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"

з-/да

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 сельскохозяйственной академии

Научные руководители кандидат сельскохозяйственных

кандидат сельскохозяйст-

нау к, профессор | Гальдин Г. Б.

венных наук, доцент, заслуженный агроном Российской Федерации Лебедева Т. Б.

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор Ганжара Н. Ф., кандидат сельскохозяйственных наук, старшин научный сотрудник Шаймухаметов М. Ш.

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

Зацшта диссертации состоится иі-дLtfJ 1996 г

в 7 ч —* часов на заседании диссертационного совета Д 120 35 02 в Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва, Тимирязевская \л, 49 Сектор защиты диссертаций

С диссертацией можно ошакомитьсн в ЦНБ ТСХА

Автореферат разослан . И Ъ ЦїЩїіУ 1996 г

Ученый секретарь диссертационного соїзста — кандидат сельскохо ¡яиственны^ наук

ґ

і I

пвдл

¡4} J1. М. Наумова

СШ'ь--—)

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема органического вещества всегда занимала ведущее место в генетическом и агрономическом почвоведении. Содержанием качественный состав его,являясь важными показателями почвенного плодородия, оказывают влияние на формирование агрономических свойств почв. Поэтому поиск мер.направленных на регулирование гумусового режима, возможен только при знании закономерностей изменений органического вещества под воздействием различных агротехнических приемов, в том числе и удобрений. Однако многие вопросы управления плодородием почв 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-нозов,качеством продукции,экологическими и энергетическими уровнями производства в условиях лесостепного Среднего Поволжья исследованы недостаточно.

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

Для достижения этих целей решались следующие задачи:

- определение взаимосвязи между содержанием гумуса,агрономическим! свойствами почвы и урожайностью сельскохозяйственных культур;

- изучение влияния уровня гуцусированности почвы на эффективность использования удобрений; .

- установление закономерностей трансформации азота минеральных удобрений при разном уровне содержания гуцуса к предварительной . удобренноети чернозема; ■

- определение энергетической эффективности использования удобрений на разногумусной почве.

Научная новизна. Впервые в условиях лесостепи Среднего Поволжья проведено комплексное изучение и количественная оценка влияния содержания гумуса на физические,аодно-фиаичвекие.фиаижо-хтлтепю.

агрохимичеслие.био/огичесхле свойства <,ернозеуа л урожайность се/ь-СХОХОЗЯЙСТЕеННЫХ культур В УС.-ОЕИЯХ специальных много-етних микрополевых опытов.

С пометы] стабильного изотспа установлены количественные характеристики основных статей баланса внесенного азота,а также некоторые параметры процесса его трансформации в агрсэкосистеме.

Практическая значимость ЕаСгты. /станса.-енная зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от содержания гу^са в почве позволяет прогнозировать эффективность использования удобрений на черноземе 8ыц.е.'оченном разных уровней гумусированности. Результаты исследсраний могут исс-ьзоедться гри разработке мероприятий по оптимизации и регулировании гумусового состояния почв в условиях лесостепи Среднего Поволжья.

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

Аггобации рабо-ц и пуб-икании. Основные положения диссертации докладывались на Региональной научно-практической конференции "Плодородие гочвы в интенсивном земледелии" /Волгоград,1588/; 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,1990/; на зональной научно-технической конференции /Саратов,1990/; на конференции молодых ученых "Эффективность применения средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных хультур"/Мосхва,1995/; на международной конференции молодых ученых к специалистов "Повышение эффективности агропромышленного производства а условиях современных форм хозяйствования" /Воронеж,1995/; на научно-практической конференции "Экологические проблем* а агро-лромышленнои комплексе Среднего Поволжья" /Пенза,1995/; ка научные конференциях Пензенского СХЙ /1987,1990,1991,1992,1995/.

По теме диссертации опубликовано 7 статей»

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав,выводов к предложения производству. Работа изложена на 146 страницвх мвяинописного текста,содерзат 40 тайлкц.Ю рисунков,14 празохениЗ

- -бвтеок ^всгсратурм включает' 259 наименований, в том числе 34 на иностранных языках.

- УСЛОВИИ И ЖОДЖА ПРОВВДЕШИ ИССЩОВАНИЙ •

Исследования проводились с 1985 по 1991 гг. в Пензенской области, расположенной в юго-восточной части лесостепного Поволжья, на черноземе средневыщелочекном 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 годи до 1,5-1,9 во влажные.

- Негодные условия в период исследований были различными: 1985 и 1968-гг. хараяуериасвались в период вегетации неравномерным распределением осадков; 1966 я 1991 гг. были засушливыми; 1987 и 1969 гг. -нормальными по влагообеспеченности; 1990 год - наиболее влажным.

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

Объектами изучения вши образцы почвы гумусового горизонта одного разреза трех уровней гумусированности: 6,51 % / среднее содержание ГУЧУС* в горизонте Аддх/; 5,52 % /среднее содержание гумуса в горизонте А|/ и 4,50 % /содержание гумуса в смеси почвы из горизонтов А^ к В^ в соответствующей пропорции/. Анализ механического и химического состава почвы подтвердил однородность полученных образцов. ,

Закладам опыта проводились трижды - в 1985,1986 и 1987 годах в четырехкратной повторности. Изучалось звено севооборота: однолетние травы - яровая пшеница - просо. Удобрения вносились по к&ждоцу уровню гумусированности по единой схеме: I., Контроль /без удобрений/; 2. *И /аммиачная селитра,двойной суперфосфат.хористый калий/; 3. »НС + навоз, 15 т/га; 4. ЯК + солома, 5 т/га. Норм! соло« и навоза были вквивалентны по углероду.

Дозы минеральных удобрений применялись следующие: под однолетние травы *9ор120^120» под Ч»»*» пиенкцу "бС^бО^ЭО* под "Р000

В 1989-1991 годах дгя выяснен/я влияния уровня гуыусированности почвы на использование азота гсчбы л удобрения яровой пшеницей был проведен второй михрополевоя опыт / в тех же сосудах на доне трехлетней предварительной удобренности/ с использованием стабильного изотопа азота в составе аммиачной селитры ^"ТОд с обогаще-

нием 23,80 ат.Ж. Удобрения в дозах Р^о^о и "бОРь(/ьО вносились перед посевом на глубину 10 см.

Анализы агрохимических, физических, зодио-физ>гческюс свойств проводили в 1985 и 1987 годах; содержание водорастворимого гумуса, нитратного азота,выделение СО^ - в динамике на протяжении всего периода вегетации изучаемых культур»разложение льняного полотна, численность целлвлозоралагаоией 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&Тективностъ применения удобрений рассчитывалась по Г.А. Булаткину.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Влияние уровня гуыусированности на свойства чернозема выщелоченного

Гумусное состояние почв зависит от поступления свежего органиче-схогс вещества и процессов его трансформации под действием различных «{акторов. Изучение этих процессов на почвах разного уровня гу-мусированности может способствовать разработке путей повышения продуктивности сельскохозяйственна культур.

Наши исследования показали,что при увеличении содержания гумуса в черноземе выщелоченном с 4,5 до 6,5 % поступление свежего органического вещества возрастало достоверно только на неудобренной почве /контроль/; в звене севооборота выход пожнивных остатков / в сумме по трем культурам/ увеличился на 9,4 %, корневых остатков -на 11,2 % /рис-,1/.

Под воздействием минеральных и особенно органо-минеральных удобрен*! изменение количества послеуборочных остатков было значитель-

-ц-

Нее: тт. цюааэнуги*»пни— ¿Лф %/ дос-етато■ Дольше на 26,9-33,4 Î,

lia среднегумусной /6,5,У - на 18,5-24,1 % г,о сравнении с контролем. ! С растительными остатками в зависимости: от варианта опыта в Йочву поступило в среднем по трем культурам от 187 до 257 r/i£ углерода и от 4,1 до 5,6 г/м2 азота.

j Тип гумуса исследуемого чернозема фульватно-гуматный; отношение Ci^jC^j находится в пределах от 1,68 до 1,78; содержание гидролизуе->*ос веществ,извлекаемых щелочь»,составляет на разных вариантах опы-ik 59,9-66,8 % от о(5щего углерода почвы. В составе гидролизата 37,1-ЗВ,9 % Гумилевых кислот, 21,8-22,6 % фульвокислот и 39,1-40,3 % гу-Икна. Гуминовые кислоты представлены в основном фракцией 2. ;" Увеличение содержания гуцуса в диапазоне 4,5-6,5 %, а также применение в течение трех лет минеральных и органо-минеральных удобрений качественный состав гуцуса в основном не изменили.

• Содержание гумуса, % ' 4,5

Однолетние травы

Дросо

Рис. I Ложкивно-корневые остатки •I-I - жнивье I - контроль /без ухобршаО/

- корки

2 - навоз + JTFK

При увеличении содержания гумуа на I я количество подвижных гу-минсеьсс кислот на неудобренном черноземе возрастало на 24,8-33,6 %. Трех.-етнее внесение удобрений этот показатель увеличивало а среднем на ?7,3 % на почве малогумусной и только на 10,Ь % - на среднегумус-ной.

Следовательно,чем ниже уровень гу^сированности чернозема, т?м интенсивнее протекает процесс и* наког •¡ен-'я.

Водорастворимый гумус характеризует подвижные органические вещества ,находящиеся на первичной стадии гумификации. Лленно они подвергается изменению в первуо очередь при воздействии на почву различных факторов.

Содержание водорастворимого гумуса на различных вариантах опыта колебалось в довольно широком диапазоне - ст 71 мг/кг почвы / на контроле под однолетними травами/ до 2ь0 мг/кг / под яровой пшеницей в варианте навоз * *РК/.

При этом степень корреляции его с общим содержан*ем гумуса в исследуемые годы была низкой / Т. = 0,17-0,23/, с удобрениями - средней / X - 0,59-0,78/, с погодными условиями - более высокой /"£ « - 0,69-0,96/.

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

О степени минерализации гумуса можно судить по биологичесхоЯ активности почвы,которая характеризуется количеством выделяемого почвой углекислого газа и ее целлвлозолитической способность!).

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 СО2 в 1,31,4 раза превышало контроль. Влияние общего содержания гумуса было незначительным.

Изменение целлалоэолитическоЯ активности в основном подчинялось аналогичным закономерностям. Однако влияние погодных условий на •тот показатель в засушливом 1986 году проявилось более значительно* убыль льняного, полотна била в 5-7 раз вше, чем в годы с нормальным увлажнением /табл.1/.

-6-

Таблице І

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

Уровень: гумуси-: рован- :

ности, : % —

Варианты опыта

— — ¿быль массы льняного _полотна, %

_ Года_И£СДЄДОЕШЯИ£ ______

. 1985 s 1986 : 1987

25,3 5,2 35,8

34,7 * 6,8 44,2

40,9 9,4 57,2

38,4 10,5 '55,1

28,9 5,7 38,5

33,9 6,9 42,6

.41,4 9.6 56,9

39,0 "10,8 54,4

31,4 6,8 43,0

35,0 7,1 . 43,9

42,3 9,8 52,0

38,6 10,9 52,9

4,5

Контроль JTFK

Навоз+JfíK • Солома+XFK

Контроль JíFK

5,5. Навоз+УЖ Солома+КРК

Контроль . JfFK

6,5 Навоз+ÍFK Солома+lfFK

Численность целлвлозоразлагавщих микроорганизмов возрастала при увеличении содержания гуцуса только на неудобренной почве. На удобренных вариантах такая зависимость не установлена.

Агрегатный состав чернозема выщелоченного разного уровня гумусированности и его водно-физические свойства достаточно близки, тогда как агрохимические и физико-химические свойства различны. Црм увеличении содержания гумуса на 2 % емкость катионного обмена возрастает на 6,33-7,06 мг-экв., сумма поглощенных оснований - на 6,16,7 мг-экв. на 100 г почвы,содержание подвижного фосфора - на 0,92,8 мг, легкогидролизуемого азота на 1,7-2,5 мг на 100 г почвы.

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

Таблица 2

Агрономические показатели чернозема выщелоченного разного уровня гуцусированности и удобренности

Варианта опита

Сумма пог-:Гидролити-:Емкость к лошеншх Сческая кис'.тиоиного оснований :лотность :обмена

сол

мг-зкв_. на_100_г_почвы_ _ ___________

Содержание гухуса 4,5 %

Подвижный : Обь енный ;Легкогидро-фосфор : ьалий :лиэуемый —----•-------:азот

_ ПО__ Чи_£Ш(ОБу_ _____

иг на 100 г почвы

Контроль 25,5 5,34 30,84 5,75 6,4 17,2 6,4

№ * 25,3^ 5,34 30,64 5,75 8,4 17,4 6,6

Навоз* 1Ж 25,8 5,29 31,09 5,73 8,7 17,5 6,7

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

Содергание гумуса 6,5 %

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

Ш 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

СоломнШ 31,9 5,54 37,44 5,72 9,6 16,9 8,2

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

стоверны стоверны

Минеральные удобрения в доза* *2І0Р240'^І0 Щ* г*>т/

достоверно повышалина малогумусной почве кислотность - величина jHCOJ снижалась от 5,75 до 5,46; однако добавление навоза и содомі негативное воздействие туков устраняло.

Органо-минеральные удобрения несколько увеличивали суиф оогямцн-ных оснований,содержание подвижного фосфора и легкогидролызуемого азота.на обоих уровнях гумусированности.

Содержание обменного калия на всех вариантах опыта было практически одинаковым.

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

Таблица 3

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

Варианты опыта :-10днол"ётйи'3 :Яр5ваіґ" : Просо

: травы :пшеница

■ - - ■ , ; ' ■ Содержание гумуса 4,5 %

Контроль 4,3 4,1 6,2

УРК 6,3 4,9 7,5

Навоз+JfHt 6,0 ' 5,3 8,0

Солома+УШ 5,7 . 4,9 . Содержание гумуса 5,5 % 7,9

Контроль ' 5,8 5,2 8,5

УЖ 7,3 6,3, 9,2

Навоз+УРК 9,0 6,8 9,8

Солома+УНС * 8,1 6,2 Содержание гумуса 6,5 % 9,2

Контроль 8,0 7,1 9.1

УРК 9,0 8,5 10,7

Навоэ+УГК 10,4 9,1 10,9

Солома+УНС 9,0 10,5 11,0

1,56 2,06 1.96

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

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

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

Вляинне гунусированности и предварительной удобренности чернозема выщелоченного на превращение азота минеральных удобрений

Применение стабильного изотопа 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 сел 1тра совместно с НС обеспечила прибавку урожая зерна по сравнении с контролем на 70,2-65,7 г/сосуд.причем-на малогумусной почве эффективность азотного удобрения была белее високой.чем на среднегумусной.

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

Данные таблицы 4 показывают,что в общем 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 гуцусированности чернозема на эти показатели не превышало 3,1 %. На малогуцусном черноземе общий вынос азота был несколько меньшим, чем на среднегумусной,однако доля азота удобрений - выше. При этом влияние агрофона и погодных условий соответствовало характеру изменений урожая зерна - в засушливом 1991 году доля азота удобрения 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 соединения. Доля "экстра"-азота на контрольном варианте малогуцусного чернозема составила 11,9 £,сред-иегумусного - 6,2 % от обоего выноса; на фоне предварительной минеральной удобренности 12,5 и 8,6 %, а органо-кинеральной 10,1 и 7,2%,

Табл.лца 4

Вынос азота растениями гяеницы / в среднем за 3 года/

: :0бслй ; _ _ _________

:^риак" :~э~улойрения~-з почвы ~:~экс2ра"-азо

тельная :ты .азота, .--, ~ --.--„---•--, *-„--

удобрен- : :мг/со- :мг-/с0г<8> к об: ¡.т/ к об: мг/ :% к о

ность : :суд :суд :сему :сссуд :и.ечу :сосуд :шему

; ; : :выносу: ;еыносу: :еынос

Содержание гумуса 4,5 %

Контроль РЙ 15УШ 1100 1971 637 32,3 1100 1334 1С0 67,7 234 П.9

У1К К 15УРК 1147 2067 о62 32,0 1X47 .1405 100 6Ь,0 258 12,5

Навоз+»ЙС Ж 15*гк 1366 2274 о57 28,9 13оо 1о1? 1СО 71,1 251 11,0

Солоыа^И ж 1320 2168 665 Содержание 30,4 гумуса 1С20 1523 6,5 % 100 69,6 230 9,3

Контроль РК 15ш 1362 2212 670 30,2 13о1 1342 :со 69,8 181 8,2

«К ЕК 15ТШ 1452 2319 669 28,9 1451 1ь50 100 71,1 199 6,6

Навоз+КЖ не 15т 1601 2501 718 28,7 1601 1783 100 71,3 162 7,3

Солома+УШ НС 15)ГЩ 1558 2407 673 28,0 1553 1734 100 72,0 176 7,3

и-

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

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

Баланс р.эота 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 %.. .:1 '

• ,; Таблица 5

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

рас?1™яТ° З1крепилссь~в~ Т Не^чте^е" ~ растениями^ ^ _ _:_ почве____ : потери_____

мг/со- :% от вне+ мг/со-:% от вне: мг/со-: % от вне-суд Гсенного : суд Гсенного : суд : сенного

Варианты предварительной удобренности

Содержание гумуса 4.5 %

Контроль 637 . 42,5 638 42,5 225 15,0

*РК 662 44,1 601 40,1 237 15,8

Навоз+КРК ; 657 43,8 626 41,7 217 14,5

Солома-йГРК 665 44,3 615 41,0 220 .' 14,7

Содержание гумуса 6.5 % .

Контроль • 670 44,7 683 ,45,5 • 147 9,8;

КРК 669 / 44,6 682 45,5 149 9,9

Навоз+т 718 47,9 644 42,9 138 9,2

Солома+УН£ 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 говшага этот показатель незначительно.

Особенно резко влияли погодные ус.-овия: гри ¿меньсен.м с 1,3 до С,6 коэффициент использования азота удобрений снижался с 61,7 до 15,7 % /при содержании гумуса 4,5 Уис 63,3 до 22 % /при содержании гумуса 6,5 %/.

Закрепление азота меченой аммиачной селитра происходило в 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 гуууса на 2 % снижались с 15,0 до 9,3 %. Это свидетельствует о том,что использование удобрений на черноземе более высокого уровня гумусированности экологически менее огасно.

Изучение Фракционно-группового состава гумуса чернозема £к_е-о-ченного 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 2/, а также в негидролизуемом остатче /33,1-33,3 %/. В группе бульвокисхот азота содержится 19,8-20,9 а. от общего содержания.

Снижение содержания гумуса на 2 "I не приводило к резким изменениям его качественного состава. Однако, вследствие уменьшения суммы гумичовых кислот и увеличения суммы фульвокисгот, отношение Угк:Я$к сузилось с 1,97 до 1,68.

Скорость трансформации азота удобрений в чepнoзeve 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-лизуемый остаток /37,8-38,1/, а группа фульвокислот в 1,5 раза меньше,чем группа гуминовых кислот /18,9-20,3 %/.

Уровень гумусированности и погодные условия на распределение иммобилизованного азота / в процентном отношении/ влияли незначительно.

Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от уровня гумусированности и удобренности. Энергетическая эффективность применения удобрений

Интегральным показателем многостороннего воздействия почвенной среда на рост и развитие растений является урожай. 3 связи с

ПК - 0,6 . ГТК - 0,8

' ЯРОВАЯ ПШЕНИЦА

16.2 __ 69,8

.ГТК - 1,05

О л

ГШ - 0,6

' ПК - 0,8

ПК - 1,05

пгасо

16.9

ПК - 0,8

ПК - 1,05

ПК - 1,3

Рис. 2.Доля участия различных факторов в создании . урожая культур.^

- гумус; I I - удобрения; - прочие факто]

этим особенно ва,чно определить меру сопрякенност/ обзего содержания гуцуса с продухтигностыэ сельскохозяйственных культур при равенстве свойств, не связанных с гумусированностьп почвы.

Изучение влияния уровня гучусироаакнссти почв на ургхгй зеленей массы однолетних трав,зерна яровой пшеницы и "роса прооод.-лось как на неудобренных вариантах,так и яри внесении минеральных л органо-минеральных удобрений.

Результаты исследований показали,что воздействие содержания гумуса на величину урояая изучаемых культур проявлялось во все года исследований только в вариантах без удсбрени?.

Табл/а^. о

Урожайность сельскохозяйственных культур в мигрс-полевом огыте / в среднем за 3 года, г/сссуд/

Уровень гу- Варианты :Сднслетние :лрсвая пше- Просо

цусирован- опыта ¡"•тзаБы : ница 19ь7-1989гг.

ности, % •19Б5-1987гг. ;19ь5-1968гг

Контроль 407 чО,3

УК Ь34 59.0 о4,7

4,5 Навоз+ЛШ ЬЭО оХ,6 <хЗ,4

Солома+УгК а:7 о0,7 87.1

Контроль 431 50,7 с'.,2

ТЙ*. 543 с2,5 65,9

5,5 Навоз+ЯЖ 593 63,5 ей,9

Солома+УРК 542 оЗ,2 87,1

Контроль 453 ¿4,2

554 о!,7 65,9

6,5 Ьавоз+ХН{ 607 г-5,1 69,4

Солома+УШ 554 с4,5 67,4

ЬСРф,5•г/сосуд 21,0 2,э7 2,69

Влияние органических а минеральных удобрений на формирование урезая определялось условиями алагооСесгеменнсгг.«. Сф*ехтивность ах з годы с нормальным увлажнением была гысокой /доля удобрения з урожае составила 79,7-96,4 %/. Удобрения обеспечивал.! растения легходоступ^шн элементами п,:та;ия л нивелирозали влияние гумуса /ряс.г/.

615

565

555

о 525

с > 495

»

к ■ «£ 465

7 I Р. 435

>>

405

Рис. 3 Зависимость урожайности зеленой массы однолетних трав /I/ и зерна яровой пшеницы /2/ от совместного действия гуцуса и удобрений / в среднем за 3 года/

В условиях засушливого 1966 года з¿фиктивность удобрений быга-ниже на всех уровнях гумусированности /доля .IX в создании урокая трав составила о4,4 лровой пшеницы - 14 %/. Повь~еш'е содержания гумуса приводило к небольшим,но достоверным прибавкам урсжаЛности. Наибольшие прибавки по всем культурам го.-учечы при совместном использовании навоза и 'Ж /табл.6/.

Для изучав-ых культур в разные годи исследований были рассчитаны уравнения регрессии,позволяющие прогнозировать урожай при определенном уровне гумусированности и удобренности -

для однолетних трав,X. - 0,96;

У =27о,812 + 33,514Х| * 4,429X2 " 0.5с7Х1 ~ 0,С09Х22-0,г35Х1Х2;

для яровой пэеници, X » 0,98;

У =-4,81о -г 1о,ь26Хг -с Х.ЗбоХо - 1,179Х| - 0,0ИХ22 -О.^Х^;

для проса, Т. =0,95;

У = 42,462 + 4,441X5- 1,020X3 - 0,С94Хг2 - 0,014Х2" -О.ОбоХтХ^;

где У - урожайность, г/сосуд;

Х^- содержание гумуса, ?;

удобрения / в пересчете на азот,хг/га/.

Зависимость урожайности зе.-еной массы однолетних трав л зерна яровой пшеницы от совместного действия г> чуса и удобрений предст_в-лена. на рисунке 3.

Энергетическая эффективность применения удобрений бита бтее высокой на м&лсгууусноч черноземе. Биоэнергетический лГй а среднем по трем ку.-ьтурам звена севооборота колебался с-" 1,40-1,47 до 1,791,81. Наиболее высокие гоказатели пс.-учены яс прссу - 2,07-2,54.

БьБО™

1. В микрсаолевом опыте грсведены исследования гумуснсго состояния чернозема выкегоченнсго тялагссугдинистсго Среднего Поволжья трех уровней гумусированности / 4,5; 5,5 и 6,5 % / л действия на него минерального и органс-минера^ьного ¿она,биологических особенностей культур и погодных усгсвий.

2. Установлено,что агронсмичесх/е свойства неудобренного чернозема /контрольный вариант/ з изучаемом диапазоне содержания гумуса характеризуются следующими особенностями:

- механический и структурно-агрегатный состав,полевая и максимальная гигрссяопичесхая влажность,капиллярная влагоемкость, & также плотность сложения,плотность твердой Фазы почвы и пористость от

содержания'гумуса практически не зависят; *. '■■'■■*■ .'.',..-„

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

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

Внесение удобрений повышает биологическую активность почвы в 1,3-1,4 раза,нивелируя влияние гумуса. : . , "

4. Нитрификационьая способность чернозема при одинаковой агротехнике возделывания культур по мере увеличения содержания гумуса 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. , *" ' * .....'Л V ;ч .'■; ••

Количество водорастворимого гумуса практически не зависит от • уровня гумусированности чернозема^ Диспертюнвый анализу даАмх .в различные годы исследований позволил установить,что доля влияния содержания гумуса на этот показатель составляет всего 2,1-3,6 %, тогда как удобрений - 22,2-46,7 Я, а ПК - 49г?-75,7 55. ^

6. Исследование превращения азота аммиачной селитры,меченной Г, на фоне различных уровней гумусированности и предварительной удобренности свидетельствует о том,что урожай яровой пшеницы создается

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

Различные системы предварительной удобренности эти соотношения существенно не изменяют, •„ • - *. . , —

7. Аммиачная селитра активизирует процесса вцутрипочвенного цикла трансформации соединений азота - кх минерализацию и иммобилизации. По мере увеличения содержания гумуса доля дополнительно используемого растениями азота почвы /"экстра"-4аота/ снижается »■•,■.'• среднем по, вариантам опыта от 11,1 до 7,8 %.

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

-и-

коэффициент использования азота удобрений яровой пшеницей на ма.-осу-мусной почве 43,9 % от внесенного; закрепляется в почве 41,3 Л; неучтенные потери составляют 15,0 На среднегумусной по^ве эти показатели равны соответственно - 45,5 %; 44,9 % н 9,6 %,

9. Изучение фракционного состава гумуса по азоту показььает, что а гуминовых кислотах закрепляется 39,1-39,2 % азота удобрений, в не-гидролизуемом остатке 33,1-33,3 в фульвокис/отах - 19,8-20,9

При уменьшении содержания гумуса отношениеН^Л^ сужается от 1,97 до 1,68, что обусловлено увеличением суммы <?ульвокислот.

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

10. Способность чернозема выщелоченного реализовать свое потенциальное плодородие в высокой стечени зависит от погодных условий. При снижении ГТК от 1,05 до 0,о 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 л уменьшению коэффициента использования азота удобрений в 1,14-1,18 раза, а "экстра"-азота - в 1,26-1,ь7 раза.

11. Урожайность однолетних трав,яровой чщеницы и проса с увеличением уровня гумусированности чернозема достоверно повышается в основном на контро.-ьных вариантах.

Внесение минеральных и органических удобрений увеличивает урожай всех изучаемых культур наиболее знач -ге-ьно з благоприятные по влажности годы,при этом снижается влияние гумуса.

Наибольшую прибавку зерна пшеницы и проса,а тахже зеленой массы трав дает органо-минераяьная система /навсзч-УРК/. Оактор удобренности при этсм лребышает действие фактора гууускрсЕакности.

Связь ыехяу обеим содержанием гумуса и урожайностью культур определяется гпк погодными условиями,так и биологическими особенностями растений: а зАсуагпгыа годы ска - средняя, з '.срулльнив га увлажнению-слабая; урожая однолетних трзз # мест меныцую зависимость от содержания гумуса,«ем урожай гроаоЯ поенмцы.

12. Певь—екиа уровня гумусированности чарнезеу-а от 4,5 до 6,5 % снижает энергетическую эффективность применения удобрений:биоэнергетический коэффициент полезного действия изменяется соответственно

от 1,73-1,81 до 1,40-1,47.

. " швдашш производству ■

В условиях лесостепи Среднего Поволжья более-высокую отдачу в : урожае при большей экономической и энергетической эйфектйвности 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 /"экстра^ азота/. - . ;•■.•...■-.''.■■■,..'.,

Основные мероприятия по оптимизации гумусного состояния чернозе- ■ ма выщелоченного должны быть направлены не столько на повышение общего содержания гутфгса,сколько на' регулирование легкоразлагаемых органических веществ почвы за счет увеличения количества растительных остатков и внесения органических удобрений. : ' -

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

По теме диссертации опубликованы следующие работы: ' .' . ' ,; ■ '' '

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

2. Толочек H.H. Влияние содержания гумуса на свойства чернозема выиелоченного 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 кулыур // Достижения; сельскохозяйственной науки - производству / Тезисы докладов областной научной конференции. - Мичуринск,1990. - С.26Э-264.

4. Лебедева Т.Б..Толочек H.H. Экологическая роль органического вещества почвы // Экологические проблемы в агропроилпленном -комплексе Среднего Поволжья / Тезисы докладов научно-праяти-ческой конференции. - Пенза,1995. - C.I7-I8. '

Б Лебедева Т Б , Толочек Н Н Гумус и урожайность сельскохозяйственных культур на черноземе выщелоченном/ Тешсы научно-практической конференции —Пенза, 1995 — С 48—49

Ь Толочек Н Н Влияние гумуса на свойства черноземной и серой лесной почв и урожайность сельскохозяйственных культур !/ Повышение эффективности агропромышленного производства в условиях современных форм хозяйствования/Тезисы докладов Международной научно-практической конференции молодых \ченых —Воронеж, 1995 — С 133—134

7 Толочек Н Н Испольшвание а юта удобрений на черноземе разной предшествующей удобренности и окульту-ренности;/Эффективность применения средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных культур / Тезисы докладов XXX конференции молодых ученых —Москва, 1995 -СП

Закач 834

Объ«_м 1'/« п т

Типография И.)дате1ы_тва \1С X \ 127550, Москва И 550 Тимирязевская ут 44

Тираж 100