в дозе 180 кг/га повышало урожайность озимой пшеницы по фону без ХС на 6.3 и/га, а по фону ХС на 9.8 ц/ra (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

- is—

на делянках, к уда были внесены ХСЗР. Прибавки на водораздельной части поля от лтих дот выше, чем на склоновой на 3 5 ц/ra от N60 и на 2 ц/ra от N120

Таким образом с помощью регрессионных моделей выявлена различная зависимость урожая очи мой пшеницы от доз удобрений на водораздельной и склоновой частях гния

В Ы ВОД Ы

1 Выинлено существенное изменение гумусного состояния дсрново-подзо шстых вреднее vi лииистых 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 гумнновых кис ют, связанных с Cali ниже степень гумификации, чем в пахотном слое почв водораздельной части поля и кагены Вниз по катене уменьшается суммарное содержание гумнновых 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 • о г обшего варьирования), чем удобрения (10- 40°'» от обшего «ырьиров.шия) По мере увеличения количества удобрений со временем влияние рельефа на варьирование фульватной части гумуса увеличивается, а гакже увеличивается доля ею взаимодействия с факторами "удобрения" и "срок.кч ¡ьгура севооборота

3 В результате внесения высоких «оз удобрении подвижность гумусовых веществ увешчивается la четыре года дозы удобрений в N80PuGKI20 достоверно увеличили содержание 1-ой фракции фульвокислот и 2-ой фракции гумнновых кислот, уменьшили содержание 2-ой и 3-ей фракции фульвокислот; до»ы удобрении в NI20P120K180 достоверно увеличили солержание 1-ой фракции гумнновых кислот, 1а и 1-ой фракции фульвокислот, уменьшили 2-ую фракцию г> миновых кислот, 2-ую и 3-ю фракции фульвокислот.

4 Урожайность сельскохозяйственных культур заметно варьирует по элемешлм 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 1 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/га 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/га 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. измененийсвойств 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 дерноао-подзолнетых почвах Сухиничи-Мещовского ополья. Тезисы докладов 2-го Съезда Общества почвоведов России, Санкт-Петербург, 1996, книга 1,с.323

4. Белелюбская К.Ф. Урожайность сельскохозяйственных культур и поведение гумусовых веществ в дерново-подзолистых почвах в различных условиях по мезорельефу/Лезисы докладов 2-ой Открытой Городской Научной Конференции молодых ученых г.Пущино, 1997, с.219

OG u« 1 м .1

237

Тир ja 100

Типография Шдатетьитва МСХ\ 127550 Москва, Тимирязевская yi, 44