Delist.ru

Особенности формирования плодородия лёгких дерново-подзолистых почв при окультуривании и длительном применении различных систем удобрения в условиях Северо-Запада РФ (30.08.2007)

Автор: Цыганова Надежда Александровна

В качестве объектов исследования использовались целинные, слабо-, средне- и хорошо окультуренные дерново-подзолистые почвы южной части Северо-Западного района России. Характер изменения их свойств в процессе естественно-антропогенного формирования оценивался сравнительно-генетическим методом, заключающимся в сопоставлении почв разной степени окультуренности с их современными целинными аналогами (Б.А.Никитин, 1976, 1986). Почвенные образцы отбирались из верхних горизонтов в 10 точках в радиусе 5 м вокруг разреза, из нижних – в 5 точках по стенке разреза.

Целинные аналоги изучаемых почв, согласно классификации Почвенного института имени В.В.Докучаева (1977), представлены:

1) дерново-слабоподзолистой псевдофибровой песчаной почвой на озёрно-ледниковом песке под вторичным берёзово-сосновым лесом;

2) дерново-слабоподзолистой обычной песчаной почвой на бескарбонатном моренном песке под хвойно-широколиственным лесом;

3) дерново-слабоподзолистой остаточно-карбонатной песчаной почвой на карбонатном моренном песке под разнотравно-злаковым лугом;

4) слабоподзолистой слабодифференцированной песчаной почвой на флювиогляциальном песке под мохово-вересково-брусничниковым сосновым бором;

5) слабоподзолистой обычной песчаной почвой на флювиогляциальном песке, подстилаемом тяжёлым моренным суглинком, под зеленомошным сосновым лесом.

История использования пахотных почв восстановлена на основе книг истории полей севооборотов и путём опроса агрономов и владельцев приусадебных участков. Все слабоокультуренные виды предшествующие 35 – 40 лет использовались в системе полевых севооборотов, где в среднем в год на 1 га вносилось от 2,5 до 5,0 т навоза, от 0,1 до 0,4 т извести и от 50 до 100 кг действующего вещества минеральных удобрений. Среднеокультуренные почвы использовались в полевых и прифермском севооборотах. Их среднегодовая удобренность составила: навоз 7 – 13 т/га, известь 0,2 – 0,4 т/га, минеральные удобрения 100 – 130 кг/га действующего вещества. Хорошо окультуренные почвы сформировались на землях прифермского севооборота и приусадебных участков, где в расчёте на 1 га вносили 18 – 42 т органических удобрений, 0,3 – 0,9 т известковых материалов, 10 – 140 кг действующего вещества минеральных удобрений.

Изучение различных систем удобрения на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах проведено в 1987 – 2005 гг. в полевых и микрополевом опытах в учхозе «Удрайское» Великолукской ГСХА.

Полевые опыты выполнялись на базе стационарных зернопропашного («ранний картофель – озимая рожь – кормовая свёкла – овёс – кукуруза – ячмень») и зернотравянопропашного («вико-овсяный пар – озимая рожь - клевер – клевер - картофель – ячмень – лён») севооборотов. Схема опыта в условиях интенсивного зернопропашного севооборота включала контрольный вариант (без удобрений), вариант с ежегодным применением моноазотной системы удобрения (N90-120), полного минерального удобрения (N90-120P60K60) и его совместного внесения с навозом (N90-120P60K60 + навоз, по 40 т/га под картофель и кукурузу). В севообороте с многолетними травами навоз в дозе 40 т/га вносили под озимую рожь и картофель, остальные культуры выращивались по его последействию. Минеральные удобрения применялись в дозах, эквивалентных по содержанию NPK в соответствующей дозе навоза. Размер делянок в опытах 50 – 112 м2, повторность 3 – 4-кратная.

Микрополевой опыт заложен в полиэтиленовых сосудах без дна размером 1х1х0,4 м. В них искусственно формировалась верхняя часть профиля хорошо окультуренной песчаной дерново-слабоподзолистой почвы, включающая горизонты АПАХ и А2В. Изучение различных видов органических удобрений велось в звене полевого севооборота «вико-овсяный пар – озимая рожь – люпин на зелёную массу». Все виды органических удобрений внесены в занятом пару. Их дозы выровнены по содержанию сухого вещества в 40 т навоза и составили: подстилочный навоз – 40 т/га, торфонавозный компост – 41 т/га, органоглинистый сапропель – 156 т/га, зелёная масса люпина – 74 т/га. Повторность опыта 4-кратная.

Во всех опытах возделывались районированные сорта сельскохозяйственных культур по типичным для зоны технологиям с максимально возможным использованием средств механизации. Исследования, наблюдения и анализы выполнялись на основании общих и специальных методических руководств. Почвенные образцы отбирались с 2 – 3 повторений анализируемых вариантов. В отобранных образцах определялись: содержание гумуса – по Тюрину с фотоколориметрическим окончанием; групповой и фракционный состав гумуса – по Пономарёвой и Плотниковой; лабильный гумус – в щелочной вытяжке; валовое содержание азота – по Гинзбург-Щегловой; легкогидролизуемый азот – по Тюрину и Кононовой; нитрификационная способность – по Кравкову; нитратный азот – по Грандваль-Ляжу; аммиачный азот – фотоколориметрически с реактивом Несслера; рНН2О и рНКС1 – потенциометрически; обменная кислотность и содержание подвижного алюминия – по Соколову; гидролитическая кислотность – по Каппену; сумма обменных оснований – по Каппену-Гильковицу; гранулометрический состав – по Качинскому. Аналитические исследования выполнены на кафедре агрохимии и почвоведения Великолукской ГСХА. Учёт урожая в опытах вёлся сплошным весовым методом. Статистическая обработка результатов экспериментов выполнялась дисперсионным и разностным методами с использованием ПК.

2 ИЗМЕНЕНИЕ АГРОГЕНЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕСЧАНЫХ И

СУПЕСЧАНЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ РАЗНОГО ГЕНЕЗИСА

В ПРОЦЕССЕ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ

Большинство отечественных учёных под окультуриванием понимает процесс антропогенного улучшения почв как среды обитания сельскохозяйственных культур. Вопросу о влиянии окультуривания на свойства дерново-подзолистых почв посвящены многочисленные исследования почвоведов и агрохимиков (Н.Л.Благовидов, 1954; И.Ф.Гаркуша, 1956; А.С.Коновалова, 1967; А.А.Коротков, 1970; Ф.И.Левин, 1972; Т.Н.Кулаковская и др., 1974; Г.И.Григорьев, 1975; В.К.Пестряков, 1977; Б.А.Никитин, 1986; Э.А.Гагарина и др., 1995). Однако они не охватывают в достаточной степени существующее разнообразие лёгких почв, обусловленное прежде всего генетическими различиями почвообразующих пород.

Практически все агрогенетические свойства почвы в значительной степени связаны с содержанием и качественным составом гумуса. Гумусное состояние почв определяет развитие многих элементарных почвообразовательных процессов, в том числе гумусово-аккумулятивного и подзолистого, что находит соответствующее отражение в морфологическом облике почв. Роль органического вещества в формировании кислотно-основного состояния почвы обусловлена, главным образом, выраженными коллоидными свойствами гумусовых веществ. Это имеет особое значение для лёгких почв, отличающихся низкими ёмкостью поглощения и буферностью минеральной части. Гумус почвы традиционно рассматривается как основной источник азотного питания растений. Оптимизация гумусного и азотного состояния почвы и обеспечение сельскохозяйственных культур азотом, по существу, неразрывно связаны между собой и представляют обязательное условие интенсивного земледелия на дерново-подзолистых почвах.

2.1 Изменение морфологических свойств песчаных и супесчаных подзолистых почв при окультуривании

Изменение морфологического строения целинных почв после их освоения бывает столь значительным, что Н.И.Смеян и Г.С.Цитрон (1997) предлагают рассматривать его в качестве диагностического показателя уровня окультуренности.

Объекты нашего исследования - целинные подзолистые и дерново-подзолистые почвы лёгкого гранулометрического состава - имели типичное морфологическое строение: А0 (Ад) – А1 (А1А2) – А2В (А2) – В – ВС. Гумусовый горизонт целинных дерново-подзолистых почв имел мощность от 9 до 16 см. Горизонт А1 целинных аналогов на озёрно-ледниковом и бескарбонатном моренном песках, сформированных под смешанным лесом, вследствие светло-серой окраски мало отличался от расположенного под ним оподзоленного горизонта А2В. Горизонт А1 луговой остаточно-карбонатной почвы имел более тёмную серую окраску из-за большего содержания гуминовых кислот в составе гумуса. В профиле подзолистых почв на флювиогляциальных песках гумусовый горизонт отсутствовал, под лесной подстилкой сформированы небольшой по мощности (5 – 12 см) переходный горизонт А1А2 и белёсый подзолистый горизонт А2 мощностью 23 – 25 см. В целинном аналоге почвы на маломощном флювиогляциальном песке подстилающий его тяжёлый моренный суглинок морфологически чётко отличим от переходного горизонта ВС по гранулометрическому составу, окраске и плотности сложения.

Изменения морфологического строения при окультуривании почв разного генезиса носили сходный характер и затрагивали, в основном, верхнюю часть профиля.

Основное морфологическое отличие пахотных почв на стадии слабой окультуренности заключалось в наличии светло-серого пахотного слоя мощностью 14 – 20 см, сформированного на месте прежних горизонтов А0 (Ад), А1 (А1А2) и А2 (А2В). Дальнейшее окультуривание сопровождалось ослаблением подзолообразовательного и усилением дернового процессов, что находит отражение в изменениях морфологических признаков почвенного профиля. Мощность пахотного слоя среднеокультуренных почв увеличилась до 20 – 23 см. Под ним сформирован переходный горизонт А1А2 мощностью 8 – 26 см, образование которого в большей степени связано с усилением миграции растворимых гумусовых веществ, в меньшей – с новообразованием гумуса в самом горизонте из корневых остатков культурных растений. Тёмно-серый пахотный слой хорошо окультуренных почв мощностью 22 – 25 см имеет благоприятные возможности для углубления, так как на фоне интенсивного применения органических удобрений под ним сформирован горизонт А1 мощностью 5 – 18 см.

В то же время течение подзолообразовательного процесса продолжалось даже на стадии хорошей окультуренности, однако сопровождалось перемещением его признаков в более глубокие горизонты. В изученных объектах отмечено опускание нижней границы горизонта А2 (А2В) на 9 – 36 см. По-видимому, это являлось следствием усиления миграции из пахотного слоя наиболее подвижных гумусовых веществ, разрушающих минералы верхней части иллювиального горизонта.

2.2 Изменение гранулометрического состава песчаных и супесчаных

дерново-подзолистых почв при окультуривании

Гранулометрический состав почв принадлежит к числу весьма «консервативных» агрогенетических свойств. В природных условиях его существенное изменение под влиянием почвообразовательных процессов требует многих столетий. Деятельность человека может ощутимо ускорить эти изменения, особенно в пределах пахотного слоя (И.Ф.Гаркуша, 1956; Л.Ю.Рейнтам, А.В.Раускас, 1965; Б.П.Градусов, 2005).

Характерной особенностью целинных аналогов, сформированных на песчаных отложениях, являлась слабая дифференциация их профилей по гранулометрическому составу (табл. 1). Все генетические горизонты этих почв принадлежали к крупнопылевато-рыхлопесчаной разновидности. Содержание в них илистой фракции не достигало 2 %. Элювиально-иллювиальные процессы перераспределения илистых частиц по горизонтам ослаблены.

Однако в гранулометрическом составе почв сохранились и особенности, унаследованные ими от материнской породы.

Характерной особенностью гранулометрического состава почв, сформированных на озёрно-ледниковом песке, являлось преобладание фракции мелкого песка (40,8 – 61,6 %), сформированных на моренном и флювиогляциальном песке – фракции крупного и среднего песка (41,3 – 70,3 %). В дерново-подзолистой почве на бескарбонатном моренном песке наблюдалось хотя и слабое, но заметное обогащение физической глиной гумусового горизонта относительно материнской породы, свидетельствующее о выветривании в нём первичных минералов. Верхняя часть профиля остаточно-карбонатной почвы (горизонты А1 и А2В), напротив, обеднена глинистыми частицами относительно горизонтов В и ВССа.

По мнению А.С.Коноваловой (1967), Э.И.Гагариной с соавторами (1995), существенное изменение гранулометрического состава может наблюдаться лишь у хорошо окультуренных почв. У изученных песчаных почв ощутимое на-

Таблица 1 – Изменение гранулометрического состава почв, сформированных на песчаных породах, при окультуривании (в среднем по объектам исследования)

Почвы Горизонты Фракции (размер частиц, мм) %

1 – 0,25 0,25 – 0,05 0,05 – 0,01 0,01 – 0,005 0,005 – 0,001 менее 0,001 менее 0,01

Целинные А1 (А1А2) 53,3 18,0 24,4 1,4 1,2 1,7 4,3

А2 (А2В) 49,3 16,9 30,7 1,0 0,9 1,2 3,1

В 54,2 23,8 18,2 1,1 1,1 1,6 3,8

ВС 58,0 18,3 19,8 1,5 1,1 1,3 3,9

окультуренные АПАХ 50,8 21,0 21,8 1,7 1,9 2,8 6,4

А2 (А2В) 49,2 19,3 27,6 1,5 0,9 1,5 3,9

В 53,9 23,3 18,4 1,2 1,3 1,9 4,4

загрузка...