Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Почвенно-агрохимические основы адаптивно-ландшафтной организации систем земледелия ВКЗП. Учебное пособие
.pdf
Локальные особенности почвенно-климатических условий
почвенного покрова, так и для отдельных его составляющих и свойств, например, для показателя рН, содержания гумуса. Академик И.В. Тюрин [1965] писал, что «<…>
размеры накопления гумуса определяются: величиной
ежегодного прихода органических остатков, коэффициентом разложения этих остатков и коэффициентом разложения самого гумуса». Как известно, возрастание
интенсивности минерализации органического вещества
при известковании, применении удобрений сопровождается приходом дополнительного количества свежего растительного материала в почву за счет лучшего развития
растительности. Поэтому в определенных условиях синтез гумусовых соединений может превалировать над процессами минерализации.
Отмечается убыль гумуса в материалах почвенноагрохимических обследований сельскохозяйственных
угодий. Нельзя забывать, что это может быть следствием эрозионного сноса гумусового слоя с припашкой
лишенного гумуса подпахотного слоя.
В автоморфных минеральных почвах ВКЗП под луговой растительностью содержание гумуса может
быть значительным. Так, при обследовании территории Соколовского Опытного поля б. Вятской сельскохозяйственной опытной станции (1916–1917 гг.) содержание гумуса в дерново-мелкоподзолистой суглинистой почве на красно-бурых моренных глинах
(луговая растительность) характеризовалось следующими величинами (табл. 1.44).
Таблица 1.44. Содержание гумуса в почвенных разрезах,
[Орлов, 1927]
А
пах
¹ ð àçð åçà Глубина, см Гумус, %
4 0 – 23 4,41
5 0 - 20 3,43
6 0 – 10 6,75
15 0 - 23 5,37
Утверждается, что гумусонакопление в рассматриваемой зоне остановился на уровне 1,4–1,6 %, оно
выше на целинных почвах (по-видимому под травяным
покровом) и на этом основании делается вывод о снижении содержания гумуса на 30% и более за годы
101
Глава I
сельскохозяйственного использования пашни. Однако
нельзя забывать, что под естественными кормовыми
угодьями, под пологом леса запасы гумуса часто сосредоточены в слое 0–10, 0–15 см, а пахотный слой
повсеместно составляет 20–25 см. Очевидно, срабатывает эффект «разбавления» гумусосодержащего
слоя, а не потери гумуса.
Как известно, синтез и распад органического вещества в почвах тесно связан с биологической активностью, что дало основание Д.С. Орлову и О.Н. Бирюковой [1984] вывести средние значения климатических и гумусных показателей для пахотного слоя почв в
географическом аспекте (табл.1.45).
Таблица 1.45. Средние значения климатических
и гумусных показателей для почв зонально
генетического ряда, А
Показатели 1 2 3 4 5 6
Äíè ñ t âûøå 100 Ñ 50 92 110 130 144 154
Сумма осадков, мм 353 565 584 518 524 535
Радиац. баланс, ккал/см2/год 12,7 25,2 33,5 39,1 36,2 36,7
С общий, % 1,7 1,4 1,7
ÃÊ-1 7,9 9,6 17,0 13,9 7,1 8,2
ÃÊ-2 íåò нет 7,5 13,3 29,2 27,7
Сумма 11,6 10,7 23,3
Сумма ФК 24,2 17,0 30,0 31,0 19,0 17,5
Ñ
: Ñôê 0,48 0,70 0,75
ãê
Примечание. 1 — тундровые, 2 — подзолистые, 3 — дерново-подзолистые, 4 — серые лесные, 5 — черноземы выщелоченные и 6 — типичные.
3,1 4,2 4,9
33,8 39,3 40,1
1,10 2,07 2,30
пах
Общая закономерность — чем больше климатических ресурсов (как следствие, хорошо развитая растительность, например, степная), тем выше содержание
гумуса, содержание наиболее ценных гумусовых соединений — гуматов и шире отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот. На северо-востоке Нечерноземья из-за континентальности климата,
короткого периода с температурой воздуха выше 10°С,
интенсивность и период биоэнергетического обмена
значительно ниже. Поэтому темпы гумусообразования
занижены. Даже при систематическом известковании
кислых почв, применение минеральных удобрений и
средних доз (20 т/га за 10-летнюю ротацию севооборо-
102
та) навоза обеспечивает лишь стабилизацию содержа-
Локальные особенности почвенно-климатических условий
ния гумуса в почве [Метельский, 1969]. Ограниченное
гумусонакопление в северных районах, по Докучаеву,
объясняется меньшим количеством растительных остатков, низкими температурами и излишком воды при сравнительно слабом доступе воздуха, что приводит к образованию иных продуктов гниения, т. е. фульватного гумуса в отличие от гуматного черноземов. В глинистых
почвах наоборот, замедляется минерализация ОВ и синтез гумуса. При освоении целинных земель под пашню
меняется характер накопления и трансформации органического вещества. До установления нового стационарного уровня теряется 10–40% органического углерода.
По-видимому, в условиях залежной системы (при залужении пашни) общее количество гумуса в профиле не
уменьшается, а может возрастать.
Содержание гумуса в почве каждого почвенноклиматического района представляет собой некую константную величину, она варьирует в пределах определенного лимита и прирост его количества связан с
длительным периодом окультуривания почв с применением достаточно высоких доз органических удобрений, расширением посевов бобовых культур, сокращением площадей чистых паров. И.В. Тюрин [1965] указывал, что «…при известных постоянных условиях в
отношении поступления и разложения накопление
органического вещества в почвах имеет предел, выше
которого накопление невозможно». Интенсивность
накопления гумуса во многом определяется свойствами самой почвы (табл. 1.46).
Таблица 1.46. Изменение содержания гумуса в зависи
мости от окультуренности почвы, извести и мине
ральных удобрений [Юлушев, 1989]
Варианты
Исходная почва 2,41 ± 0,12 100 1,33 ± 0,03 100
Без растений
Áåç Ñà è NPK 2,29 ± 0,14 -5 1,33 ± 0,06 0,0
NPK 2,32 ± 0,06 -4 1,64 ± 0,10 23
ÈÌ + NPK 2,47 ± 0,04 2 2,04 ± 0,05 53
Примечание. 1 — содержание гумуса, %. 2 — ±, в % к
исходным данным.
средне окультурен ная слабо окультуренная
1 2 1 2
2,14 ± 0,26 -11 не закладывался
Дерново -подзолистая почва
×åðå ç 6 ë åò
103
Представленные данные показывают, что на средне окультуренной почве отмечается лишь тенденция
к снижению количества гумуса при поддержании почвы без растений (по типу чистого пара). А на слабо
окультуренной почве при возделывании растений на
фоне удобрений содержание гумуса возрастает на
четверть, еще на четверть при их сочетании с известкованием.
Изучение динамики содержания гумуса в почвах
возможно за длительный период наблюдений, приведенные выше данные дают лишь представление об
общих тенденциях этого процесса, причем, не столь уж
безнадежных. Возможны более интенсивные потери гумуса из почв с высоким его содержанием, однако экспериментальных данных пока нет.
Распределение гумуса по профилю. По В.В. Докучаеву формирование гумусового профиля происходит
путем проникновения гумусовых веществ с нисходящими токами воды, что не всегда согласуется с типами водного режима. П.А. Костычев указывал, что глубина накопления гумусовых веществ хорошо согласуется с глубиной проникновения корней.
Указывается, что в нижних горизонтах профиля преобладают фульвокислоты — вероятно здесь мало гуминовых кислот.
Хотя гумус распределяется по всему профилю почвы, основная его масса сосредоточена в пахотном слое
и поэтому все расчеты ведутся применительно к этому
слою.
Общий запас гумуса в пахотном горизонте =
Г х П х Д, где
Г — содержание гумуса, %
П — мощность пахотного слоя, см
Д — объемная масса почвы:
песчаные и супесчаные — 1,4
легкосуглинистые — 1,3
средне- и тяжелосуглинистые — 1,2
Баланс гумуса. В почвах одновременно идет минерализация гумуса с высвобождением элементов питания в доступной растениям форме и его синтез. В слу-
104
Глава I
Локальные особенности почвенно-климатических условий
чае преобладания синтеза над минерализацией обеспечивается расширенное воспроизводство гумуса, следовательно, почвенного плодородия. Факторы, определяющие интенсивность этих процессов, те же, что и
для органического вещества:
n тепло — у нас недостаточно. Для интенсивной ра-
боты микроорганизмов требуется > 10°С;
n влага — в целом достаточна, но распределение во
времени и в пространстве неравномерное. При
анализе микросиноптической ситуации за вегетационный период в 30–40% случаев отмечается переувлажненность, сопровождаемая низкими (ниже
о
) температурами, в 25% случаев наблюдается не-
10
достаток влаги;
n наличие свежего органического вещества. Из-за низ-
кой урожайности сельскохозяйственных культур
(минимальный приход растительных остатков), слабой насыщенности органическими удобрениями в
большинстве микроорганизмы ощущают его недостаток;
n благоприятная реакция почвенного раствора —
80% пашни представлены кислыми почвами, где
активность микрофлоры весьма слаба;
n качество гумусовых веществ — в составе гумуса пре-
обладают фульватные, более устойчивые к микробиологическому разложению и более мобильные формы.
Основные расходные статьи баланса гумуса в зем-
ледельческой провинции:
n минерализация;
n эрозии и дефляции почвенного покрова.
Ежегодная минерализация гумуса на дерновоподзолистых почвах оценивается в 6–7 ц/га, а на
черноземных больше — более 10 ц/га. Если взять относительные величины, картина меняется: минерализация составляет до 1% от общих запасов гумуса в
дерново-подзолистых почвах и до 0,2% в черноземах
(при запасах гумуса около 600 т/га). Предложены усредненные показатели коэффициентов разложения
гумуса в зависимости от характера использования
пашни (табл. 1.47).
105
Глава I
Таблица 1.47. Коэффициенты минерализации гу
муса [Лыков, 1965]
Группы с.-х.
культур
Зерновые,
зернобобовые, лен
Картофель 100-250 3,8 100-250 3,20 100-200 2,6
Корнеплоды, овощи 100-300 4,3 100-300 3,50 150-400 2,7
Сено мн. трав 15-45 0,7 15-45 0,66 20-50 0,5
Однолет. травы, з. к. 100-150 1,8 100-150 1,60 120-180 1,2
Кукуруза на силос 150-250 3,3 150-250 2,9 150-350 2,3
Силосные 100-200 2,1 120-250 2,0 150-300 1,6
Чистый пар - 4,5 - 3,8 - 2,8
Примечание. 1 — урожайность, ц/га. 2 — коэффициент
минерализации гумуса, %.
Дерново-подзолистые Серые лесные
Супесчаные Суглинистые Суглинистые
1 2 1 2 1 2
15-25 2,1 15-25 1,95 20-30 1,5
Допускается усиление минерализации органического вещества вследствие интенсивной обработки почвы, при применении одних минеральных удобрений
и низких урожаях сельскохозяйственных культур.
Поэтому, при урожаях, ниже указанных в таблице,
коэффициенты минерализации целесообразно увеличить на 10–15%, при более высоких урожаях уменьшить
на ту же величину. Наиболее интенсивный распад органического вещества, следовательно, и гумуса происходит при введении чистых паров. По сводке А.Л. Масловой [1936], накопление минерального азота, минерализация гумуса в различных почвах в пару могут
характеризоваться следующими данными (табл. 1.48).
Таблица 1.48. Накопление NNО
и распад гумуса
3
на чистых парах ко времени посева озимых культур
Дерново-подзолистая 3,0 60-90 1,1-1,6 2-3
Серая лесная, суглинок 5,6 65-78 1,2-1,4 1,2-1,4
Выщелоченный чернозем 11,6 75-90 1,6-1,9 0,7-0,9
ò/ãà
N-NÎ3,
êã/ãà
Распад гумуса Почвы Запасы N,
ò/ãà %
Применительно к ВКЗП эти данные подтвердились в условиях лизиметрического опыта (табл. 1.42).
Как видно из данных таблицы, при отсутствии растений (нет потребителя нитратного азота и почвенной
влаги) вымывание азота резко повышается за счет уве-
106
личения количества инфильтрата и концентрации азо-
Локальные особенности почвенно-климатических условий
та в почвенном растворе. При возделывании растений
без удобрений и извести вынос азота был минимальным, а на фоне NPK и извести этот показатель несколько возрастал.
Потери гумуса при эрозионном сносе пашни быть
приняты в следующих размерах (т/га):
n на сильносмытых почвах (А
снесен, окраска
пах
бурая) — 0,3;
n на среднесмытых (припашка горизонта В, бурый
оттенок) — 0,15;
n на слабосмытых (припашка подзолистого горизон-
та, белесоватость) — 0,03.
Приходные статьи баланса гумуса связаны с поступлением в почву растительных остатков после уборки урожая (табл. 1.49), масштабами применения органических удобрений и возможным синтезом гумуса из
единицы ОВ (табл. 1.50).
Таблица 1.49. Норматив накопления растительных ос
татков, т а. с. в. на 1 т основной продукции [Лыков, 1965]
Îçèì ûå çåðí îâûå 1,80 1,50 1,20 1,00 0,80
Яровые зерновые 1,40 1,10 0,90 0,80 0,60
Зернобобовые 1,30 1,10 0,90 0,80 0,50
Гречих а 2,50 2,00 1,50 - -
Лен (соломка) 0,50 0,40 0,30 0,25 Мн. травы (сено) 2,50 1,70 1,30 1,10 1,00
Однолетние травы 1,00 0,80 0,60 0,50 0,40
Силосные 0,25 0,15 0,12 0,10 0,08
Картофель, овощи 0,16 0,13 0,11 0,10 0,08
ò/ãà
< 10 - 20 - 30 - 40 >40 Культура,
< 1,5 - 2,5 - 3,5 - 4,5 > 4,5
Таблица 1.50. Норматив синтеза гумуса
из органических удобрений и растительных
остатков, т из одной тонны субстрата [Лыков, 1965]
Субстрат, остатки
Зерновые, лен, многолет. травы 0,15 0,18 0,20
Кормовые, силосные 0,10 0,12 0,15
Картофель, корнеплоды, овощ и 0,05 0,06 0,07
Солома зерновых 0,15 0,18 0,20
Зеленые удобрения 0,04 0,06 0,06
Навоз 0,06 0,07 0,07
Òîðô 0,08 0,09 0,09
Торфонавозный компост 0,06 0,07 0,08
Дерново-подзолистые
ï, ó ë, ñ, ò, ã
Серые лесны е,
ë, ñ, ò
107
Расчеты, сделанные на основе этих таблиц, убедительно показывают значение многолетних трав, высоких урожаев в сохранении, даже восполнении запасов
гумуса (табл. 1.51).
Таблица 1.51. Баланс гумуса в дерновоподзолистой
суглинистой почве различного использования. Исходное
содержание гумуса 2,1%
Показатели
Минерализация гумуса: %
Синтез гумуса, т/г а нет 0,45 1,04
Прибыль (+), убыль (-), т/га -2,39 -0,74 +0,60
Требуется навоза для в осполнения потерь гумуса, т/га 37 11 0,0
ò/ãà
Чисты й
ïàð
3,8
2,39
Ячмень,
3 ò/ãà
1,9 0,7
1,19 0,44
Градации почв по содержанию гумуса. По содержанию гумуса Л.Н. Александрова и О.В. Юрлова [1984]
рекомендуют следующую градацию дерново-подзолистых почв (табл.1.52).
Таблица 1.52. Градации по содержанию гумуса
дерновоподзолистых почв
в А
Градация по
содержанию
гумуса в А
Крайне низкое 1,0 1,5 2,5 2,0 3,0
Недостаточ ное 1,1-2,0 1,06-2,5 2,6-3,5 2,1-3,0 3,1-4,5
Среднее 2,1-3,1 2,6-3,5 3,6-4,5 3,1-4,5 4,6-6,0
Повышенное 3,1-4,0 3,6-5,0 4,6-6,0 4,6-6,0 6,1-7,5
Высоко е 4,1-5,0 5,1-6,5 6,1-8,0 6,0 7,5
Очень высокое 5,0 6,5 8,0 - -
, %
ïàõ
увлажненные почвы
ï, ó ë, ñ ò, ã ï, ó, ë ñ, ã, ò
пах
Оглеенные
почвы
Картограммы содержания гумуса дают представление об уровне продуктивности почвы, периодическое
их обновление позволяет организовать мониторинг, они
необходимы при оценке устойчивости почв к химическому загрязнению. Высокие уровни содержания гумуса
повышают протекторные свойства наиболее активного
верхнего слоя почвы. Крупномасштабное определение
гумуса заманчиво, но малоинформативно:
n во многих случаях при одинаковом характере ПП,
набора культур и технологии, количества применяе-
мых удобрений как содержание, так и состояние ба-
ланса гумуса складываются по разному. Прежде все-
108
го, это свидетельствует о том, что не все локальные
Глава I
Клевер,
6 ò/ãà
Локальные особенности почвенно-климатических условий
процессы и режимы, определяющие параметры запасов, состояния баланса гумуса нам известны;
n мозаичность ПП в нашей зоне делает некоррект-
ными всевозможные обобщения, усреднения показателей гумусного состояния, и такие материалы
не имеют практического значения.
1.3.9. Азот в почвах
Азот можно переводить с греческого как «не жизнь»
(нежизненный), между тем он — основа белковых молекул,
важнейших других органических соединений. В биосфере
его запасы огромны — атмосферный воздух на
3
/4 состоит из азота. Он самый дешевый элемент, если иметь
в виду биологический азот. С экономической точки зрения азот самый дорогой элемент, если речь идет о техническом азоте. Так, в мировом сельском хозяйстве используется всего лишь 3,5% общей потребительской энергии, из которых 45% необходимы для производства
удобрений. В свою очередь, 90% этой части энергетических затрат приходится на производство азотных туков.
Затраты на производства тонны азота в 9 раз выше затрат на фосфор и в 11 раз — на калий.
Потребности человека в пище, одежде, жилище
всегда связаны с азотом. Поэтому кривая его потребления в мировом хозяйстве является отражением кривой увеличения населения планеты Земля примерно
на уровне 5 кг на душу (табл. 1.53).
Таблица 1.53. Население и потребление азота
в мире [Кудеяров, 2002]
Ãîäû N,
5000 äî í.ý. 0,15 30 1950 12,42 2485
Начало н . э. 1,15 230 1960 14,91 3000 (80)
1000 1,50 305 1970 18,17 3635
1500 2,20 440 1974 4000 (15)
1650 2,75 550 1980 22,30 4456
1800 4,75 952 1987 5000 (10)
1820 1000 (7000) 1990 27,20 5438
1900 6,23 1147 1995 6000 (8)
1920 2000 (120) 2000 32,50 6493
Примечание. В скобках — число лет, необходимое на прирост населения в 1 млн. чел.
ìëí. ò
Население,
ìëí. ÷åë.
Ãîäû N,
ìëí. ò
Население,
ìëí. ÷åë.
109
Название óåïô Д.Н. Прянишников расшифровывал
следующим образом: «Оно искусственно построено
так: «Aльфа» — первая буква всех тогдашних алфавитов, на которых писались научные произведения —
греческого, латинского и еврейского. «Зет» — последняя
буква латинского алфавита, «омега» — греческого и
«тов» — последняя буква еврейского алфавита. Это
кабалистически звучало у алхмиков как вариант на
мотив из Апокалипсиса: «Аз есмь альфа и омега, начало и конец» [цит. из: Представления о круговороте азота …// Природа, 1944. № 2. С. 21].
В природе, в биологических объектах (в почвах,
удобрениях, растениях и животных) азот встречается,
в основном, в следующих формах.
Минеральные формы азота: аммонийный (NH
нитритный (NО2) и нитратный (NO3-).
В органических соединениях: NO
— в нитросое-
2
динениях, производных углеводородов, в которых водородные группы замещены нитрогруппой (R-Н
NO2); NH
+
— форма азота, известная как амидная или
2
аминная группа (аминная группа — производные углеводородов, в которых водородные группы замещены
аминогруппой и амидный азот — в продуктах замещения гидроксильной группы в карбоксилах аминогруппой. Их можно представить также как аммиак, где
+
Н
замещен углеводородным радикалом: О = С —
(NН
— мочевина или карбамид).
2)2
Важно понять процессы, в которых происходят
основные стадии превращения азота. Они однотипны
в растениях и почвах: синтез и распад белков, синтез
и минерализация органического вещества в почвах.
Задача агронома — целесообразно регулировать интенсивность того или другого направления биохимического процесса в почвах и растениях в интересах земледельческой практики.
Роль азота в почвообразовательном процессе. В нашей земледельческой зоне повсеместно азот находится в первом минимуме в биоценозах. Более 95% валового азота почвы находится в органической части почвы, практически в недоступной растениям форме
[Тюрин, 1965]. Знаменитый немец Шульц писал: «Если
110
Глава I
+),
4
C-
2
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]