<<
>>

ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ И СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПРИ СИСТЕМАТИЧЕСКОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ

Сочетание приемов современного земледелия направлено на неуклонное повышение плодородия и улучшение свойств почвы. При этом главная роль принадлежит научно обоснованной системе применения удобрений.

Для управления плодородием почв необходимо всестороннее изучение почвенных процессов, взаимодействия удобрений с почвой и растениями, а также факторов, определяющих доступность остаточных питательных веществ.

Наиболее детально изучить взаимодействие почв, растений и удобрений можно в длительных стационарных опытах с систематическим применением удобрений. В таких опытах создаются исключительные условия стандартизации, позволяющие лучше изучить действие климата и агрометеорологических условий на культуры, почвы и факторы, регулирующие почвенное плодородие.

Основные направления агрохимических исследований в длительных стационарных опытах следующие: 1) сравнительная оценка доз, видов и форм минеральных удобрений, внесенных по эквивалентному количеству питательных веществ; 2) оценка эффективности минеральной, органической и органоминеральной систем удобрений в севооборотах различной специализации; 3) установление оптимального распределения удобрений среди культур севооборота в целях получения наибольшей их окупаемости; 4) достижение максимальной эффективности при сочетании различных систем удобрения с химической мелиорацией почв и их влияние на свойства почвы и продуктивность севооборотов; 5) возможность периодического внесения фосфорных и калийных удобрений; 6) оптимизация плодородия и свойств почвы; 7) регулирование биологического круговорота и баланса биогенных элементов в агроценозе; 8) экологические функции агрохимических средств.

В агрохимии приняты следующие методы исследования свойств почвы в длительных стационарных опытах (табл. 3.4).

Физико-химические свойства почв помимо непосредственного действия на урожай культурных растений оказывают значительное влияние на пищевой режим почв, их биологическую активность, обусловливают характер превращения внесенных в почву удобрений в пахотном горизонте, а в условиях промывного водного режима определяют возможность передвижения некоторых соединений в более глубокие слои почвы.

Систематическое применение органических и минеральных удобрений сопровождается изменениями физико-химических свойств почв. Многолетнее внесение навоза, как правило, увеличивает количество органического вещества и емкость поглощения почв, снижает обменную и гидролитическую кислотность и увеличивает степень насыщенности почв основаниями, т.е. улучшает физикохимические свойства почв. О существенном влиянии удобрений на агрохимические и агрофизические свойства почвы даже на черноземе свидетельствуют данные табл. 3.5. Продуктивность севооборота по вариантам составила (ц/га корм, ед.): 1-61,8; 2-77,9; 3-93,6 и 4-97,7.

Совместное применение навоза и минеральных удобрений в течение 15 лет повысило содержание гумуса на 12,6 т/га, азота - на 0,7 т/га, плотность почвы понизило на 0,08 г/см3, общая и капиллярная влагоемкость возросла более чем на 3%, водопроницаемость - на 4,3 мм/(ч см2), а общая порозность - на 3%.

От длительного применения минеральных удобрений свойства почв ухудшаются. Это объясняется поглощением почвой катионов, входящих в состав удобрений, и подкислением реакции почвенного

Показатели

Метод и его характеристика

Общее содержание органического углерода

Метод Тюрина в модификации Симакова (окисление органического вещества раствором хромовой смеси)

Водорастворимые гумусовые вещества

Метод Тюрина (то же)

Подвижные гумусовые вещества

Метод Тюрина (то же; вытяжка 0,1 н. NaOH)

Групповой состав гумусовых веществ

Метод Кононовой и Бельчиковой (вытяжка смесью NaJ^Oy и NaOH)

Константа гидрофильности гумусовых веществ

Метод Алешина

Общее содержание азота

Метод Кьельдаля (окисление почвы кипящей концентрированной H2SO4)

Подвижность и доступность азота растениям

Метод вегетационного опыта с использованием

I5n

Азот фиксированного аммония

Метод Сильва и Бремнера в модификации Кудеярова (колориметрическое определение в вытяжке из смеси HF и НС1)

Валовое содержание Р205

Метод Шермана (сжигание почвы в HCIO4)

Подвижные фосфаты: кислых почв черноземов сероземов

Метод Кирсанова (вытяжка 0,2н.

НС1, 1:5) Метод Чирикова (вытяжка 0,5н. СН3СООН, 1:25) Метод Мачигина (вытяжка 1% (КН4)2СОз, 1:10)

Формы минеральных фосфатов

Метод Чанга - Джексона (последовательные вытяжки: 1,0 н. NH4CI; 0,5 н. NH4F; 1 н. NaOH; 0,5 н. H2SO4)

Обменный калий

Метод Масловой (вытяжка 1 н. CH3COONH4, 1:10)

Необменный калий

Метод Гедройца (вытяжка 10% НС1 при кипячении)

Подвижность и доступность растениям «остаточных» фосфатов и соединений калия

Метод вегетационного опыта

pH солевой суспензии

Потенциометрический (1 н. КС1)

Гидролитическая кислотность

Метод Каппена (вытяжка 1 н. СНзСОО№)

Сумма поглощенных оснований: некарбонатные почвы карбонатные почвы

Метод Каппена-Гильковица (обработка почвы 0,1 н. НС1)

Метод Шмука (вытяжка 1,0 н. NaCl, 1:100)

Содержание илистой фракции (lt;0,001 мм)

Дезагрегация почвы с помощью пирофосфата натрия

3.5. Влияние систематического применения удобрений на агрохимические и агрофизические свойства почвы (мощный малогумусный чернозем, слой почвы 0-30 см)

Варианты

удобрений

pH

Иг

5

. У, %

р2о5

К20

Гумус

Азот

Объем

ная

масса,

г/см3

Общая

влаго-

ем-

кость,

%

Капил

лярная

влагоем-

кость,

%

Водопроницаемость в полевых условиях, мм/(чсм2)

Общая

пороз-

ность,

%

ммоль на 100 г почвы

мг/кг почвы

т/ га

Перед закладкой опыта (среднее по фону, 1972)

6,2

2,6

25,7

91,2

127,4

70,3

134,2

11,4

1,25

49,2

36,7

6,1

48,7

В конце второй ротации (1987)

Без основного удобрения

5,7

2,7

24,0

89,5

121,2

66,4

123,1

10,7

1,26

48,9

36,9

6,8

49,6

Навоз, 5 т + ^49? 56^53

5,5

2,8

23,6

88,2

141,6

80,6

134,0

11,4

1,22

50,4

38,7

8,7

51,0

Навоз, Ют + ЫвяР 9яК.%

5,3

2,9

23,4

87,1

157,2

87,8

142,1

11,9

1,20

51,1

39,6

10,1

51,6

Навоз, 15 т +

N128^ 141 ^139

5,2

3,0

23,0

85,6

164,0

93,6

146,8

12,1

1,18

52,2

40,3

11,4

52,5

раствора в результате вытеснения из поглощающего комплекса водорода и алюминия, а также физиологической кислотностью азотных и калийных удобрений. При правильном применении удобрений (на фоне навоза или известкования, внесении добавок для нейтрализации физиологической кислотности удобрений) кислотность почв не только не увеличивается, но в ряде случаев происходит даже ее снижение. На нейтральных и близких к нейтральным черноземах некоторое подкисление в результате применения удобрений можно считать даже положительным, так как многие соединения при этом становятся более подвижными и доступными для растений. Следовательно, характер и оценка действия удобрений на физикохимические свойства почв, как и все другие показатели плодородия, зависят от почвенно-климатических условий и форм применяемых удобрений.

При промывном водном режиме дерново-подзолистых и серых лесных почв изменения их свойств под влиянием удобрений происходят не только в пахотном, но и в более глубоких слоях. Это объясняется повышенным количеством осадков в этой зоне и под- кислением почвы при высоких дозах минеральных удобрений, образованием исключительно подвижных органических соединений при внесении навоза, а также пептизацией почвенных коллоидов под влиянием одновалентных катионов, входящих в состав удобрений, и вымыванием их вместе с адсорбированными соединениями за пределы пахотного слоя. Особенно благоприятные условия для миграции питательных веществ в нижележащие слои вследствие пептизации коллоидов создаются при внесении удобрений в пару и под пропашные культуры, при частых обработках почвы. Чем легче механический состав почвы и выше доза удобрений, тем сильнее выражен процесс вымывания коллоидов.

Под влиянием систематически вносимых удобрений рост урожая ведет к увеличению количества пожнивно-корневых остатков в почве, разложение которых обусловливает новообразование органических коллоидов в пахотном слое и наряду с пептизацией более крупных почвенных частиц приводит к увеличению содержания в нем илистой фракции. В малобуферных почвах легкого гранулометрического состава процесс вымывания коллоидов может преобладать над их новообразованием.

свойств сосредоточены главным образом в пахотном и подпахотном слоях, что объясняется ограниченным количеством осадков в степной зоне и неглубоким промачиванием почвы. На этих почвах длительное применение удобрений также приводит к росту илистой фракции почвы и величины емкости поглощения. При этом кислотность почв на фоне навоза снижается, а при применении минеральных удобрений возрастает. Это объясняется физиологической кислотностью азотных и калийных удобрений и необменным поглощением одновалентных катионов в сочетании с отсутствием условий для вымывания водорода и кислотного остатка. Повышение кислотности черноземов часто способствует увеличению подвижности некоторых питательных веществ и повышает доступность их растениям.

Систематическое применение навоза и минеральных удобрений на сероземах не оказывает существенного влияния на реакцию почвенного раствора в связи с их карбонатностью и буферностью. Некоторое увеличение содержания илистой фракции и повышение емкости поглощения этих почв в верхних слоях происходят за счет образования коллоидов из органических остатков растений. Пахотный слой сероземов не обедняется коллоидами, в связи с тем что почвы содержат большое количество кальция, который, поглощаясь коллоидами, препятствует их диспергированию и вымыванию. Передвижение питательных веществ удобрений вниз по профилю в сероземах и потери их с грунтовыми и сбросными водами обусловлены промывным водным режимом в условиях орошения и хорошей растворимостью некоторых соединений.

Длительное применение органических и минеральных удобрений увеличивает общее содержание углерода и азота (по сравнению с контролем) в бедных гумусом дерново-подзолистых и сероземных почвах, слабо влияя на богатые гумусом черноземы. В вариантах с внесением навоза наблюдается повышение содержания органического вещества главным образом в верхних горизонтах, а более слабое влияние минеральных удобрений проявляется иногда и в подпахотном слое почвы. Навоз и минеральные удобрения не изменяют групповой состав органического вещества различных почв. Состав гумуса длительно удобрявшихся почв сохраняет свойства, присущие органическому веществу, сформировавшемуся в региональных условиях почвообразования. Длительное применение удобрений сопровождается обогащением почвы подвижным органическим веществом, находящимся в ранних (гидрофильных) стадиях гумификации, химически «молодых», более биохимически активных органических соединений, обогащает почву подвижным, доступным растениям азотом. Наиболее сильное действие удобрений на этот показатель отмечено на дерново-подзолистых почвах, слабее - на черноземах и очень слабо - на сероземах.

Внесение удобрений в почву сопровождается фиксацией (необменным поглощением) азота в виде иона ИН4+ глинистыми минералами, что значительно уменьшает доступность его растениям. Фиксация азота в пахотном и более глубоких слоях может достигать значительных размеров и должна учитываться в общем балансе азота в севообороте.

Природные запасы фосфора в почвах и их распределение по профилю определяются содержанием фосфора в материнских породах и характером почвообразовательного процесса. При систематическом внесении удобрений увеличиваются валовое содержание фосфора, запас подвижных его соединений и повышается подвижность фосфатов. Степень проявления указанных изменений определяется дозами удобрений, длительностью опыта и свойствами самой почвы. Основная масса фосфора, накопленного в результате внесения удобрений, остается в пахотном слое почвы. Однако при высоких дозах удобрений фосфором обогащаются подпахотный слой, а в некоторых случаях (на легких почвах без известкования, при орошении и т.д.) и более глубокие слои почвы.

Групповой состав минеральных фосфатов по всему профилю определяется генетическими особенностями почв. В дерново- подзолистых почвах преобладают фосфаты полуторных оксидов, в черноземах и сероземах - фосфаты кальция.

При внесении минеральных удобрений в почвах накапливается несколько больше фосфатов полуторных окислов по сравнению с унавоженными почвами.

Характер превращения калия в сильной степени зависит от почвенно-климатических условий (табл. 3.6). В дерново-подзолистых и серых лесных почвах заметно повышается количество обменного калия, а содержание необменного калия меняется мало. Накопление обменного калия наблюдается не только в пахотном слое, но и в более глубоких слоях исследованных почв. В пахотном слое черноземов преобладает необменное поглощение калия, а количество обменного калия возрастает в меньшей степени. В сероземах существенно увеличивается содержание как обменного, так и необменного, поглощенного калия. Промывной режим почв, создаваемый орошением, способствует миграции калия по профилю и накоплению его различных форм в нижних слоях почвы.

При систематическом внесении удобрений происходит фиксация содержащихся в удобрениях одновалентных катионов калия и аммония почвенными коллоидами. Это связано с вхождением катионов внутрь кристаллической решетки минералов. Существенное значение в переходе калия и аммония в необменное состояние имеют тип глинистого минерала, гранулометрический состав почвы, содержание в ней органического вещества, реакция почвенного раствора, концентрация катионов калия и аммония в почвенном растворе, состав и концентрация сопутствующих катионов, степень насыщенности поглощающего комплекса данным катионом и гидротермические условия, в которых происходит фиксация.

3.6. Содержание различных форм калия в почвах при длительном применении удобрений, мг КгО/ЮО г почвы

Обменный калий

Необменный калий

Почва, опытное учреждение

Вариант

опыта

Общее

со

держа

ние

Увеличение от удобрений

Общее

со

держа

ние

Увеличение от удобрений

Дерново-подзолистая

Контроль

8,6

-

63,6

-

пылевато-песчанисто-

Навоз

15,2

6,6

67,7

4,1

суглинистая (ТСХА)

ЫРК

14,8

6,2

67,1

3,4

Дерново-подзолистая

Контроль

8,6

-

140

-

тяжелосуглинистая

Навоз

14,9

6,3

147

7,0

(ДАОС)

ЫРК

14,8

6,2

146

6,0

Серая лесная легко

Контроль

11,1

-

211

-

суглинистая (ВНИИ

Навоз

33,8

22,7

220

9,0

лубяных культур)

ЫРК

30,0

18,9

214

3,0

Выщелоченный черно

зем легкосуглинистый

Контроль

12,2

-

258

-

(Мироновский НИИ

Навоз

17,5

5,3

276

18,0

селекции и семеноводства пшеницы)

ЫРК

16,4

4,2

272

14,0

Типичный серозем (Ак-

Контроль

33,8

-

527

-

Кавакская опытная

Навоз

55,4

21,6

557

29,0

станция)

ЫРК

40,7

6,9

545

18,0

Необменное поглощение катионов снижает доступность их растениям и коэффициент использования азотных и калийных удобрений. Фиксация катионов в значительной степени определяется типом почвы. Так, дерново-подзолистые почвы характеризуются невысокой способностью фиксировать калий, несмотря на высокую дисперсность минералов. Это объясняется кислой реакцией почвенного раствора, ненасыщенностью почв основаниями, невысоким содержанием органического вещества и повышенной влажностью почв. В таких случаях создаются неблагоприятные условия для необменного поглощения калия, который фиксируется лишь в небольшом количестве и только в верхнем пахотном слое почвы.

Известкование и длительное применение навоза повышают фиксирующую способность кислых почв в отношении калия по сравнению с минеральными удобрениями, что связано с увеличением количества органического вещества, а также коагулирующим действием двухвалентных катионов, входящих в состав навоза и известковых удобрений. При совместном внесении азотных и калийных удобрений в связи с конкурирующим действием иона ИН/, входящего в состав удобрений, фиксация калия снижается более чем в 2-3 раза.

Длительное применение азотных удобрений сопровождается увеличением количества фиксированного аммония в почве. Почвы легкого гранулометрического состава фиксируют аммоний в меньшей степени, чем почвы более тяжелые, так как фиксация связана с илистой фракцией и составляющими ее глинистыми минералами. При систематическом внесении азотных удобрений увеличение содержания фиксированного аммония происходит не только в пахотном, но и в более глубоких слоях почвы, особенно на почвах легкого гранулометрического состава. По-видимому, необменно-поглощен- ный аммоний вымывается в нижние слои с коллоидами, содержание которых вниз по профилю почвы заметно возрастает.

При совместном внесении азотных и калийных удобрений фиксация аммония снижается вследствие конкурирующего действия калия. Необменное поглощение аммония при внесении навоза менее выражено, чем в вариантах с минеральными удобрениями. Это объясняется повышенной фиксацией калия, улучшением физикохимических свойств почвы, а следовательно, и более усиленной нитрификационной способностью почв. В серых лесных почвах фиксация калия и аммония выражена сильнее, чем в дерново- подзолистых.

Реакция почвенного раствора, минералогический состав этих почв и повышенное содержание органического вещества способствуют усилению этого процесса. Промывной режим обусловливает увеличение катионов не только в пахотном, но и в нижних слоях почвенного профиля. Внесение минеральных удобрений сопровождается более высокой по сравнению с навозом фиксацией катионов.

В черноземах условия для фиксации катионов исключительно благоприятны: высокая насыщенность поглощающего комплекса основаниями, более высокое значение pH по сравнению с дерново- подзолистыми почвами, большое количество органического вещества, минералогический состав коллоидной фракции с преобладанием монтмориллонитовой группы, периодическое пересыхание верхнего слоя, при котором происходит необратимая коагуляция коллоидов, - все это способствует необменному поглощению катионов.

Совместное внесение азотных и калийных удобрений существенно не снижает фиксацию калия, так как в черноземах интенсивно протекают процессы нитрификации. Это же является и причиной небольшого увеличения количества фиксированного аммония в удобренных вариантах. Фиксация калия и аммония происходит только в верхних слоях черноземов. Аммоний минеральных удобрений фиксируется интенсивнее, так как отличается большей подвижностью, чем аммоний навоза.

В каштановых почвах и сероземах многолетнее применение удобрений приводит к увеличению количества необменного калия и аммония. Переход этих катионов в необменно-поглощенное состояние связан с преобладанием гидрослюдистых минералов в составе илистой фракции почв. Эти минералы обладают исключительно высокой фиксирующей способностью в отношении одновалентных катионов. Большое значение имеют также щелочная реакция почвы, насыщенность двухвалентными основаниями и периодическое пересыхание почв в условиях жаркого климата сухостепной и пустынной зон.

Промывной режим в условиях орошения обусловливает увеличение фиксированных катионов в нижних слоях почвенного профиля. Совместное внесение азотных и калийных удобрений слабо влияет на фиксацию катионов, так как минералогический состав этих почв имеет высокую емкость фиксации одновалентных катионов.

По содержанию обменного калия и фиксированного аммония почвы располагаются в такой последовательности: дерново- подзолистые lt; серые лесные lt; черноземы lt; каштановые lt; сероземы.

В пределах одного типа количество необменных катионов возрастает от почв легкого к почвам тяжелого гранулометрического состава. Запасы необменных катионов значительны, и их необходимо учитывать при оценке плодородия почв и балансовых расчетах.

Закрепление азота в почве в виде необменно-поглощенного аммония происходит в первые годы систематического применения удобрений, и при заполнении емкости фиксации дальнейшего увеличения количества фиксированного аммония при внесении удобрений не происходит.

Фиксация калия на дерново-подзолистых почвах небольшая и не представляет опасности, так как необменный калий почвенных коллоидов является главным источником пополнения запасов обменного калия, доступного для питания растений.

Калий, как и аммоний, наиболее активно фиксируется в первые годы внесения удобрений, и при заполнении емкости фиксация необменного поглощения калия во времени снижается, а доступность его растениям, а следовательно, и коэффициент использования его растениями возрастают.

Важным показателем плодородия почвы является ее биологическая активность - совокупность биологических и биохимических процессов, протекающих в почве, определяющихся генетическими способностями почвы, гидротермическими условиями, агротехническими мероприятиями. Биологической активностью почв в значительной мере определяется степень минерализации и гумификации растительных остатков, мобилизационная способность почв, а следовательно, и обеспеченность растений доступными элементами питания. Связь биологической активности почвы с ее плодородием изучена в меньшей степени. Установлено, что систематическое применение удобрений в севооборотах активизирует деятельность почвенной биоты.

На дерново-подзолистых кислых почвах существенное влияние на активность биологических процессов в почве оказывает известкование. Периодическое известкование снижает содержание подвижного алюминия и обменного водорода, улучшает условия жизни микроорганизмов в почве, что усиливает процессы минерализации органического вещества.

Положительное действие на биологическую активность оказывает навоз в чистом виде, в сочетании с минеральными удобрениями и известкованием (табл. 3.7).

3.7. Влияние систематического применения удобрений на биологическую активность почвы (Н.В. Евдокимова)

Вариант

С02, мг/(м2 • ч)

Микроорганизмы, млн кл. /г почвы

Нитрифика- ционная способность, мг N - Ж)3/кг почвы

Подвижный А1, мг/100 г почвы

1

2

1

2

1

2

1

2

ТСХ А

Контроль

62

162

0,6

15,4

2,8

4,3

10,0

0,72

Навоз

111

212

1,05

19,5

9,8

12,4

4,4

0,27

ЫРК

86

174

1,3

13,0

7,9

6,3

7,2

0,45

Навоз + ЫРК

107

214

3,1

19,8

10,5

9,8

2,3

0,18

ЦОС ВИУА

Контроль

184

193

12,3

36,2

23,2

22,0

4,3

0,3

Навоз

213

210

24,8

35,6

25,8

20,8

2,5

0,1

ИРК

182

179

18,7

29,0

17,3

19,3

3,8

0,5

Навоз + ИРК

-

234

-

30,8

-

15,9

-

0,3

Примечание: 1- без извести, 2 - по извести.

Влияние удобрений на ферментативную активность дерново- подзолистых почв аналогично влиянию на общую биологическую активность. Максимальная активность ферментов отмечена на фоне навоза. Минеральные удобрения без извести оказывают слабое влияние на ферментативную активность, а на фоне извести повышают ее.

На черноземе, темно-серой лесной почве и сероземе навоз в чистом виде и совместно с минеральными удобрениями положительно действует на ферментативную активность. В большинстве случаев повышается активность уреазы, так как для ее продуцентов - уробактерий благоприятной является нейтральная или слабощелочная реакция почвы. Этим объясняется более высокая активность уреазы на фоне навоза по сравнению с минеральными удобрениями. Возрастает активность и инвертазы под влиянием удобрений. Причем активность процессов разложения и синтеза безазотистых форм органического вещества возрастает в одинаковой степени на фоне навоза и минеральных удобрений.

На активность каталазы удобрения почти не влияют. В целом напряженность биохимических процессов в почве зависит от ряда факторов и обусловливается в значительной степени особенностями почв и видом удобрений.

Следовательно, агрохимические средства оказывают комплексное воздействие на плодородие и свойства почвы:

  1. Подкисляют или подщелачивают почвенный раствор.
  2. Улучшают или ухудшают агрохимические свойства почвы.
  3. Усиливают или ослабляют биологическую и ферментативную активности почвы.
  4. Способствуют усилению или ослаблению физико-химического и химического поглощения.
  5. Способствуют мобилизации или иммобилизации токсических элементов и радионуклидов.
  6. Усиливают процессы минерализации или синтеза гумуса в

почве.

  1. Ослабляют или активизируют биологическую фиксацию N2 из атмосферы.
  2. Усиливают или ослабляют действие других питательных элементов почвы или удобрений.
  3. Способствуют мобилизации или иммобилизации биогенных макро- и микроэлементов почвы.
  4. Вызывают антагонизм или синергизм ионов в почве при поглощении растениями, что влияет на обмен веществ.

Оптимизация плодородия почв - важнейшая проблема агрохимии независимо от направления земледелия. Благодаря разработ

кам научно-исследовательских учреждений и особенно данным длительных стационарных опытов с удобрениями в Географической сети стала возможной оптимизация плодородия почвы по агрохимическим и агрофизическим показателям. Показатели плодородия почвы являются оптимальными в том случае, если они обеспечивают формирование высокого урожая и качества продукции всех культур севооборота, повышают экономическую эффективность и улучшают экологическую ситуацию в конкретном агроценозе. Оптимальные параметры плодородия почвы должны соответствовать биологическим требованиям всех культур севооборота и способствовать реализации их потенциальной продуктивности.

Поэтому плодородие почвы важно рассматривать и оценивать по комплексу показателей в соответствии со специализацией севооборота. О комплексе оптимальных показателей плодородия и свойств, например, дерново-подзолистых средне- и легкосуглинистых почв можно судить по данным табл. 3.8.

3.8. Показатели плодородия разных почв и урожаи сельскохозяйственных

культур

Показатели плодородия почв и урожайность

Типы суглинистых почв

чернозем

обыкно

венный

серая

лесная

дерново-

подзолис

тая

серозем

типич

ный

Агрофизические свойства почв

Пахотный слой, см

35

30

27

35

Плотность, г /см3

1,10

1,20

1,25

1,30

Пористость общая, %

59

55

50

46

Влагоемкость, % от массы

30

29

27

25

Водопрочные агрегаты 0,25 мм, %

60

50

40

25

Агрохимические и физико-химические свойства почв

Гумус, % / т /га

7,0 / 270

3,0 / 90

2,5 / 75

1,3/60

Азот, % / т/га

0,30/12,0

0,20/7,2

0,15/5,0

0,14/6,3

Фосфор подвижный, мг/100 г почвы

20

20

20

4

Калий обменный, мг/100 г почвы

35

20

15

400

Урожайность, ц/га

Пшеница озимая

60

50

45

50

Ячмень

-

45

32

40

Многолетние травы (сено)

120

75

55

120

Картофель

-

250

250

120

Хлопчатник

-

-

-

45

Оптимальные параметры основных показателей плодородия почвы создаются путем применения комплекса агротехнических приемов и агрохимических средств. Почвенным институтом им.

В.В. Докучаева предложены параметры основных показателей плодородия почв, обеспечивающие высокую урожайность сельскохозяйственных культур. Они дифференцированы в зависимости от свойств почвы, специализации земледелия и других условий. Например, для почв дерново-подзолистого типа важным показателем является оптимальный уровень ее кислотности, который определяется с учетом специализации севооборота, биологических особенностей культур, гранулометрического состава, суммы и состава поглощенных катионов и т.д. Оптимальные уровни рНКс1 Для дерново- подзолистых почв установлены с учетом биологических особенностей культур, гранулометрического состава почвы и климатических условий зоны.

Одной из основных причин различной чувствительности растений к кислой реакции почвы являются наличие и неодинаковая подвижность в ней алюминия, причем культуры реагируют не только на содержание в почве активных его форм, но и на соотношение обменного кальция и алюминия или суммы кальция и магния и алюминия. Чем выше это соотношение, тем слабее отрицательное действие алюминия.

Проблема оптимизации реакции почвенного раствора обострена еще и расширением применения физиологически кислых минеральных удобрений, приводящих к резкому обеднению пахотного горизонта кальцием. Поддержание оптимальной реакции среды кислых почв неразрывно связано и с научно обоснованной технологией их известкования.

В наибольшей степени определяет плодородие почвы гумус. В нем содержатся почти весь запас азота, значительная часть фосфора и серы, а также калия, кальция, магния и других питательных веществ. Способы создания бездефицитного баланса гумуса в почве, расширенного его воспроизводства - важная задача агрохимии. Определены оптимальные показатели содержания гумуса в дерново- подзолистых почвах: в песчаных - 1,8-2,0, супесчаных - 2,0-2,5, суглинистых - 2,6-3,0%. Для поддержания бездефицитного баланса гумуса в этих почвах необходимо вносить ежегодно соответственно 16-18, 13-15 и 10-12 т навоза.

Для поддержания оптимального содержания гумуса в кислых дерново-подзолистых и серых лесных почвах рекомендуется сочетать известкование, применение органических и ежегодное внесение азотных удобрений в дозах, покрывающих не менее 90% выноса азота культурами севооборота, обязательное включение в структуру посевных площадей бобово-злаковых трав. Дозы органических удобрений зависят от содержания гумуса в почвах и их гранулометрического состава. Оценку азотного режима почв в большинстве зон страны проводят по содержанию в них минерального азота. Существуют различные модификации оценки оптимизации содержания азота в почве в зависимости от почвенно-климатических условий.

Одной из главных характеристик общей окультуренности почв служит содержание подвижного фосфора, при котором достигаются наибольший урожай возделываемой культуры и отсутствие эффекта от дополнительно вносимых фосфорных удобрений. При этом следует ориентироваться на ведущие и наиболее требовательные к уровню фосфорного питания культуры севооборота в конкретных почвенно-климатических условиях.

Важность оптимизации фосфатного режима диктуется еще и тем, что значительные площади пахотных земель характеризуются низкой обеспеченностью подвижным фосфором. Кроме того, дефицит фосфора из-за ограниченности ресурсов фосфатного агрохимического сырья возможен и в перспективе. Исследованиями в длительных стационарных опытах установлены значения оптимального содержания подвижного фосфора для основных типов почв (табл. З.9.).

3.9. Оптимальное содержание подвижного фосфора в основных типах почв

Почва и метод определения

Нижняя граница оптимального содержания Р2О5, мг/100 г

Затраты фосфорных удобрений для повышения содержания подвижного фосфора в почве на 1 мг/100 г, кг/га

Дерново-подзолистые и серые лесные, песчаные и супесчаные (по Кирсанову)

10,1-15,0

40-60

Дерново-подзолистые и серые лесные легко- и среднесуглинистые (по Кирсанову)

10,1-15,0

60-90

Дерново-подзолистые и серые лесные тяжелосуглинистые (по Кирсанову)

10,1-15,0

90-120

В среднем для почв Нечерноземной зоны (по Кирсанову)

10,1-15,0

80

То же (по Эгнеру-Риму)

7,1-14,0

80

Чернозем некарбонатный (по Чирикову)

10,1-15,0

50-120

Чернозем карбонатный и каштановая почва (по Мачигину)

3,1-4,5

90-170

Серозем (по Мачигину)

3,1-4,5

130-400

За оптимальный уровень принято содержание подвижного фосфора (Р2О5) в почве, при котором может быть достигнуто не менее 90-95% от максимального урожая, а недостающие 5-10% (на грани достоверности опыта) восполняются фосфорными удобрениями, компенсирующими вынос. Такой уровень фосфатного режима позволяет получать в условиях обеспечения другими факторами роста максимально возможные в настоящее время урожаи возделываемых в каждой зоне культур (т/га):

Дерново-подзолистые

озимая пшеница

5,0-5,5

и серые лесные почвы

картофель

25-30

нчз

ячмень

4,0-4,5

Обыкновенные,

озимая пшеница

5,5-6,0

оподзоленные

кукуруза

7,0-7,5

и мощные черноземы

сахарная свекла

35-40

Каштановые и

хлопчатник

4,0-5,0

сероземные почвы

сахарная свекла

50-60

Продуктивность севооборотов при этом достигает 40-50 ц/га зерновых единиц. На орошаемых землях в условиях повышенной продуктивности требуются более высокие уровни обеспеченности подвижным фосфором. Увеличение содержания подвижного фосфора в почве от низкого (2-4 мг/100 г почвы) до среднего (8-10 мг/100 г почвы) сопровождается наиболее высокими прибавками урожая. Дальнейшее его повышение приводит к снижению величины прибавок, и, наконец, урожаи, достигнув максимального в зоне оптимальных значений содержания подвижного фосфора в почве, стабилизируются.

Основным показателем обеспеченности растений калием принято считать содержание его в почве в обменной форме. В почве имеются значительные запасы калия и существует динамическое равновесие между различными его формами: калий почвенного раствора, обменный и необменный (фиксированный и калий природных глинистых минералов). В процессе питания растений нарушается динамическое равновесие и вовлекаются все формы почвенного калия. При этом имеют значение степень подвижности обменного калия, скорость восстановления его из резервных необменных форм, что затрудняет выбор объективного показателя оптимизации содержания калия в почве.

Величина степени обеспеченности почв подвижным калием определяется разными методами в зависимости от типа почвы (табл. 3. 10).

Оптимальные уровни содержания обменного калия по типам почв приведены в табл. 3.11. Эти параметры обеспеченности почвы калием могут быть уточнены при специализации севооборота, известковании кислых почв, уровне обеспеченности почвы азотом и

фосфором, биологических особенностях культур и других условиях. Однако в практике земледелия этими показателями вполне можно пользоваться при определении оптимального обеспечения культур на заданную продуктивность.

3.10. Градации почв по обеспеченности калием, мг К20/100 г

Обеспеченность почв калием

По Кирсанову, 0,2 н. НС1

По Масловой,

1 н. СН3СООЫН4

По Чирикову, 0,5 н. СНзСООН

18

і-

I ^

По Пейве, 1,0 н. ЫаС1

По Эгнеру-Риму, молочнокислый кальций

pH

5,1

pH

5,1-6

pH

6,0

Очень низкая

0-4

0-5

0-2

0-10

Низкая

4-8

5-10

2-4

10-20

0-5

lt;10

lt;9

lt;8

Средняя

8-12

10-15

5-8

20-30

5-10

10-20

9-18

8-16

Повышенная

12-17

15-20

9-12

30-40

10-15

Высокая

17-25

20-30

13-18

gt;40

15-25

gt;20

gt;18

gt;16

Очень высокая

gt;25

gt;30

gt;19

gt;25

3.11. Обеспеченность почв обменным калием и продуктивность севооборотов

Почва

К20, мг/100 г

Продуктивность, ц/га зерновых единиц в год

Дерново-подзолистые супесчаные и суглинистые

15-20

35-45

Серые лесные

10-15

40-50

Черноземы выщелоченные и типичные (лесостепь)

15-20

45-60

Черноземы мощные, обыкновенные и карбонатные (степь)

15-20

35-45

Черноземы обыкновенные и карбонатные (степь, при орошении)

25-30

50-65

Каштановые, светло- и темно-каштановые (степь, при орошении)

20-30

65-90

Детально изучив калийный режим почв России, М.Х. Шай- мухаметов и Л.С. Травникова (1997) предложили оптимальные параметры содержания обменного калия в зависимости от доли этого элемента в емкости катионного обмена (ЕКО) почв различного гранулометрического состава (табл. 3.12). Чем выше доля калия в ЕКО, тем ниже показатели оптимального содержания обменнопоглощенного калия в почве.

3.12. Оптимальные показатели содержания обменного калия в почвах (М.Х. Шаймухаметов, Л.С. Травникова, 1997)

Почвы

Оптимальное содержание обменного калия

мг К20/100 г

% от ЕКО

Песчаные

14-16

5-10

Супесчаные

16-19

3-5

Суглинистые

19-22

1,8-3

Тяжелосуглинистые и глинистые

22-25

1,2-1,8

На основании обобщения многочисленных экспериментальных данных установлены градации различной степени обеспеченности почв основных почвенно-климатических зон России подвижными формами микроэлементов (табл. 3.13).

  1. Градации обеспеченности почв России подвижными формами микроэлементов (Ягодин, Жуков, Кобзаренко, 2002)

Микро

элемент

Биогео- химичес- кая зона

Почвенная

вытяжка

Обеспеченность почв, мг/кг почвы

очень

бедная

бедная

средняя

богатая

очень

богатая

В

Таежно

лесная

Н20

lt;0,2

0,2-0,4

0,4-0,7

0,7-1,1

gt;1,1

Си

1,0 н. НС1

lt;0,9

0,9-2,1

2,1-4,0

4,0-6,6

gt;6,6

Мо

оксалатная

lt;0,08

0,08-0,14

0,14-0,30

0,30-0,46

gt;0,46

Мп

0,1 н. H2S04

lt;1,0

1,0-25

25-60

60-100

gt;100

Со

1,0 н. HN03

lt;0,4

0,4-1,0

1,0-2,3

2,3-5,0

gt;5,0

Zn

1,0 н. КС1

lt;0,28

0,2-0,8

0,8-2,0

2,0-4,0

gt;4,0

В

Лесо

степная

и

степная

Н20

lt;0,2

0,2-0,4

0,4-0,8

0,8-1,2

gt;1,2

Си

1,0 н. НС1

lt;1,4

1,4-3,0

3,0-4,4

4,4-5,6

gt;5,6

Мо

оксалатная

lt;0,10

0,10-0,23

0,23-0,38

0,38-0,55

gt;0,55

Мп

0,1 н. H2SO4

lt;25

25-55

55-90

90-170

gt;170

Со

1,0 н. HN03

lt;1,0

1,0-1,8

1,8-2,9

2,9-3,6

gt;3,6

Zn

1,0 н. КС1

lt;0,15

0,15-0,30

0,3-1,0

1,0-2,0

gt;2,0

Zn

ацетатно

аммонийная

lt;4,0

4,0-6,0

6,0-8,8

gt;8,8

-

В

Сухо

степная

и

полу

пустын

ная

Н20

lt;0,4

0,4-1,2

1,2-1,7

1,7-4,5

gt;4,5

Си

1,0 н. КЫОя + HNO3 (по Гюль- ахмедову)

lt;1,0

1,0-1,8

1,8-3,0

3,0-6,0

gt;6,0

Мо

lt;0,05

0,05-0,15

0,15-0,50

0,5-1,2

gt;1,0

Мп

lt;6,6

6,6-12

12-30

30-90

gt;90

Со

lt;0,6

0,6-1,3

1,3-2,4

gt;2,4

-

Zn

lt;0,3

0,3-1,3

1,3^,0

4,0-16,4

gt;16,4

Научно-исследовательскими учреждениями Белоруссии проведены многочисленные исследования по определению оптимальных параметров основных показателей плодородия почв (табл. 3.14) и показана примерная модель плодородия дерново-подзолистых суглинистых почв (рис. 3.2).

  1. Примерная модель оптимальных свойств дерново-подзолистых средне- и легкосуглинистых почв

Показатели, характеризующие состояние плодородия

Оптимальные

значения

параметров

Приемы, обеспечивающие достижение оптимальных свойств почвы

Нормативы затрат на изменение свойств пород

1

2

3

4

Технологические свойства

Контурность

Топографический контур поля не менее 15-20 га

Мелиоративное и культурно-техническое воздействие

-

Эродированность

Отсутствует, слабо выражена

Способы сева, обработка почвы, травопольные севообороты

-

Завалуненность

Отсутствует, менее 10 м3/га

Культуртехнические работы, уборка камней

-

Морфологические признаки

Мощность и характеристика верхних слоев почвы

Пахотный горизонт 25-30 см, темносерый; подзолистый отсутствует

Органические удобрения, периодическое углубление пахотного слоя с известкованием

-

Структурность

Хорошо выражена, содержание водопрочных агрегатов размером более 0,25 мм - 70-80%

Органические удобрения, известкование, наличие в севообороте многолетних трав

-

Агрохимические свойства

Гумус

2,0-2,5%; запас 60- 70 т/га; соотношение Сгк:Сфг=1,1-1,2

Органические удобрения 10-14 т/га севооборотной площади, многолетние травы в севообороте - 12-20%

0,025 -0,036% гумуса от 10 т навоза в зависимости от структуры посевных площадей

Содержание

азота

Доступные формы азота (ЫОз- + ЫН/): содержание 3,0-4,5 мг/100 г почвы; запасы 100-220 кг/га; возможное потребление из почвенных ресурсов за вегетацию до 50-60 кг/га

На 1 га севооборотной площади: органические удобрения - 10-14 т; минеральные азотные удобрения - 90-100 кг; бобовые культуры

-

Запасы

подвижных

фосфатов

25-30 мг/100 г почвы (по Кирсанову) 600- 700 кг/га; возможное потребление из почвенных ресурсов за вегетацию до 60-70 кг

Органические, минеральные (фосфорные) удобрения с расчетом на создание положительного баланса

40-45 кг Р205 в виде удобрений для смещения содержания элемента на 1 мг/100 г почвы

Запасы

обменного

калия

20-25 мг/100 г почвы; 500-550 кг/га; возможное потребление из почвенных ресурсов за вегетацию до 180-200 кг/га

Органические, минеральные (калийные) удобрения с расчетом на создание положительного баланса

60-70 кг К20 в виде удобрений для смещения содержания элемента на 1 мг/100 г почвы

1

2

3

4

Содержание микроэлементов, мг/кг почвы

Медь - 3—4, кобальт 0,8 -1,2, молибден - 0,2- 0,4, бор - 0,5-0,6, цинк - 6,0-7,0

Органические и микроудобрения

-

Содержание

подвижного

магния

10-12 мг/100 г почвы; 200-250 кг/га

Доломитизированные

известняки

-

Реакция

почвенного

раствора

рНКс1 6,0-6,5; рНнго 6,5-7,0; подвижный алюминий отсутствует; гидролитическая кислотность 1,5-2,0 ммоль/100 г

Известкование в расчете на нейтрализацию 0,75-1,0 гидролитической кислотности 1 раз в 4—5 лет

От 1 т качественных известковых материалов смещение pH в первый год на 0,15-0,2 на суглинистых почвах и на 0,2-0,35 - на супесчаных

Состояние

почвенного

поглощающего

комплекса

Сумма поглощенных оснований 8-12 ммоль/100 г; степень насыщенности основаниями 80-90%; соотношение поглощенных Са:К = 15-17

То же

-

Водно-воздушный

режим

Коэффициент использования годовых осадков 0,6-0,7; запас продуктивной влаги в слое 0- 50 см к началу вегетации 130-150 мм; число дней в году с оптимальным увлажнением 180-200; объемная масса 1,1- 1,2 г/см3; порозность общая 50-55%; воздухо- емкость 25-30%

Органические удобрения; рациональная система обработки почв (своевременное сохранение и накопление влаги); снижение деформирующего воздействия сельскохозяйственных машин (переуплотнения почв)

-

Биологические

свойства

Высокая активность почвенных ферментов: инвертазы (более 1 мг глюкозы), полифенол- оксидазы (свыше 3 мг пурпургалина), каталазы (более 1,3 мл кислорода); низкая активность пероксидазы, высокая нитрификационная способность

Органические и минеральные удобрения; известкование; обработка почвы, обусловливающая благоприятный водновоздушный режим

-

Рис. 3.2. Примерная модель тодородия дерново-подзолистых суглинистых почв

<< | >>
Источник: Минеев В.Г.. Агрохимия: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Изд-во МГУ, Изд-во «Колос». — 720 с., [16] л. ил.: ил. — (Классический университетский учебник).. 2004

Еще по теме ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ И СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПРИ СИСТЕМАТИЧЕСКОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ:

  1. УДОБРЕНИЕ НАВОЗОМ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ Поступление питательных элементов и органического вещества
  2. ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ В РЕЗУЛЬТАТЕ ТРОФИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖИВОТНЫХ
  3. ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОРФЯНЫХ ПОЧВЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ А. С. Моторин, Ю. В. Сивков
  4. Часть 2 ВИДЫ УДОБРЕНИЙ, ИХ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА, УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ДОЗ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
  5. Глава 3 АГРОХИМИЯ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ
  6. ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ СИСТЕМЫ УДОБРЕНИЯ Основы системы удобрения
  7. ПРИМЕНЕНИЕ УДОБРЕНИЙ
  8. ПРИМЕНЕНИЕ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ
  9. 3.6. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
  10. О зависимости продуктивности растений от свойств почвы.
  11. Удобрение почвы