close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

52.АГРОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ГУМУСА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ ДЛИТЕЛЬНЫХ ОПЫТОВ

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вссросснйскнй научно-исследовательский институт удобрений
и агропочвоведення нм. Д.Н. Прянишникова
На правах рукописи
ВОЛОДАРСКАЯ
Ирина Владимировна
АГРОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ
ГУМУСА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ
НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ
ДЛИТЕЛЬНЫХ ОПЫТОВ
Специальность 06.01.04 - Агрохимия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени .
кандидата биологических наук
Москва 2001
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте
удобрений и агропочвоведения имени Д.Н. Прянишникова.
Научный руководитель:
доктор биологических наук,
профессор Л.К. Шевцова
Официальные оппоненты: доктор биологических наук
профессор Э.А, Муравин
доктор биологических наук
Б.М. Когут
Ведущее учреждение: Московский государственный университет
им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения
Защита состоится 28 июня 2001 г. в 14 часов на заседании Диссертацион­
ного совета Д.006.029.01 во Всероссийском научно-исследовательском ин­
ституте удобрений и агропочвоведения им. Д.Н. Прянишникова (ВИУА):
127550, Москва, ул. Прянишникова, 31.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИУА
Автореферат разослан "^«> " *>ь*0С*Я
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор биологических наук
2001 года
Н.В. Пухальская'
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Актуальность темы Проблема экстремально обостряющегося характера
взаимоотношений человечества и природы, включает риск критического
снижения плодородия почвы и распространяется в первую очередь на агрогенную утрату им органического вещества и специфической его части —
гумуса. Изучение закономерностей трансформации последнего; позволит
определить возможности и скорректировать способы управления режимом
органического вещества для обеспечения полноценного выполнения поч­
вой ее основных функций — воспроизводства продуктивности сельскохо­
зяйственных культур и сохранения экологической активности,'поддержи­
вающей устойчивость биосферы. ••.';•'• •--• ' »
•< • > • ' : • ' ;
у'.1
История изучения гумуса включает в себя этапы от нивелирования его
роли в плодородии до абсолютной фетишизации. До сих пор в этом вопро­
се зачастую пользуются постулатами. Это касается количественных оценок
баланса гумуса, а также установок на его расширенное воспроизводство.
Знание реальных закономерностей трансформации гумуса в условиях мно­
гообразия действующих ; педо- и антропогенных факторов углубит пред­
ставления о его судьбе в агроценозах и расширит научные подходы к про­
блеме регулирования гумусового режима почв, включая границы и спосо­
бы оптимизации. ,"•: ' •'•'.: •-•'y.i'' '<••' •'.'>••;••' <:••''•'.-'>< '••'.'/.-••'У. •;"'.->"•.•.>;>;:• ;ч(-.\г •'> ,Такая перспектива в. исследованиях получила свое развитие лишь к
концу второго тысячелетия. Именно сейчас мы располагаем достаточно
глубокой базой знаний о трансформации гумуса, накоплена долгосрочная
многофакторная экспериментальная информация в- натурных объектах
(полевых опытах), разработаны способы и методы ее исследования, а так­
же созданы информационно-емкие электронные средства. ;Ч(.ччч .fij.
: Цель и задачи исследовании Целью исследований явилось изучение за­
кономерностей трансформации гумуса в пахотных дерново-подзолистых
почвах при разнообразии воздействий ответственных-за.его поведение
факторов, попытка адекватного отражения.его поведения (моделирование)
в агроценозах при различных сочетаниях агротехнических и агрохимиче­
ских приемов, выработка и выбор на этой основе принципов, критериев и
способов оптимизации гумусного состояния почв. >
С этой целью решались следующие задачи:
•»...•
1. Формулирование концептуальной модели трансформации гумуса в
агроценозах. , , V ч *';.." .••-.'.•;- /•-•,.'•
• .
,
, ,
>,
2..Сбор информации о динамике содержания гумуса в длительных
опытах с удобрениями на дерново-подзолистых почвах с синхронным ко­
личественным учетом ответственных за нее факторов и организация ее в
банкданных. :"=•--'с.-,::••it'.»r.'%•• ••.^•\ф',л:' :>,члч;ч у..\ ;~ччч^ ч •.•' .-.••;. v
3. Исследование экспериментальной информации на основе методов
системного анализа (логического, корреляционного, регрессионного) и по­
строение эмпирико-статистической модели,: отражающей.общие законо­
мерности динамики гумуса в агроценозах;
о/^ШГ
ЦЕНТРАЛЬНАЯ
НАУЧ.'-'A'i =• -ЛМОТЕКА
Моск. 1зд,-ч о - . лчэдемич
им. К.
KWH,} оаза
И н в . hs*.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2
4. Оценка адекватности модели с помощью пофакторных .численных
экспериментов.,-.
. .
..,
.
. 5. Оптимизация гумусного состояния пахотных дерново-подзолистых
почв легкого механического состава.
,,
•
Научная новизна На основе экспериментальных данных длительных
опытов установлена. связь значений минимального содержания гумуса
(Cmi„) в дерново-подзолистых почвах с количеством физической глины и
определены ориентировочные границы варьирования Cmi„ в зависимости от
ее содержания.
. -_
Для дерново-подзолистых почв длительных опытов представлены
средние уровни стабилизации содержания гумуса при применении удобре­
ний и проведено сравнение органической, минеральной и органоминеральной систем удобрения по их гумусоаккумулятивным возможностям, кото­
рые количественно соотнесены с Cmm. V», Ч ;. • V :'„ .-•' ,: '
Создана статистическая модель, называемая m__dpl, отражающая об­
щие закономерности агрогенной трансформации гумуса в супесчаных и
легкосуглинистых дерново-подзолистых почвах. ,
. , На основе модели установлены:
• Ограниченность.восполнения гумуса в агроценозах;
• Неоднозначность влияния минеральных удобрений на динамику гу­
муса, сопряженная с увеличением в почве его содержания;
• Негативная роль в балансе углерода, применяемых на легких почвах,
высоких доз NPK; г ; •••/. •• i • .*„ •••• -?'. r^i'-.,. :•....;,': •-,;
' ' • ' Оптимальные соотношения органических и минеральных удобрений
для нормированного увеличения трансформируемых компонентов в
составе гумуса супесчаных и легкосуглинистых дерново-подзолистых
•'• • почв.'' : ;Г-г\0' •"•,.:'vV-< '-'•".'"I •;-•••>••..',;".••'-- ,Ч;»Л'Х •••:-\" •
Практическая значимость работы Предлагается подход к инвентариза­
ции состояния гумуса в почвах, суть которого — контроль за содержанием в
них активного органического углерода. '," '• ; *•;: •- ' •- "Для супесчаных и легкосуглинистых почв рекомендовано экологиче­
ски целесообразное ограничение применения; минеральных удобрений и
оптимальное соотношение удобрений в органоминеральной системе, обес­
печивающее рост гумуса за счет нормированного накопления в его составе
углерода активных фракций.
Установлен верхний предел регулирования в агроценозах на легких
дерново-подзолистых почвах содержания трансформируемого углерода. •
Статистическая модель m_dpl обосновано предлагается как средство
для ориентировочного прогноза агрогенной динамики гумуса и выбора
приемов оптимизации состава гумуса в различных типах севооборотов.
Апробация работы Основные положения диссертации были доложены на
научной конференции, посвященной памяти М.М. Кононовой в Почвенном *
институте им. В.В. Докучаева в 1998 г; на научной конференции в ВИУА в .
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1999 г ; использованы в материалах заключительного отчета по проекту
.,
EuroSOMNET (2000г.) <1
~k
т« . , . • > • i • v.
>
Публикации Основные положения диссертации опубликованы в 8 рабо-"
тах
ч
„
с1 ' *
Структура и объем диссертации Диссертация изложена на 182 страницах
машинописного текста, состоит, из введения, 4 глав,'общих выводов, со-д.
держит-15 таблиц и»15 рисунков. Список'использованной литературы*включает 185 наименований, в том числе 13 на иностранном языке.'*; у;-- *, ч':~'} - _•;
.•• '•' .,_1. Объекты иметоды исследований.-~\ 4 >v ;.i';»,:.y-i;>v«
Исследованию была - подвергнута информация длительных опытов,'^'.
которые бесспорно представляют собой натурные экспериментальные объ- ,•'•:•
екты.'С позиций методологии' системного анализа они могут быть "рас-'• -.смотрены как наблюдения и использованы во всем объеме совокупности. Х'ч,
•l _', t C этой целью в ВИУА (лаборатория систем удобрения и плодородия^ "
,почв) в1984-1985 годах коллективом сотрудников под руководством Л.К. •'-']
' Шевцовой был создан банк данных и проведены исследования "динамики и г
баланса гумуса в пахотных дерново-подзолистых почвах. В последствии *-'"
банк был дополнен "вновь; опубликованными результатами длительных < *
опытов (И.В. Володарская). В настоящее время банк включает 512 вариан-.{•'•;
товиз60опытов.''\i;:.-"i. ^Z^:J:i''X^y'^^Z/f.\,".
«",-.'^!:'.';'.:;.'.11 f'^Ji: ^^JL''<
i'i.'-'Л Собранная и организованная в указанном порядке, информация изуча-'-\
, 'лась исходя [из современных представлений о гумусе, в соответствии с.-~\
; которыми в его составе следует выделять, по меньшей мере, две кинети- ' '
чески различные фазы — пассивную и активную, г *? ,• •• г .;••-., .:.-.'-Г- ^'•.'•>iy
*'-. й Характер и формы взаимосвязей, свойственные трансформации гуму-Vi,'.
:са" пахотных почв, изучались на основе логического, корреляционного н-'
/регрессионного анализов.* В конечном итоге исследования были ориенти-.;";
У
; рованы на создание эмпирико-статистических моделей..Их 1 адекватность -•>
^проверялась как статистическими критериями достоверности, i так и под-л.
робным ; рассмотрением ,численных' экспериментов.\ Оценивалась обосно- - •'
: ванность моделируемого t поведения 1 факторов. Допускалась ,'лишь несо-:.''
мненная или теоретически объяснимая их роль. Обязательна верификация А"
моделей согласием квалифицированных специалистов-экспертов ' Только ••"'
тогда их можно будет рекомендовать для целей прогноза и оптимизации >
гумусного состояния дерново-подзолистых почв в агроценозах. • • ".
л
»
"
• >
%<
•
*
*
.-i'..
'
'
I
ч
'
- '
г .
2. Результаты исследований. > ' *
,. v • >
2.1. Исследование динамики гумуса дерново-подзолистых почв "<> t
.,
в агроценозах без применения удобрений, ч , ' .. • * „ ги
* Преследуемая хозяйственной деятельностью цель — получение урожа-,. ,
ев сельскохозяйственных культур и связанное с ним отчуждение с полей л.
растительной биомассы — меняет приток органического вещества в почву, q
вследствие чего она, как правило, теряет гумус. Jy__;-Л.*^''-iSi.?**':^•'••."-'-•'iS;,\v;\r?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Исследования, проведенные на основе анализа динамики • гумуса в
классических отечественных и зарубежных длительных опытах," констати­
руют в пахотном горизонте факт его снижения в вариантах абсолютного*
контроля.
' L
т
<
> - Статистические исследования на основе обобщения эксперименталь­
ных данных контрольных вариантов банка данных ВИУА по органическо­
му, веществу почв (использовался метод наименьших квадратов) устанав; ливают снижение содержания гумуса в агроценозах без применения удоб.рений (рис. 1). Кроме того,'' характер зависимости выявляет неравномер­
ность потерь гумуса,- через 10-20 лет уровень гумусированности стабили•'зируется/ум^г.'1г^1:.;;;'-у.!?.;^ " •<.••,. :r;y>rJ.>T«i.VJ!''
.••-.•'.:.'4i; т: V">
.' v*. ~t ,< ...• \ . < - v . - - . • s v / - ; : - , t . - : - ' : . . - - - ' < : ;
,:<*.:. •»:
*.,* 4
, ; • . , • ; . ; • • : , ; . . >
,'*:,•.*' /Л".;
m о 100
° 'I.'»'-'
1 I*»».'
a s^80'
<D
. V --
*^KiL
•:"'<
•j?-v^ >- '".•--
№ 4 K-; Гг;->" "-• '•" v '
:,.,:«.•:.<>• .O:
:
••"'"' V * ; ^
•v-VC,-.v'.v ,jf-;X.^b -•
'.::;. ".-v'H';• >.->"'"v—.
ir^-U.'?'!
• • / ; , . - V ; л.»:'
.-•••>. i - . ' - . ( . . ; V . . ' i .
- y-J'•* r r
*.;/.'
. ?• •
• - < ; ;
.
.'•*•*-.
( , ' • - - • - ;
»\
^
•i.
' • > , ; • • * . •
, v* « - - .
J-
?.°£-У^:Ч
.,'- i w ; . : . ><^
l—o
i-v».. S' -.'__ -^
^Годы
H/>,4 70 <
;
о.;
^"о'^"Т^/^''-^,--''Гз'6:'
^Л--У'4о'-у
-•..-;-'-c
'г •'.*-.'..
* - :t Рис. 1. Динамика гумуса в контрольных вариантах длительных опытов.
'' Г"' :* '
"" 'Ц' В соответствии с современными представлениями (Кершёнс," 1992)
•-этот уровень удерживается за счет "пассивного гумуса",: который образно
'.'можно сравнить с "органическим скелетом" почвы.Эта часть гумуса тер; модинамически и биологически наиболее устойчива. Потери же обуслов­
лены агрогенной утратой гумусом своих трансформируемых компонентов
«f ."активной фазы". Хотелось бы отметить, было бы неверным утверждать, л
у что существование активной фазы в составе гумуса агроценозов без при': менения удобрений практически сводится к нулю,- однако есть все основа'•••' ния.(исследование урожайности!культур в длительных опытах с удобре..' ниями) почвы, обедненные активным органическим веществом, относить к
I истощенным, бедным.Тумусноё-состояние;таких почв можно отнести к
'. категории ^базисного'минимума"^ и рассматривать его как точку отсчета'
при решении вопросов оптимизации. Ибо, почвенное плодородие обеспе,: чивается; непременным"; существованием. и.' определенным • соотношением
' обеих фаз гумуса.'// так,~ на]основании.проведенных исследований.нами
•..'предлагается принять 'содержание. гумуса, 'установившееся на неизмен•-- ном уровне в контрольных вариантах длительных опытов по истечении не
„• менее 10-тилетнего срока наблюдения; за минимальный уровень гумусиро-"
\ еанности конкретной'.почвы(С^'„): Именно с этой позиции-нами будут
; рассмотрены 'далее проблемы агрогенной "динамики' гумуса'(исключение *
:" могут составлять почвы под севооборотами с высокой долей многолетних
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5
трав, или испытывающие влияние условий, ограничивающих минерализационные процессы). ,
. . .
"
2.2. Исследование уровней стабилизации содержания гумуса
в агроценозах без применения удобрений. .
В конкретных опытах, входящих в банк данных, была изучена дина­
мика гумуса всех достаточно длительных контрольных вариантов. Ис­
пользуя подход М. Кершенса, исследования проводились во взаимосвязи с
ролью гранулометрического состава почв. Выявлена закономерность: ми- _
нимальные уровни гумусированности возрастают с увеличением в почве
: содержания физической глины. Так, для песчаных дерново-подзолистых
почв минимальный уровень гумусированности составил 0,35 %С, супеси —
0,46 %С, суглинка легкого 0,59 %С, тяжелого - 0,73 %С. Обнаруженная
• связь вполне согласуется с выводами М. Кершенса', сделанными при изу­
чении уровней стабилизации Cpr- в длительных опытах Германии (1992).
.;• Обнаружено высокое варьирование С,ш„ внутри каждого класса града­
ции почв по гранулометрическому', составу. .Выявлено, что диапазоны
варьирования в них величин Cmin налагаются друг на друга, образуя общие
области значений этого показателя (рис. 2).
60 г
Суглинок тялепый
Суглинок
сред|*й •
Сугтсжлзгюй
Супесь
-,
• j
j
0,1
0,2
аз
0,4
0,5
06
07
0,8 "0,9
1
С^.,,%
1.1' 1,2
Рис. 2. Границы варьирования минимального содержания гумуса в дерно­
во-подзолистых почвах в зависимости от их гранулометрического состава
(по данным контрольных вариантов большинства длительных опытов).
Результаты этих исследований показывают, что гранулометрический
состав является приоритетным, но не единственным фактором, устанавли­
вающим уровень Cmm в почве.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
С учетом этого следует заметить, что предлагаемый в настоящее вре­
мя способ (Кершенс, 1992; Дьяконова, 1990) расчета значений Сш, посред­
ством умножения содержания физической глины в почве на определенный
коэффициент (0,04 или 0,045) не всегда может привести к адекватным ре­
зультатам. По нашим исследованиям они могут оказаться завышенными
(табл. 1). .
• .•
* '
•
Таблица 1. Сравнение экспериментальных и расчетных границ
варьирования Стщ в зависимости от гранулометрического
состава дерново-подзолистых почв.
Границы варьирова­
Границы
Класс почвы по раз­ Содержание
меру механических
физической • варьирования ния С,™, полученные
- частиц (градация. глины (частиц • C m i n B K O H - - расчетным методом
' Н.А. Качинского) < 0 . 0 1 м м ) , % трольных ва- - ^ (М. Кершенс,
-.•' р и а н т а х '••••''< ^ . В . Дьяконова)
- П е с о к •••=;"•"'•'• , 0 - 1 0 , 0
;•-••; 0 , 3 5
•
•--•-•
'
...-0,40
0,46 - 0,64
• - Супесь • : >
10,1-20,0
• -0,41-0,80
• Суглинок легкий • 2 0 , 1 - 3 0 , 0
••••• 0 , 8 1 - 1 , 2 0
0,59-0,91
Суглинок средний
30,1-40,0
0,75-1,00
1,35-1,80
Суглинок тяжелый
40,1-50,0
0,84-1,10
:
1,81-2,25
В виду этого необходимо дополнительное изучение проблемы и поиск
' альтернативных быстрых в исполнении методов определения Ст,п в почве.
В таблице' 2 приводятся ориентировочные значения С^ для дерново. подзолистых почв, различающихся по гранулометрическому составу.
Таблица 2. Ориентировочные уровни и средние значения содержания Cmm
в зависимости от гранулометрического состава дерново-подзолистых почв.
Класс почвы по размеру . Содержание физи­ Ориентиро­ Средние
механических частиц (гра­ ческой глины (час­ вочные уров­ значения,
дация Н.А. Качинского)
тиц < 0.01 мм), %
ни СПИ,, %С
%С
Песок
••'*'
0-10,0
0,35 - 0,45
0,40
Супесь ° *" •"••"" * 10,1-20,0 -••"- 0 , 4 5 - 0 , 6 5
• 0,55
;•• 2 0 , 1 - 3 0 , 0 Суглинок легкий ;
0,60-0,90
0,75
30,1-40,0
0,90
Суглинок средний
0,75-1,00
- Суглинок тяжелый •'
4 0 , 1 - 5 0 , 0 ' ( - 10,85-1,10
1,00
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7
»
.
•
*
*
•• ' 2.3. Исследование динамики и содержания гумуса в агроценозах
~' *
с применением различных систем удобрения.. • ^ .
,
Созданный в ВИУА банк данных динамики и трансформации гумуса *позволил оценить влияние различных систем удобрения на содержание и
качество органического вещества. '
•
\
'
-* * !
. Исследования в длительных опытах позволяют заключить, что при
применении минеральных удобрений в почвах устанавливается более вы-;' • ^.•;'•';
сокий уровень гумусированности.чем в контрольных вариантах, а органи- /'• /•?;•;.
ческая система'удобрения обеспечивает более высокое содержаниегумуса'."•?•-'". v.'.v
в почве, чем'минеральная. Однако не всегда/даже в случае примененияf.-.^'..[ -:.
высоких доз органических удобрений;удается компенсировать утрату iy-.;'Y,'.v-,V '•'•
муса от изначального уровня, наблюдая факт его падения.' >j '•-[''i'_ '... 1 \ •'<.-'. -.^- ~"
Такая неодинаковая направленность изменения (падение 7^гфирост) ;-•'";.;*'->-''":
•> исходной гумусированности почв при применении как минеральных, так и : ,",'~'-'~»Ч
органических-удобрений, "можно "объяснить различным содержанием aict. "х-: тивных компонентов в составе гумуса.
"^{rJ^^J.;-i'-J^:-^^/'^i^::p^y:^.^''^r\;.\\
Результаты опытов выявляют резкие различия в динамике содержания „'. •..;,'/
гумуса по периодам наблюдения. Основные тренды приходятся на первые 1'/%'~-\-'<'
сроки проведения экспериментов. По истечении'10-20 лет отклонения от •'•'.-;Ц;-''>
установившегося уровня гумусированности становятся незначительными.'-V*'tХ'.':.'-':
Этот равновесный уровень'удерживается сбалансированностью процессов f.'*:;; V
гумификации-минерализации.;Его' величина будет зависеть" от: используе-'. >^v ",*:'-' •;
• мой системы удобрения, вида; агроценоза и генетических особенностей ^ '.*-'' '•**.
конкретной почвы.и.характеризоваться определенным содержанием"ак- :'•".'•:.'''.; I
. тивной фазы в составе гумуса(Cros)--";;• •': ..Y:' * Г:' i'- •'• УГ"' " ?",'ч-' V*rV'-: '•>•:"•• '
Опираясь;на'современные [знания,'динамику гумуса при применении ^ '• *, -X
удобрений предлагается всегда соотносить с содержанием С,^ в почве.-: ••• • •. Если в конкретной почве содержание гумуса приближается к'Сть,, то уста- i, i.'.'"'."-'Л
,новление равновесной гумусированности• при внесении удобрений будет"{ ,' : т "
сопровождаться повышением в почве органического вещества; если же до-""'• '-.],""
ля активной фазы велика,' а применяемая система удобрения не обеспечи-У'.;. г?_ -•-:
вает круговорота" биомассы, необходимой для ее поддержания, то тот же."'4 J>f:' уровень содержания гумуса в этой почве будет устанавливаться за счет его l'u-~*-:-•"
снижения. Таким образом, исходное содержание в почве гумусаопредели-V \"-£\'.>•'.
ет направление-• его' динамики \ как "результирующую .' минерализации-' ;"'.'.•;'• •_'••
гумификации. i-;iv< .*{:'*'*.'1 •*;•'?•'••-'.- у\;•„' •<?>*• >>*Ч7Ч у*:;*к^'^.-'л-»/К V-;'i:Л»;г.;;. ,--^ \.^_
Используя банк данных трансформации гумуса ВИУА с помощью ме- •. -'; >.'.'»'
тода наименьших квадратов были установлены кривые динамики гумуса
при применении минеральной (NPK). органической (Н) и органоминераль- ч ' '
ной (NPK + Н) систем удобрения (рис. 3)
• . ' • i. i
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8
• 130
5
120
и'о110
Ч
H+NPK
,'. ,
— Н
§100
i eэо
f v°
70
g
о
. ..
,.
60 )
с
* ' .
-
-
0
'
..
NPK.
-•
. ,'-. Г •
' ^
••' " л
• " -
•'.••> •:.; "-•
'
10
20
30
•
40
^
50 "
Годы
6
Рис. 3. Динамика гумуса в длительных опытах
при применении различных систем удобрения.
.. 1 На рисунке они соотнесены с кривой 0 (без удобрений). Их сравнение
показывает, что по своей способности увеличивать и удерживать уровень
содержания гумуса превышающий Cmin системы удобрения располагаются
в убывающий ряд:.
•,.".
органоминеральная (на 30-40 усл.%) > органическая (на 15-25 усл.%)
> минеральная (на 5-10 усл.%). - .-• .,.-••
;
Используя установленные в долгосрочных (более 10 лет) экспери­
ментах значения Cmi„, нами было определено содержание активного гумуса
(См™) в почве длительных опытов на момент их закладки (табл. 3).
. . Отмечается факт более высокого обогащения активной фазой гумуса в
опытах на тяжелых почвах. " - • - . < .
г .
2.4. Методологические подходы к оценке и концептуальная модель
;.;,*ч ^ ' трансформации гумуса в агроценозах.
- На основании обобщения научных разработок по изучению транс­
формации гумуса в агроценозах и собственных исследований сформулиро­
ваны методологические подходы к оценке состояния гумуса в почве и кон­
цептуальная модель его трансформации. . • ; - ' '
Концептуальная модель. определяет приоритеты факторов, ответст­
венных за трансформацию гумуса, предполагает формы их взаимосвязи и '
выбирает способы параметрического отображения. Наша модель выделяет
следующие факторы: :
'• •
1. Исходное содержание гумуса (С„) — как фактор, учитывающий в се• бе величину Со™ (Дьяконова, 1990; Шевцова, 1990; Кершенс, 1992).
, • - - 2. Гранулометрический состав почвы (L) — как фактор, сопряженный
со значением Ст]„ (Дьяконова, 1990; Кершенс, 1992).
3. Органические удобрения (Н) — .как фактор, привносящий в почву
дополнительное специфическое органическое вещество (Александрова,
1980).
~ .
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9"
Таблица 3. Содержание активного (Cams) и инертного (Спщ,) гумуса в длительных опытах на дерново-подзолистых почвах на момент их закладки
Исходное содер- •
'.'.
.^ l^ttms
жание гумуса, %С 7 (> 10 лет) >
. -. , .-..-.• ЛЕГКИЕ ПОЧВЫ (СУПЕСЬ, СУГЛИНОК ЛЕГКИЙ)
Сопикамская оп. ст. <
-г
0,60
•-•-.-.'• 1,08
- 0,48
Житомирская оп. ст. • •
.....
0,52
• - 0,46
-0,06 Житомирский с/х инт •'•••
v
о,49
- '
0,52
0,00
--.
-0,92
- 0,76 '
- 0,16
Гомельская оп. ст.Ч;.'л_%'-.' .''..;'С:*С;~.;
' " 0 , 7 4 - • - - --' 0,17
•••~
0,91
•-'-- 0,58 - ' '•-•- :• 0,52 "
0,06
Гродненская on. ст. .»..-•* ;,.;-'• \ >
•=>•' - 0 , 5 5 ' . » * • -•!' ' •<•• 0 , 4 2 - •:>• -•- 0,13
Волынская оп. ст. « - г.•.л.->«--- :.•?«•
--•• •-••> 0,8Г--'•'•:- ••:.••* 0,64-<; <-• --" 0,17
- > 0,12 »
0,76 •->•-->> - - 0 , 6 4
НИИСХЦРНЗ "Немчнновка".
'. i '
— 0,54-0,220,69 • ,
*0,59
0,10
Белорусская с/х академия (Ка 1) Г'*: J;»::
0,61
0,48
0,13
Белорусская с/х академия ( № 2) •
- 0 , 7 0 ••<•-•• 0,90 •••-•
0,20
ВНИИ льна ' • • . - . •:->•
-•••-• 1.09
•••• 0,83
• 0,26
СевероЗападный НИИСХ "'-" - """ »••• . - • - 4 , 0 0
0,96 ••» •
-~ •'• 0,04
ВНИИ исп; мелиорируемых земель <
• - • < 1,38- •••> -•• •=• - 1 , 1 5 • -• - ' 0 , 2 3
:
.!••: 1 , 1 8 - М . •л-'0,13
Литовская с/х академия • . • . ' . - ^ « : . : . • ! , ; i ' \ i-1.31 VI if
г - , , . . 1,17 ; , . . -,- v v . 1 , 0 8 " ^ . '•-• 0,09
Витебская оп. ст.*-' - ' ' • "•."..'.'• '" *-,
..... -,l,48--....-••1,20
- •-•- 0,28
:..•••— ...
* . ; • . . . - . - • Среднее"----•"•- ••-•'"• - '
•0,16
- ТЯЖЕЛЫЕ ПОЧВЫ (СУГЛИНОК СРЕДНИЙ, СУГЛИНОК ТЯЖЕЛЫЙ) • ВНИИльна-••••
•" • - • ••-•••' 1,49
- 1,18
.
0,31
0,91 -1,39
0,48
Пермская опытная станция опыт № 1 '
- ' 1 , 3 9 •'--••• J • 1,00 "
0,39
• 0,38
-*-'• . - - - 1 Д 8 - : - ' > ' - - ? ' - 0 , 9 0 " »
Пермская опытная станция опыт № 2 "•
. - : ..-Г 1 , 3 9 ' - • - ' • - 1,14 и.о.. - -0,25
ДЛОС(опытЩербы) i:т•:-[•.,-.>. . • ..-.-.. *Ч,04 - : **•
s >*, 1,00 - ^ - - 0 , 0 4 ДАОС (опыт с чистым паром) -г-'•-»-••" '1,08 ' • - • » ^ .-.' 0 , 7 1 - , . - . • 0,37
ДАОС (опыт с клеверным паром) * л . . '-- • >1,08- :о
• ,.0,86>•—
. • 0,91
-...-.
..--• 0,79 • 0,12
ЦОС ВИУА (СШ 5) <{?Ъ Щ: <<^5 *•:
^0,75 '
- 0,91
--.' 0,16
0,86ЦОС ВИУА (опыт Скворцова) --•»•0,07
0,93
0,74
ЦОС ВИУА
-.-.'-•
1,02
0Д8
0,67
0,32
(опыт Михалева с бессменной кук.)
• - - 0,99 '•.-•-•
0,84
• 0,20
••• -1.04
ЦОС ВИУА (опыт Сигаркина) V j ^ t j
• - 0 , 6 8 ' • •'••; 0 , 1 1 '
:-'<• - 0 , 7 9 '-•"!•
0,75 • 0,18
КировскийСХИ
-•••.*'•*.' - - ••; • 0 , 9 3 - ••• -~
1Д2 • •••.••! 1,35' --•••••
А13
Л
Карельская оп. ст. ;г.':-''«; 7*Л S ' ' ^ ..v.
1,35 -1,17 ••••0,18
.• 1 , 3 4 ••-:•-••
1,19
0,15
Литва Ионишкельская оп. стЛ».*":Ь' ~.
--. 1 , 3 4 .-•• -.0,26
"• 1,08-•-•••
. - , - . - .;,....,- ----....__..--.. ..... Среднее .--••;
.-• >- i 1--0ДЗ
.;'. Опытное учреждение "•';•_,"
.
-
.
.
-
"
.
.
: - • . .
-
• - ; : - - , - •
•-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10
4. Минеральные удобрения (N) - как фактор, с одной стороны обога­
щающий почву дополнительным органическим веществом пожнивнокорневых остатков (Тюрин, 1937), с другой стороны — ускоряющий его
минерализацию (Кудеяров, 1999):
'
" . " ' ' .
. 5. Насыщенность севооборота пропашными культурами и паром (РР)
— как фактор наиболее сильного агротехнического влияния на превраще­
ния углерода в почве, а также частично отражающий в своей величине
сведения о типе севооборота (Кононова, 1951; Найденова, 1955; Димо,
1958; Панкова, 1958; Лыков, 1977; Шевцова, 1990).
В качестве фактора учитывался также прием "известкование". (Поно­
марева, Плотникова 1980; Шевцова, 1990).
Изучалось агрогенное изменение содержания гумуса. Оно выражалось
его утратой или приростом (ДС %). ..
" ..Руководствуясь концептуальной моделью мы подошли к статистиче­
скому исследованию (корреляционный и регрессионный анализ) информа­
ции длительных опытов. ,'' •-. - •
2.5. Модель трансформации гумуса в агроценозах на супесчаных и
легкосуглинистых дерново-подзолистых почвах и ее исследование.
Итогом стала модель m_dpl (уравнение регрессии) для легких (супес­
чаных и легкосуглинистых) дерново-подзолистых почв, отражающая фор­
мы связи между факторами, определенными концепцией агрогенной
трансформации гумуса..
Модель m_dpl построена в виде полинома второго порядка от 5-ти
факторов. Ее общий вид:" - - -~ •
.; • AC = f(L;C„,H,N,PP),rfle.
'
Д С - изменение содержания гумуса за период наблюдения(%С);
L — содержание физической глины (%);
С„ — содержание гумуса на начало периода наблюдения (%С);
Н - среднегодовая норма навоза за период наблюдения (т/га в год);
N - среднегодовая норма NPK по учету N в его составе (N кг/га в год);
РР — доля пропашных культур и чистого пара в структуре севооборота (%).
Она обобщает 245 наблюдений 32 опытов. •
Границы варьирования и средние значения экспериментальных дан­
ных длительных опытов на супесчаных и легкосуглинистых дерновоподзолистых почвах.
Результирующая и факторы Нижняя граница Верхняя граница Средняя
- 0.63
+ 0,53
+ 0,0078
ДС •
• L
' 15
25
—
'• 0,48
1,03
2.09
н -- •
0
54
8.0
N 0
220
- 40,6
0
• 24
РР
100
•
с
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11
Свободный член регрессии много меньше абсолютных величин гра­
ничных значений ДС. '
: _,'
• , " . * " ' . "." *. '
Коэффициент множественной корреляции R = 0,73.
' ' \
• Коэффициент детерминации R2 = 0,5329. •
"Г
А'ЭКСП ' *Чабл
рр <
2,8938
LxPP
3,9973
^8.
*
'
-
Члены регрессии и коэффициенты их значимости. s
Рр 2
• :.LV— н г .... • :. = -N*..—.
ч
3,900
2,6718 •
2,8567
1,6676
-i-1,8547-и
•=•-••
N
РРхН
1,5010
••;
РРхСн
2,6276
•«- - HxC„V
-. NxC„<. .
• 1,7412 - •'--'5,9044 •2,1549 •
--••: H x N
Раскрываемые моделью ni_dpl закономерности трансформации гумуса
;
были рассмотрены с'позйций влияния каждого фактора и их целесообраз­
ных взаимодействий (имеется в виду взаимодействие органических (Н) и .
минеральных удобрений (N)). Работа проводилась, на основе ^численных .
экспериментов. Действие конкретных факторов модели рассматривалось в -' *
условиях возрастающих от минимальных значений уровней гумусирован- •
ности (численные эксперименты проводились в координатах: по оси абс- -\цисс - С„, возрастающие от минимума значения содержания гумуса в поч- 1 ве; по оси ординат — ДС, прирост или падение гумуса от значения С„).
• На рисунках 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 представлены численные эксперименты
в виде зависимостей, раскрываемых моделью m_dpl, которые отражают •
влияние проверяемого фактора в указанных координатах. Значения других \. ~, ^
факторов при этом фиксируются определенными величинами.',Л ,, •
На рисунке 4 представлена моделируемая зависимость для проверки ; '
действия фактора "МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ". : : : , .{.".
,
Без применения минеральных удобрений содержание гумуса падает
до минимального значения, при этом потери углерода возрастают с ростом
в почве уровня его содержания. Наилучший баланс складывается при при­
менении средних доз NPK. (90 кг/га.). Они обеспечивают некоторый при-. .':•'•',
рост гумуса сверх минимальных значений гумусированности. Высокие до­
зы NPK (180 кг/га.)"усиливают дёгумификацию почв."Обоснование по- \
строено на исследованиях Кудеярова, 1999; Гамзйкова, 1991; Туева, 1989; Коренькова, 1991; Руделева, 1992; Сапожникова с соавт., 1968; Семенова,
1996; Рауэ и Хюльсбергена, 1996 и других.•
На рисунке 5 представлена моделируемая зависимость'для проверки
действия фактора "ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ".
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ДС
i
0,10л ли 51
.
ft^
-0,2-03-0,4-0,5-Об-
•••'••
11
i
11
дС
>
•«
1Ч
0 05 -
17
Сн
* * Рисуно*:4 - *"
L * t o" V- J q
'
02-
, »
л
;~ *
0 25-
0-0 1°- 5
-02-03-
0
V
_
N=0
N=90
-04•••N=180
Н=0
'_ > *
у
Г
1
Сн
17
19
i
1
^ -^
•
1
1
t
•*
1
X
1
1
-v
-х
„
г"
«ч
1*
Рисунок 5.
J
-
01
ДС Зависимость AC=f(CH), PP=22 5, L«15 (N=25)
, / •
1
'
0 05
А.
ч
; * ? ч - 1 5 17
У
*•
^.
- -*
- •
— •
,
•
^
.
.
09
1 я 1 <i
-«. *,
1
-03- - —-Н=10
( -"
V.
11
1
-02-
t
s4
•
'
•>
-0.15-
*•
0,1-
1
*^ ч
-01-
Зависимость AC=f(CH), PP=50, L=20, Н=0
4
Зависимость ДС=7(Сн), РР*50, L»15, N=0
1
0-
1q
»^
~ ч
.
( •
" - - - -^
< * * ».
N=0
- * •.
N=90
** .
N=180
•.
.
1
ЛС
•
Зависимость AOf(CH)f PP*50, L=t5, H*0
Сн
19
t
<
•г
*••»
-0,15
1
09
1 t1 3
*ч
'
-0,1
•
i
-1
0
- I0 5~ 4 J
0 05
'-
•>
15
1 7'
*•«.
—-н=о
•ч
f
t
* Nfc
10
>
-
Рисунок 7.
*•
*s.
Сн
.1 <Г
• -
1
*v
-02
Рисунок 6.
I
-^
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ДС
0,2
0,1
0
-0,1' )5
Зависимость ДС=г(Сн), РР=50, L=15
Г
<
"J-"
,
"
*
"
•
1-0.5
-0,6
•
N=180
Н=
N= 180
-0.1°-
*
*
-0,2-
•
"^ -.,
•.,
,
t
* **-- -- —» w -
-
-0,3-
-6,4-
^
•••
0-
••'.
-0,4
*И
т-^
л I
.,
***
N=90
Н=10,
N=90
0,1-
"1 5~ "Т 7~ -+f9-
1
„ ДС • • Зависимость AC=f(CH), РР=50, L=20
0,2-
Сн
IН=20,
-0,3 .
_
-- -- -- т „ '
' • • ? • •й 9
-0,2
л
Н=20,
' N=90
Н=10,
- N=90
Н=20,
N=180
) i IN
. -
.1 з
-
N=180
Рисунок 8.
Рисунок 9.
ДС
, Зависимость AC=f(CH), PP=22.5, L*15
* -
<
.,
•
0,1-
•-.
Сн
05
-0,1-0,2-0,3-П Л •
0 7' *D
?••
11
Н=20,
'- N=180
-—н=ю,
- N=90
,
1 3 ~1 Г"
-'-"•H=io,
'
Is
• - ••.
"
N=180
Рисунок 10.
'
- _
Г
:.
- ~ "*
*- —--
15
.,1
*•
•-, • я
н=ю,
•
•
t
is
'
Сн
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14 ;
.
Применение навоза в дозе 10 т/га ежегодно в зернопропашном сево­
обороте существенно снижает потери гумуса. Тот факт, что применение
органических удобрений не• обеспечивает прироста гумуса:сверх мини­
мальных его' значений, объясняется недостаточной для зернопропашного ••
севооборота (РР = 50) на супесчаных почвах дозой навоза, соответствую- ' щей 50 кг/га N: В плодосменном севообороте (рис. 7,' РР..= 22,5) при при,
менении 10 т/га навоза баланс гумуса складывается положительным. Од­
нако с ростом в почве содержания углерода,' его компенсация делается не- 4
возможной. *';.к''"."5: '^.j ^ч- ; ' : -" V' •••'•';*: !'-'\^'4\-''',*l"'.;/V-V?vb':';
На рисунке б представлена моделируемая зависимость'для проверки
действия фактора "СОДЕРЖАНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ГЛИНЬГ\\,
Некоторое утяжеление дерново-подзолистой почвы (L.=,20) положи-» ' тельно сказывается на балансе гумуса." Приращение гумуса в области низ­
ких его значений: от применения NPK. в ^средних дозах (90 кг/га N) не­
сколько повышается по сравнению с супесчаной почвой, хотя особенности ,
влияния минеральных удобрений сохраняются. Следует учесть, что мини­
мум гумусированности с увеличением в,почве содержания физической
• глины возрастает (на графике сдвигается влево), и тогда действие мине­
ральных удобрений на'легкосуглинистых почвах не будет выглядеть рази­
тельно отличающимся от действия NPK на супесчаных почвах.
"<
г
- } На рисунках;8,9,10: приведены моделируемые' зависимости, описы­
вающие^. •• динамику--." гумуса''-''при -V" взаимодействии, * факторов '
' "ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ" и "МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ".
Зависимости показаны для условий зернопропашного (РР = 50) и пло­
досменного (РР,= 22.5) севооборотов, а также демонстрируют влияние фи­
зической глины "на гумусоаккумулятивные процессы. Они фиксируют су- *
щественн'ый вклад эффекта взаимодействия NPK и Н в улучшение гумусо­
вого баланса почв, поскольку, как видно из рисунков, при значимых вели­
чинах этих факторов моделируется компенсация более высокого содержа­
ния в'почве гумуса. Тем не "менее, в области высоких значений С„ все таки
просматриваются потери углерода.^'.'';Vw Д-*~ -л"*"*- V-7~."-"^'f';-'
'- •л
В результате,анализа численных;экспериментов зависимости были
расценены как адекватные, поскольку, соответствуют традиционным воз­
зрениям и/или имеют объяснение с позиций современных научных дости­
жений (подробнее их обсуждение приведено в тексте диссертации). Иссле­
дование модели m_dpl позволило сделать некоторые практические выводы.
3. Практические ориентиры оптимизации гумусного состояния
v
;;.и:"0-';, пахотных.дерново^подзолистыхпочв.'.; •;
Моделирование трансформации гумуса и ее результат- модель m_dpl
позволили' рассмотреть' практическую* сторонуs балансовых; превращений
• почвенного органического вещества, что демонстрируют изокванты, опи­
сывающие уровень бездефицитного баланса гумуса (ДС = 0). Показателем
'
>
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15
интенсивности расходных статей в этом случае служат затраты навоза (Н),
необходимые для компенсации потерь гумуса. Чем они выше, тем сильнее
превалирование минерализации над гумусоаккумулятивными процессами.
На основе модели рассчитана изокванта бездефицитного баланса гу­
муса в условиях, если минеральные удобрения не применяются: N = О, РР
= 50 (рис. 11).
н
'
я^ .
'•
3025-
-
;
-
~.
.„
•
S
.
*
500 5 06 07 08 09
1
1
1i
12
' ..1 1 1
1 3 1 4 1 5 1,6
1,7 1,8
1,9
IQ,
2
Рис. 11. Компенсация потерь гумуса внесением навоза на легких
дерново-подзолистых почвах (РР = 50, N = О, L = 15).
Она показывает ограничение диапазона возможно достижимого' со­
держания Сорг в супесчаных и легкосуглинистых почвах. Как видно, с рос-.
том содержания в почве гумуса, затраты навоза на компенсацию его по­
терь неуклонно растут, а при достижении С„ величины 1,2 % (перегиб
функции), для компенсации потерь гумуса необходима доза навоза, при­
ближающаяся к 40 т/га. Допустима ориентировочная оценка качественного •
состава гумуса по соотношению фаз органического вещества: если С,„,„ в
легких почвах составляет в среднем » 0,65 %, то доза навоза 40 т/га, вно­
симая ежегодно, способна обеспечивать компенсацию по меньшей мере
0,55 %C trans . Дальнейшее наращивание в пахотной почве содержания Сорг за
счет увеличения трансформируемых компонентов нецелесообразно и
практически не достижимо, т. к. чем выше в составе гумуса С,™*', тем
сильнее
превалирование
минерализационных .• процессов
над
гумусоаккумулятивными.' Последние при неком значении Сщщ (по нашим
исследованиям « 0,6 весовых % углерода) сводятся - к нулю, или их
результат эфемерен и не выдерживает интенсивных нагрузок.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
На основе модели проведено • исследование роли, минеральных
удобрений в процессах трансформации гумуса (рис. 12,13).
Рис. 12. Компенсация потерь гумуса внесением навоза при применении
возрастающих доз минеральных удобрений в зерно-пропашном'
севообороте на легких дерново-подзолистых почвах (РР = 50, L = 15).
н -- .
•-•
•'
•
'
•
"
,
•
-
-
.
N=30
__,- „ _ - - - '
. .
-
15—
10'
^***~
.
_
" *• ""
j
,
—-—
.о*-"
.
^
-
'•
•
:
_
.
-
—
•
-
"
N=60
N=90
---N=120
"
•
N=150
=sss
~frr^ ^ 2 ^
N=180
5•***
^*-" .
I
4*
_ъ^>-
•
^^*
-
v
Сн
0. 0 ,5
'
0 ,6
0,7
' 0,8
0.9
1
1.1
12
Рис. 13. Компенсация потерь гумуса внесением навоза при применении
возрастающих доз минеральных удобрений в плодосменном севообороте
на легких дерново-подзолистых почвах (РР = 22,5, L= 15).
, -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
< 17
Обнаружено, что влияние NPK на его судьбу неоднозначно аккуму• ляции гумуса в легких почвах максимальным образом содействует средний
(60-90 кг/га N) уровень их применения, высокие дозы NPK (180 кг/га N)
активизируют минерализацию, и способствуют снижению уровня гумусированности до значений С™,,, не обеспечивая при этом существенных
прибавок продуктивности культур в севооворотах
-> ^
( Интерес вызывает также характер связи содержания гумуса в почве с
минеральными удобрениями (рис 4) Свыше некоего уровня гумусированности (=з 1,1 %С) гумусоаккумулятивнаяфоль средних доз минеральных
удобрений меняется на способность усиливать деградацию органического
вещества, констатируя тем самым обратную связь, свойственную саморе­
гулирующимся системам Трансформируемая фаза легко воссоздается да­
же за счет небольших количеств, дополнительно поступающих органиче­
ских ресурсов в том случае, если состав гумуса сильно обеднен активными
компонентами Последние интенсивно теряются, если они в избытке, ми­
неральные удобрения только способствуют этому процессу '•* - "
*
> . »
»
'
^
<
'
.
i
,
^
п
.
> >
<
-
1
, , Таблица 4 Рациональное сочетание органических и минеральных
удобрений (в среднем за севооборот) для экологически целесообразного
накопления трансформируемых компонентов в составе гумуса легких
дерново-подзолистых почв
>
г -'Г
Содержание *»
.
0,00
г"
*
0,05
0,15
0,25
г4
0,35 ' t
»
1
0,45- ^
0,55
" .. *
>
•
N(Kr/ra) , i 1 Навоз
Ориентировочное
содержание гумуса, %С
в составе NPK
(т/га в год)
'•* '
0,6 ,
- t i . . . 60-90 ъ
60 - - .
0,7
60-90
60
i i
0,8
v>
' •> 60-90 .
i «5 '
-603,5 >'<
Ъ
0,9 т
. . . 5 ^ 60-90 1 , >> 9.5 > v
t
*
Ч 1
~>
v
> 60 .* "
'5 '
.
60-90
ч
12.5 , «
^ - 1,0 ^ 1 ^
! 60 "
* 6,5 .
1 60-90
15'' v
* .*«
1.1'
. -v
60 J "
- 1-7,5 ' и' » 60-90i 1 f 17,5
i 1,2
. ' ' " 60 • V
. 18,5 ' • i
* - в числителе - севооборот, включающий 50 % пропашных и пара,
в знаменателе - севооборот, включающий 22,5 % пропашных и пара
<
Разработанная" на основе информации длительных опытов модель
m_dpl может быть использована при выработке решений по вопросам регучирования содержания гумуса в почвах и оптимизации норм внесения
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
удобрений, ориентированной на баланс интересов сельскохозяйственного
'производства и экологической безопасности Представлены примеры для
плодосменного (РР = 22,5) и зерно-пропашного (РР = 50) севооборотов. >:.:4...-,;
Учет' величины C„,j„'(» 0,65) позволяет рассмотреть представленные •;;
системы удобрения как мероприятия, обеспечивающее на легких дерново-.fподзолистых почвах рост содержания гумуса за счет накопления в его со- -..
ставе активных компонентов (табл; 4). Системы удобрения, направленные;.*
кроме обеспечения ' высоких урожаев, на: поддержание > в почве '• реально :'
компенсируемого содержания трансформируемых составляющих гумуса,' с; •;
учетом проблем экологии, можно считать оптимальными; »'| >..;'У-'1',.';'*:4-, '•';{•
На основе информации длительных 'опытов России и стран СНГ соз : V4.
дан банк данных по динамике и балансу", гумуса в дерново-подзолистых -,'
почвах; который включает результаты долгосрочных экспериментов "по ос- •*•
новным факторам, ответственным заагрогенную трансформацию гумуса, ^
варьирующим в широких пределах: Сформированный банк данных позво-"•
ляет проводить системные исследования агрогенной трансформации гуму- *
са. Банк имеет, общедоступную форму и может пополняться новыми дан- ными, расширяя масштабы своего использования. " ' ",
Исследование информации банка данных позволило сделать выводы:
. *1. Характерной особенностью динамики гумуса в пахотных горизон­
тах дерново-подзолистых почв является.стабилизация его содержания на
- неком уровне, соответствующем условиям'землепользования и свойствам
самой почвы: Время установления стабилизации варьирует в пределах 10гОлетЛ/^^Ь^^^^г^^Ч'^Ч^Г-^^^^^/':' "
2. Наименьший уровень' гумусированности почвы наблюдается в кон­
трольных вариантах опытов (без применения удобрений).'.Устойчивость '
этого уровня во'времени1 позволяет.рассмотреть,этот уровень как мини­
мальный (Qni'n) для данной почвы. Величина Cmi„ пахотных горизонтов
- варьирует в широких пределах и обнаруживает положительную связь с со­
держанием физической глины. Установлены ориентировочные границы
значений Стт для различных по гранулометрическому составу почв песок*
' 0,35-0,40 %С; супесь: 0,45-0,65 %С; суглинок легкий: 0,60-0,90 %С, сугли^ нок средний: 0,75-1,00 %С; суглинок тяжелый: 0,85-1,10 %С\
. 3. Динамика (нагфавлённ^ость) процессов* трансформации гумуса при
" применении той или.иной системы удобрения зависит, прежде всего, от
самого уровня его содержания в почве! Последний,' по существу, отражает
качественное состояние гумуса и соотношение пассивного (Qmn) и актив­
ного (Сетш) угерода. По способности поддерживать уровень гумусирован­
ности почвы, превышающий -значения минимального, применяемые сис. темы удобрения располагаются в убывающий ряд: органоминеральная (на
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19
.30-40 усл.%).> органическая (на 15-25 усл.%) > минеральная (на 5-10
усл.%).
, 4. Научно обоснованное регулирование содержания гумуса в почве
должно опираться на дифференцированную оценку почвенного органиче­
ского вещества, различающегося.по скорости распада и контроль за со­
держанием активной фазы в его составе. -:.г. ^ •: - • f ;',;; V1. „г i i'": :'.:•'-.-,'<
5. Разработана регрессионная модель m_dpl, отражающая общие связи
агрогенной трансформации гумуса в легких дерново-подзолистых почвах
(супесчаных, легкосуглинистых). Она построена с привлечением основных
факторов, ответственных за превращения органического вещества в пахот­
ных почвах: 1) исходное содержание; гумуса, 2) содержание физической
глины, 3) дозы органических удобрений, 4) дозы NPK (по учету N в их со­
ставе), 5) насыщенность севооборотов пропашными культурами и паром.
6. Основным результатом моделирования является демонстрация ре­
презентативности : аккумулированной в модели. m_dpl информации дли­
тельных опытов на легких дерново-подзолистых почвах, что подтвержда­
ют численные эксперименты и их соответствие традиционным взглядам и
современным научным позициям." Исследование модели m_dpl позволило
сформулировать приведенные ниже выводы.»:- л • - С -. : /,
7. Возможность восполнения гумуса в пахотных почвах небеспре­
дельна; она ограничена их генетическими свойствами; Для легких дерновоподзолистых почв целесообразна величина Qnms, не превышающая 0,6 %С
от массы почвы. Ориентировочно содержание гумуса порядка 2 % (1,2 %С)
следует рассматриваться как верхний предел регулируемого уровня гумусированности..' v '•::; ч^;.'-""^;'".''\.(.'.Ч '<'-• .•.•..'•..••.••;.••'.' ,..':.;••'."'• "'•'••.*\::./•.''•.''-w'V;
8. Роль минеральных удобрений в судьбе гумуса неоднозначна; она
определяется обратной связью с величиной его содержания, характеризуя
почву как самоопределяющуюся (по Ош«) систему. В супесчаных и легко­
суглинистых дерново-подзолистых почвах аккумуляция гумуса в пределах
оптимума будет максимальной при применении средних доз минеральных
удобрений, порядка 60-90 кг/га N; высокие дозы, 180 кг/га N и выше, спо­
собствуют активной утрате • гумусом трансформируемых компонентов
ВПЛОТЬ ДО МИНИмаЛЬНОГО УРОВНЯ Cmin.
'
.
:
::
• ,:'
;
9. Модель m_dpl рассчитывает итог балансовых превращений гумуса
в агроценозах на. легких дерново-подзолистых почвах с учетом интенсив­
ности основных управляющих звеньев земледелия (системы удобрения,
структуры севооборотов) и может быть использована для прогноза дина­
мики и корректировки способов восполнения гумуса на основе дифферен­
циального подхода к пулу, почвенного органического вещества и оптими­
зации содержания в почве Cmm», ориентированной на экологическую
целесообразность.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20
•• " -Список работ, опубликованных по теме диссертации
-' 1. -Минеев В.Г., Шевцова Л.К.,- Новиков А.И., Володарская И.В.
••Исследования баланса гумуса в дерново-подзолистых почвах на основе
- математической модели // Доклады ВАСХНИЛ, 1986.- № 2.
2.
Шевцова Л.К., Володарская И.В. Влияние длительного применения
' удобрений «•-'на-.- баланс .: -и ' -качество
гумуса
//
Химизация
' сельскохозяйственного производства, 1991.-№ 11. '
•.'
- 3:-'-• Регулирование' баланса: гумуса-почв на основе статистического
• исследования информационной базы длительных опытов / Методические
' рекомендации.- Михайлов Б.Г.,1 Туровец В.М., Никитина B.C., Володарская.
И.В.-М.:1992.- - - . • . ' • ' >
4. • Model of humus balance '//' Model And Experimental Metadata.Wallingbord.-UK,'1996.-GSTE.-Report № 7. •
• 5. " Шевцова Л.К., Володарская И.В., Аканова Н.И. Гумусное состояние
• пахотных. дерново-подзолистых почв при окультуривании • и в условиях
;> хозяйственного истощения // Химия в сельском хозяйстве, 1996.- № 5 •
6.
Шевцова Л.К., Володарская И.В. Трансформация гумуса дерновоподзолистых почв в опытах-с длительным-применением удобрений //•
"Почвоведение, 1998.-№7 • ' • ; - - * v
• 7.
Шевцова Л.К., Володарская И.В., Горбунов • Е.В. Исследования
баланса и трансформации гумуса-дерново-подзолистых почв на основе
' математического ' моделирования информационной базы длительных
опытов//Агрохимия, 2000.-№ 9.
• *.
8.
Сиротенко О.Д., Шевцова Л.К., Володарская И.В. Моделирование
• влияния климатических и агротехнических факторов на динамику органи• ческого углерода пахотных почв // Почвоведение (в печати).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАБОТА ПО ИЗДАНИЮ ВЫПОЛНЕНА В ОТДЕЛЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ЦИНАО
Лиц. на издательскую деятельность ПР 040919 от 7.10.98
Лиц. на полифафическую деятельность ПЛД № 53-468 от 13.08.99
Подписано в печать: 20.05.01
Формат 60x84/16
Усл.печ.л.1,25
Заказ №34
Тираж 100 экз.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа