Влияние удобрений на плодородие почв северной лесостепи западной Сибири (стр. 1 )

На правах рукописи

ГАЛЕЕВА Любовь Павловна

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ

СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.04 – агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

доктора сельскохозяйственных наук

Тюмень – 2013

Работа выполнена в Новосибирском государственном аграрном университете

Научный консультант:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ,
Официальные оппоненты:	, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, профессор кафедры агрохимии Омского государственного аграрного университета
	, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, директор НИИ садоводства Сибири им.
	, доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры почвоведения и агрохимии Красноярского государственного аграрного университета
Ведущая организация:	Институт почвоведения и агрохимии СО РАН

Защита состоится «26» июня 2013 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Государственном аграрном университете Северного Зауралья по адресу:

.

Тел./, Е-mail: *****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного аграрного университета Северного Зауралья.

Автореферат разослан «19» апреля 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат с.-х. наук

___________________

Литвиненко Наталья Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Различные виды антропогенных воздействий на почву изменяют её свойства, влияют на эффективное и потенциальное плодородие (Ковда, 1965; 1989; Булычёв, 1974; Авдонин, 1979; Щербаков и др., 1983; 1989; Шишов и др., 1991; 2003; Муха, 2004; Иванов, 2011 и др.).

Систематическое применение минеральных и органических удобрений в условиях Западной Сибири оказывает положительное влияние на процессы гумусообразования, стабилизирует азотный фонд почв, улучшает их фосфатный и калийный режим, повышает продуктивность сельскохо-зяйственных культур (Кочергин, 1965; 1984; Орловский, 1979; Бурлакова, 1984; Чагина и др., 1986; Клёнов, 1998; 2000; Гамзиков и др., 1992; 2003; 2007; Шарков, 1997; Храмцов и др., 1998; Красницкий, 2003; Мурин и др., 2000; Степанов и др., 2006).

В современном земледелии значительная часть урожая формируется за счёт мобилизации почвенного плодородия без компенсации выносимых с урожаем элементов питания (Завалин, 2009). Резкое сокращение применения органических и минеральных удобрений в пашне в последнее время нередко приводит к ухудшению многих свойств почв, уменьшению их плодородия и снижению продуктивности сельскохозяйственных культур. Проведение научно-исследовательских работ по сохранению и эффективному использованию плодородия почв имеет актуальное значение.

Цель исследований – изучение влияния удобрений на плодородие серых лесных почв, чернозёмов выщелоченных и почв солонцовых комплексов северной лесостепи Западной Сибири.

Задачи исследований:

1. Установить особенности изменений свойств серых лесных почв, чернозёмов выщелоченных и почв солонцовых комплексов при сельскохозяйственном использовании.

2. Определить влияние минеральных удобрений, способов их внесения и сидеральных культур на плодородие почв и продуктивность сельскохозяйственных культур.

3. Дать экономическую оценку применения удобрений на чернозёмах выщелоченных.

Научная новизна. Впервые для условий северной лесостепи Западной Сибири установлены региональные особенности действия удобрений на изменение морфологических свойств и плодородие зональных серых лесных почв, чернозёмов выщелоченных и интразональных почв солонцовых комплексов. Изучено влияние удобрений на гумусовое состояние, гранулометрический состав, физико-химические свойства, азотный, фосфатный и калийный режимы почв и продуктивность сельскохозяйственных культур. Определена поглотительная способность серых лесных почв и чернозёмов выщелоченных в отношении фосфора. Выявлены особенности микробиального поглощения углерода, азота и фосфора в чернозёмах выщелоченных. Дана экономическая оценка применения удобрений под сельскохозяйственные культуры на чернозёмах выщелоченных.

Защищаемые положения

1. Удобрения поддерживают содержание гумуса в почвах, влияют на обогащённость органического вещества азотом и фосфором и улучшают фосфатный режим почв.

2. Эффективными приёмами повышения плодородия чернозёмов выщелоченных являются использование сидеральных паров с горохоовсяной смесью и фацелией, рядковое внесение минеральных удобрений под зерновые культуры и локальное – под картофель.

Теоретическая значимость работы. В серых лесных почвах определена зависимость содержания фосфора от количества гумуса и обменных оснований. Показано, что на величину и скорость поглощения легкодоступного фосфора этими почвами прямое влияние оказывает содержание крупной пыли и ила. В чернозёмах выщелоченных количество обменных оснований возрастает в ряду: многолетние травы < пашня = целина и имеет прямую связь с гумусом. Установлена высокая прямая зависимость валового азота с гумусом; нитратного азота с гумусом, валовым азотом и обменным кальцием; валового и легкодоступного фосфора (I) с гумусом. Под многолетними травами на чернозёмах выщелоченных усиливается связь легкодоступного фосфора (I), а под зерновыми культурами – подвижного фосфора (Q) с валовым азотом, обменным кальцием и фосфатами Fe-Р.

Практическая значимость работы. На основании изучения особенностей изменения свойств и плодородия зональных и интразональных почв создана научная основа рационального использования пахотных и залежных угодий северной лесостепи Западной Сибири. Разработаны пути поддержания плодородия антропогенно-изменённых почв с помощью минеральных удобрений, способов их внесения и сидеральных паров.

Полученные данные можно применять при создании новых технологий управления продукционным процессом в условиях минимализации затрат на производство продукции. Они также могут использоваться учреждениями и организациями, проводящими мониторинг состояния плодородия почв при различном антропогенном воздействии на них.

Результаты исследований вошли в курсы лекций и практических занятий по дисциплинам: «Региональные особенности почв Новосибирской области», «Методы почвенных и агрохимических исследований», использованы при написании рекомендаций по применению минеральных удобрений для получения планируемой урожайности яровой пшеницы в условиях Северной Кулунды в гг. на площади 800 и 2900 га ( и Краснозёрского района Новосибирской области).

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных (Новосибирск, 2003, , 2012; Оренбург, 2003; Челябинск, 2004; Иркутск, 2005, 2006, 2009, 2011, 2012; Абакан, 2007, 2009; Барнаул, ; Омск, 2009; Москва, 2010, 2012), Всероссийских (Санкт-Петербург, 1996, Новосибирск, 2004, 2007; Пущино, 2007; Ростов-на-Дону, 2008; Киров, 2009; Томск, 2002, 2010; Москва, 2011; Петрозаводск, 2012) и региональных (Новосибирск, ; Краснодар, 2007) конференциях и съездах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 50 работ, в том числе 12 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также 2 учебных пособия, утверждённых УМО вузов РФ.

Объём и структура работы. Диссертационная работа изложена на 340 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Включает в себя 52 таблицы, 78 рисунков и 42 приложения. Библиографический список состоит из 420 источников, из них 20 на иностранных языках.

Личный вклад. Автору принадлежит: разработка программы исследований, постановка, организация и проведение лабораторных и полевых опытов, выполнение основной части (80%) аналитических работ, анализ и интерпретация полученных результатов, их статистическая и экономическая оценка, формулирование выводов и предложений производству. Экспериментальные и теоретические исследования на почвах солонцовых комплексов выполнены в период гг. на бывшем солонцовом стационаре ГНУ СибНИИЗХим СО РАСХН по государственному заданию 051.01.01.05, раздел Н3 и Проекту ГКНТ № 1-381. На серых лесных почвах, чернозёмах выщелоченных и залежных почвах солонцовых комплексов – в период гг. на кафедре почвоведения, агрохимии и земледелия Новосибирского ГАУ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Состояние проблемы (литературный обзор)

На основе анализа научной литературы даётся анализ гумусового состояния почв, их азотного, фосфатного, калийного режима и влияние на плодородие. Показано действие минеральных удобрений, способов их внесения и сидеральных паров на плодородие почв и продуктивность сельскохозяйственных культур.

2 Объекты, методика и условия проведения исследований

Исследования проводили в лесостепной зоне Западной Сибири. Объекты исследований – серые лесные почвы, чернозёмы выщелоченные и почвы солонцовых комплексов; сельскохозяйственные культуры: яровая пшеница Новосибирская 29, овёс Краснообский, 2 сорта среднераннего картофеля; сидераты: горохоовсяная смесь, фацелия и смесь рапс+горчица; минеральные удобрения: аммиачная селитра, двойной гранулированный суперфосфат, хлористый и сернокислый калий и азофоска.

Изучение изменений морфологического строения и свойств почв при антропогенном воздействии проводили с помощью профильного, морфологического и географического методов. Исследовали почвенные разрезы серой лесной оподзоленной почвы в лесу и пашне под овощными культурами (п. Краснообск, северная лесостепь Приобья, 2005); тёмно-серой лесной почвы в лесу и пашне под зерновыми культурами (ОПХ «Элитное», северная лесостепь Приобья, 2005 г.), чернозёма выщелоченного на целине (территория радиостанции г. Новосибирска), на пашне зернопропашного севооборота и под многолетними сеяными травами учебно-опытного поля НГАУ (учхоз «Тулинское», северная лесостепь Приобья, 2007 г.) (табл. 1).

Таблица 1 – Агрохимические свойства серых лесных почв и чернозёма выщелоченного в слое 0-20 см

Показатели	Серая лесная оподзоленная	Тёмно-серая лесная оподзоленная	Чернозём выщелоченный
лес	овощные культуры	лес	зерновые культуры	целина	зерновые культуры	многолетние травы (галега+кострец)
Гумус, %	3,60	3,63	6,56	6,03	5,98	5,75	5,68
N, %	0,162	0,147	0,319	0,190	0,286	0,266	0,179
Р, %	0,129	0,193	0,188	0,240	0,192	0,191	0,208
рН (н2о)	6,63	6,36	6,53	6,48	6,90	7,00	6,81
Р2О5 (I), мг/кг	0,20	1,40	0,40	0,85	0,25	0,80	1,10
Р2О5 (Q), мг/кг	85,2	90,0	140,0	114,2	129,6	109,8	206,9
К2О, мг/кг	225,9	96,4	125,0	156,6	152,1	153,4	168,7
Са2++Mg2+, мг-экв/100 г	27,6	20,0	27,5	34,3	37,3	38,8	27,5
Са2+, % от суммы	83,5	48,5	77,4	86,9	67,4	77,1	70,9

В полевом опыте 1 (бывший солонцовый стационар, Чулымского района Новосибирской области, северная лесостепь Барабы) в течение 4-х ротаций севооборота пар-пшеница-овёс-овёс ( гг.) изучали действие ежегодного внесения минеральных удобрений и их последействие при переходе пашни в залежь ( гг.). Почвенный покров – солонцы чернозёмно-луговые корковые, мелкие, средние и глубокие мало - и средненатриевые в комплексе с лугово-чернозёмными и чернозёмно-луговыми солонцеватыми почвами тяжелосуглинистыми и глинистыми (табл. 2). Варианты опыта: 1. контроль (без удобрений); 2. N30; 3. N90; 4. Р40; 5. Р120; 6. N30Р40; 7. N90Р120; 8. N90Р120К30. Повторность – 4-х кратная, учётная площадь делянки 170 м2 (10×17).

Влияние способов внесения минеральных удобрений на плодородие чернозёма выщелоченного и продуктивность яровой пшеницы изучали в полевом опыте 2 (учебно-опытное поле НГАУ, учхоз «Тулинское», гг.). Варианты опыта: 1. контроль (без удобрений); 2. разбросное внесение; 3. рядковое внесение (сеялкой СН-16 при посеве); 4. локальное (врезание сеялкой СН-16 на глубину 10-12 см перед посевом). Удобрения вносили в виде азофоски в дозе N43Р43К43. Повторность опыта 4-х кратная, учётная площадь делянки 75 м2 (5х15), расположение делянок – ярусное.

Таблица 2 – Агрохимическая характеристика почв опытов

Показатели	опыт 1	опыт 2	опыт 3	опыт 4
Почвы солонцовых комплексов	Чернозёмы выщелоченные
Гумус, %	6,0-9,0	5,70	4,56	6,92
N, %	0,250-0,470	0,266	0,226	0,277
Р, %	0,090-0,180	0,191	0,172	0,191
рН (н2о)	7,10-8,00	7,17	7,14	7,17
Р2О5 (I), мг/кг	0,30-0,65	0,38	0,44	0,16
Р2О5 (Q), мг/кг	21,0-25,0	109,8	147,5	105,8
К2О, мг/кг	316,0	153,4	91,7	136,7
Са2+ + Mg2+, мг-экв./100 г	36,4	38,8	36,2	34,5
Са2+, % от суммы	36,0	77,0	82,3	84,0
Nа обменный, мг-экв./100 г	2,5-4,0	-	-	-

Действие минеральных удобрений на плодородие чернозёма выщелоченного и урожайность картофеля изучали в полевом опыте 3 (учебно-опытное поле, п. Краснообск, гг.). Варианты опыта: 1. контроль (без удобрений); 2. N80K160; 3. N80P80K160. Повторность 4-х кратная, учётная площадь делянки 28 м2 (4х7).