Агромелиоративные приемы сохранения плодородия почв лесостепи Среднего Поволжья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.02, кандидат сельскохозяйственных наук Проскорякова, Марина Викторовна

• Проскорякова, Марина Викторовна
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Проскорякова, Марина Викторовна

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Изменение свойств черноземной почвы под действием фито- и хи- 6 мической мелиорации

1.1.1 Изменение свойств почвы под действием фитомелиорантов

1.1.2 Изменение свойств почвы под действием известкования

1.2 Влияние заделки сидератов, соломы и известкования на урожайность 29 сельскохозяйственных культур

1.2.1 Агроэкологическая оценка действия сидератов и соломы на 29 урожайность сельскохозяйственных культур

1.2.2 Действие известкования на урожайность сельскохозяйственных культур

2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Почвы

2.2 Климат

2.3 Погодные условия в годы проведения исследований

2.4 Схемы опытов и методика исследований

2.4.1 Схемы опытов

2.4.2 Методы лабораторных исследований

3 ТРАНСФОРМАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА И ГУМУСНОЕ 46 СОСТОЯНИЕ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕЛИОРАНТОВ

3.1 Источники поступления органического вещества

3.2 Химический состав органического вещества

3.3 Трансформация растительной массы в черноземе выщелоченном

3.3.1 Трансформация соломы в условиях лабораторного опыта

3.3.2 Трансформация биомассы зеленого удобрения и соломы в полевых 60 условиях

3.4 Влияние приемов мелиорации на содержание гумуса

4 ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПОД 70 ДЕЙСТВИЕМ МЕЛИОРАНТОВ И УДОБРЕНИЙ

4.1 Динамика величины рН

4.2 Гидролитическая кислотность

4.3 Обменно-поглощенные основания 77 5 ПИЩЕВОЙ РЕЖИМ ЧЕРНОЗЕМА

5.1 Азот

5.2 Фосфор 92 6. АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ

6.1. Структурное состояние почвы

6.2. Плотность почвы

6.3. Пористость почвы

7 ДЕЙСТВИЕ МЕЛИОРАНТОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХО- 111 ЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

7.1 Влияние химического и биологических мелиорантов на урожайность

7.2 Действие и последействие биомелиорантов на урожайность зерновых культур

8 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕЛИОРАНТОВ

ВЫВОДЫ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Агромелиоративные приемы сохранения плодородия почв лесостепи Среднего Поволжья»

Лесостепное Среднее Поволжье, куда входит и Пензенская область, обширный регион России, играющий важную роль в производстве зерна.

Данная территория давно освоена и длительное использование ее черноземных почв привело к агродеградации. Исходные запасы гумуса уменьшились на 20-40%, произошло обесстурктуривание почвы, переуплотнение, появилась четкая тенденция к подкислению пахотного слоя, продуктивный потенциал черноземов снижается (Гальдин, 1963; Русский чернозем, 1983; Шабаев, 1990; Щербаков, Васенев, 1996; Надежкин, 1999; Антропогенная эволюция., 2000).

Реальным путем выхода из сложившейся ситуации может служить широкое использование биологических принципов воспроизводства плодородия почв, основанных на применении биомелиорантов (соломы, навоза, сидератов и др.) и местных известковых удобрений (Жученко, 1990; Минеев, Дебрецени, Мазур, 1993; Трепачев, 1999).

Несмотря на то, что в лесостепи Поволжья проблема использования биомелиорантов и известкования черноземов изучалась многими исследователями (Ивойлов, 1998; Куликова, 1997; Беляк, 1998; Денисов, Агеев, Царев и др., 1999; Гришин, 2001; Кузин, 2001 и др.), ее нельзя считать полностью решенный.

В сложившихся экономических условиях при внедрении ресурсосберегающих технологий в земледелии разработка приемов мелиорации черноземов требует изучения закономерностей трансформации органического вещества биомелиорантов в зависимости от их химического состава, глубины заделки, периодичности известкования этих почв с учетом региональных условий и биологии культур.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключалась в теоретическом и экспериментальном обосновании мелиоративных приемов регулирования плодородия чернозема выщелоченного за счет использования биологических и химического мелиорантов в условиях лесостепи Среднего Поволжья. В задачи исследований входило:

- дать количественную и качественную оценку органического вещества биомелиорантов и определить скорость и направленность процессов их трансформации в зависимости от сроков взаимодействия с почвой и глубины заделки;

- выявить воздействие химических и биологических мелиорантов на изменение количества гумуса и динамику его подвижных форм под сельскохозяйственными культурами;

- изучить динамику изменений физико-химических свойств чернозема во времени; действие и последействие доломитовой муки, внесенной до и после многолетнего использования минеральных удобрений,, а также повторное известкование;

- уточнить влияние приемов мелиорации на общие физические свойства чернозема выщелоченного;

- выяснить изменения минеральных форм азота и фосфора в динамике в зависимости от срока известкования почвы, а также от глубины заделки биомелиорантов;

- определить интегральные связи между основными параметрами почвенного плодородия при использовании мелиоративных приемов;

- оценить действие мелиорантов на продуктивность сельскохозяйственных культур;

- дать энергетическую и эколош-экономическую оценку изучаемым приемам. Научная новизна. Изучена трансформация органического вещества биомелиорнатов в зависимости от химического состава, температурного режима, увлажнения и глубины заделки. Определена периодичность известкования средненасышенных выщелоченных черноземов, рассчитан баланс кальция в зернопропашном севообороте. На основании экспериментальных данных выявлено влияние био- и химической мелиорации на гумусное состояние, пищевые режимы, физико-химические и агрофизические свойства почвы, продуктивность культур в севообороте, установлены взаимосвязи основных параметров плодородия почвы с урожайностью культур.

Практическая значимость работы состоит в том, что установленные особенности влияния мелиорантов на гумусное состояние позволяют определить необходимое количество органического вещества (в виде навоза, сиде-ратов, соломы, пожнивно-корневых остатков) для обеспечения бездефицитного баланса гумуса и его лабильных форм.

Определение оптимальной глубины заделки, скорости трансформации органического вещества дают возможность разработать оптимальные вари-' анты ресурсосберегающих технологий обработки черноземных почв в условиях лесостепного Поволжья.

Установленные закономерности динамики изменений агрохимических показателей почвы можно использовать при определении необходимости, очередности известкования и применении антропогенных субсидий в виде умеренных доз минеральных удобрений.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований использовались при разработке областной программы «Сохранение и восстановление земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов Пензенской области на 2006 -2010 годы». Полученные результаты исследований прошли производственную проверку в ООО «Агрофирма Евросервис-Беково» Бековского района.

Основные положения, выносимые на защиту:

- трансформация органического вещества и оценка гумусного состояния чернозема выщелоченного, его изменение под действием биологических и химического мелиорантов;

- влияние мелиоративных приемов на физико-химические и физические свойства почвы;

- взаимосвязи основных параметров плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Мелиорация, рекультивация и охрана земель», Проскорякова, Марина Викторовна

ВЫВОДЫ

1. В правобережной лесостепи Среднего Поволжья на черноземах выще

Ц-:!;;! лоченных средненасыщенных основаниями, имеющих кислую и среднюю ре! I акции среды, установлены основные закономерности действия химического и биологических мелиорантов на плодородие почвы и урожайность сельскохо-! зяиственных культур. : 2. Определены основные источники пополнения органического вещества

Ш !' почвы, позволяющие стабилизировать плодородие почвы. В среднем на гектар павшни зернопропашного севооборота поступало от 4,7 до 7,85 т сухого вещества. Редька масличная, выращенная после уборки озимой пшеницы, давала 4,623,48 т/га сухого вещества.

3. Скорость разложения и специфика деструкционных процессов зависели от химического состава субстрата, времени взаимодействия с почвой. Динамика минерализации органического вещества как в оптимальных, так и полевых условиях однотипна, но потеря массы в естественных условиях количественно была меньшей, во все сроки наблюдений и независимо от глубины заделки вещества. Темпы минерализации уменьшались в такой последовательности: зеленая масса сидератов > смесь с соломой > солома.

4. Одновременно с первичной трансформацией растительной массы происходили процессы гумификации. Увеличивалось количество лабильного органического вещества, водорастворимого гумуса, лабильных гумусовых кислот, общего количества органического углерода.

Коэффициенты гумификации, рассчитанные с определенной долей условности, изменялись в слое 0-10 см сидератов 0,047-0,146, соломы - 0,065-0,288, соломы с сидератами - 0,057-0,219; в слое 10-20 см - 0,066-0,168; 0,081-0,368; 0,069-0,267; в слое 20-30 см - 0,057-0,132; 0,047-0,248; 0,039-0,235 соответственно.

5. Применение в качестве биомелиорантов на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом навоза, сидератов, соломы и их смесей как самостоятельно, так и на фоне доломитовой муки предотвращает процессы дегумификации, увеличивает содержание гумуса и его лабильных форм.

6. Использование среднекислого средненасыщенного основаниями чернозема более десяти лет приводит к повышению всех видов кислотности. При внесении доломитовой муки максимальное действие достигается на третий год, затем происходит постепенное подкисление и через десять лет почва возвращается к исходному состоянию среды. Действие мелиоранта зависело от времени его внесения в почву. Предварительное известкование уменьшало негативное действие длительного использования почв и удобрений. При повторном известковании улучшались все физико-химические показатели: сумма обменно-поглощенных оснований, содержание обменно-поглощенного кальция, степень насыщенности основаниями.

7. Доломитовая мука улучшала азотный режим почвы, увеличивая количество нитратного и обменно-поглощенного аммония. При внесении зеленой массы вики максимальное содержание нитратного азота отмечалось в слое 10-20 см. Далее в убывающем порядке шли: вика с редькой > вика с горчицей > редька > горчица.

8. Использование мелиорантов создавало хорошие условия для структу-рообразования. В среднем за годы исследований количество водопрочных агрегатов возросло от внесения навоза на 3,1-4,0%. Максимальное их содержание (58,7-62,7%) формировалось при повторном внесении доломитовой муки в дозе 0,75 г.к. Пожнивный сидерат при известковании чернозема доломитовой мукой обеспечил рост количества водопрочных агрегатов только на 0,4-0,5%. Применение мелиорантов способствовало разуплотнению пахотного слоя почвы. Наиболее эффективно снижало плотность совместное использование доломи. товой муки и навоза - на 0,10-0,11 г/см3.

9. Предварительное известкование среднекислого чернозема доломитовой мукой в дозе 1,0 т.к. обеспечивает продуктивность зернопропашного севооборота 2,97 т/га зерновых единиц. Сочетание ее с навозом и минеральными удобрениями было более продуктивным. Эффективность действия мелиората во времени снижалась. Известкование после многолетнего использования почвы имело меньшее воздействие на урожайность культур. Повторное известкование существенно повышало выход продукции. Использование сидератов как в основном, так и промежуточном посеве увеличивало урожайность проса, яровой и озимой пшеницы и ячменя — на 14,1—29,9%.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях правобережной лесостепи Среднего Поволжья для предупреждения снижения гумуса и его лабильных форм в почве, предохранения структуры от разрушения, предотвращения переуплотнения пахотного слоя необходимо вносить . не менее 5 т на 1 га пашни органического вещества ежегодно. В качестве биомелиорантов эффективно сочетание бобовых, капустных культур и их смесей с соломой. Оптимальной глубиной заделки органического вещества является слой 10-20 см. Для улучшения агромелиоративных свойств чернозема с кислой реакцией среды рекомендуется почву предварительно известковать местным известковым материалом -доломитовой мукой. Периодичность известкования через 9-10 лет. Для повышения продуктивности культур зернопропашного севооборота рекомендуется использовать химический мелиорант с умеренными дозами минеральных удобрений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Проскорякова, Марина Викторовна, 2005 год

1. Авраменко П.М., Ероховец М.А., Лукин C.B., Пендюрин Е.А. Динамика кислотности почв Белогородской области //Агрохимический вестник. -2002.-№4.-С. 4-5.

2. Авров O.E., Мороз З.М. Использование соломы в сельском хозяйстве. Л.:

3. Колос. Ленингр. отд-ние, 1979. 200 с.

4. Агрофизические методы исследования почв. — М., Издательство академиинаук СССР, 1960.

5. Агрохимические методы исследования почв. М., Издательство академиинаук СССР, 1960. 555 с.

6. Агрохимические методы исследования почв /Руководство для полевых и лабораторных исследований. Издание 4, перераб. и доп. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1975.

7. Аканова Н.И. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при длительном последействии известкования //Агрохимия. 2000. - №9. - С. 19-27.

8. Аканова Н.И., Удалова Л.П., Нестеров А.Л., Поливцев Н.Ф. Эффективностьприменения минеральных и известковых удобрений в севооборотах со льном //Агрохимия. 2000. - №7. - С. 53-62.

9. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации Л.: Наука, 1980. - 286 с.

10. Амиров М.Б. Теоретические и технологические основы воспроизводстваплодородия почв в современных системах земледелия Предуралья Башкорто-стана./Автореферат дисс. д-ра с.-х. наук. M.: МСХА, 1992. 51 с.

11. Антропогенная эволюция черноземов /Под ред. А.П. Щербакова, И.И. Васенева. Воронеж: Воронежский государственный университет, 2000. - 412 с.

12. Багаутдинов Ф.Я. Обновление компонентов гумуса серой лесной почвы и чернозема типичного при длительной гумификации меченых по углероду растительных остатков //Почвоведение. 1994. -№2. - С. 50-56.

13. Батяхина H.A. Агроэкологическая оценка действия и последействия сидиратов //Земледелие. — 2002. -№5. -С.25-26.

14. Беляк В.Б. Интенсификация кормопроизводства биологическими методами (теория и практика). Пенза, 1998. 184 с.

15. Беляк В.Б. Применение сидерации в Пензенской области: Практическое руководство /В.Б. Беляк, И.Н. Зеленин, A.A. Смирнов, A.B. Чернышов -Пенза: РИО ПГСХА.- 2005. 28 с.

16. Берестецкий O.A. Биологические основы плодородия почвы /Берестецкий O.A., Возняковская Ю.М., Доросинский JIM., Круглов Ю.В., Муромцев Г.С., Тарвис Т.В., Туев H.A., Чундерова А.И. /Всесоюз. Акад. с.-х. наук им. В.И. Ленина, М.:Колос, 1984. 287 с.

17. Берзин A.M. Роль сидеральных паров в повышении продуктивности севооборотов и сохранение плодородия черноземов Средней Сибири /Автореф. дисс. докт. с.-х. наук, Новосибирск, 2003. 31 с.

18. Берзин A.M., Шпедт A.A. зеленое удобрение в Красноярском крае //Земледелие. 2001. - №2. - С. 13.

19. Бесков И.Х. Известкование выщелоченных черноземов и серых лесных почв. Воронеж.: Центрально-Черноземное книжное изд-во, 1965. - 67 с.

20. Бижаев В.М. Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы, баланс питательных веществ и продуктивность севооборотов в степной зоне Кабардино-Балкарской АССР //Агрохимия. 1988. - №5. - С. 37-44.

21. Богомазов Н.П. Эффективность сочетания минеральных удобрений с известкованием на черноземе выщелоченном /Автореф. дисс. канд. с.-х. наук, М.: ВИУА, 1988. 20 с.

22. Боинчан Б.П. Севооборот и воспроизводство плодородия пахотных интенсивно используемых черноземов республики Молдова /Автореферат дисс. д-ра с.-х. наук. М, 1998. 48 с.23.