CC BY
28
^^ свойства почв и их продуктивность
УДК 631.432.2:631.8
ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОФИЛЬНЫХ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ
А.А. Болатов, аспирант, В.А. Черников, д.с.-х.н.
РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева e-mail: [email protected] С.М. Лукин, к. с.-х. н. ГНУ ВНИПТИОУ Россельхозакадемии e-mail: [email protected]
Рассмотрены результаты влияния различных систем удобрения на гидрофильные свойства почв. Установлено, что наибольший положительный эффект достигается при использовании органоминеральной системы удобрения. Ключевые слова: гидрофильные свойства почв, удобрения, емкость и скорость набухания, органическое вещество.
Studying of hydrophilic properties of sod-podzolic soil during long-time application of fertilizers
Influence of various systems offertilizer on soil hydrophilic properties is considered. It is established that the greatest positive effect is achieved by using of organic-mineral fertilizer systems.
Keywords: soil hydrophilic properties, fertilizers, swelling capacity and speed, organic matter.
Результаты исследований набухания длительно удобрявшихся почв разного типа показали, что применение удобрений увеличивает в почве количество органического вещества, находящегося в гидрофильной стадии гумусообразования (Алешин, Шевцова, Черников, 1971). Высокая влагоемкость органического вещества почвы, способность увеличивать свой объем при набухании оказывают влияние на набухание почвы в целом (Горбунов, 1967, 1974). Набухание - это увеличение объема почвы в целом или отдельных структурных элементов в процессе увеличения влажности. Оно вызывается поглощением влаги минеральными и органическими коллоидами. Это явление свойственно в основном тяжелым почвам. При набухании увеличивается не только объем почвы в целом, но и ее отдельных фрагментов и агрегатов, что может приводить к возникновению различных деформаций (Шеин, 2005).
Важное значение для набухания имеет содержание в почве органического вещества. Чем оно гидрофильнее, тем больше показатель набухания. Гидрофильность органических веществ, входящих в состав гумуса, зависит от его возраста (Алешин, Шафирян, 1963). Чем «моложе» органическое вещество, тем оно гидрофильнее. На начальных стадиях превращения органическое вещество отличается более высокой гидрофильностью.
С помощью метода набухания можно наблюдать за изменением органического вещества почвы под воздействием длительного применения удобрений. Установлено, что наиболее чувствительно к воздействию удобрений органическое вещество гидрофильной стадии превращения, то есть длительное применение удобрений на различных типах почв способствует обогащению их гидрофильным органическим веществом. Применение минеральных удобрений, особенно на фоне извести, увеличивает показатели набухания (Алешин, Шевцова,
Черников, 1971), а внесение навоза усиливает гидрофобные свойства и, следовательно, снижает набухание.
Объектом исследования служили образцы почвы, отобранные в длительном стационарном опыте ВНИПТИОУ, заложенном в 1968 г. Опытное поле института расположено в северо-восточной части Мещерской низменности, в Судогодском районе Владимирской области (пос. Вяткино). Почвообразующими породами служат пески и супеси, а также двучленные отложения (пески и супеси, подстилаемые суглинистой мореной). Характерной особенностью легких почв района является низкое содержание в них органического вещества и элементов минерального питания. В связи с этим особенно актуален вопрос изучения влияния длительного применения систем удобрений на гидрофильные свойства данных почв, определяющие первую стадию гумификации органического вещества. Агрохимические показатели слоя почвы 0-20 см: Собщ. 0,55%; Ыобщ. 0,068%; рНка 5,8; содержание Р2О5 2,7 мг/100 г почвы; К2О 8,2 мг/100 г почвы; С/Ы 9,4, V 79%.
Образцы отбирали со всех вариантов опыта в 2 полях. Повторность опыта четырехкратная, площадь делянок 161 м2. Севооборот: однолетний люпин, озимая пшеница, картофель, ячмень. В опыте изучают эффективность органической, органоминеральной и минеральной систем удобрений при 2 уровнях удобренности, эквивалентных по количеству питательных веществ среднегодовому внесению 10 и 20 т навоза на 1 га.
Чтобы изучить гидрофильные свойства почв мы использовали метод набухания. Набухание определяли на приборе Васильева с использованием уравнения С.Н. Алешина и А.И. Курбатова (1966):
б = Ят 1 + + {
где 1 - время набухания, К - константа скорости набухания, рт - максимальная емкость набухания.
О влиянии применения удобрений на набухание дерново-подзолистой почвы можно судить по экспериментальным значениям показателей набухания. Максимальная емкость набухания (рт) и константа скорости набухания (К) при различных системах удобрения существенно различаются (табл. 1).
Наиболее высокие значения исследуемых показателей наблюдались при органоминеральной системе удобрения в варианте 16 соответственно 6,2 и 0,24 о, что почти в 2 раза выше по рт и в 3 раза по К, чем в контроле (соответственно 3,3 и 0,08). Повышение уровня содержания гумуса до 1,30% в данном варианте обеспечивало как получение высоких урожаев возделываемых культур, так и наивысшую продуктивность севооборота в целом (40,8 ц зерн.ед./га). Снижение дозы минеральных удобрений вдвое на данном фоне органических удобрений приводило к уменьшению рт и Куровень гумусированности в этих вариантах был одинаков.
Применение соломы на фоне навоза при умеренных дозах минеральных удобрений (вариант 11) сопровождалось уменьшением рт, по сравнению с контролем в 1,5 раза, а на К не повлияло.
По данным В.Г. Минеева (1999), внесение соломы злаков с высоким содержанием углерода, широким соотношением в них С^ (80-100) обусловливало замедление трансформации органического вещества соломы и соответственно воспроизводство гумуса почвы, что, возможно, и привело к снижению доли гидрофильного органического вещества в данном варианте.
В нашем опыте положительная роль сидератов (вариант 12) проявлялась в увеличении показателей рт и К примерно в 2 раза. Запашка сидератов позволяет снизить соотношение С^ и тем самым создать более благоприятные условия азотного питания для почвенной биоты. В целом по органоминеральной системе удобрения значения показателей рт и К варьировали соответственно от 2,4 до 6,2 и от 0,09 до 0,24.
1. Характеристика набухания дерново-подзолистой супесчаной почвы в слое почвы 0-20 см
Вариант Гумус, % Qm К
1. Без удобрений (контроль) 0,94 3,3 0,08
2. Р50Кб0 0,89 2,8 0,06
3. N^50 0,98 3,2 0,09
4. М50К60 1,04 3,8 0,09
5. N^50^50 1,04 3,3 0,07
6. Навоз, 10 т/га 1,22 3,0 0,07
7. Навоз, 20 т/га 1,39 1,4 0,12
8. N^25^0 1,03 1,2 0,10
9. N^50^)0 0,96 4,2 0,06
10. Навоз, 6 т/га + ^5Р12К30 1,20 4,4 0,16
11. Навоз, 10 т/га + ^0Р25К60 + солома 1,21 2,4 0,09
12. Навоз, 10 т/га + ^0Р25К60 + солома + сидераты 1,21 4,2 0,22
13. Навоз, 10 т/га + ^0Р25К60 1,29 3,6 0,10
14. N^50^20 1,10 1,2 0,07
15. ^оР25К60 + солома 1,03 2,7 0,15
16. Навоз, 10 т/ га + ^00Р50К120 1,30 6,2 0,24
Бессменный чистый пар 0,85 3,1 0,05
Установлено, что длительное использование органических удобрений привело к уменьшению максимальной емкости набухания на 0,3-1,9 ед. При этом даже повышение содержания гумуса в почве не оказало положительного действия на величину максимальной емкости набухания. Это объясняется тем, что навоз проявляет больше гидрофобных свойств, чем гидрофильных. Однако важно подчеркнуть, что навоз, помимо отрицательного влияния на набухание почвы, оказывает и положительное влияние на ее гумусовое состояние, а также на показатели урожайности и продуктивность севооборота в целом, что подтверждается данными, полученными в среднем за 7 ротаций с 1968 по 2002 г. (табл. 2).
По минеральной системе удобрения наиболее высоким значением рт характеризуется вариант М50Р50К90 (4,2), однако К (0,06) была даже ниже, чем в контроле (0,08). Прибавка урожая при этом составила 58%, что было почти наравне с вариантом ^00Р50К120. Наиболее низкие значения рт были на вариантах М50Р25К60 и ^00Р50К120, прибавка урожая на них составила соответственно 49 и 60%. Это, возможно, связано с характером действия различных доз минеральных удобрений на низкоплодородных супесчаных почвах с низким содержанием подвижных форм фосфора, калия, а также низкой емкостью катионного обмена. Среди вариантов с различными сочетаниями №К (варианты 2, 3, 4) положительное действие на максимальную емкость набухания оказал вариант 4 (^0К60).
При сравнении набухания наших почв с другими типами почв различного механического состава (Алешин, Шевцова, Черников, 1971) видно, что они значительно отличаются по максимальной емкости и константе скорости набухания. Отчетливо заметно, что, не говоря даже о типовой вариабельности исследуемых показателей различных почв, на величину набухания почв значительно влияет также механический состав.
2. Урожайность сельскохозяйственных культур в среднем за 7 ротаций (1968-2002 гг.)
Вариант Урожайность, ц/га Продуктивность Прибавка
однолетний озимая пшеница картофель ячмень севооборота, ц зерн.ед./га %
люпин зерно солома зерно солома ц зерн.ед./га
1 222 18,0 20,6 115 13,0 12,5 23,9 - -
2 244 20,6 24,3 140 15,9 16,5 28,0 4,1 17
3 240 24,1 30,4 150 20,8 22,4 31,4 7,5 31
4 243 21,6 28,4 158 23,4 23,6 31,9 8,0 33
5 250 25,6 31,7 195 28,6 27,7 37,1 13,2 55
6 243 23,9 28,6 174 18,6 19,6 32,1 8,2 34
7 250 26,3 30,1 200 22,0 23,6 35,6 11,7 49
8 249 25,7 33,2 178 26,6 28,5 35,6 11,7 49
9 255 25,9 36,3 197 27,7 30,7 37,7 13,8 58
10 249 26,3 33,7 183 23,5 25,5 35,3 11,4 48
11 253 27,3 36,4 217 28,1 31,1 39,4 15,5 65
12 257 27,2 38,3 220 28,7 32,1 40,1 16,2 68
13 254 27,1 36,7 217 29,4 32,2 39,8 15,9 67
14 255 26,1 38,7 198 29,1 33,8 38,3 14,4 60
15 254 25,9 32,8 180 27,6 31,1 36,4 12,5 52
16 268 27,3 38,0 219 30,4 34,4 40,8 16,9 71
НСР0,95, ц/га удобрения 9,2 0,9 8,2 1,2 1,4
годы проведения опыта 10,2 0,9 8,5 1,3 1,5
Примечание. Расшифровка вариантов дана в табл. 1.
Наиболее высокие значения максимальной емкости набухания дерново-подзолистые почвы имели на тяжелосуглинистой почве ДАОС, наиболее низкие - на супеси Люберецкого опытного поля. В пределах каждого опыта наблюдались также различия в зависимости от вида применяемых удобрений.
Минеральные удобрения на фоне известкования значительно увеличивали исследуемые показатели независимо от механического состава почвы. О крайне низкой величине набухания наших почв можно судить также по величине показателей набухания тех же дерново-подзолистых супесчаных почв Люберецкого опытного поля, которые значительно выше по константе скорости набухания и максимальной емкости набухания.
Таким образом, результаты длительного стационарного опыта показали, что применение навоза 10 т/га в сочетании с N100Р50К120 обеспечивает наивысшие значения максимальной емкости набухания и константы скорости набухания, а также получение в севообороте более 40 ц зерн.ед./га. При умеренных нормах внесения удобрений по действию на исследуемые показатели органо-минеральная система удобрений равна или превосходит органическую и минеральную. Длительное применение органических удобрений приводит также к улучшению гумусового состояния почв.
Литература
1. Алешин С.Н., Шевцова Л.К., Черников В.А. К вопросу об изменении органического вещества почвы при длительном применении удобрений // Агрохимия. - 1971, № 6. - С. 49-54.
2. Алешин С.Н., Курбатов А.И. Физико-химические исследования поглощающего комплекса почв сухих степей // Известия ТСХА, 1966, №2.
3. Горбунов Н.И. Почвенные коллоиды и их значение для плодородия. - М., 1967.
4. Касатиков В. А., Черников В. А. Набухание почвы в зависимости от состава поглощенных оснований и органического вещества / Материалы 4-й конференции ВНИИЗХ. Целиноград, 1970, С. 67-69.
5. Лыков А.М., Еськов А.И., Новиков М.Н. Органическое вещество пахотных почв Нечерноземья. - М.: Россельхоза-кадемия - ГНУ ВНИПТИОУ, 2004. - 630 с.
6. Минеев В.Г. Плодородие почвы как важнейший экологический фактор в жизни человека // Структурно-функциональная роль почвы в биосфере. - М., 1999.
7. Панов Н.П., Адда Л.М. Набухание черноземов и каштановых почв в зависимости от состава поглощенных катионов // Доклады ТСХА, 1972. Вып. 176. - С. 11-14.
8. Шеин Е.В. Курс физики почв. Учебник. - М.: Изд-во МГУ, 2005. - 432 с.
