Формирование физико-химических свойств пахотных почв лесостепи центрального Черноземья и пути (стр. 2 из 11)
На черноземах типичных и выщелоченных (1988, 2002 г.г.) обследована территория опытного хозяйства ВНИИЗ и ЗПЭ (Медвенский р-н Курской области) на площади 3981 га. Земли хозяйства расположены на склонах разной экспозиции и крутизны, которые составляют 98 % от общей площади сельскохозяйственных угодий. Более 90 % всех земель - почвы черноземного типа. На водораздельных плато залегают черноземы типичные мало- и среднегумусные, среднемощные, тяжелосуглинистые, на склонах крутизной до 5° - черноземы слабоэродированные.
На черноземах типичных и выщелоченных в 2003 г. обследована территория четырех отделений хозяйства ООО «Заветы Ильича» Горшеченского района Курской области на общей площади 12857 га.
На серых лесных и черноземах оподзоленных, выщелоченных в 2003 году обследована территория четырех отделений хозяйства ОАО агрофирмы «Мценская» Мценского района Орловской области на общей площади 11842 га. Работы выполнены в соответствии с методическими указаниями «Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения» (М., 2003).
Оценка характера неоднородности почвенного и растительного покрова проводилась на локальном уровне на черноземе типичном (участок 2 га, верхняя треть северо-восточного склона 0-..1.5°, опытного хозяйства ВНИИЗ и ЗПЭ). Почвенно-агрохимическое обследование и учеты урожаев культур (2006-2008 гг.) проведены по пространственно координированным точкам (200 шт). Лабораторные исследования включали определение в пахотном слое почвы показателей агрохимических, физико-химических и др. свойств. Дробный учет урожаев проведен сноповым способом и комбайном Sampo–500.
Экспериментальные исследования проводились в стационарном многофакторном полевом опыте (ОППХ ВНИИЗи ЗПЭ), заложенном в 1984 г.
Наблюдения и учеты проводились в 1 и 2 полях блока “Плодородие почвы” при следующих уровнях изучаемых факторов:
| Факторы | Уровни факторов | ||
| 1. Севообороты, % многолетних бобовых трав | 0 | 25 | 50 |
| 2. Органические удобрения, т /га | 0 | 12 | - |
| 3. Минеральные удобрения, кг д.в. /га | 0 | N70P74K80 | - |
| 4. Известь, т /га | 0 | 0,5 | - |
Схема опыта факториальная - 3х2х2х2 (24 варианта). Состав севооборотов: зернопаропропашной (А)- сахарная свекла, ячмень, чистый пар, озимая пшеница; зернотравянопропашной (В)- сахарная свекла, ячмень, многолетние бобовые травы, озимая пшеница; зернотравяной (С)- ячмень, многолетние травы ( 2 года), озимая пшеница. Органические удобрения (навоз КРС, 48 т/га) и известь (известняковую муку, 2 т/га) вносили 1 раз за ротацию под первую культуру севооборота, минеральные удобрения - ежегодно: под свеклу -N180P160K180, под ячмень - N60P60K60, под пшеницу - N40P80K80. Опыт закладывался одновременно на водораздельном плато, склонах южной и северной экспозиции крутизной до 5° в поле № 2 и разворачивался последовательно на северном склоне в полях № 1, 2. Размер делянок - 100-200 м2, повторность вариантов 2-х кратная. Смешанные почвенные образцы отбирались из 10-15 индивидуальных.
Почва опытного участка - чернозем типичный тяжелосуглинистый, на склонах – слабосмытый. Содержание в пахотном слое гумуса 5,6 - 5,8 %, НКСL 5,3 – 5,7, Нг – 2,80-4,86 мг-экв/100 г, суммы обменных оснований 26,5 – 30,0 мг-экв/100 г, азота щелочногидролизуеммого 17,4-19,6 мг/100 г, содержание подвижного фосфора и калия 13,7-16,7 и 9,8-12,5 мг/100 г соответственно.
В почвенных пробах определялись: содержание гумуса по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213); обменные и водорастворимые Са2+и Mg2+ комплексонометрически (ГОСТ 26487); сумма поглощенных оснований по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821); рНKCL и рНН2О - потенциометрически (ГОСТ 26483); гидролитическая кислотность - по Каппену в 1,0 н СН3СООNa; содержание и состав легкорастворимых солей в водной вытяжке (1:5) (Аринушкина, 1970); подвижные фосфор и калий - по Чирикову (ГОСТ 26204); азот щелочногидролизуемый по Корнфилду; нитратный и аммонийный азот - колориметрически с дисульфофеноловой кислотой и реактивом Несслера соответственно; содержание физической глины (< 0,01 мм) – по Качинскому.
Для оценки буферных свойств почв, а также уточнения характера зависимости интенсивности выщелачивания почв от величины рН проведена серия лабораторных экспериментов.
Статистический анализ проведен с использованием программных средств Microsoft Office Excel, STATISTICA-6, STATGRAP и включал: расчет общих статистических, параметрических и непараметрических показателей, корреляционно- регрессионный анализ, построение гистограмм, регистрограмм, вариограмм, метод главных компонент, таксономический метод, спектральный анализ, дисперсионный анализ (Дмитриев, 1972; Доспехов, 1985).
2. Кислотность в системе оценок плодородия почв.
Оценка плодородия почв на примере Курской области
Почвенные ресурсы плодородия Курской области имеют значительную неоднородность. В области залегают почвы разных генетических типов и подтипов – преимущественно черноземы типичные, выщелоченные, а также темно-серые и серые лесные почвы. За длительный срок сельскохозяйственного использования генетически обусловленные свойства почв претерпели существенные изменения, что усилило степень их дифференциации как по районам, так, в особенности, по хозяйствам.
Почвы западных районов области в большей мере обеспечены фосфором и хуже калием, а восточных и северо-восточных- содержат калия больше, чем фосфора. Почвы, слабо обеспеченные фосфором, имеют значительный удельный вес в северных районах области. За последние годы увеличились площади почв с очень низким и низким содержанием гумуса, соответственно на 0,8 и 0,4 %. Количество кислых почв за последние годы увеличилось на 0,6 %, а всего в области их насчитывается 1084 тыс. га (60,4 % пашни), из них сильно и среднекислых – 353,4 тыс. га.
Результаты производственной деятельности по хозяйствам Курской области (продуктивность, ц з.е./га в среднем за 4 года) сопоставлялись с величинами средневзвешенных значений показателей свойств почв по общей выборке (n=530), а также отдельно выделены хозяйства, приуроченные к северо- западным районам, характеризующимся более низким плодородием (табл. 1).
Таблица 1. Статистическая характеристика показателей плодородия почв хозяйств Курской области (n=530)
| Показатель | X | Xmin | Xmax | S | Sx | КV % |
| КУ | 1,00 | 0,88 | 1,09 | 0,07 | 0,00 | 7,0 |
| Гумус% | 4,541391115,49 | 1,4072504,5 | 7,302662437,1 | 1,232,228,80,5 | 0,051,401,250,02 | 27,023,226,18,2 |
| P205, мг/кг | ||||||
| K20, мг/кг | ||||||
| рНKCL | ||||||
| Прод. ср.ц з.е./га | 25,0 | 9,3 | 53,9 | 6,9 | 0,30 | 29,4 |
Исследуемые показатели плодородия почв, а также степень увлажнения (по коэффициенту увлажнения, КУ) оказывали значимое влияние на продуктивность пашни. Прирост продуктивности при повышении рН на единицу в северо-западных районах, расположенных преимущественно на серых лесных почвах, в два раза превышает таковой в среднем по территории области (табл. 2) .
Таблица 2. Зависимость продуктивности пашни от величин показателей плодородия почв
| Территория | Параметры уравнений*Y= k + aX1 + bX2 + cX3 + dX4 | Показателисвязи | |||||
| k | a | b | c | d | r | F | |
| В целом по области, n=530 | 15,2 | -10,8 | 0,22 | 0,08 | 2,62 | 0,58 | 40 |
| -18,0 | - | - | - | 7,57 | 0,40 | 62 | |
| Северо-западные районы n=115 | 11,8 | -52,6 | 2,1 | 0,12 | 8,2 | 0,85 | 70 |
| -55,86 | - | - | - | 15,0 | 0,69 | 102 | |
* где Y- продуктивность (ц з.е./га), X1 – КУ(коэффициент увлажнения), X2 – гумус (%), X3 – содержание фосфора (мг/кг), X4 - рНKCL.
Установлено, что в целом по области, при вычленении роли климата, ведущим фактором плодородия является обеспеченность почв фосфором; вторым по значимости фактором является кислотность почв; в северо-западных районах на серых лесных почвах возрастает роль гумуса, что связано и с азотным режимом почв (табл. 3).
Таблица 3. Доли вклада величин показателей плодородия в изменение продуктивности пашни (%)
| Территория | Показатели | |||
| КУ | Гумус | Фосфор | рН | |
| Область, n=530 | 15 | 6 | 55 | 24 |
| Северо-западныерайоны , n=115 | 22 | 19 | 28 | 31 |
Зависимость продуктивности от свойств почв не является строго линейной, что просматривается в последовательном сокращении приростов продуктивности при возрастании показателей плодородия (рис. 1).
 |
Рис. 1. Зависимость продуктивности пашни от климатического и почвенных показателей по территории Курской области (n=530)
Согласно полученным графикам оптимальные значения для кислотности почв рНKCLи содержания подвижного фосфора составляют соответственно 6,0 ед. и 200 мг/100г. При этом степень увлажнения территории влияла на продуктивность также неоднозначно: повышение увлажнения от минимальных значений КУ до 0,99 способствовало росту продуктивности, а дальнейший рост увлажнения, территориально приуроченный к районам с серыми лесными почвами, сопровождается снижением продуктивности.
Для оценки плодородия почв по разнокачественным показателям, с учетом их неоднозначного влияния на продуктивность в разных интервалах значений, используются комплексные оценки показателей плодородия (Карманов, 1990; Кулаковская, 1990; Гринченко, Егоршин, 1984; Синельников, Слабко,1995; Державин, Фрид 2002). Для условий Центрального Черноземья предложен вариант комплексной оценки плодородия почв с использованием логистической зависимости, разработанной ранее во ВНИИЗ и ЗПЭ (Чуян Г.А., Виноградов Ю.А., Букреев Д.А.; Васенев И.И., Букреев Д.А., 1993-1997гг.). Значения индивидуальных показателей плодородия (гумус %, рН, содержание подвижных Р2О5, К2О) преобразуются в безразмерные нормированные единицы (Пi) со шкалой оценки до 100 по следующему выражению: