Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние содержания гумуса на свойства чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Влияние содержания гумуса на свойства чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур"

На правах рукописи

ТОЛОЧЕК Наталья Николаевна

ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА НА СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1996

Работа выполнена в Пензенской государственной сельскс хозяйственной академии.

Научные руководители: кандидат сельскохозяйственны

наук, профессор [ Гальдин Г. Б. , кандидат сельскохозяйст

венных наук, доцент, заслуженный агроном Российской Фе дерации Лебедева Т. Б.

Официальные оппоненты: доктор биологических нау* профессор Ганжара Н. Ф., кандидат сельскохозяйственны; наук, старший научный сотрудник Шаймухаметов М. Ш.

Ведущее предприятие — Всероссийский научно-исследо вательский институт удобрений и агропочвоведения им Д. Н. Прянишникова.

Защита диссертации состоится 1996 г

в часов на заседании диссертационного совет;

Д.120.35.02 в Московской сельскохозяйственной академш им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 49. Секто{ защиты диссертаций.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан . . 1996 г

Ученый секретарь диссертационного совета— кандидат сельскохозяйственные

наук Д/у Л. М. Наумовг

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность теш. Проблема органического вещества всегда занима-

ведущее' место в генетическом и агрономическом почвоведении. Содержание и качественный состав его,являясь важными показателями лоч-зенного плодородия,оказывают влияние на формирование агрономических свойств почв. Поэто'.-у поиск мер .направленных ка регулирование гуму-гового рсзима,возможен только при знании закономерностей изменений органического вещества под воздействием различных агротехнических приемов, в том числе и удобрений. Однако многие вопросы управления плодородием пбчв остаются нерешенными. В литературе встречается мало данных,показывающих, в каких пределах изменяются те или иные почвенные свойства при изменении содержания гумуса. Взаимосвязи содержания органического вещества в почвах с продуктивностью агроце-ноэов,качеством продукции,экологическими и энергетическими уровнями производства в условиях лесостепного Среднего Поволжья исследованы нодостаточно.

Цель и.задачи исследований. Цель исследования - изучение влияния разных уровней содержания гумуса на свойства черноземной почвы, использование азота минеральных удобрений и урожайность сельскохозяйственных культур.

Для достижения этих целей решались следующие задачи:

- определение взаимосвязи мекду содержанием гумуса,агрономическими свойствами почвы и урожайностью сельскохозяйственных культур;

- изучение влияния уровня гуыусированности почвы на эффективность использования удобрений;

- установление закономерностей трансформации азота шшерадькых удобрений при разном уровка содержания гумуса и предварительной удобренности чернозема;

- определение энергетической эффективности использования удобрений на р&зногуыусной почве»

Нахзяшд_новизна. Впервые в условиях лесостепи Срэдазго Поаояяья проведено комплексной нзучаииэ и колнчествекая оценка алиям« ездзркания гумуса ка ^яЗ!геескиэ,водно-<5яэ;!чассй®!||мзето-зшгг1зэсказе

агрохимические,биологические свойства чернозема и урожайность сельскохозяйственных культур в условиях специальных многолетних микрополевых опытов.

IS

С помощью стабильного изотопа Jf установлены количественные характеристики основных статей баланса внесенного азота,а также некоторые параметры процесса его трансй-ормации в агроэкосистеме.

Практическая значимость работы. Установленная зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от содержания гуцуса в почве позволяет прогнозировать эффективность использования удобрений на черноземе выщелоченном разных уровней гумусированности. Результаты исследований могут использоваться при разработке мероприятий по оптимизации и регулированию гумусового состояния почв в условиях лесостепи Среднего Поволжья.

На основании данных о коэффициентах использования азота удобрений яровой пшеницей на черноземе с разным содержанием гумуса и параметров мобилизации азота.почвы /величины "экстра"-азота/ можно определить оптимальные и экологически безопасные дозы азотных удобрений.

Апробации работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались на Региональной научно-практической конференции "Плодородие почвы в интенсивном земледелии" /Волгоград, 1988/} на республиканской научно-практической конференции "Интенсивное земледелие и охрана окружавшей среды" /Волгоград, 1989/; на зональном семинаре "Проблемы экологии в сельском хозяйстве" /Пенза,1990/; на областной научной конференции "Достижения сельскохозяйственной науки - производству" /Мичуринск,I9S0/; на зональной научно-технической конференции /Саратов,1990/; на конференции молодых ученых "Эффективность применения средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных 'культур"/Москва,1395/; на международной конференции молодых ученых к специалистов "Повышение эффективности агропромышленного производства в условиях современных форм хозяйствования" /Воронеж,1995/; ка научно-практической конференции "Экологические проблемы в агропромышленной комплекса Среднего Поволжья" /Пенза, 1995/; ка научных конференциях Пензенского СХИ/1987,1990,1991,1992,1995/.

По reus диссертации опубликовано 7 статей.

Объем и структура работа. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов к прсдяогамкй производству. Работа кзлогята ка 145 стра-икцах каашопксиого тсгста.содгргет <0 тсблхц»Ю picyi^03,l4 орк£вкеш&

Зписок литературы включает 259 наименований, в том числе 34 на иностранных языках.

УаОВИН И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНШ ИССВДОВАНИЙ

Исследования проводились с 1985 по 1991 гг. в Пензенской области, расположенной в иго-восточной части лесостепного Поволжья, на черноземе средневыщелоченном среднемошном тяжелосуглинистом.

Климат области умеренно континентальный: среднегодовая температура воздуха + 3,4°С . Среднее количество осадков в год 450-500 мм, гидротермический коэффициент колеблется от 0,4-0,6 в засушливые года цо 1,5-1,9 во влажные,

- Погодные условия в период исследований были различными: 1985 и 1988 гг. характеризовались в период вегетации неравномерным распределением осадков; 1986 и 1991 гг. были засушливыми; 1987 и 1989 гг. -нормадьны&и по влагообеспеченности; 1990 год - наиболее влажным.

Для выявления связи «жду содержанием в черноземе гумуса,действием одобрений и урожаем сельскохозяйственных культур был заложен модельный ыихрополевой опыт в полихлорвиниловых сосудах без дна размером 50x50x50 см» вкопанных в почву.

Объектами изучения были образцы почвы гумусового горизонта одного разреза Трех уровней гумусированноста: 6,51 % / среднее содержание гумуса в горизонте Апах/; 5,52 % /среднее содержание гумуса в горизонте А|/ и 4,50 % /содержание гумуса в смеси почвы из горизонтов к В]г в соответствувсей пропорции/. Анализ механического и химического состава почвы подтвердил однородность полученных образ-зов.

Закладки опыта проводились трижды - в 1985,1986 и 1987 годах в 1етыреххратной повторности. Изучалось звено севооборота: однолет-дае ггравы - яровая пшеница - просо. Удобрения вносились по кагдоцу кровно гумусированноста по единой схеме: I. Контроль /без удсбре-той/; 2. УЖ /а-лгиачная селитра,двойной суяер<£осфат,хористыЯ ка-шП/; 3. + навоз, 15 т/га; 4. + солома, 5 т/га. Нормы :оломы й навоза были эквивалентны по углероду.

Дозы минеральных удобрений применялись еяедувств! под однолат-шв трак: '90^X20^120 • под яР0ПУа пиипщу П°Д просо

Г60Р6СК60-

В 1989-1991 годах для выяснения влияния уровня гумусированности почьы на использование азота почвы и удобрений яровой пшеницей был проведен второй микрополевой опыт / в тех же сосудах на £сне трехлетней предварительной удобренности/ с использованием стабильного изотопа азота в составе аммиачной селитры с обогаще-

нием 23,80 атХ Удобрения в дозах и 15*ео%0%0 вн°сились

перед посевом на глубину 10 см.

Анализы агрохимических,физических,водао-физических свойств проводили в 1985 и 1987 годах; содержание водорастворимого гумуса, нитратного азота,выделение СС^ - в динамике на протяжении всего периода вегетации изучаемых культур,разложение льняного полотна, численность целлюлозоралагающей микрофлоры,общий азот в почве и растениях,изотопный состав - ежегодно в течение трех лет.

Лабораторные исследования почвенных и растительных образцов проводились по общепринятым методикам в трех-четырехкратной повтор-ности.

При математической обработке экспериментального материала применялся дисперсионный и корреляционный анализ.

Энергетическая э№ективность применения удобрений рассчитывалась по Г. А. Булаткину.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Влияние уровня гумусированкссти на свойства чернозема выщелоченного

Гумусное состояние почв зависит от поступления свежего органического вещества и процессов его трансформации под действием различных факторов. Изучение этих процессов на почвах разного уровня гу-цусированности может способствовать разработке путей повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.

Нави исследования показали,что при увеличении содержания гумуса с черноземе выщелоченном■с 4,5 до 6,5 % поступление свевего органического вещества возрастало достоверно только на неудобренной почве /контроль/; в звене севооборота выход поенивньес остатков / в сумав по трем культурам/ увеличился ка 9,4 %% корювых остатков -иа 11,2 % /рис-,1/.

Под воздействием минеральных и особенно органо-минералыых удобрений изменение количества послеуборочных остатков било значитсяь-

• -ц-

{ее: на ьалогумусной почве /4,5 Й/ их стадо-больше на 26,9-33,4 %, •1а среднегумусноЯ /6,5 %/ - на 18,5-24,1 % по сравнению с контролем.

С растительными остатками в зависимости от варианта опыта в 1очву поступило э среднем по трем культурам от 18? до 257 г/м^ уг-верода и от 4,1 до 5,6 г/м^ азота.

Тип гумуса исследуемого чернозема фульватно-гуматный; отношение находится в пределах от 1,68 до 1,78; содержание гидролизуе-ьйа веществ,извлекаемых щелочью,составляет на разных вариантах опы-гё. 59,9-66,8 % от общего углерода почвы. В составе гидролизата 37,138,9 % гумкновых кислот, 21,8-22,6 % фульвокислот и 39,1-40,3 % гумна. Гуминовые кислоты представлены в основном фракцией 2.

Увеличение содсрг-лния гумуса в диапазоне 4,5-6,5 %, а также применение з течение трех лет минеральных и органо-шнеральных удобрений качественный состав гуцуса в основном не изменили.

Рис. Т Пг.:ги)1зно-::прнеп»о сст.гтги •С".') - гп!зь.-> I - гстпроль /без удобретглЯ'

- ::с гг.! 2 - + 1РК

При увеличении содержания гумуса на I % количество подвижных гу-минсвых кислот на неудобренном черноземе возрастало на 24,8-33,6 %. Трехлетнее внесение удобрений этот показатель увеличивало в среднем на 27,3 % на почве малогумусноП и только на 10,Ъ % - на среднегуцус-НОЙ.

Следовательно,чем ниже уровень гумусированности чернозема, тем интенсивнее протекает процесс их накопления.

Водорастворимый гуьус характеризует подвижные органические вещества, находящиеся на первичной стадии гумификации. Именно они подвергаются изменению в первую очередь при воздействии на почву различных факторов.

Содержание водорастворимого гумуса на различных вариантах опыта цолебалось в довольно широком диапазоне - от 71 мг/кг почвы / на ронтроле под однолетними травами/ до 260 мг/кг / под яровой пшеницей в варианте навоз + УРН/.

При этом степень корреляции его с общим содержанием гумуса в исследуемые года была низкой /X = 0,17-0,23/, с удобрениями - средней /X » 0,59-0,78/, с погодными условиями - более высокой/X « - 0,69-0,96/.

В течение периода вегетации количество водорастворимого гумуса изменялось однотипно для всех кулмур: максимум наблюдался в конце мая,когда в почве усиливались микробиологические процессы.

О степени минерализации гумуса можно судить по биологической активности почвы,которая характеризуется количеством выделяемого почвой углекислого газа и ее целлюлозолитической способностью.

В изученном звене севооборота на контрольном варианте /без удобрений/ при повышении уровня гумусированности на 2 % количество СО2 увеличивалось на 7,3-8,0 %.

При органо-минеральной системе удобрений количество С0£ в 1,31,4 раза превышало контроль. Влияние общего содержания гумуса было незначительным.

Изменение целлалоэолитической активности в основной подчинялось аналогичным закономерностям. Однако влияют погодных условий ка о тот показатель в засушливом 1986 году проявилось болзэ значительно: убыль льняного, полотна била в 5-7 раз иига,чеи в года с иориалышц ушишшииои /табл.1/.

-6-

Таблица I

Интенсивность разложения клетчатки в черноземе выщелоченном разной степени гумусированности /в среднем за вегетацию/

'ровень ,умуси-

зован-шсти,

Варианты

опыта

Убыл_ь ма£сы ¿ьдяно£о_полотна_,_ 2 ______Го£ы_и_сследо^аний___

1985 I 1986 : 1987

4,5

Контроль УЕК ' Навоз+УРК Солома+КНС

25.3 34,7 40,9

38.4

5,2 6,8 9,4 10,5

35,8 44,2 57,2 55,1

Контроль 28,9 5,7 38,5

Ш 33,9 6,9 42,6

5,5 Навоз+УРК .41,4 9,6 56,9

Солома+»К{ 39,0 10,8 54,4

Контроль зТ,4 6,8 43,0

Ь'РК 35,0 7,1 43,9

6,5 Навоэ+/ГЖ 42,3 9,8 52,0

Солома+Ш 38,6 10,9 52,9

Численность целлюлозоразлагающих микроорганизмов возрастала при увеличении содержания гумуса только на неудобренной почве. На удобренных зариантах такая зависимость не установлена.

Агрегатный состав чернозема выщелоченного разного уровня гуму-зированности и его водно-физические свойства достаточно близки, тогда как агрохимические и физико-химические свойства различны. Прй увеличении содержания гумуса на 2 % емкость катионного обмена возрастает на 6,33-7,06 мг-зкв., сумма поглощенных оснований - на 6,15,7 мг-экв. на 100 г почвы,содержание подвижного фосфора - на 0,9->,8 ыг, легкогидролизуеыого азота на 1,7-2,5 мг на 100 г почвы.

Изменение величины рй солевой вытяжки по вариантам опыта с разным содержанием гумуса било недостоверным /табл.2/.

-Ч-

Таблица 2

Агрономические показатели чернозема выщелоченного разного уровня 1уцусированности и удобренности

:Сумма пог-:Гидролити-:Емкость ка; ¡Подвижный : Обменный ;Легкогидро-

Варианты :лощенных гческая кис:тионного : :фосфор : калий ;лизуемый

:оснований Глотность :обмена :}И_„„ :------'------- ¡азот

опыта ' :_____I_____:_____: сол ;_ по_ Чичикову______I_____

________:__мг-экв^ иа_100_г_почвы__________кг__на ¿00 г почвы_____

Содержание гущсв. 4,5 % Контроль ш 25,5 5,34 30,84 5,75 6,4 17,2 6,4

Ш ' 25,3" - 5,34 30,64 5,75 8,4 17,4 6,6

, Навоз+га 25,8 5,29 31,09 5,73 8,7 17,5 6,7

Оо Солома+КРК 25,8 5,31 31,11 5,74 8,2 17,1 6,5

Содержание тущс& 6,5 %

Контроль 31,6 5,72 37,32 5,75 9,3 17,2 8,9

«К 32,0 5,70 37,70 5,76 9,3 17,0 9,0

Навоз+Ш 32,3 5,36 37,44 5,78 9,7 16,8 8,7

Сол'ома+НГК 31,9 5,54 37,44 5,72 9,6 16,9 8,2

•НСР05 2,36 0,21 • 2,61 недо- 0,95 недо- 1,34

стоверны стоверны

Минеральные удобрения в дозах ^2ЮР240'£210 /суммарно за три года/ достоверно повышали на малогумусной почве кислотность - величина |НСОд снижалась от 5,75 до 5,46; однако добавление навоза и солош негативное воздействие туков устраняло.

Органо-минеральные удобрения несколько увеличивали сунцу поглоцои-■оос оснований,содержание подвижного фосфора и легкогидролиэуеыого ю о та на обоих уровнях гумусированности.

Содержание обменного калия на всех вариантах опыта было практически одинаковым.

Одним из показателей,характеризующее эффективное плодородие почвы, является содержание нитратного азота - непосредственного источника питания для растений. В период вегетации в большинстве определена оно возрастало при увеличении содержания гумуса /табл.3/. Взаимосвязь этих показателей в изученном диапазоне 4,5-6,5 % гуууса описывается следующим уравнением регрессии: у * -3,31 + 1,97 х - 0,03 х2, где у - содержание нитратного азота,мг/кг почвы, х - содержание гуцуса в %.

Таблица 3

Содержание нитратного азота /среднее за вегетацию,мг/кг почвы/

—————— :~Однолетние :Лровай~ : Просо

Варианты опыта : т]5авы :пшеница Содержание гумуса 4,5 %

{онтроль 4,3 . 4,1 6,2

ЯРК 6,3 4,9 7,5

5авоз+НШ 6,0 5,3 8,0

Золома+ИГО 5,7 . 4,9 7.9

Содержание гумуса 5,5 %

(онтроль 5,8 5,2 8,5

гж 7,3 6,3 9,2

{авоэ+ИНС 9,0 6,8* 9,8

Золома+УГО 8,1 6,2 Содержание гумуса 6,5 % 9.2

(онтроль 8,0 7,1 9,1

№ 9,0 8,5 10,7

!авоз+УШ 10,4 9,1 10,9

Золома+)/Н{ 9,0 10,5 и.о

1,56 2,06 1,98

-В-

При внесении удобрений количество нитратного азота повышалось по сравнению с контролем в отдельные фазы вегетации в 1,30-1,42 раза.

Погодные условия также оказывали влияние на нитратонакопление. Наиболее интенсивно этот процесс протекал при нормальной влагообес-печенности в 1987 году под просом.

Максимальное количество нитратного азота,как и водорастворимого гуцуса,наблюдалось в конце мая,а минимальное - после уборки сельскохозяйственных культур.

Вляиние гумусированности и предварительной удобренности чернозема выщелоченного на превращение азота минеральных удобрений

тс

Применение стабильного изотопа У позволило исследовать эффективность азотных удобрений и механизм использования азота почвы и удобрений яровой пшеницей на черноземе с разным содержанием гумуса.

Результаты исследований показали,что аммиачная селитра совместно с РК обеспечила прибавку урожая зерна по сравнению с контролем на 70,2-85,7 г/сосуд, причем- на налогу мусной почве эффективность азотного удобрения была белее высокой,чей на среднегуцусной.

Предварительная органо-минеральная удобренность повышала урожай больше,чем минеральная.

Данные таблицы 4 показывают,что в обдам выносе азота с урожаем за 3 года на разных вариантах опыта доля азота удобрений составила 28,0-32,3 азота почвы соответственно 72,0-67,7 %. Влияние уровня гумусированности чернозема на эти показатели не превышало 3,1 %. На малогуцусном черноземе общий вынос азота был несколько меньшим,чем на средкегумусном,однако доля азота удобрений - выше. При этом влияние агрофока и погодных условий соответствовало характеру изменений урожая зерна - в засушливом 1991 году доля-азота удобрений снизилась на 12 % по сравнению с 1989 годом,нормальным по увлажнению.

Аммиачная селитра оказывала не только прямое действие непосредственным участием внесенного азота в создании урожая,но и способствовала дополнительной мобилизации азота почвы /появлению "экстра"-азота/, усиливая процессы внутрипочвенного цикла трансформации азотсодержащих органических соединений. Доля "акстра"-ааота на контрольном варианте малогуыусного чернозема составила 11,9 %,сред-негуцусного - 8,2 % от общего выноса; на фоне предварительной, минеральной удобренности 12,5 и 8,6 а оргаио-манеральной 10,1 и 7,355.

-¿О-

Таблица 4

Выкос азота растениями псеницы / з среднем за 3 годе/

Предварительная удобрен-нооть

Обдай

Вариан- вынос

ты азота,

мг/со-

суд

_ в_том_числе_______

2!3_уйо_бр_ения_:_иэ почвы__^экстр^

мг-/со|^ к об: мг/ к ой: мг/ : суд :цему :сосуд :щему :сосуд : ."выносу: ;вьмооу: :

."-азо % к о

вынос;

Содержание гумуса 4,5 %

Контроль К 15У Ж 1100 1971 637 32,3 псо 1334 100 67,7 234 П,9

Ш Ж 15УЖ 1147 2067 662 32,0 1147 ,1405 100 68,0 258 12,5

Навоз+Ш ж 1366 2274 657 28,9 1366 . 1617 100 71,1 251 11,0

Солома+КЖ ж 1320 2188 665 30,4 1320 1523 •100 69,6 230 9,3

Контроль ж 1362 2212 Содержание 670 гумуса 6,5 % 1361 30,2 1542 100 69,8 181 8,2

Ш ж 15Ш 1452 2319 669 28,9 1451 1650 100 71,1 139 8,6

Навоз+Ш ж 15УЖ 1601 2501 718 28,7 1601 1783 100 71,3 162 7,3

Солома+УЖ 'Ж 15)ГЖ 1558 2407 673 28,0 1558 1734 ХСО 72,0 176 7,3

-Л-

Различное влияние уровней гумусированности связано,по-видимому, с тем,что при 4,5 % гумуса в почве он содержит в своем составе больше сравнительно проспи органических соединений,которые легче минерализуются. Кроме того,как показали прямые определения численности бактерий аммони$икаторов и нитрификаторов, в этих условиях удобрения сильнее активизируют почвенные микробиологические процессы.

Количество "экстра"-азота на всех вариантах опыта несколько снижалось в засушливый год по сравнению с годом нормальной влагообеспе-ченности.

Баланс азота удобрений /табл.5/ складывался следующим образом: в среднем за три года яровой пшеницей использовано 43,6 % внесенного азота аммиачной селитры, в почве закрепилось 44 %, неучтенные потери составили 12,9 %.

Таблица 5

Баланс азота меченой аммиачной селитры при различной гумусированности и предварительной удобренности • чернозема выщелоченного / в среднем за 3 года/

- — ¡"Использовано "-'закрепилось в" Т Неучтенное"

—_ _ _ п°чве__ _ Л 1 потери.

удобренности

:мг/со-:суд

от вне* мг/со-сенного : суд

% от вне: мг/со-сенного : суд

% от внесенного

Содержание гумуса 4,5 %

Контроль 637 42,5 638 42,5 225 15,0

Ь'РК 662 44,1 601 40,1 237 15,8

Навоз+УРК 657 43,8 626 41,7 217 14,5

Солома+УРК 665 44,3 615 41,0 220 14,7

Содержание гумуса 6,5 %

Контроль 670 44,7 683 45,5 147 9,8

га 669 44,6 682 45,5 149 9,9

Навоз+УЖ 718 47,9 644 42,9 138 9,2

Солома+МЖ 673 44,9 684 45,6 143 9,5

При этом на контрольном варианте малогумусного чернозема коэффициент использования азота удобрений составил 42,5 %, а на средне-

гумусном 44,7%. Предварительная удобренность повышала этот показатель незначительно.

Особенно резко влияли погодные условия: при уменьшении ГЫ с 1,3 до С,б коэффициент использования азота удобрений снижался с 61,7 до 15,7 % /при содержании гумуса 4,5 %/ и с 63,3 до 22 % /при содержании гумуса 6,5 Й/.

Закрепление азота меченой аммиачной селитры происходило е слое 0-60 см, и характер зависимости ее от всех изучаемых факторов был в основном аналогичен изменению коэффициента использования азота.

Неучтенные потери азота при повышении содержания гумуса на 2 % сминались с 15,0 до 9,8 %. Зто свидетельствует о том,что использование удобрений на черноземе более высокого уровня гумусированности экологически менее опасно.

Изучение фракционно-группового состава гумуса чернозема выщелоченного по азоту показало,что накопление общего азота происходит , . преимущественно в группе гуминовых кислот, главным образом во фракции 2 /доля азота в этой группе составляет 39,1-39,2 %/, а также в негидролизуемом остатке /33,1-33,3 %/. В группе фульвокислот азота содержится 19,8-20,9 % от общего содержания.

Снижение содержания гумуса на 2 % не приводило к резким изменениям его качественного состава. Однако, вследствие уменьшения суммы гуминовых кислот и увеличения суммы сЕульвскислот, отнесение

"гк^фк °УЗИЛ0СЬ с Д°

Скорость трансформации азота удобрений в черноземе выщелоченном достаточно велика. На это указывает обнаружение во всех группах и фракциях гумуса иммобилизованного в год его внесения.

Больше всего меченого азота в среднем за 3 года содержал негидро-лизуешй остаток /37,8-38,1/, а группа фульвокислот в 1,5 раза мень-23,чем группа гуминовых кислот /18,9-20,3 У.

Уровень гу!.!усированности и погодные условия на распределение иммобилизованного азота / в процентном отношении/ влияли незначительно.

Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от уровня гумуеирс5а:гност;: и удобренности. Энергетическая эффективность применения удобрений

Интегральным показателем многосторсгптсгс воздействия почвенной среда па рост и развитие растений является уроиай. В связи с

ЯРОВАЯ 1ШЕНКЦА

ПРОСО

Рис. 2.Доля участия различных ¿акторов в создании . . урожая культур,% .

- гуьус; [ | - удобрения; Н>Ф<! - прочие фахто)

этим особенно ваяно определить меру сопряженности обзего содержания гукуса с продуктивностью сельскохозяйственных культур при равенстве свойств, не связанных с гумусированностью почвы.

Изучение влияния уровня'гумусированности почв на урокг-й зеленой массы однолетних трав,зерна яровой пшениш и проса проводилось как на неудобренных вариантах,так и при внесении минеральных и органо-минеральных удобрений.

Результаты исследований показали,что воздействие содержания гумуса на величину урокая изучаемых культур проявлялось во все годы исследований только в вариантах без удобрений.

Таблица 5

Урожайность сельскохозяйственных культур в микрополевом опыте / в среднем за 3 года, г/сосуд/

Уровень гумусированности, %

Варианты ¡Однолетние '.Яровая пве-1 Просо опыта :травы : ница

• 1985-1987гг. :1966-19багг:1987-1989гг.

4,5

Контроль

га

Навоз+ЯЖ Солока^'И

407

534

590 527

46,3 59,0 61,6 ¿0,7

60,5

54,7 ¿8,4 57,1

Контроль 431 50,7 б", 2

Ш 543 62,5 6о,9

5,5 Навоз+УРК 596 63,5 88,9

Солома+.ТЙС 542 63,2 87,1

Контроль 453 53,с 64,2

НК 554 61,7 85,9

6,5 Навоз+Ш 607 65,1 63,4

Солома+.УЖ 554 64,5 ь7,4

ИСР015, г/сосуд 21,0 2,57 2,89

Влияние органических и минеральных удобрений ка формирование урожая определялось уелдзжля зк&гообеспечеяносто, Эффективность тп: я годи с нормальным уадаляенкси была васокоЯ /доля удобреттпя з урожае ссстгчнл.а 79»7-25,4 д/. Удобрения обеспечявАта растопил лгпгодсс^упш;»« апекснтаки питания и нивелировали влияние гуцусг.

»Л %воэ _ ^ И*

Рис, 3 Зависимость урожайности зеленой массы однолетних трав /I/ и зерна яровой пшеницы /2/ от совместного действия гумуса и у&обртт%

/ в среднем за 3 года/

3 условиях засушливого 1966 года эффективность удобрений бцлгг ниже ка всех уровнях гумусированноста /доля их в создан:-./! усатая трав составила 64,4 %, яровой пшеницы - 14 %/. Повышение содераания гумуса приводило к небольшим,но достоверным прибавкам урсгайности. Наибольшие прибавки по всем культурам получены при совместном использовании навоза и я-РЛ /табл.6/.

Для изучаемых культур в разные годи исследований были рассчитаны уравнения регрессии,позволяющие прогнозировать урсглй при определенном уровне гумусированности и удобренности -для однолетних трав, X = 0,96;

У =276,812 + 33,514X2 + 4,429^ - 0,567Х12 - 0,СС9Х>2-0,59оХ1Х2; для яровой пиеницы, X = 0,98;

У =-4,816 + 16,628Х1 + 1,285Х2 1,179Х| - 0,0ПХ22 -0,137Х1Х2; для проса, =0,95;

У = 42,462 + 4,441Хх + 1,620X2 - 0,094Х12 - 0,014Х22 -О.ОббХ^;

где У - урожайность, г/сосуд;

содержание гумуса, %> Х2- удобрения / в пересчете на азот,кг/га/. Зависимость урожайности зеленой мас:ы однолетних трав и зерна яровой лт.еницы от совместного действия гумуса и удобрений .представлена на рисунке 3.

Энергетическая эффективность применения удобрений была белее высокой на малогумуснсм черноземе. Биоэнергетический КЦД в среднем по трем культурам звена севооборота колебался ст 1,4С-1,47 до 1,791,81. Наиболее высокие .-¡сказатели получены по просу - 2,07-2,54.

БЬЗОДЫ

1. 3 микроподевом опыте проведены исследования гумусного состояния чернозема выщелоченного тягслссуглиниетсго Среднего Лсеоякья

урс-;кей гуэтсированнсстн / 4,5; 5,5 и 6,5 % / и действ::.'-: на •к»го •'».•»рагьного и оргз.чс.-ы^орал оного фона,биологических особенностей культур и погодных условий.

2. Установлено,что агрономические свойства неудобренного чернозема /контрольный вариант/ в "зутасгсм диапазоне ссдерханид гумуса -".■•...-■¡рчгултся особенностями:

- ""-..:ч;.чос:;нл и структурно-огрёгатныи состав, полегал ;> «альная гигрос»лп!^сс^ая влажность,капиллярная влагоемкое? •>, а теч-плотность сяоусиял,плотность твердой ¿азы почва к пористость от

содержания 'гумуса практически не зависят;

- возрастают с повышением уровня гумусированности на 2 % емкость катионкого обмена на 6,33-7,06 мг-зкв. на 100 г почвы, сумма поглощенных оснований на 6,1-6,7, гидролитическая кислотность - на 0,230,38 кг-экв. на 100 г почвы,содержание подвижного фосфора на 0,9 -2,8 мг, легкогидролизуемого азота на 1,7-2,5 мг на ICO г почвы»

3. С повышением уровня гумусированности на контрольном варианте увеличивается выделение СО^ на 7,3-8,0 %; разложение льняного полотна ускоряется на 2,3-5,0 %.

Внесение удобрений повышает биологическую активность почвы в 1,31,4 раза,нивелируя влияние гумуса.

4. Нитрификационная способность чернозема при одинаковой агротехнике возделывания культур по мере увеличения содержания гуцуса возрастает.

5. Различия в качественном составе гумуса в диапазоне содержания 4,5-6,5 % незначительны. Применение удобрений в течение трех лет не влияло на этот показатель.

Количество водорастворимого гумуса практически не зависит от уровня гумусированности чернозема^ Дисперсионный анализуданных в различные года исследований позволил установить,что долй влияния содержания гуцуса на этот показатель составляем всего 2,1-3,6 %, тогда как удобрений - 22,2-46,7 а ПК - 49,7-75,7 %.

6. Исследование превращения азота аммиачной селитры,меченной * У, на фоне различных уровней гумусированности и предварительной удоб-ренности свидетельствует о том,что урожай яровой пшеницы создается

в основном за счет азота почвы. Его доля в общеы выносе составляет в среднем за три года по всем вариантам 68,9 % на малогуцусной почве и 71,0 на среднегумусной.

Различные системы предварительной удобренности эти соотношения существенно не изменяют.

7. Аммиачная селитра активизирует процессы внутрипочвенного цикла трансформации соединений азота - их минерализацию и иммобилизации. По мере увеличения содержания гумуса доля дополнительно используемого растениями азота почвы /"экстра*-йзота/ снижается в среднем по вариантам опыта от 11,1 до 7,8

8. Количественные параметры баланса азота удобрений в черноземе разных уровней гумусированности в среднем за три года не зависят от предварительной удобренности и характеризуются следующими величинами:

-и-

коэффициент использования азота удобрений яровой пшеницей на малосу-мусной почве 43,9 % от внесенного; закрепляется в почЕе 41,3 %; неучтенные потери составляют 15,0 %. На среднегумусной почве эти показатели равны соответственно - 45,5 %; 44,9 % и 9,6 %.

9. Изучение йракционного состава гумуса по азоту показывает, что в гуминовых кислотах закрепляется 39,1-39,2 % азота удобрений, в не-гидролизуемом остатке 33,1-33,3 %, в {ульвокислотах - 19,8-20,9 %.

При уменьшении содержания гуьуса отношение !<гк:.\"фк сужается от 1,97 до 1,88, что обусловлено увеличением суммы фульвокислот.

¡Иммобилизованный азот удобрений уже в год внесения обнаруживается во всех фракциях органического вещества,что подтверждает высокую скорость процесса трансформации.

10. Способность чернозема выщелоченного реализовать свое потенциальное плодородие в высокой степени зависит от погодных условий. При снижении ГТК от 1,05 до 0,6 на неудобренной почве уменьшается количество водорастворимого гумуса в 1,23-1,39 раза и резко снижается биологическая активность почвы. При внесении аммиачной селитры, меченной снижение ПК от 1,7 до 0,6 приводит к уменьшению коэффициента использования азота удобрений в 1,14-1,18 раза, а "экстра"-азота - в 1,26-1,67 раза.

11. Урожайность однолетних трав,яровой пшеницы и проса с увеличением уровня гумусированности чернозема достоверно повышается в основном на контрольных вариантах.

Внесение минеральных и органических удобрений увеличивает урожай всех изучаемых культур наиболее значительно в благоприятные по влажности годы,при этом снижается влияние гумуса.

Наибсльаую прибавку зерна паеницы и проса,а такяе зеленой массы трав дает органо-минеральная система /навоз+ЯШ/. Фактор удобренно-сги при сто и превышает действие фактора гумусировактюсти.

Связь между общим содержанием гумуса и урож&йносгаю культур определяется к^ч погод!а.аи условиями,так и биологическими особенностя-уп рзстмсгё: а зпсузлквнв годы сна - средняя, в нормальные по увлая-н::к;сэ-слабая; урожай однолетних трав имеет меньцув зависимость от содержания гумуса,чем урожай яровой пшеницы.

12. Повышение уровня гуцусиромкттссV,! трр.-ссзе:« от 4,2 до 0,5 ениаы» снергетичесг, п зф^сктизность праиекеии« удобраай:био»«в?тс~ т;"!ост1!;,"1 дсс^йящоиу полезного дейгини» изменяется соояветстаекно

г.? 1,72-1,31 да 1,40-1,47.

ПЩЛОЖЕНШ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях лесостепи Среднего Поволжья более высокую отдачу в урожае при большей экономической и энергетической эффективности от применения минеральных и органо-минеральных удобрений можно получить на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом малсгумусном /4,5-5,5%/ по сравнению со среднегумусным /6,5 %/.

При расчете доз азотных удобрений под яровую пшеницу следует учитывать величину дополнительной мобилизации азота почвы /"экстраазота/.

Основные мероприятия по оптимизации гуцусного состояния чернозема выщелоченного должны быть направлены не столько на повышение общего содержания гумуса,сколько на регулирование легкоразлагаемых органических веществ почвы за счет увеличения количества растительных остатков и внесения органических удобрений.

Для прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур в конкретных почвенно-климатических условиях хозяйств можно использовать рассчитанные нами уравнения регрессии.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Толочек К.Н..Надежкина Е.В. Влияние плодородия чернозема на использование азота удобрений // Плодородие почвы в интенсивном земледелии / Тезисы докладов Региональной научно-технической конференции. - Волгоград,1989. - С.30-32.

2. Толочек H.H. Влияние содержания гумуса на свойства чернозема выщелоченного и урожай сельскохозяйственных культур /Тезисы докладов научно-практической конференции. - Саратов,1990. -C.II7-II9.

3. Толочек H.H. Влияние разных уровней гумусированности почв на урожайность сельскохозяйственных культур // Достижения сельскохозяйственной науки - производству / Тезисы докладов областной научной конференции. - Мичуринск, 1990. - С.263-264.

4. Лебедева Т.Е..Толочек H.H. Экологическая роль органического вещества почвы // Экологические проблемы в агропромышленном комплексе Среднего Поволжья / Тезисы докладов научно-практической конференции. - Пенза,1995. - С.17-18.

5. Лебедева Т. Б., Толочек Н. Н. Гумус и урожайность :льскохозяйственных культур на черноземе выщелоченном / ;зиеы научно-практической конференции. — Пенза, 1995.— . 48—49.

6. Толочек Н. Н. Влияние гумуса на свойства чернозем-)й и серой лесной почв и урожайность сельскохозяйствен-лх культур // Повышение эффективности агроиромышлен->го производства в условиях современных форм хозяйство-шия / Тезисы докладов Международной научно-практиче-;ой конференции молодых ученых.—Воронеж, 1995.— . 153—154.

7. Толочек Н. Н. Использование азота удобрений на чер-)земе разной предшествующей удобренности и окульту-:нности // Эффективность применения средств химизации и юдуктивкость сельскохозяйственных культур / Тезисы до-1адов XXX конференции молодых ученых. — Москва, 395, —С. 14.

Зъем 1 '/4 п. л.

Заказ 834

Типография Издательства МСХА 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44

Тираж 100