CC BY
104
УДК 631.811.6:631.42:631.92 (470.63)
ПРИРОДНЫЕ ЗАПАСЫ МАГНИЯ В ПОЧВАХ СТАВРОПОЛЬСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ ПРИ РАЗНОМ УРОВНЕ АГРОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В АГРОЛАНДШАФТЕ
Е.И. ГОДУНОВА, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора
Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии
Н.П. ЧИЖИКОВА, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии
С.Н. ШКАБАРДА, кандидат сельскохозяйственных наук, ученый секретарь
Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: [email protected].
Резюме. Проведена дифференцированная оценка природных запасов магния на основе анализа его содержания в гранулометрических фракциях разной размерности агро черноземов бай-рачных лесостепей Ставропольской возвышенности на примере полигона «Агроландшафт». Изучено влияние систематического применения различных доз полного минерального удобрения на изменения резервов МдО в почвах разной ландшафтной принадлежности. Почвы полигона характеризуются довольно высокими, типичными для черноземов природными запасами общего магния (1615. ..3475 мг/100 г). Наиболее гумусирован-ные и тяжелые почвы нижней части склона существенно отличаются от почв окраины плакора и верхней части склона, как по содержанию валового магния, так и по его распределению по категориям резервов. От применения минеральных удобрений значительных изменений в поведении различных категорий резервов магния в почвах всех ландшафтных таксонов за семилетний период не произошло. Однако существует опасность дальнейшего усиления начавшихся процессов разрушения минералов вследствие подкисления почв от повышенных доз минеральных удобрений, что может способствовать истощению естественных запасов элементов питания в почвах.
Ключевые слова: агроландшафт, агрочерноземы, магний, резерв общий, непосредственный, ближний, потенциальный, минералы, удобрения.
Магний называют главным металлом жизни. По содержанию в растениях этот элемент третий после фосфора и калия. Его основная физиологическая роль заключается в участии в процессе фотосинтеза и азотном обмене. Он не может быть заменён никаким другим элементом в качестве компонента молекулы хлорофилла, содержащий около 15 % магния. В этой связи он оказывает многостороннее влияние на жизнедеятельность растений: участвует в транспорте фосфора, активизирует ферменты фосфатазы, ускоряет образование углеводов, влияет на окислительно-восстановительные процессы в тканях растений. Как и фосфор, магний содержится в основном в растущих частях растений [1, 2]. Из-за способности МдО накапливаться в отчуждаемой с урожаем части сельскохозяйственных культур может нарушаться баланс магния, которому как элементу питания не уделяется должного внимания. Особенно актуален вопрос оптимизации магниевого питания полевых сельскохозяйственных культур в условиях юга России, где на отдельных подтипах черноземов и каштановых почвах отмечается недостаток МдО, особенно для растений, потребляющих его в больших количествах [3].
В почве магний входит в состав минералов (около 95 %), находится в обменном состоянии в ППК и в ионной форме в почвенном растворе, незначительная его
часть связана с органическим веществом. Непосредственный резерв составляют обменно-поглощенный магний и ионы Мд2+ почвенного раствора. Ближний резерв образует магний, входящий в состав глинистых минералов илистой фракции (<0,001 мм): вермикулита, иллита, хлорита, смектита. Кроме того, к ближнему резерву магния можно отнести МдО, содержащийся в биотитах, хлоритах и смешаннослойных биотит-вермикулитах (смектитах) более крупных фракций. Потенциальный резерв этого элемента сосредоточен в амфиболах и других тяжелых минералах [4, 5].
Поведение МдО в почве в значительной степени зависит от гранулометрического и минералогического состава, реакции почвенной среды [1]. На изменение природных запасов элементов питания оказывают влияние и минеральные удобрения [6...8]. Однако сведений о степени их воздействия на изменение соотношения категорий резервов питательных веществ в почвах агроландшафтов юга России недостаточно.
Цель наших исследований заключается в дифференцированной оценке природных запасов магния в пахотном слое почвы разных структурных единиц агроландшафта и определении влияния систематического применения различных доз полного минерального удобрения на изменение категорий резервов МдО.
Условия, материалы и методы. Работа выполнена на экспериментальном полигоне «Агроландшафт» Ставропольского НИИСХ в условиях байрачных лесостепей Ставропольской возвышенности. Полигон площадью 216 га, основанный в 1996 г., - уникальная модель оптимальной организации территории, где созданы условия для совершенствования всех элементов системы земледелия, максимальной их адаптации к специфике ландшафтных единиц (таксонов ранга подурочищ).
Почвы полигона «Агроландшафт», представленные агрочерноземами миграционно-мицелярными слабогу-мусированными средне- и тяжелосуглинистыми, изучали в пределах одной почвенно-геохимической катены на трёх сопряженных подурочищах: окраине плакора А1, в верхней (А2) и нижней (А3) части склона юго-восточной экспозиции. Геоморфологические и литологические различия подурочищ агроландшафта способствовали дифференциации агрочерноземов по уровню плодородия в результате эрозионных процессов, активно развивавшихся до создания противоэрозионного каркаса. По этой причине почвы окраины плакора характеризуются наименьшей мощностью гумусовых горизонтов и самым низким содержанием гумуса. Вниз по склону происходит увеличение мощности гумусового слоя, количества гумуса и утяжеление гранулометрического состава, оказывающие влияние на содержание магния.
Сумма поглощенных оснований в пахотном слое почв (0.. .20 см) окраины плакора (А1) и верхней части склона (А2) высокая - 25,2 и 23,2 мг-экв/100 г соответственно, в нижней части склона (А3) - очень высокая (32,8 мг-экв/100 г). Из поглощенных катионов преобладает кальций, на долю которого приходится 74,6.79,3 % от суммы Са2+ и Мд2+, или 18,4.25,6 мг-экв/100 г. Магний занимает 20,7.25,4 %
Таблица 1. Дифференцированная оценка запасов магния в почвах полигона
«Агроландшафт», 0...10 см
Так- сон Вариант Ил, % Содержание магния во фракции ила, % Резервы магния, мг/100 г
потенци- альный ближ- ний непосред- ственный общий
А1 Контроль 21,7 2,306 1038 500 77 1615
N p к 17,4 3,396 638 591 58 1287
N ^Ь60*60 20,7 3,070 665 635 58 1358
А2 Контроль 18,1 3,852 897 697 58 1652
N p к 22,8 3,399 150 775 77 1002
60 60 60 N ^Ь60*60 22,8 2,611 747 595 58 1400
А3 Контроль 31,8 10,494 52 3337 86 3475
28,0 12,485 54 3496 96 3646
N 'Ь60*60 120 120 120 30,6 8,173 364 2501 96 2961
от суммы поглощенных оснований. Наибольшим содержанием Мд2+ в ППК характеризуются агрочерноземы нижней части склона (А3) - 7,2 мг-экв/100 г (22,0 %), наименьшим (4,8 мг-экв/100 г) - почвы верхней части склона (А^. Пахотный горизонт агрочерноземов окраины плакора (А1) содержит 6,4 мг-экв/100 г (25,4 %) поглощенного магния.
Исследования проводили в восьмипольном полевом севообороте (яровой ячмень - соя - озимая пшеница -чистый пар - озимая пшеница - озимая пшеница - соя) с различными уровнями систематического использования полного минерального удобрения: контроль (без удобрений), М60Р60К60 и М120Р120К120. Удобрения (нитроаммофоска 16:16:16) применяли ежегодно в течение семи лет с 1999 по 2005 гг., суммарно было внесено по вариантам опыта и М^Р^К^.
Сепарирование образцов почв по фракциям ила, тонкой и средней пыли, а также расчет запасов (резервов) магния выполняли по Н.И. Горбунову [9]. Валовой магний в образцах почв и выделенных из них фракций ила определяли на рентгенфлюоресцентной установке УЯД-30, поглощенный магний - по И.В. Тюрину в модификации Иванова.
Результаты и обсуждение. Общие запасы магния, также как и калия, в черноземных почвах довольно высоки и составляют в верхнем горизонте черноземов обыкновенных 2,12.2,45 % [3], черноземов слитых солонцеватых - 3,61 % [10].
В поверхностном слое агрочерноземов в контрольных вариантах на полигоне «Агроландшафт» содержание магния в общем резерве достоверно (Р = 46,7 при Рта6 = 6,9...18,0) повышается вниз по склону от 1615 мг/100 г на окраине плакора до 3475 мг/100 г в нижней части склона (см. табл.).
Содержание этого элемента в илистой фракции в 1,4-3,0 раза выше, чем в почве в целом.
В почве контрольных вариантов на окраине плакора (А1) и в верхней части склона (А^ наибольшее количество МдО
ответственно. Доля ближнего резерва в агрочерноземах в контроле на окраине плакора (А1) составляет 30,9 %, в верхней части склона (А^ - 42,2 %, непосредственного - соответственно 4,8 и 3,5 %. То есть магния много в ближнем и потенциальном резервах, но мало в непосредственном.
В нижней части склона (А3), где почвы полигона самые плодородные, основная часть магния образует ближний резерв - 96,0 %. Это обусловлено, как повышенным содержанием илистой фракции, так и наличием в ней большого количества магний-содержащих минералов: хлоритов, смешаннослойных хлорит-смектитов. Доля непосредственного резерва в нижней части склона равна 2,5 %, потенциального - 1,5 %.
Систематическое внесение различных доз полного минерального удобрения не оказало существенного влияния на изменение категорий резервов магния (Р = 0,25...2,16 при Ртаб = 6,9.18,0). ^
Однако можно отметить некоторые тенденции. Так, в поверхностном слое при внесении удобрений во всех подурочищах, за исключением варианта с оптимальной дозой (М60Р60К60) в нижней части склона, установлено снижение МдО в общем резерве. На окраине плакора (А1) в самых бедных илистой фракцией и органическим веществом почвах, обладающих наименьшей буферностью, потери магния в вариантах с удобрениями отмечаются во всех категориях резерва, кроме ближнего. На этом же таксоне установлено наибольшее подкисление почвы от действия удобрений, особенно в высоких дозах (М120Р120К120) . По-видимому, уменьшение содержания магния в поверхностном слое агрочерноземов при их внесении обусловлено увеличением выноса с урожаем сельскохозяйственных культур при недостаточном восполнении запасов в почве. В дальнейшем это может привести к дефициту магния для растений, особенно на почвах легкого гранулометрического состава.
Выводы. Таким образом, результаты исследований показывают, что от систематического (в течение 7 лет) применения полного минерального удобрения не происходит достоверных изменений в различных категорий резерва магния в почвах всех ландшафтных таксонов. Тем не менее, существует опасность дальнейшего усиления начавшихся процессов разрушения минералов вследствие подкисления почв от повышенных доз минеральных удобрений, что может способствовать истощению естественных запасов элементов питания в почве.
сосредоточено в потенциальном резерве: 64,3 и 54,3 % со-
Литература.
1. Кораблева, Л.И. Магниевое питание растений на дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почвах// Сб. научн. тр.: Почв. ин-тим. В.В. Докучаева. - М., 1960. - Т. 55. - С. 192-221.
2. Минеев, В.Г. Агрохимия. - М.: Из-во МГУ, 1990. - 486 с.
3. Агеев, В.В. Агрохимия (Южно-Русский аспект): учебник для вузов. Т. 1. - Ставрополь: СГАУ, 2005. - 488 с.
4. Плакхина Д.М. Минералогический состав песчаных почв юга лесной зоны Европейской части СССР: дис. ... канд-та с.-х. наук. - Москва, 1987. - 294 с.
5. Чижикова Н.П., Градусов Б.П. Илисто-минералогические показатели почв в моделях их плодородия//Почвенное плодородие: информация, системы, модели, методы исследования: научн. тр./ВАСХНИЛ, Почв. ин-т им. В.В. Докучаева. - М., 1991. - С. 86-98.
6. Чижикова, Н.П. Преобразование минералогического состава почв в процессе агрогенеза: автореф. дис. ... д-ра. с.-х. наук. - М., 1992. - 43 с.
7. Чижикова Н.П., Шкабарда С.Н. Изменение природных запасов элементов питания в агрочернозёмах Ставропольского края при агрогенном воздействии (на примере полигона «Агроландшафт») // Плодородие. - 2011. - № 4. - С. 48-50.
8. Годунова Е.И., Чижикова Н.П., Шкабарда С.Н. Резервы фосфора в агрочерноземах Ставропольского края при разной интенсивности их использования в агроландшафте //Достижения науки и техники АПК. - 2012. - № 7. - С. 15-17.
9. Горбунов Н.И. Минералы и физическая химия почв. - М.: Наука, 1978. - 296 с.
10. Кубашев, С.К. Изменение структурно-минералогической основы, состава и свойст слитых почв под воздействием на них веществ различной природы (промышленные отходы, стандартные удобрения, мелиоранты) в условиях Центрального Предкавказья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. - М., Почвенный ин-т им. Докучаева, 2005. - 24 с.
NATURAL ENOUGH MAGNESIUM IN SOIL STAVROPOL HEIGHT AT DIFFERENT LEVELS IN AGRICULTURAL LANDSCAPES AGROGENNOGO IMPACT E.I. Godunova, N.A. Chizhikova, S.N. Shkabarda
Summary. Held differentiated assessment of the natural resources of magnesium on the basis of the analysis of its contents in size fractions of different sizes agrochernozemov bayrachnye steppe Stavropol Upland an example polygon «agrarian landscapes.» The effect of the systematic application of different doses of complete fertilizer on MgO in reserves in soils of different landscape supplies. Soils are characterized by a high polygon, typical chernozems natural resources of the total magnesium - 1615-3475 mg/100g most severe soil humus and bottom of the slope differ significantly from the edge of watershed soil and the top of the slope on both the content of the gross magnesium and its distribution by category of reserves. From the use of mineral fertilizers of significant changes in the behavior of the various categories of reserves of magnesium in soil taxa for all landscape of seven years did not happen. However, there is a danger of further strengthening begin the process of destruction of minerals due to soil acidification by high doses of fertilizers, which may contribute to the depletion of natural stocks of batteries in soils.
Key words: agrarian landscape; agrochernozems; magnesium; totel, immediate, near and potential reserves; minerals; fertilizers.
УДК 631.4.41.
ФОРМИРОВАНИЕ ОБЪЁМНОЙ МАССЫ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АНТРОПОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ
С.И. ЗИНЧЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом
А.А. БЕЗМЕНКО, научный сотрудник И.М. ЩУКИН, младший научный сотрудник Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии Д.А. ТАЛЕВА, аспирант РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью определения динамики изменения объёмной массы серой лесной почвы в период возделывания сельскохозяйственных растений (травы второго года пользования, озимая рожь, яровая пшеница и ячмень) в звене зернотравяного севооборота в зависимости от способа основной обработки почвы. Схема опыта предусматривала следующие варианты основной обработки: ежегодная отвальная вспашка на 20.22см; ежегодная плоскорезная на 6.8 см; ежегодная плоскорезная на 20. 22 см; ярусная вспашка на 28.30 см под озимую рожь, под остальные культуры отвальная вспашка на 20. 22 см; ярусная вспашка на 28.30 см под озимую рожь, под остальные культуры плоскорезная на 6.8 см. Равновесная объёмная масса серой лесной почвы в естественных условиях составляет 1,44 г/см3. После двухлетнего возделывания многолетних трав (клевер) она стремится к своему естественному состоянию и достигает плотности 1,34.1,42г/см3. Это находится в оптимальном интервале плотности для возделывания озимой ржи. Изучаемые приёмы основной обработки обеспечивают формирование оптимального уровня объёмной массы пахотного слоя (0.30 см) к посеву яровой пшеницы (1,23.1,31 г/см3) и ячменя (1,11.1,23 г/см3). После посева плотность сложения увеличивается до 1,31.1,37и 1,28.1,38 г/см3 соответственно. В период вегетации объёмная масса продолжает увеличиваться, и к созреванию культур не зависимо от глубины и приёма основной обработки достигает равновесного интервала плотности. Ключевые слова: агроэкосистема, объемная масса, серая лесная почва, приемы основной обработки, многолетние травы, озимая рожь, яровая пшеница, ячмень.
Важный показатель физического состояния пахотного слоя почвы - объемная масса, которая в значительной
степени регулируется обработкой. Самой низкой плотностью (1,0.. .1,3 г/см3) отличаются хорошо оструктуренные почвы. Наибольшая величина этого показателя (1,7.. .2,0 г/см3) характерна для почв, состоящих из первичных частиц. Промежуточное положение занимают микрострук-турные почвы, плотность которых варьирует от 1,3 до 1,6 г/см3[1]. Обрабатывая почву, мы изменяем её плотность, чтобы сформировать показатели сложения, оптимальные для культурных растений, что, в свою очередь, влияет на водный, воздушный, тепловой режимы и, в конечном итоге, на биологическую активность пахотного слоя [1, 2]. При этом важно не ухудшить свойства почвы, сформировав излишне рыхлый пахотный слой, что обычно проводит к снижению плодородия и дополнительным энергетическим затратам на возделывание культур [3,4].
Установлено, что для серых лесных почв со средне- и тяжелосуглинистым механическим составом оптимальная объемная масса почвы для зерновых культур равна 1,21 г/см3, а ее интервал - 1,00.1,30 г/см3 [5].
Обобщая имеющиеся данные по плотности сложения серых лесных тяжелосуглинистых почв, А.И. Пупонин (2010) пришел квыводу, что оптимальная величина этого показателя для зерновых культур составляет 1,15.1,25 г/см3, при этом равновесная плотность находится на уровне 1,40 г/см3 [6].
В работах А.В. Королева (1970) показано, что оптимальная плотность, для отдельных зерновых культур на тяжелом и среднем суглинке равна соответственно
1,15.1,40 г/см3 и 1,25.1,40 г/см3 [7]. Последующие исследования позволили установить, что при высокой обеспеченности элементами питания неблагоприятное действие высокой плотности почвы на урожайность сельскохозяйственных культур уменьшается [5].
Цель наших исследований - определить влияние приемов основной обработки серой лесной почвы Ополь-ной зоны на динамику объемной массы при возделывании сельскохозяйственных культур.
