Влияние чистого и сидеральных паров на свойства чернозёма выщелоченного изучали в полевом опыте 4 (учебно-опытное поле НГАУ, учхоз «Тулинское», 2008 г.). Варианты опыта: 1. пар чистый; 2. пар сидеральный (горох+овёс); 3. пар сидеральный (фацелия); 4. пар сидеральный (рапс+горчица); 5. пшеница бессменно. Сидеральные культуры в фазу цветения измельчали и запахивали в почву на глубину 25 см. В 2009 г. по всем видам пара развёрнут севооборот: пар-пшеница-пшеница-овёс ( гг.). Повторность опыта 4-х кратная; учётная площадь делянки 40 м2 (4х10).
Почвенные образцы в разрезах отбирали по генетическим горизонтам, в полевых опытах – до глубины 100 см по слоям через 20 см весной перед посевом и осенью после уборки. Анализы почвы и растений выполнены стандартными агрохимическими методами. Содержание гумуса – по Тюрину, фракционно-групповой состав гумуса – по полной схеме Пономарёвой и Плотниковой, рН(н2о) – потенциометрически, гидролитическая кислотность – по Каппену, сумма обменных оснований – трилонометрическим методом. Валовой азот – по Къельдалю, Иодльбауэру; валовой фосфор – по Гинзбург, фракционный состав минеральных фосфатов – по Гинзбург, Лебедевой. Нитратный азот – по Грандваль-Ляжу с дисульфофеноловой кислотой, легкодоступный фосфор (степень подвижности I) – по Карпинскому, Замятиной; подвижный фосфор (фосфатная ёмкость Q) – по Чирикову и Мачигину, ёмкость поглощения фосфора – по Адерихину. Гранулометрический состав – по Качинскому, анализ водной вытяжки по Аринушкиной. Полевая, максимальная гигроскопическая влажность почвы и содержание сухого вещества в клубнях картофеля – термостатно-весовым методом, крахмал – поляриметрически по Эверсу, нитратный азот – экстрагированием в сырой навеске с последующим определением по Грандваль-Ляжу колориметрически. Содержание валовых форм азота, фосфора, калия, кальция и магния в зерне и соломе зерновых культур, клубнях и ботве картофеля, в сене естественных и сеяных трав определяли методом мокрого озоления (Пиневич, 1955); микробиального углерода, азота и фосфора – фумигационным методом (Brookes, Powlson, Jenkinson Vance, 1982; Vance, Brookes, Jenkinson, 1987).
Статистическая обработка данных выполнена корреляционным и дисперсионным анализами пакета программ «Снедекор» (Сорокин, 2009). Экономическая оценка возделывания культур на чернозёмах выщелоченных – по методике НГАУ (Чуйкина, 2002).
Вегетационный период на территории (опыт 1, северная лесостепь Барабы) за 50% лет исследований был умеренно тёплый и влажный, 30% – жаркий и сухой и 20% – прохладный и очень влажный. Сумма осадков вегетационного периода (май-сентябрь) за 50% лет исследований –больше среднемноголетней, 21% – близка к норме и 29% – меньше нормы. На территорияи проведения опытов 2, 3 и 4 (северная лесостепь Приобья) количество осадков за 67% лет исследований соответствовало среднемноголетнему значению, в 2008 г. – близко к нему, а в 2010 г. – в 1,6 раза ниже среднемноголетнего. Средняя температура воздуха за все годы исследований – близка к норме или превышала её на 0,7-1,4°С.
3 Плодородие антропогенно-изменённых почв северной лесостепи
Западной Сибири
3.1 Изменение свойств серых лесных почв Новосибирского Приобья. При использовании серой лесной почвы для выращивания овощных культур мощность гумусово-элювиального горизонта на 6 см больше, чем в почве под лесом. В тёмно-серой лесной почве под зерновыми культурами с периодическим внесением минеральных удобрений мощность гумусово-элювиального горизонта на 13 см больше, чем в целине.
Возделывание овощных культур на серой лесной почве и зерновых на тёмно-серой приводит к обеднению верхнего слоя мелкой пылью и илом соответственно, что ухудшает структуру почв. При выращивании овощных культур наблюдается подкисление почвы из-за уменьшения обменных оснований в пахотном слое и увеличения их в подпахотном. Количество обменного кальция и его доля, в связи с выносом овощными культурами, в 2,4 раза меньше, чем в почве под лесом. В тёмно-серой почве под зерновыми культурами рН нейтральная, содержание обменных оснований высокое, из которых 87% приходится на кальций. Содержание гумуса в пахотном слое серой лесной такое же, как в целине и меньше в подпахотном слое. В пахотном слое тёмно-серой почвы под зерновыми культурами гумуса меньше, а в подпахотном – больше, чем в целине (рис. 1).
|
Рис. 1 – Содержание гумуса, валового азота и фосфора в профиле серых и тёмно-серых лесных почв, %
Запасы гумуса в метровой толще пашни обеих почв были близки к таковым в целине. В составе гумуса увеличивалось количество ГК и уменьшалось ФК. Отношение Сгк:Сфк в составе гумуса серой лесной почвы увеличивалось с 0,9 в целине до 1,3 в пашне под овощными культурами и с 1,4 в целине до 1,9 под зерновыми культурами на тёмно-серой лесной почве.
Содержание валового азота незначительно уменьшалось в пашне на серой лесной почве и существенно – на тёмно-серой. Обогащённость органического вещества серой лесной почвы азотом (С:N) в пашне и под лесом – одинаковая. В тёмно-серой почве под зерновыми, из-за более прочной связи азота с гумусом, меньше, чем в целине. Обеспеченность нитратным азотом под овощными культурами низкая, а его запасы в метровой толще – такие же, как в почве под лесом. В почве под зерновыми обеспеченность азотом – средняя, а его содержание такое же, как в целине.
В почвах пашни возрастала минерализация органического вещества и его обогащённость фосфором (С:Р). Степень подвижности фосфора (I) в почвах высокая и повышенная и превышает целину. Содержание подвижного фосфора (Q) в серой лесной почве под овощными культурами по сравнению с целиной не изменялось, под зерновыми на тёмно-серой почве – незначительно уменьшалось, но обеспеченность фосфором осталась повышенной. Доля легкодоступного фосфора (I) в серой лесной почве под овощными культурами выше в 6, а в тёмно-серой под зерновыми – в 2 раза, чем в целинных почвах.
Использование серых лесных почв в пашне усиливало минерализацию фосфора и улучшало их фосфатный режим. Содержание минеральных фосфатов в почвах под овощными и зерновыми культурами на 39 и 42%, а их активных фракций на 79 и 9% соответственно больше, чем в почвах под лесом (рис. 2).
|
| ||||||
| |||||||
| |||||||
Рис. 2 – Содержание (мг/100 г) и относительное распределение (%) минеральных фосфатов в серых лесных почвах
Серые лесные пахотные почвы поглощали одинаковое с целиной количество легкодоступного (I) и в 2-3 раза меньше подвижного фосфора (Q) (рис. 3). Общая величина поглощения этих форм фосфора почвами может достигать 200-700 кг/га и более и прямо зависит от содержания гумуса (r = 0,53-0,98), обменных оснований (r =0,51-1,0) и кальция (r =0,71-0,99). Прямое влияние на величину и скорость поглощения легкодоступного фосфора почвами оказывало содержание крупной пыли (r = 0,68-0,76) и ила (r = 0,56-0,78).
Обеспеченность серой лесной почвы обменным калием под овощными культурами – средняя, на 2 градации меньше, чем в почве под лесом; в тёмно-серой лесной почве под зерновыми – повышенная.
Р2О5, мг/кг
Серая лесная Тёмно-серая лесная
Рис. 3 – Поглощение фосфора серыми лесными почвами, слой 0-20 см
3.2 Свойства чернозёмов выщелоченных Новосибирского Приобья. Мощность гумусового горизонта (А+АВ) чернозёма выщелоченного, используемого более 50-ти лет в зернопропашном севообороте на фоне заделки корневых и пожнивных остатков и периодического внесения минеральных удобрений на 8 см больше, чем в целине (43 см), а под многолетними сеяными травами (галега+кострец) – не отличается от неё (44 см).
Гранулометрический состав чернозёма в зерно-пропашном севообороте по всему профилю среднесуглинистый иловато-крупнопылеватый, такой же, как в целине. Под многолетними травами в слое 0-20 см возрастает содержание крупной пыли и уменьшается физической глины, с глубиной увеличивается количество крупной пыли и ила за счёт механического передвижения с почвенной влагой по дренам, образованным корнями трав, а гранулометрический состав почвы среднесуглинистый иловато-крупнопылеватый.
Величина рН чернозёмов выщелоченных при сельскохозяйственном использовании, благодаря высокой природной буферности почв, нейтральная. Количество обменных оснований в почвах высокое и прямо зависит от содержания гумуса (r = 0,96; 0,96 и 0,71). В пахотном слое почвы зернопропашного севооборота оно такое же, как в целине, под многолетними травами – меньше, чем в целине и пашне.
Содержание гумуса в пахотном слое зернопропашного севооборота на 0,23% меньше, чем в целине и больше в подпахотном слое (рис. 4). Под травами оно такое же, как в пашне. Микроорганизмы при широком отношении в почве С:N под сеяными многолетними травами (более 20), в условиях недостатка азота и избытка углерода, использовали минеральный азот почвы, разрушая гумус и уменьшали его содержание в чернозёме выщелоченном на 0,3% по сравнению с целиной.
|
Рис. 4 – Содержание гумуса, валового азота и фосфора в профиле чернозёма выщелоченного, %
Длительное сельскохозяйственное использование чернозёма выщелоченного стабилизировало запасы гумуса в слое 0-20 см, а в подпахотном слое и метровой толще они убывали в ряду: пашня > целина > многолетние травы (рис. 5).
Запасы гумуса, т/га
|
Рис. 5 – Запасы гумуса в чернозёме выщелоченном
В составе гумуса чернозёма на многолетней пашне содержание ГК и ГК2 незначительно больше, а ГК1 меньше в сравнении с целиной. В почве под многолетними травами количество ГК в 1,3 и 1,4 раза меньше, чем в целине и пашне, а в их составе преобладала фракция ГК2. Количество ФК в составе гумуса под всеми культурами одинаковое, отношение Сгк:Сфк в целине и пашне составило 1,6, под многолетними травами – 1,3.
Количество валового азота в целине и длительной пашне зернопропашного севооборота в 1,6 и 1,5 раза больше, чем под многолетними травами (рис. 4). Установлена высокая прямая связь валового азота с гумусом в целине, многолетней пашне и под многолетними травами – r =0,97; 0,97 и 0,99 соответственно. Отношение С:N в слое 0-20 см целины и пашни одинаковое – 12,5. Под многолетними травами, из-за плохой аэрации и сильного иссушения почвы, оно больше – 18,4, а обогащённость органического вещества азотом – низкая.
Обеспеченность растений нитратным азотом в пашне и под многолетними травами низкая и средняя, а его содержание в 2 и 4 раза соответственно больше, чем в целине. В почве зерно-пропашного севооборота содержание нитратного азота прямо зависело от гумуса, валового азота и обменного кальция – r =0,99; 0,98 и 0,98 соответственно, а его запасы в пахотном и подпахотном слоях на 43-86%, а в метровой толще – почти в 2 раза больше, чем в целине. Под многолетними травами на чернозёме выщелоченном связь нитратного азота с гумусом, валовым азотом и обменным кальцием также прямая и высокая (r=0,97; 0,98 и 0,91 соответственно), а его запасы в 1,2 и 2,3 раза выше, чем в пашне и целине соответственно.
Содержание валового фосфора в верхнем слое чернозёма выщелоченного возрастало в ряду: целина = пашня < многолетние травы и имело высокую прямую связь с гумусом (r=0,88; 0,98, и 0,96)(рис. 4). Обогащённость органического вещества фосфором (отношение С:Р) в многолетней пашне выше, чем в целине, а под многолетними сеяными травами – наибольшая. Поэтому степень подвижности фосфора (I) в пашне превышает таковую в целине, а в почве под многолетними травами она самая высокая. Содержание подвижного фосфора (Q) в слое 0-20 см целины и пашни одинаковое – повышенное, а многолетних трав – в 2 раза больше. Доля легкодоступного фосфора в пашне чернозёма выщелоченного в 1,6 раза выше, чем в целине и под многолетними травами.
Количество минеральных фосфатов и их активных фракций возрастало в ряду: целина < пашня < многолетние травы (рис. 6).
|
|
| ||||||||
Рис. 6 – Содержание (мг/100 г) и относительное распределение (%) минеральных фосфатов в слое 0-20 см чернозёма выщелоченного
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
