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
Таблица 1.38. Урожайность культур звена севооборота
на фоне ККС и известняковой муки, т/га.
Стационарный опыт в Учхозе КСХИ
Ôîí Озимая
ðîæü
ÊÊÑ 3,51 3,84 5,46 2,21 1,24
ÈÌ 2,70 2,66 7,02 2,56 1,63
Ячмень
+ клевер
Êëå-
âåð
Озимая
ðîæü
Ячмень
Как и когда вносить известковые удобрения. Химические мелиоранты — удобрения длительного действия. При многократных механических обработках
почвы они тщательно перемешиваются со всей массой
пахотного слоя. К тому же известна большая подвижность катиона кальция в почвах. Именно поэтому рекомендации по послойному внесению известковых
удобрений не имеют практического смысла, наоборот,
только удорожают это мероприятие. По этим же причинам они могут быть внесены в почву в любое время
года (зимой, когда толщина снежного покрова не выше
15–20 см).
Вопрос, под какую культуру вносить известковые
удобрения — некорректный. Главное условие — необходимо, чтобы максимальный сдвиг показателя рН в
сторону щелочного интервала по времени совпал с
размещением на известкованном поле культуры, наиболее отзывчивой на это мероприятие. И наоборот,
культуры, на которые известкование оказывает отрицательное действие, должны размещаться на этом поле
в момент затухания действия мелиоранта. Очевидно,
эти условия будут определяться природой известкового удобрения, нормами их внесения и почвенными
условиями.
Нуждаемость почв в известковании рекомендуется определить по показателям, характеризующим поглотительную способность почвы и степени насыщенности основаниями, отношения культур, возделываемых на данном поле, к реакции почвенной среды.
Недостаточность такого подхода, когда в расчет не
принимаются такие важнейшие свойства, как содержание подвижного алюминия, профильные изменения
кислотных характеристик очевидна и их надо допол-
81
Глава I
нить, взяв за основу предложенную выше агрогруппировку кислых почв.
Установление норм известковых удобрений.
С учетом агрогруппировки почв по кислотности
рекомендованы следующие нормативные подходы к
использованию химических мелиорантов (табл. 1.39).
Таблица 1.39. Нормы извести для дерновоподзолистых
и серых лесных почв, т/га
Расход СаСО
На 0,1 ед. рН
До рН 5,5; 1 группа
2 — ,, - 4,0 2,5–4, 0 1,5–2,0
3 — ,, - 3,0 2,0–3, 0 1,0–1,5
На 0,1 ед. рН
До рН 5,5: 1 группа
2 — ,, - 5,0 3,5–4, 5 2,5–3,0
3 — ,, - 4,5 3,0–4, 0 2,0–2,5
На 0,1 ед. рН
До рН 5,5: 1 группа
2 — ,, - 7,0 5,5–6, 0 3,0–4,0
3 — ,, - 6,0 4,0–5, 0 2,5–3,5
3
0,42 0,50 0,53
0,56 0,66 1,10
0,75 0,89 1,45
ðÍ
5,0 3,0–4,5 2,0–2,5
6,0 5,0–5,5 3,0–4,0
Тяжелосуглинистые, глинистые
8,5 7,5–8,0 4,0–5,0
< 4,5
Песчаные, супесчаные
Суглинистые
ðÍ 4,6
—
ðÍ5,1
–
Примечание. 1, 2, 3 — агрогруппы.
В таблице рекомендуемые нормы указаны в действующем веществе (СаСО3). С учетом влажности,
содержания примесей и недеятельных частиц (крупнее 3 мм) вносят поправки для установления нормы
физического мелиоранта.
Существует способ установления нормы мелиоранта в т/га умножением величины гидролитической кислотности на коэффициент 1,5. Способ более точный, но
агрономический персонал не располагает этими данными в разрезе каждого поля из-за более сложного
характера определения этого вида кислотности.
Периодичность известкования определяется:
n природой химического мелиоранта. Последействие
ККС не более 4–5 лет, а известняковой муки из
82
природных известняков — до 10 лет;
Локальные особенности почвенно-климатических условий
n насыщенностью севооборота культурами, чувстви-
тельными к повышенной кислотности, к высокому
содержанию подвижного алюминия и отзывчивыми на известкование;
n почвенно-климатическими условиями, структурой
рельефа, гидротермическими условиями.
Химическая мелиорация кислых почв на практике
столкнулась с целым рядом проблем:
n недостаток и низкое качество химических мелио-
рантов;
n несовершенство технологии известкования;
n высокий уровень материально-трудовых затрат
при низкой их окупаемости урожаями;
n недостаточность устранения кислотности лишь па-
хотного слоя; отсутствие методических подходов для
работы с корнеобитаемой толщей почвенного профиля;
n усиление подкисления почв в результате интен-
сивной декальцинации корнеобитаемой толщи почвенного профиля на чистых парах и под слаборазвитой растительностью (при низких урожаях).
По расчетам ЦИНАО, ежегодный расход кальция
с гектара достигает 300 кг, а в составе известковых и минеральных удобрениях возвращается в
почву на 20% меньше. Поэтому, несмотря на довольно масштабные объемы известкования до 1990
года, площади кислых (рН ниже 5,6) почв возросли по РФ на 4719,8 тыс. га в т. ч. в Волго-Вятском
экономическом районе на 405,7 [Державин и др.,
1988].
Агрономическая наука, когда она, в основном занималась наукообразным обоснованием директив руководящих органов, также повинна в том, что огромные вложения капитала в химическую мелиорацию
оказались малоэффективны. Так, на территории ВКЗП
широко распространены дерново-подзолистые почвы,
сформированные (или подстилаемые) на породах с
основными свойствами. По-видимому, общая площадь пашни, представленная этими почвами, достигает 7 млн. га
[Природно-с.-х. районирование … 1983]. На почвенных
83
Глава I
картах и агрохимических картограммах площади таких
почв не выделены. Имеются лишь единичные публикации, в основном в периферийной литературе, показывающие отсутствие эффекта от химической мелиорации на этих почвах, отнесенных нами к 3-й агрогруппе [Суров и др., 1976, 1978; Юлушев, 1976]. По нашим
подсчетам, каждый 3-й гектар известкованной пашни
приходится на долю этой агрогруппы. Добавим, что
проведение химической мелиорации (агрохимическое
обследование территорий, составление локальных проектно-сметных документаций, исполнение проектов
в натуре) за счет государственных дотации при отсутствии конкретной ответственности за конечный
результат, породило чувство социального иждивенчество земледельца и ведомств, обслуживающих эти
дотации.
Обобщенные материалы агрохимических обследований почв сельскохозяйственных угодий дают весьма
оптимистичную картину состояния реакции среды пахотных почв. Так, изменение структуры пашни Кировской области по степени кислотности почв по турам
обследований характеризуется следующими данными
(табл. 1.40).
Таблица 1.40. Распределение пашни по степени (рН)
кислотности. Кировская область
Ãîäû
1975–80: òûñ.ãà 1085 706 441 212 202
% 41,0 26,7 16,7 8,0 7,6
1981–85: òûñ.ãà 1052 743 438 220 153
% 39,3 28,2 18,0 8,8 5,7
1986–90 òûñ. ãà 930 696 498 292 126
% 33,2 28,1 20,6 12,5 5,6
1991–95 òûñ. ãà 664 609 548 416 213
% 27,1 24,8 22,4 17,0 8,7
1996–02 òûñ ãà 455 559 591 473 195
% 20,0 24,6 26,0 20,8 8,6
очень средне слабо
< 4,5 4,6–5,0 5,1–5,5 5,6–6,0 > 6,0
Кислые
Близкие к
нейтраль-
íûì
84
Íåé-
траль-
íûå
Локальные особенности почвенно-климатических условий
Таким образом, за период 1975–1990 годы доля кислых почв составляла 83,9%, а за 1991–2002 годы несколько меньше — 72,5% площади пашни или, соответственно,
2196 и 1713 тыс. га (уменьшение площади кислых почв
на 483 тыс. га). С одной стороны, это, наверняка, результат трансформации структуры сельскохозяйственных
угодий — за период после 1990 года площадь пашни
сократилась почти на 400 тыс. га, площадь агрохимических обследований на 256 тыс. га. Естественно, из состава
пахотных угодий в первую очередь были выведены малоплодородные, кислые почвы. С другой стороны, за эти
годы в области резко возросли площади посевов клевера,
люцерны и других многолетних бобовых трав. Эти культуры масштабно используются как сидераты. Ставится
задача довести площади под ними до 25%. Естественно,
такая модификация структуры посевов резко уменьшает
интенсивность декальцинации почв, к тому же сопровождается возрастанием урожаев всех сельскохозяйственных культур. Однако при резком сокращении работ по
химической мелиорации кислых почв после 1990 года
объяснить уменьшение площадей кислых почв только
приведенными выше факторами невозможно. Таким образом, представленные в таблице данные вряд ли могут
служить обоснованием практических мер по улучшению
качества кислых почв. Решение проблемы кислотности
лежит в плоскости каждого поля, обособленного почвенного контура, что соответствует и требованиям современных тенденций перехода к ландшафтно-адаптивной организации систем земледелия.
Известкование, хотя и является временной мерой
санации кислых почвах, справедливо считается началом
земледелия на таких почвах. Можно обойтись и без извести, но тогда хорошие семена, удобрения, все заботы земледельца о своевременном и качественном проведении
полевых работ окупятся наполовину меньшим урожаем,
чем на фоне извести. Известь улучшает фитосанитарное
состояние полей, качество растениеводческой продукции.
Действие извести на урожайность сельскохозяйственных
культур определяется многими факторами, главными из
которых являются биология культуры и сорта, содержание подвижного алюминия (его аналогов) и степень кислотности не только пахотного слоя, всей корнеобитаемой
85
толщи почвенного профиля, гумусированность и обеспеченность растений элементами питания.
1.3.7. Органическое вещество почвы
Совокупность органических соединений представляет собою органическое вещество почвы (далее ОВ).
По существу, горная порода превращается в почву с
момента появления ОВ, с этого момента почва — живое
тело: как всякое живое она рождается, развивается, но,
единственное бессмертное живое тело. Основная часть
ОВ находится в твердой фазе почвы, небольшая часть —
в жидкой фазе. ОВ почвы в основном растительного
происхождения, но участвуют и другие компоненты. Так,
при 2,5% содержания ОВ (не гумуса!) на гектаре пашни
можем его иметь 75000 кг, в том числе:
n около 5000 кг микробных тел;
n до 800 кг почвенной фауны;
n примерно 1000 кг низших грибов, водорослей, рrotozoa.
По степени разложения в составе ОВ различают:
n живые ткани растений, микробов, микрофлоры;
n отмершие ткани растений, микрофлоры и микро-
фауны, находящиеся в стадии разложения: не утра-
тившие и утратившие тканевую структуру (детрит);
n гумус, представленный специфическими и неспеци-
фическими веществами органических соединений.
Значение органического вещества. Физические,
физико-механические свойства почвы определяются
преимущественно минеральной частью почвы, а биохимические, физико-химические свойства почвы зависят от количества ОВ.
Водно-воздушный режим регулируется одновременно ОВ и почвенными минералами, при этом, участие органического вещества, в основном, проявляется
через образование структурных агрегатов.
Пищевой режим также преимущественно функция
ОВ так как:
n элементы питания растений сосредоточены здесь;
n ОВ содержит физиологически активные соединения;
n ОВ определяет интенсивность микробиологических
процессов, следовательно, интенсивность синтеза
86
и минерализации органического вещества.
Глава I
Локальные особенности почвенно-климатических условий
Основные агрономические значения ОВ:
n через структурообразование улучшает физические
свойства, водно-воздушный режим;
n улучшает качеств, увеличивает количество колло-
идных частиц, как следствие, повышает поглотительную, буферную способность почвы, меняет
реакцию среды (в сторону уменьшения кислотности). ОВ осуществляет как экстрамицеллярные
(адсорбция, типа каолинит), так и интрамицеллярные (абсорбция, типа вермикулит) связи;
n создает благоприятный пищевой режим для рас-
тений и микроорганизмов.
Таким образом, через улучшение водно-воздушнопищевого режимов ОВ повышает урожай, синтез органического вещества.
Генетическое значение ОВ состоит в том, что оно
участвует в дифференциации горизонтов почвенного
профиля, определяет их морфологические и функциональные свойства.
Экологическое значение ОВ почвы:
n фактор стабилизации почвенного покрова;
n фактор воспроизводства биологически полноцен-
ной растительной продукции;
n агент очищения почвенной влаги, воздуха, в целом
окружающей среды.
Вот почему совершенно справедливо считается, что
потеря 0,1% ОВ эквивалентно потере 1 ц урожая зерна
с каждого гектара. Интенсивность проявления отдельных свойств почв при изменении содержания ОВ может быть охарактеризовано схемой 6.
Схема 6. Воздействие ОВ на некоторые свойства почвы.
Направление стрелки указывает усиление
интенсивности фактора
Содержание гумуса, % 0,5 1,0 1,5 2,0
ЕКО
Буферн ость
Водопоглощен ие
Воздухопроницаемость
Содержание элементов питания
Сопротивление обработке
Кислотность: актуальная
обменная
гидролитическая
87
Превращение ОВ в почвах. Процессы превращения ОВ в почве могут происходит усилиями животного
мира, населяющих почву и микроорганизмов или без
их участия. В результате разложения ОВ, в зависимости от биогидротермодинамических условий могут быть
получены:
n элементы и простые соединения (NO
NH
, CO2, H2O, K+, Ca
2
-
HCO
n негумуфицированные органические соединения,
и др.);
3
+
2
, Mg
+
, H2PO
2
3
которые могут служить источником элементов
питания для растений, питательным субстратом для
микрофлоры и почвенной фауны. Их количество
может достигать 10–15% от общей массы ОВ;
n 85–90% запаса ОВ превращается в гумусовые
вещества.
Изменения ОВ без участия животных и микроорганизмов происходит в присутствии воды (процессы гидролиза при постоянной увлажненности), воздуха (окисление) при участии энзим и других катализаторов органической (например, аминокислот) и (или) минеральной
природы (НСО
-
). В ходе этих процессов, очевидно, не-
3
которые органические соединения (дубильные вещества,
сахара, лигнин, крахмал, аминокислоты, хинон, танин и
др.) могут образовать гумусоподобные вещества.
Трансформация основной части ОВ почвы происходит при биохимических процессах. Минимум более
95% запасов азота почвы находятся в составе ОВ. Поэтому все основные процессы минерализации связаны с распадом азотосодержащих соединений, что находит отражение и в их названии. Начальным процессом является аммонификации.
По Д.Н. Прянишникову аммиак является «альфой
и омегой» обмена веществ в растениях, т. е. с него
начинается синтез белка и при его распаде вновь появляется аммиак. Начальный этап минерализации
органических соединений — распад азотосодержащих
органических веществ до аммонийного азота, органических кислот, спиртов, углекислого газа и воды (зимогенное гниение с выделением аммония и щелочных
веществ). Этот процесс осуществляется в широком
88
Глава I
-, NH4+,
-
, HSO
4
4
-
,
Локальные особенности почвенно-климатических условий
интервале рН, как в аэробных, так и в анаэробных
условиях целым рядом микроорганизмов (Bact. vulgare,
B. putidum, B. subtilis, B. mesentericus, B. micoides,
Aspergillus, Penicillum, Trichoderma Koning). При этом
если соотношение C : N в субстрате узкое, происходит
накопление аммонийного азота в почве, если широкое,
например, в соломе, опилках, высвобождающийся аммоний тут же потребляется самими микроорганизмами для построения своего тела. В этом случае интенсификация минерализации органических соединений
может сопровождаться усилением азотной недостаточности для культурных растений (схема 7).
Схема 7. Доступность минерального азота растениям в
зависимости от его содержания в органическом веществе
Содержание азота в субстрате
Выделение в Поглощение N-NH4, N-NO
почву N-NH4 è N-NO
Содержание азота в субстрате
3
Поглощение N-NH
аммонификаторами из почвы
более 2 %
растениями, микрофлорой
менее 2 %
, N-NO3
4
3
Ежегодно в процессе аммонификации высвобождается до 2% общих запасов органического азота почвы. Ее интенсивность зависит от многих факторов:
температурных условий, влажности почвы, количества
и соотношения C : N в органическом веществе, наличия минерального азота в почве, условий аэрации и т. д.
В биохимической минерализации органического вещества участвует фермент фосфогидролаза, выделение
которого прекращается при высокой концентрации
фосфора в почвах, в чем и состоит роль фосфорных
удобрений в сохранении гумуса.
89
Аммонификация имеет положительное значение:
n трансформирует свежие органические остатки в
почве;
n переводит органический азот в доступные расте-
ниям формы.
Но, одновременно, в процессе аммонификации
уменьшается количество органического вещества в
почве, возрастает подвижность азота и возможность его
потерь (улетучивание, вынос в составе почвенного
раствора и т. д.). Следовательно, интенсивность этого
процесса необходимо регулировать в соответствии с
биологией развития растений.
Какова судьба аммонийного азота почвы?
1. Аммонийный азот легко вовлекается в процессы
биологического поглощения, растения могут усваивать
до 80% его запасов. Благоприятные условия для этого — рН около 6, высокая концентрация ионов калия,
кальция, магния и др.
2. При оптимальной влажности и высокой поглотительной способности почвы весь аммонийный азот
по мере появления может удерживаться в почве в обменно-поглощенном состоянии. Обменное поглощение
аммония более интенсивно происходит в гумусированных почвах — вероятно, этот азот предпочтительнее
поглощается органическими и органоминеральными
коллоидами. Есть указания, что обменно-поглощенный
аммоний усваивается растениями лучше, чем из свежевнесенных минеральных удобрений. Это может
быть связано с временными негативными изменениями среды в местах контакта гранулы удобрения с
почвой.
3. В определенных условиях возможно необменное поглощение N-NH
. При наличии минералов с
4
трехслойным строением кристаллической решетки
необменная фиксация аммонийного азота может достигать до 5–21% от общего его количества. Присут-
+
ствие К
, СаСО3 (карбонатные почвы, известкование)
уменьшает, а попеременное увлажнение и высыхание
почв усиливает необменное поглощение аммонийного азота. В почвах с высоким содержанием органического вещества (например, в оторфованных) NH
90
Глава I
+
4
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]