RSS подписка
Реклама
 
Агрономия » БИОЛОГИЧЕСКИЙ АЗОТ » Изменение агрохимических свойств почвы
Физико-химические свойства почв помимо непосредственного действия на урожай сельскохозяйственных культур и эффективность внесенных удобрений оказывают значительное влияние на питательный режим почвы, ее биологическую активность, обуславливают характер превращения внесенных в почву удобрений в пахотном горизонте и определяют возможность передвижения некоторых соединений в более глубокие слои.
Поддержание достигнутого уровня плодородия почв и дальнейшее его повышение – приоритетная задача, решение которой необходимо для социально-экономической стабильности страны. Интенсивное использование окультуренных почв без применения удобрений приводит к ежегодному снижению рНксl на 0,03 единицы, уменьшению содержания легкогидролизуемого азота на 2,7 мг/кг, подвижного фосфора на 1 мг/кг, калия – на 17 мг/кг, гумуса – на 0,02%; на фоне минеральной системы удобрения: рНксl на 0,03–0,21 единицы, подвижного фосфора на 4–6 мг/кг, калия – на 13–20 мг/кг, гумуса на 0,02–0,03 % [194].
Решение задачи плодородия почвы в настоящее время сопряжено с большими трудностями. Уменьшение вдвое количества ежегодно вносимых органических и минеральных удобрений привело не только к снижению продуктивности сельскохозяйственных угодий на 30–40 %, но и к заметной потере потенциала плодородия почв. На пашне в 43 районах республики снизилось содержание в почве гумуса, в 80 – фосфора, в 77 районах снизилось содержание калия [195].
Длительные опыты свидетельствуют о том, что деградация плодородия по агрохимическим показателям наступает по азоту на 3-й год, по фосфору и калию на 7–8 год и по кислотности на 10–15 год после прекращения внесения удобрений и известкования. В дальнейшем наступает стабилизация агрохимических показателей почв на уровне показателей, характерных для неокультуренных почв данного района [196]. Стратегическая задача земледелия состоит в том, чтобы обеспечить воспроизводство плодородия и реализовать потенциал продуктивности пахотных почв на уровне 40–60 ц/га к.ед., в том числе 30–40 ц/га зерна [195].
В литературе имеется много сведений о влиянии длительного применения органических и минеральных удобрений на агрохимические свойства различных типов почв.
Длительное 30-летнее применение удобрений оказало сильное влияние на урожай и на изменение агрохимических свойств почвы. От применения навоза содержания гумуса в почве увеличивалось с 0,94 до 1,47 %, а от одних минеральных удобрений – всего на 0,09 – 0,11 %, т.е. минеральные удобрения при их систематическом применении не оказали существенного влияния на количество гумуса в почве, а при внесении физиологически кислых минеральных удобрений содержание гумуса в почве уменьшилось, снизилась также и степень насыщенности почв основаниями, повысилась кислотность, ухудшились физические свойства почвы [197]. При бессменном возделывании сахарной свеклы за 14 лет показатель содержания гумуса в слое почвы 0–30 см уменьшился на 38 %, а при чередовании культур севооборота за это же время произошло увеличение гумуса на 0,11% [198].
Применение органических, минеральных удобрений и извести оказало существенное влияние на изменение агрохимических свойств дерново-подзолистых супесчаных почв в сторону повышения их плодородия. Содержание гумуса в почве повысилось до 1,48%, или на 0,58% по сравнению с контролем, увеличилась степень насыщенности почвы основаниями, возросло содержание подвижных форм фосфора и калия [199].
Обширные исследования по изучению влияния длительного применения различных систем удобрения в севообороте при различной степени окультуренности на плодородие почвы, урожай культур и его качество проводились в многолетнем стационарном опыте, заложенном в 1949 году профессором А.М. Брагиным в отделении “Иваново” учебно-опытного хозяйства Белорусской сельскохозяйственной академии. Им установлено, что лучшие агрохимические показатели почвы обеспечивает система удобрения, где навоз сочетается с минеральными удобрениями. По этой системе установлено заметное увеличение содержания в почве общего азота и гумуса, в то время как при применении только одних минеральных удобрений по этим показателям достигается стабильное состояние. По содержанию подвижных форм питательных веществ (легкогидролизуемому азоту, фосфору и калию) навозно-минеральная система имеет некоторое преимущество по сравнению с применением только минеральных удобрений. В вариантах с минеральной системой удобрения отмечено значительное подкисление почвы [200].
В зарубежной литературе довольно обстоятельно освещены вопросы влияния длительного применения удобрений на повышение плодородия почвы.
По этому вопросу имеются данные опытных станций европейских стран. Опыты на этих станциях проводились в течение 50 – 100 лет. На Ротамстедской опытной станции 70-летнее ежегодное внесение 35 т/га навоза на тяжелой глинистой почве опытного участка Бродбока в опыте с бессменной пшеницей привело к повышению содержания общего углерода и азота более чем в два раза по сравнению с неудобренной почвой. При сравнении с почвой до закладки опыта отмечено, что за 70 лет содержание органического углерода на делянках, где применялся навоз, повысилось на 0,46% (с 2,13 до 2,59 %), а на делянках с минеральными удобрениями увеличение не произошло, наблюдается стабильное состояние органического вещества. По данным Асковской опытной станции (Дания) на суглинистых почвах применение 10 т/га навоза ежегодно в 4-польном плодосменном севообороте сопровождалось значительным накоплением органического вещества и азота в почве. Так, по прошествии 48 лет (1894 – 1942 гг.) содержание органического углерода было таким: на делянках без удобрений – 1,30%, по навозу – 1,52%, по NРК – 1,43%, а содержание общего азота по этим вариантам соответственно равнялось 0,106; 0,130 и 0,118 %. В опытах в Галле (Германия) на суглинистых почвах изменение органического вещества и общего азота в почве под воздействием длительного применения (75 лет) навоза и минеральных удобрений аналогично изменениям, полученных в опытах в Аскове [201].
Таким образом, длительное применение навоза и сочетание навоза и минеральных удобрений значительно увеличивает содержание в почве органического вещества, гумуса и общего азота, а также улучшает физические, агрохимические и биологические свойства почвы. Длительное применение одних минеральных удобрений в средних дозах на фоне известкования не приводит к значительному увеличению содержания органического вещества и азота в почве. Как правило, при применении минеральных удобрений эти показатели стабилизируются. Отмечается улучшение физических, агрохимических и биологических свойств почвы.
В нынешний период воспроизводство плодородия почв должно преимущественно базироваться на принципах самоокупаемости почвоулучшающих мер при ограниченных государственных капиталовложениях [195]. Так, например, Ю.И. Касицкий [202] считает, что оптимальное содержание подвижного фосфора в известкованных минеральных почвах Нечерноземной зоны для полевых севооборотов находится в интервале 100–150 мг/кг. При использовании доз фосфора, компенсирующих его вынос из почвы, в указанном интервале можно получить урожаи основных культур, составляющие не менее 95% от максимальных. При этом оптимум для зерновых культур, трав, льна тяготеет к нижней границе интервала, картофеля – к верхней, что необходимо учитывать при распределении фосфорных удобрений в севообороте.
Исследованиями В.В. Барашенко [203] установлена зона оптимума фосфатного режима почв для севооборотов, насыщенных посевами зерновых культур и клевера при средней продуктивности 80–120 ц/га к.ед.; содержание Р2О5 по Кирсанову – 150–400 мг/кг почвы. При этом нижняя оптимальная граница содержания подвижного фосфора для возделываемых культур составляет 150–200 мг/кг почвы.
При длительном применении удобрений может резко измениться эффективность удобрений и перемещаться порядок минимумов. Например, систематическое внесение физиологически кислых минеральных удобрений требует соответствующих мероприятий по устранению нежелательного подкисления почвы и сохранению благоприятных ее агрохимических свойств на определенном уровне, обеспечивающем произрастание возделываемых культур.
В полевом опыте в зернотравяно-пропашном севообороте изучались изменения агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы под влиянием систематического применения удобрений с учетом последействия бобовых предшественников и системы удобрения на их фоне.
В 1995 г. осенью участок был произвесткован. Доза известкового материала (доломитовая мука) с учетом гранулометрического состава почвы и обменной кислотности составила 4,6 т/га. Определение агрохимических показателей почвы стационарного опыта нами проводилось спустя год и пять лет после его закладки. С учетом последействия извести, а также предшественников и применяемых удобрений весной 1997 г. перед закладкой опытов были проанализированы почвенные образцы.
Прежде чем перейти к рассмотрению влияния различных систем удобрения на агрохимические показатели почвы, сопоставим эти показатели перед закладкой опыта и спустя год в вариантах без удобрений, где четко прослеживается влияние известкования и предшественников.
Известкование повысило содержание в почве обменных оснований, снизилась обменная и гидролитическая кислотность. Так, гидролитическая кислотность, например, после люпина снизилась с 2,10 до 1,56, обменная до рН 5,92 против рН 5,80, повысилась степень насыщенности почвы основаниями с 78,8 до 85,4%, увеличилось содержание подвижного фосфора на 11 мг/кг почвы, но уменьшилось на 37 мг/кг почвы содержание подвижного калия. Здесь сказался антагонизм катионов калия и кальция, причем в большей степени при выращивании калиелюбивых культур. Так, например, после картофеля содержание подвижного калия снизилось со 172 до 90 мг/га почвы.
Минеральная и органо-минеральная система удобрения культур севооборота с учетом последействия предшественников не изменяет обменную (5,9 против 5,8), но значительно снижает гидролитическую кислотность (1,74 против 2,10 м.-экв. на 100г почвы) по сравнению с исходной почвой. Повысилась степень насыщенности почвы основаниями (до 84 против 78,8 %). Что же касается запасов подвижного фосфора и калия, то здесь сказывается как система удобрения на фоне последействия предшественника, так и способы внесения основного удобрения. Так, после яровой пшеницы, предшественником которой в 1995г. была соя, при минеральной системе удобрения на фоне ленточного внесения основного удобрения значительно увеличилось содержание подвижного фосфора (на 53 мг/кг почвы) и подвижного калия (на 16 мг/кг почвы). После картофеля, где предшественником был клевер, при органо-минеральной системе удобрения на 21 мг/кг почвы повысилось содержание подвижного фосфора, уменьшение содержания подвижного калия произошло в меньшей степени, чем в вариантах без удобрений (44 против 82 мг/кг почвы).
Различия между агрохимическими показателями за короткий срок свидетельствует о том большом влиянии, какое оказывает на ход почвенных процессов известкование, предшественники, внесение удобрений, обработка почвы.
По истечении первой ротации зернотравяно-пропашного севооборота произошло улучшение агрохимических свойств почвы в вариантах опыта без удобрений, что очень важно с точки зрения последействия предшественников при адаптивной системе земледелия. На неудобренных вариантах опыта заметно снизилась гидролитическая кислотность (до 1,10 против 2,10 м.-экв. на 100г почвы), изменилась обменная кислотность рНксl (6,03 против 5,80), возросла степень насыщенности почвы основаниями (90 против 79 %) (табл. 52), увеличилось на 62 мг/кг почвы содержание подвижного фосфора (226 против 164 мг/кг почвы). Ежегодный прирост подвижного фосфора после люпина составил 12,4, клевера 10,8 мг/кг почвы (табл. 51, 52).
Увеличение количества подвижного фосфора в варианте без удобрений можно объяснить деятельностью корневой системы растений и известкованием, способствующим переводу труднодоступных соединений в усвояемые. Возможно, в этом случае сказалась биологическая особенность люпина, который способен не только усваивать труднодоступный фосфор, но и «перекачивать» его из нижележащих горизонтов в верхние. Увеличение содержания подвижного фосфора на фоне последействия ПКО предшественников при длительном применении навоза и минеральных удобрений происходит за счет его минеральных и органических форм.
Количество подвижного калия к концу 5-го года исследований снизилось на 19 мг/кг почвы или на 11% по сравнению с исходным содержанием (153 против 172 мг/кг почвы) (табл. 53). Это связано с тем, что потребность в калии у большинства сельскохозяйственных культур выше, чем в фосфоре. У зерновых (зерно+солома) вынос калия превышает вынос фосфора более чем в 1,5 раза. У картофеля клубни в 4, ботва в 8 раз больше выносят калия, чем фосфора. Люпин и клевер (зеленая масса) соответственно в 2 и 5 раз больше выносят калия, чем фосфора.
Судя по агрохимическим показателям, почву можно отнести к средне окультуренной (индекс окультуренности 0,75) [204]. Система удобрения культур севооборота, способы их внесения на фоне последействия предшественников в севообороте оказывали положительное действие на ее плодородие.
Подкисление почвы в результате систематического внесения физиологически кислых минеральных удобрений отмечалось во многих исследованиях при проведении длительных опытов на дерново-подзолистых почвах [205–207]. На величину рН в ризосфере большее влияние оказывал вид растений, чем форма и доза азотных удобрений. Так, корни сои оказывали на рН ризосферы более сильное влияние, чем корни ячменя [206].
Действие удобрений на кислотность почвы зависело от предшествующей культуры (табл. 51, 52). После клевера и люпина, например, обменная кислотность во всех вариантах опыта практически не изменилась и была близка к исходной (рН 5,8).
Положительное действие бобовых прешественников (люцерны, донника, люпина) на снижение кислотности почвы отмечают в своих работах А.К. Ярцева и др. [208]. Хотя встречаются данные [209] о повышении обменной кислотности почвы после бобовых предшественников. Повышение кислотности под этими растениями обусловлено деятельностью корней, которые способны продуцировать большое количество углекислоты и кислые корневые выделения. Возросла степень насыщенности почвы основаниями на 10–15%. Увеличение количества поглощенных оснований в почве после бобовых предшественников, возможно, связано с биологической аккумуляцией кальция в пахотном слое вследствие перемещения его при помощи корней из нижних горизонтов почвы.
При органо-минеральной и органической системах удобрения положительное влияние предшественника на произвесткованном фоне сохранялось в течение пяти лет, что привело к значительному снижению гидролитической кислотности почвы (1,23 против 2,10 м.-экв. на 100г почвы), увеличению степени насыщенности почвы основаниями (89 против 78,8%).
Поглотительная способность определяет многие свойства почв, обуславливает “устойчивость” к воздействию веществ, поступающих извне, т.е. загрязнителей [210], к концу ротации севооборота емкость поглощения увеличилась с 9,9 до 11,6 м.-экв. на 100 г почвы.
Установление желаемого фосфатного уровня является одной из сложных задач науки, не только потому, что фосфор имеет большое значение в обеспечении необходимых урожаев, но и потому, что количество доступных растениям фосфатов зависит от многих почвенных процессов, растений, удобрений и других факторов [211].
Формирование фосфатного фонда почвы зависит от особенностей использования органических и минеральных удобрений, известкования и приемов обработки почвы [212]. Известкование увеличивает подвижность фосфатов, и в том случае, если не изменяется содержание подвижного фосфора в почве [213], содержание фосфорорганических соединений увеличивается при повышении количества гумуса [214]. Одинаковое действие на фосфатный режим минеральной и органо-минеральной системы удобрений установлен по результатам длительного опыта на черноземе [215]. По результатам некоторых длительных опытов Белоруссии делается вывод о том, что система удобрения не влияет на распределение фосфатов по профилю почвы [216]. В результате исследований А.И. Горбылевой [217] установлено, что при локализации удобрений заметно повышается фосфатный уровень.
При окультуривании в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве происходит накопление активных минеральных фосфатов алюминия и легкоподвижных фосфатов кальция. Одновременно идут процессы закрепления фосфора в виде труднорастворимых форм [218].
Пожнивно-корневые остатки предшественников, внесение удобрений в наших опытах заметно повышали подвижность фосфатов. К концу первой ротации пятипольного севооборота содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте почвы при минеральной, органо-минеральной и органической системе удобрения существенно увеличилось. Так, при органо-минеральной системе удобрения после раннеспелого картофеля его содержание составило 258, после яровой пшеницы 296, озимой пшеницы 212, при минеральной после люпина 272, после клевера – 244 мг/кг почвы. Средний ежегодный прирост подвижного фосфора при применении минеральных удобрений после люпина составил 9,4, после клевера 5,2 мг/кг почвы.
С учетом последействия пожнивно-корневых остатков клевера ежегодный прирост фосфора при органической системе удобрения раннеспелого картофеля составил 3,2, органо-минеральной – 5,6, минеральной 2 мг/кг почвы. После пожнивно-корневых остатков люпина узколистного при органо-минеральной системе удобрения следующей культуры севооборота яровой пшеницы ежегодный прирост фосфора составил 9,2, при минеральной – 6,6 мг/кг почвы. Снижение ежегодного прироста фосфора при применении удобрений связано с тем, что при увеличении урожайности культур увеличивается вынос основных элементов питания из почвы. В вариантах с ленточным внесением удобрений по сравнению с внесением удобрений вразброс содержание фосфора увеличивалось на 10 и 18 мг/кг почвы. К концу ротации севооборота содержание подвижного фосфора в зависимости от системы удобрения, культуры севооборота увеличивалось на 42 (после озимой пшеницы) и на 132 мг/кг (при органо-минеральной системе удобрения яровой пшеницы) к исходному уровню и составило 206 и 296 мг/кг почвы. Увеличение фосфора связано не только с содержанием его в пожнивно-корневых остатках, но и увеличением свежего органического вещества повышающим энергию гетеротрофных микроорганизмов и тем самым доступность и усвояемость фосфора из резервов самой почвы.
При внесении калийных удобрений возрастает запас подвижного калия, увеличивается его доступность особенно в пахотном слое, происходит мобилизация калия и его передвижение в нижележащие горизонты.
Под действием удобрений в пахотном и подпахотном горизонтах буроземов повышалось содержание водорастворимого, обменного и подвижного калия. Минеральные удобрения увеличили уровень подвижного калия за 10 лет на 390 мг/кг, за 21 год на 500 мг/кг почвы. Органические удобрения действовали несколько хуже [219].
В результате исследований А.И. Горбылевой и др. [220] установлено, что наиболее благоприятный калийный режим дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы создается при минеральной и навозно-минеральной системе удобрения и содержании гумуса 3,5–4,0%.
В контроле без удобрений выращивание культур севооборота привело к снижению подвижного калия по сравнению с исходным содержанием, убыль колебалась от 2% после клевера до 34% после картофеля. При продолжительном выращивании без калийных удобрений потребность в калии не только сохранялась на протяжении 5 лет, но даже увеличивалась, о чем свидетельствует отрицательный его баланс в севообороте (табл. 53). На фоне последействия предшественника при ежегодном применении органических удобрений в дозе от 4 до 14 т/га, внесении калийных удобрений от 60 до 80 кг/га д.в. отмечается увеличение его содержания по сравнению с исходной почвой от 5 до 16 мг/кг почвы (табл. 51).
Содержание подвижного калия в почве после клевера и люпина существенно увеличивается при применении удобрений – на 40 и 14 мг/кг почвы, т.е. ежегодный прирост составил 8 и 2,8 мг/кг почвы соответственно. На содержание калия оказали влияние как предшественники, так и система удобрения культур севооборота. Это связано с повышенным выносом его растениями в зависимости от их биологических особенностей, величины урожая.
Так, даже после калиелюбивой культуры – картофеля – (предшественник клевер) при органической и органо-минеральной системе удобрения ежегодный прирост калия составил 2,4 мг/кг почвы, при минеральной отмечается некоторое его уменьшение. После яровой пшеницы (предшественник люпин) при органо-минеральной системе удобрения ежегодный прирост калия составил 4,8 мг/кг почвы, при минеральной он остался на уровне исходной величины. Последействие бобовых предшественников несколько стабилизировало содержание подвижного калия в почве, о чем свидетельствует содержание его после ротации севооборота (табл. 53). Следовательно, с точки зрения ресурсосберегающих технологий при адаптивной системе земледелия с учетом последействия бобовых предшественников на плодородие почвы дозы фосфорных удобрений при органической, минеральной и органо-минеральной системе удобрения можно уменьшать, но применение калийных удобрений обязательно при любой системе удобрения, т.к. недостаток их может привести к снижению плодородия почвы по этому элементу. Это согласуется с исследованиями А.И. Горбылевой и др. [220], где использование ионообменников в вегетационных опытах показало, что только наличие больших количеств обменного калия в почве обеспечивает хорошее калийное питание растений. Все это подтверждает необходимость дифференцированного подхода при расчете норм удобрений для различных сельскохозяйственных культур при адаптивной системе земледелия.





Внимание! Копирование материалов допускается только с указанием ссылки на сайт Neznaniya.Net
Другие новости по теме:
Автор: Admin | Добавлено: 3-01-2012, 20:15 | Комментариев (0)
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.