Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА, ОКУЛЬТУРИВАНИЯ И РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА ГУМУСОВОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СРЕДНЕСУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА, ОКУЛЬТУРИВАНИЯ И РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА ГУМУСОВОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СРЕДНЕСУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ"

•ой-

На правах рукописи

ЧИНЬ ВИНЬ

ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА, ОКУЛЬТУРИВАНИЯ И РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА ГУМУСОВОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СРЕДНЕСУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ

Специальность 06.01. 04 - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 2000

I г Л'."'

V/ , ' /

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

Научные руководители доктор биологических наук, профессор Л. К. Шевцова; кандидат биологических наук, доцент Н. Г. Ракипов.

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук, профессор И. П. Дерюгин, кандидат биологических наук, доцент Г. А. Ступакова.

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский и пректно-технологический институт органических удобрений (ВНИПТИОУ)

ас

Защита состоится и ю и л__2000 г п ч

на заседании диссертационного совета К 120 35 02 в Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева по адресу 127550, Москва, ул Тимирязевская, 49 Ученый совет МСХА.

С диссертацией мож- накомиться в ЦНБ МСХА

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного со кандидат биологич> ■

В. В. Говорила

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Гумус почвы - продукт живого вещества и его источник. Не вызывает сомнения исключительно важная роль органического вещества в формировании почвы и ее важнейших свойств и признаков.

При сельскохозяйственном освоении почв потери определенной части гумуса — часто неизбежный процесс, поэтому сохранение и воспроизводство гумуса, оптимизация его содержания, запасов и качественных показателей было и всегда остается актуальной темой в современном земледелии.

В ряде работ российских и зарубежных авторов отмечается, что среди факторов, определяющих потери гумуса, эрозия почв занимает первое место (Ляхов А.И., 1975, Заславский М.Н., 1983, Липкина Г.С., 1993, Орлов Д.С., Васильевская В.Д., 1994, Климентьев А.И., Тихонов В.Е., 1996, Явтушенко В.Е., Каштанов А.Н.,1997, Arnold J., Wall G., 1987, Verity G.E., Anderson D.W., 1990). Для большинства почв Нечерноземной зоны "пороговой" с точки зрения эрозионной опасности является уклон в 1°. Однако внимания н^ пологие склоны (1°— 3°), занимающие около 40% пашни в Нечерноземной зоне, до сих пор уделилось очень мало. Даже рекомендуется внесение удобрений на этих склонах в нормах, равных нормам, использующимся ца плакоре. Этот факт также обосновывает актуальность более глубокого изучения процессов трансформации свойств почвы и, в первую очередь, содержания и состава гумуса на пологих склонах

Другим не менее важным фактором, воздействующим на гумусовое состояние почв, являются системы удобрения. Различные системы удобрения, как показывают многочисленные исследования, могут оказывать существенное влияние на содержание, запасы и качественный состав гумуса (Панкова H.A., 1958, Лыков A.M., 1962, Ганжара Н.Ф., 1973, Александрова Л.Н., 1980, .Никифоренко Л.И., 1985, Минеев В.Г., 1987, Шевцова Л.К., 1989, Аристова О.И., 1998). Однако взаимодействие влияния двух факторов: рельефа и систем . удобрения на эти показатели исследовано недостаточно. Имеющиеся в литературе данные противоречивы, что, {учитьнМ?п ёфомамдйескуШ "|'и

^Я,1ИВДЕКА J 1 I им. п. "''' ачаД<*,ии

агроэкологическую значимость гумуса почв, еще раз подтверждает актуальность исследуемого вопроса

Печь и задачи исследований Целью исследований является установление характера воздействия окультуривания и различных систем удобрения на гумусовое состояние дерново-подзолистых почв в зависимости от расположения в разных частях пологого склона, выявление характерных черт картины пространственного распределения органического углерода и подвижных гумусовых веществ, а также установление степени влияния природных (рельефа) и антропогенных (систем удобрения) факторов на структуру пространственного варьирования гумуса Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи

1. Изучить исходное содержание, запасы и качественный состав гумуса по горизонтам почвенного профиля до закладки полевого опыта и выявить их изменения в процессе освоения и окультуривания почв в зависимости от расположения на элементах склона

2. Установить характер воздействия систем удобрения и элементов рельефа на показатели гумусового состояния дерново-подзолистых почв

3 Изучить пространственное варьирование показатепей гумусового состояния исходной (до закладки опыта) почвы и влияние на него различных систем удобрения на основе использования метода геостатистики

4 Оценить качественный состав органического вещества дерново-подзолистых почв по седержанию в нем биологически активных и инертных компонентов

Научная новизна Впервые на основе проведения исследований в методически новом агрохимическом опыте - агроэкологическом полигоне, заложенном ц склоновом ландшафте, показано существенное влияние репьефа на содержание и качественный состав гумуса почв Наложение различных систем удобрения сглаживает, но не устраняет влияние речьефа

Впервые на основе применения современного метода геостатистики выявлена реальная картина пространственного варьирования содержания органического углерода, подвижных гумусовых кислот дерново-подзолистых

почв, показано влияние природных (элементов рельефа) и агрогенных (окультуривания, различных систем удобрения) факторов на пространственную изменчивость этих показателей.

Выявили, что пространственное варьирование содержания органического углерода характеризуется пространственной устойчивостью в течение 6-летней ротации севооборота.

Впервые дана оценка качественного состава гумуса дерново-подзолистых почв на основе содержания в нем биологически активных и, инертных компонентов.

Практическая значимость. Результаты диссертационной работы могут быть использованы при разработке моделей оптимизации гумусового состояния дерново-подзолистых почв, расположенных на пологом склоне.

Выявленные закономерности изменения показателей гумусового состояния исследуемых почв дают не только теоретические основы систематического контроля за этими показателями, но и важные рекомендации производству: окультуривание почв должно проводиться с учетом особенностей микрорельефа, как важного фактора дифференциации содержания гумуса в пространстве. При этом не следует ожидать быстрый эффект от используемых приемов.

Соотношение (ГК-1): (ГК-Н) в составе гумуса может служить показателем изменения качества гумуса при длительном окультуривании почв. Увеличение этого отношения, при условии уменьшения содержания органического углерода и увеличения почвенной кислотности, требует корректировки форм применяемых удобрений или проведения известкования.

Результаты анализа содержания биологически активных и инертных компонентов в составе гумуса почв позволяют реально оценить эффективное плодородие и установить степени нуждаемости рассматриваемых почв в органических удобрениях.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на научных конференциях молодых ученых ВИУА (1998) и ТСХА (1999).

По материалам диссертации опубликовано две печатные работы Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 183 страницах машинописного текста и включает введение, 3 главы обзора литературы, описание объектов и методов исследований, 3 главы экспериментальной части, 16 таблиц, 30 рисунков, выводы, список литературы (320 работ, в том числе 60 зарубежных) и 13 приложений

Глава 1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Объектом исследований является дерново-подзолистая среднесуглинистая почва агроэкологического полигона, заложенного в 1991 г на склоне северной экспозиции крутизной 1-3° на территории ЦОС ВИУА вблизи поселка Шебанцево Московской области На территории полигона развернут полевой опыт (пятипольный зерно-траво-пропашный севооборот), включающий четыре системы удобрения (варианты опыта)* органо-минеральную, органическую, биологическую — контроль и минеральную (табл 1)

Таблица 1. Схема полевого опыта агроэкологического полигона ЦОС ВИУА

Система Органо-

удобрения минеральная Органическая Контроль Минеральная '

Культура I II III IV

Кукуруза Навоз 37,5 г/га + N,01^45 К|25 Нпвоз 75 г/га ^гооРчоКз^о

Ячмень с подсевом трав *^&оР*оКюо

Травы 1-го г п - - -

Травы 2 го г п - - -

Озимая пшеница | - | Ы||<Р< К>«г

Всего за ротацию V, 5Р140К440 - 5Р1 у

Агроэкологический полигон является агрохимическим опытом нового типа, отличающимся от классических опытов тем, что он закладывается м > сложном склоне, а не на ппакорном участке Каждый вариант охватывает вьс основные элементы сктона от водораздел (или принодораздечьной части) до нижней части. В связи с тем, что на сктоновой территории невозможно

расположить повторные делянки в одинаковых условиях по всем параметрам: угол наклона, экспозиция, направление движения водных стоков и т.д., опыт проводится в одном повторении. Неоднородность почвенного покрова опытного участка учитывается путем использования специальной системы отбора почвенных проб для последующей обработки данных с помощью геостатистического метода. На территории полигона в натуре была нанесена жесткая фиксированная сетка квадратов 20x20м и в узлах каждого квадрата отобраны почвенные образцы для агрохимических анализов. Всего было отобрано 600 почвенных образцов пахотного горизонта в 1991 г. и 1996 г. Из этих 600 почвенных образцов случайным образом выбрали 120. По данным анализа 120 точек (почвенных образцов) способом площадной интерполяции дается оценка значения показателя в остальных местах полигона. При этом используется принцип пространственной скоррелированости значений показателя между собой для оценки общей структуры варьирования, складывающейся под влиянием одного или несколько факторов, ответственных за пространственное перераспределение интересующего показателя.

Изучение гумусового состояния исходной (до закладки опыта) почвы проводили в 7 почвенных разрезах, заложенных на пашне и в 2 разрезах на примыкающем к полигону целинном участке (лес). • .

В почвенных образцах определяли следующие показатели свойств почвы: содержание гумуса по методу И.В. Тюрина в модификации В.Н. Симакова, фракционно-групповой состав гумуса по схеме И.В. Тюрина в модификации В.В Пономаревой и Т.А. Плотниковой, кислотность почвы (рНК|) потенциометрическим методом, сумму обменных оснований методом Каппена-Гильковица, механический состав почвы методом H.A. Качинского, плотность почвы в образцах с ненарушенным сложением, интенсивность продуцирования углекислоты почвой по методике Аксенова С.М. и Банкина М.П.

Кроме геостатиски, статистическую обработку данных проводили дискриминантным, корреляционным и дисперсионным методами.

Глава 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1. Влияние окультуривания и элементов рельефа на некоторые показатели гумусового состояния дерново-подзолистых сред несу глинистых почв Влияние окультуривания на гумусовое состояние почв проводилось на основе исследований почвенных разрезов, заложенных на участке, использованном длительное время под пашней, и на примыкающем к полигону целинном участке (лес)

Результаты исследования показали, что, несмотря на длительное с -х использование территории полигона с применением удобрений и извести, органическое вещество сохраняет характерные черты, присущие почвам данного генетического типа, а имено очень низкое содержание гумуса и его резкое уменьшение вниз по профилю, гуматно - фульватный тип гумуса, преобладание в составе гумуса подвижных гуминовых кислот с низкой оптической плотностью

Процесс окультуривания в основном повлиял только на пахотный горизонт, о чем свидетельствует некоторое преобразование профильного распределения запаса гумуса в верхнем горизонте пахотных почв, а также малые различия по этому показателю и по другим физико-химическим свойствам нижележащих горизонтов почвенных разрезов В то же время в процессе окультуривания в пахотный горизонт вовлекается не только гумусово-элювиапьный, но и элювиальный, а также часть иллювиального горизонта В связи с этим у всех почвенных пахотных разрезов слабо выражен элювиальный горизонт.

Окультуривание приводит не столько к увеличению количества гумуса (от 1,36 % до 1,43-1,78 %), сколько к улучшению его качественного состава Это проявляется в снижении содержания "агрессивной' фракции фульвокислот (от 8,9% до 8,4-5,8%), в увеличении содержания гуминовых кислот (от 12,7 % до 16,0-20,4 %) и в их составе прочносвязанных с кальцием кислот (фракции ГК-П - от 2,6 % до 5,3-8,5 %), в расширении соотношения Сгк Сфк (от 0 25 до 0 57 -

0,75) и в снижении содержания негидролизуемого остатка (от 64,4 % до 56,0-51,8-табл.2).

При сравнении пахотйых почв с целинными выявили, что окультуривание приводит к увеличению подвижных гумусовых кислот и к снижению оптической плотности гуминовых кислот, что свидетельствует о том, что формирование 1ч>" фракции гумусовых веществ в пахотных почвах происходит, главным образом, за счет новообразованных специфических веществ; а в целинных почвах на фоне высоко^ кислотности почвенного раствора по всему профилю идет перераспределение I и II "оП фракций гумусовых кислот при их суммарном снижении.

Таблица 2. Содержание и фракционно-групповой состав гумуса пахотного ^ горизонта* дерново-подзолистых почв (Сфрагиин в % к общему углероду почвы).'

№ разреза Часть склона Сорг, % к почве Фракции гуминовых кислот Фракции фульвокислот Сгк. Сфк Гу-мин Е4 Еб

1 2 3 I 1-а 1 . 2 3 X

105 Верхняя 0,83 8,4 6,1 3,6 18,1 8,4 10,9 7,2 3,6 30,1 0,60 51,8 4,54

106 1,07 6,5 8,5 4,7 19,7 7,5 10,3 5,5 4,7 28,0 0,70 52,3 4,53

107 1,00 9,0 6,0 5,0 20,0 6,0 11,0 6,0 5,0 28,0 0,71 52,0 4,43

102 Сред. 0,89 6,7 9,0 4,5 20,2 6,7 10,2 5,5 4,5 26,9 0,75 52,9 4,31

101 Нижняя 0,93 7,5 5,4 5,4 18,3 7,5 10,8 5,3 4,3 27,9 0,66 53,8 4,58

103 1,03 8,7 6,8 4,9 20,4 5,8 8,8 7,7 4,9 27,2 0,75 52,4 4,44

104 0,75 6,7 5,3 4,0 16,0 8,0 6,6 9,4 4,0 28,0 0,57 56,0 3,26

201 и Oí е; 0,79 6,3 2,6 3,8 12,7 8,9 6,3 3,9 3,8 22,9 0,55 64,4 3,75

202 1,38 9,4 3,6 4,3 17,3 8,7 10,2 6,5 4,3 29,7 0,58 53,0 3,95

Замечание: * - гумусово-элювиального горизонта (А|) для целинных почв.

В процессе окультуривания, постоянно происходит перегруппировка в составе фракций гуминовых кислот: известкование приводит, к уменьшению кислотности,-увеличению содержания кальция, вследствие которого наиболее оптически плотная часть подвижных гуминовых кислот (ГК-1) связывается с ним и пополняет фракцию ГК-11 (прочносвязанных с кальцием гуминовых кислот). Обратный процесс происходит в кислых почвах, поэтому, регулируя кислотность почвы, можем направить эти процессы в желаемое направление, что крайне важно в условиях водной эрозии, в результате которой вымывается

часть подвижных гумусовых кислот Наличие среднетесной обратной связи (г = - 0,53) между содержанием подвижных гумусовых кислот и величиной рНсол почвенного раствора подтйерждает последний вывод

В результате анализа почвенных разрезов обнаружено значительное варьирование свойств дерново-подзолистых почв, расположенных на разных элементах склона, что свидетельствует о существенном влиянии рельефа и особенностей почвообразовательных процессов на свойства этих почв

Для выявления влияния факторов "склон" и "окультуривание" на гумусовое состояние, физические и физико-химические свойства дерново-подзолистых почв, расположенных в разных частях склона (верхней, средней и нижней) мы проводили дискриминантный анализ

С его помощью стало ясно, что фактор "склон" оказывает достоверное влияние не на отдельные показатели, а на совокупность всех рассматриваемых показателей свойств почвы Это влияние наиболее четко выражено в сюях почвы, расположенных ниже пахотного горизонта почвенных разрезов, где фактор "окультуривание" играет незначитечьную роль (рис 2) Некоторое "перекрывание", которое наблюдается на рис 1 (в случае включения в анализ показателей всех горизонтов пахотных дерново-подзолистых почв), обусловлено компенсирующим влияние фактора "склон" воздействием окультуривания Иначе говоря, окультуривание в опредетеннсш степени сглаживает влияние речьефа на некоторые свойства дерново-подзолистых почв, расположенных в разных частях склона

Полученный при дискриминантном анализе коэффициент лямбда Уилкса, составляющий 0,13 и 0,05 (в случае включения и после исключения из анализа пахотного фризонта почвенных разрезов соответственно), а также почти полное разделение рассматриваемых почв на рис 1 и 2 свидетепьствуют о значительном влиянии фактора "склон" на изменение показатели гумусового состояния, физических и физикохимических свойств дерново-подзолистых среднесуглинистых почв, расположенных в разных частях склона

Определяющий вклад в общую картину дискриминации почв среди исследуемых показателей оказывает общее содержание органического углерода, что связано,' по-видимому, с относительно' меньшей его подверженностью к воздействию окультуривания.'

Дискриминантная функция 1 и 2

-4 -3 . -2 -1 О 1 2 3 4

Дискриминантная функция 1

« верхняя о средняя о нижняя

Рис. 1. Дискриминация почв, расположенных в верхней, средней и нижней частях склона, по расматриваемым показателям их свойств.

Дискриминантная функция 1 и 2

-3-2-1 0 1.2 3 « 5 6 Дискриминантная функция 1

* верхняя с средняя о нижняя ,

Рис. 2. Дискриминация почв, расположенных в разных частях склона (после исключения из анализа пахотного горизонта почвенных разрезов).

Корреляционный анализ связи между содержанием органического углерода пахотных дерново-подзолистых почв и суммой гранулометрических фракций < 0,005 мм показал её среднетесный обратный характер г = - 0 53, что свидетельствует о припашке иллювиальных горизонтов, обогащенных илистыми частицами и обедненных гумусом, на эродированных поверхностях, т.е о существенном влиянии рельефа на распределение содержания углерода по профилю дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы

2.2. Пространственная оценка влияния рельефа и различных систем удобрения на некоторые показатели гумусового состояния дерново-подзолистых среднесуглннистых почв Содержание общего углерода и подвижных гумусовых веществ подвергается значительной изменчивости в пространстве пахотного горизонта дерново-подзолистых среднесуглннистых почв Картина их пространственного распределения описывается сферической зависимостью оценки полудисперсии разности показателей, измеренных на определенном расстоянии друг от друга, от взаимной удаленности точек (рис 3) Пороговый диапазон сферической семивариограммы не превышает НО м и является максимальным диапазоном пространственной скоррелированности рассматриваемых показателей Это расстояние в несколько раз меньше длины склона, что свидетельствует о том, что на пространственное варьирование содержания органического углерода и подвижных гумусовых кислот более заметное влияние оказывают особенности микрорельефа, нежели мезорельефа

Пространственное перераспределение всех перечисленных показателей обладает выраженной анизотропией (неодинаковой интенсивностью по разным направлениям), что подтверждается элиппсовидной формой изолиний их содержания на картограммах и различиями в семивариограммах описания пространственной вариабельности по разным направлениям Семивариограммы описания пространственной вариабельности показателей по разным направлениям (вдоль, поперек, под 45° и 135° по отношению к склону)

ю

б

0 045

0 04 | 0 035 1

й л

д

0 03 0 025 \ 0 02

а

о

а л

о

0 015

0 01

0 005

0

110

200

300

м

Рис. 3 Семивариограмма описания пространственной изменчивости содержания органического углерода дерново-подзолистых почв Условные обозначения Д - точки семивариограммы описания пространственной изменчивости содержания органического уперода до закладки опыта, а • - после первон ротации

показывают меньший диапазон скорречированности в направлении вдоль основного склона Это означает, что направление основного склона не является главной осью ориентации пространственного перераспределения, как общего углерода, так и подвижных гумусовых кислот, что свидетельствует, с одной стороны, о меньшей степени влияния мезорельефа в сравнении с микрорельефом на пространственную вариабепьность показателей, а с другой на сложную картину взаимодействия мезо- и микрорельефа, взаимно усиливающих или ослабляющих интенсивность процессов перераспределила органического вещества в пространстве

На картограммах пространственного расиредечения, как общего содержания углерода (рис 4), так и подвижных гумусовых кислот (рис чередуются многочисленные замкнутые контуры диаметром 20 - 40 м с относительно повышенными или пониженными значениями показателя, располагающиеся, по всей видимости, соответственно на локальных понижениях и на участках выполаживания склонов или возвышенных позициях

п

0.60

Сорг., % к почве

Рис.4. Картограммы пространственного распределения органического углерода дерново-подзолистых почв (верхняя картограмма - до закладки опыта, а нижняя - после первой ротации севооборота).

микрорельефа, что свидетельствует о наличии влияния микрорельефа на пространственное варьирование Сорг и Сподв Наличие влияния мезорельефа подтверждается накоплением Сорг. в нижней части склона органо-минеральной и органической систем удобрения, а также присутствием «языка» с повышенным содержанием Сорг. вдоль склона минеральной системы удобрения

Таблица 3. Среднее содержание органического углерода по частям склона систем удобрения до закладки опыта (1991 г ) и после первой шестилетней ротации (1996 г.), % к почве

Катена Часть Среднее Среднее Величина

(система удобрения) склона содержание С,,% (1991) содержание Сг,% (1996) изменений ДС - С2 - С,

I Верхняя 1,12 Ml -0,01

(Органо-минеральная) Средняя 0,97 1,00 0,03

Нижняя 1,03 1,00 -0,03

II Верхняя 0,85 0,88 0,03

(Органическая) Средняя 0,92 0,88 -0,04

Нижняя 1,12 1,09 -0,03

III Верхняя 0,80 0,76 -0,04

(Биологическая, Средняя 0,85 0,86 0,01

контроль) Нижняя 0,90 0.87 -0.03

IV Верхняя 0,96 0,90 -0,06

(Минеральная) Средняя 0,90 0,85 -0,05

Нижняя 0 80 0,76 -0.04

НСР0 95 0,06

Достоверная обратная связь между содержанием Согр и "относительной" высотой рельефа г = (- 0,31) - (- 0,81) подтверждает вывод о влиянии микрорельефа на пространственное варьирование содержания углерода - гумус вымывается с микрохолмов, микроповышеиий и накапчивается во впадинах, микропониженниях

На пространственное распредечение Сорг влияет не только рельеф, но и окультуривание Длитечьно сохранившееся до закладки опыта направление окультуривания с левого края поля на правый и отчасти сверху вниз четко обусловливает направление уменьшения содержания Сорг

Общая пространственная картина изменчивости . содержания органического углерода (Сорг.) дерново-подзолистых почв характеризовалась стабильностью во времейи. Наблюдалась лищь некоторая тенденция к его снижению (табл. 3). Это особенно хорошо проявлялось на минеральной системе удобрения, что можно объяснить несколькими причинами. Во-первых, применение только одних минеральных удобрений, повышая кислотность почвенного раствора, способствует значительному увеличению подвижности гумусовых веществ и более интенсивной. минерализации гумуса. В-вторых, именно участок минеральной системы удобрения является ' наиболее продуктивным с агрономической точки зрения с наибольшим выносом Сорг. и элементов минерального питания.

Органо-минеральная система удобрения обладает рядом преимуществ перед другими:

- наиболее однородный склон и в связи с этим отсутствие сильного варьирования в содержании органического углерода дерново-подзолистых почв вследствие ослабления развития процесса водной эрозии.

- при совместном внесении навоза и минеральных удобрений разрушение органического вещества происходит менее интенсивно," чем при их раздельном внесении.

О незначительном изменении содержания Сорг. свидетельствует не только малоизмененная картограмма (рис. 4), но и сама структура пространственной скоррелированности показателя. Путем наложения двух семивариограмм (до закладки опыта — 1991 г. и после первой ротации — 1996 г.) обнаружено совпадение их точек описания (рис. 3), что, с одной стороны, свидетельствует об устойчивей во времени структуре пространственного распределения Сорг. С другой стороны, указывает на слабое влияние различных систем удобрения на пространственную изменчивость этого показателя.

В отличии от мапоизмененного усредненного содержания Сорг. по элементам склона каждой системы удобрения значения этого показателя в отдельных точках полигона претерпели заметное изменение: снижения до -

Спод, % к Сорг

Рис 5 Картограммы пространственного распределения подвижных гумусовых кислот до закладки опыта (ш,р\няя каричрамма) и после первой ротации севооборота (нижняя картограмма)

0,10% (обозначенные точки «*» на рис. 4). Таким образом, показатель среднего содержания органического углерода по частям склона каждой системы удобрения не может достаточно корректно отражать динамику органического углерода для различных участков: под действием процессов микроэрозии постоянно воспроизводится процесс вымывания углерода с повышенных позиций микрорельефа и его накопление в микропонижениях, tía выположенных склонах. В связи с этим в некоторых точках полигона содержание органического углерода уже достигло критического минимума (по Кёршенсу М.) для почв данного типа с данным механическим составом: 0,60 -0,65%.

Как и общее содержание органического углерода, картина пространственного распределения содержания подвижных гумусовых кислот мало изменилась за шесть лет первой ротации севооборота (рис. 5). Учитывая наибольшую среди фракционного состава гумуса подверженность подвижных гумусовых веществ воздействиям внешних факторов, можно сделать вывод о незначительном изменении показателей гумусового состояния дерново-подзолистых среднесуглинистых почв за истекщий период шестилетней ротации.

Меньшая степень пространственной изменчивости подвижных гумусовых кислот в сравнении с Сорг. объясняется их подверженностью к воздействию окультуривания: известкование, более или менее равномерно снижая кислотность почвенного раствора, сглаживает действие рельефа , на пространственную изменчивость подвижных гумусовых кислот.

2.3. Исследование биологически активных и инертных компонентов гумуса дерново-подзолистых среднесуглинистых почв.

Решающим для плодородия почв и процессов роста растений является не только содержание в почве органического вещества, но и содержание биологически активных компонентов гумуса (Кёршенс М., 1992, Шевцова Л.К., Володарская И.В., 1998).

Исследование биологически активных и инертных компонентов гумуса (табл 4) методом Аксенова С М. и Банкина М П по учету эмиссии СОг при компостировании почв позволяет установить, что гумусовые вещества при длительном окультуривании почв способны активнее минерализоваться почвенными микроорганизмами, чем гумусовые вещества целинных почв и, следовательно, в большей степени служат резервом элементов питания для микроорганизмов и растений.

Более слабая связь между интенсивностью продуцирования СОг почвой и Сорг (г = 0,41) в сравнении с Сподв (г = 0,75), рНсол (г = 0,66) указывает на то, что на интенсивность минерализации органического вещества более заметное влияние оказывают содержание подвижных гумусовых веществ и величина рНсол , нежели общее содержание органического углерода

Таблица 4 Содержание биологически активной (СА) и инертной (С,) части гумуса в пахотном горизонте дерново-подзолистых среднесуглинистых почв, % к почве

№ почв разреза Собщ с, СА Физ глина, %

Р105 0,83 0,70 0,13 36,7

Р106 1,07 0,80 0,27 37,0

Р107 1.00 0,75 0,25 37,0

Р102 0,89 0,70 0,19 36,1

Р101 0,93 0,78 0,15 38,0

Р103 1,03 0,69 0,34 32,5

Р104 0,75 0,65 0,10 40,1

Р201, Al 0,79 0,71 0,08 неопределено

Плодородие почвы определяется не только общим содержанием органического вещества, но и "трансформируемой" его частью Содержание активного гумуса в большинстве рассматриваемых почв очень низкое и не достигает нормативной величины (по Кершенсу М ), составляющей 0,25-0,30% для среднесуглинистых дерново-подзолистых почв

Минимальное содержание (биологически инертная часть) органического углерода рассматриваемых почв колебляется от 0,65 до 0,Ь0% Наличие

среднетесной связи между С, и содержанием физической глины (г = 0,61), Сорг. (г = 0,67) свидетельствует о том, что на этот показатель (С() влияет не только содержание физической'глины, но и общее содержание органического углерода почвы, обусловленное как ее генезисом, так и характером антропогенного воздействия на нее к моменту закладки опыта.

ВЫВОДЫ

1. Окультуривание дерново-подзолистых среднесуглинистых почв приводит не столько к увеличению общего содержания гумуса, сколько к улучшению егс качественного состава. В составе гумуса целинных почв фульвокислоты, в тол числе их "агрессивная" фракция занимают значительную долю; гуминовьк кислоты представлены в основном фракциями ГК-1 и ГК-Ш. О кул ьтуривант способствует накоплению гуминовых кислот при одновременном сниженш содержания фульвокислот, что приводит к расширению соотношения Сгк:Сфк уменьшению доли "агрессивной" фракции фульвокислот и увеличении количества связанных с кальцием гуминовых кислот.

2. В процессе окультуривания почв постоянно происходит процес< перегруппировки фракций гуминовых кислот ГК-1 <-> ГК-1Г. Регулиру: кислотность почвенного раствора, можно направить эти процессы в желаемук сторону.

3. Содержание общего углерода и подвижных гумусовых веществ подвергаете: значительной изменчивости в пространстве. Диапазон их пространственно! скореллированности не превышает 110 м и свидетельствует о более заметно!-влиянии особенностей микрорельефа, нежели мезорельефа на их варьировани в пространстве.

Пространственное распределение всех этих показателей обладае выраженной анизотропией. Направление основного склона не является главно) осью ориентации их пространственного варьирования, что свидетельствует, одной стороны, о меньшей степени влияния мезорельефа в сравнении микрорельефом на их пространственную изменчивость, а с другой стороны, ■

сложной картине взаимодействия мезо- и микрорельефа, взаимно усиливающих или ослабляющих интенсивность процессов перераспределения органического вещества в пространстве

4. Пространственное варьирование органического углерода имеет две характерные черты, во-первых, его направление определяется направлением длительного воздействия процессов окультуривания почв, а во-вторых, его характер обусловливается особенностями рельефа, особенно микрорельефа

5. Структура пространственного варьирования органического углерода характеризовалась стабильностью во времени. На нее в большей степени оказывают влияние природные процессы и в меньшей - антропогенные воздействия Наложение различных систем удобрения мало влияет на гумусовое состояние почв За истекщую шестилетнюю ротацию севооборота содержание органического углерода изменилось незначительно Наблюдалась лишь некоторая тенденция к его снижению Это особенно хорошо проявлялось на минеральной системе удобрения Наиболее устойчивой к воздействию внешних факторов была органо-минеральная система удобрения.

6 Как и общее содержание органического углерода, картина пространственного распредетения содержания подвижных гумусовых кислот мало изменилась за шесть лет первой ротации севооборота Учитывая наибольшую чувствительность этой фракции к воздействиям внешних факторов среди всех других фракций в составе гумуса, можно сделать вывод о незначительном изменении показателей гумусового состояния дерново-подзолистых среднесуглинистых почв

7. Плодородие почвы определяется не только общим содержанием органическосо вещества, но и "трансформируемой" его частью, содержание которой недостаточно в большинстве рассматриваемых почв Минимальное содержание (биологически инертная часть) органического углерода рассматриваемых дерново-подзолистых среднесуглинистых почв колебляется от 0,65 до 0,80% На этот показатель влияет не только содержание физической глины, но и общее содержание органического углерода почвы, обусловленное

как ее генезисом, так и характером антропогенного воздействия на нее к моменту закладки опыта.

Таким образом, несмотря, на длительное воздействие интенсивного применения удобрений и извести, органическое вещество сохраняет основные черты зонального процесса : гумусообразования. При • окультуривании природное равновесие в составе гумуса изменяется незначительно и наблюдается склонность к возврату в исходное состояние. Пространственное варьирование содержания гумуса постоянно воспроизводится и практически не сглаживается комплексом агротехнических приемов. Воспроизводство неоднородности в существенной степени обусловленно постоянно действующими процессами * микроэрозии и зональными почвообразовательными процессами. ч

Список опубликованных работ по материалам работы.

1. Чинь В., Зыонг М.В. Влияние окультуривания и рельефа на некоторые показатели гумусового состояния дерново-подзолистых почв // Агрохимия на пороге XXI века: Тез. докл. XXXII конф. молод, ученых ВИУА. М., 1998. - С. 40-41.

2. Зыонг М.В., Чинь В. Изменение агрохимических показателей по профилю дерново-подзолистых среднесуглинистых почв при окультуривании и их пространственное варьирование на разных элементах склона // Агрохимия на пороге XXI века: Тез. докл. XXXII конф. молод, ученых ВИУА. М., 1998. - С. 36-373.

Объем 1,25 п л. Заказ 132 Тираж 100

Типография Издательства МСХА 127550, Москва, Тимирязевская ул ,44