Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
Полякова Надежда Васильевна
ЭВОЛЮЦИЯ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ В АГРОЛАНДШАФТАХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ
Специальность 03.02.13 - почвоведение
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Москва, 2012
Работа выполнена на кафедре почвоведения и природообустройства ФГБОУ ВПО
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Научный консультант: | Заслуженный деятель науки РФ, профессор Ганжара Николай Федорович |
Официальные оппоненты: | доктор биологических наук, профессор Поздняков Анатолий Иванович |
доктор биологических наук, профессор Надежкин Сергей Михайлович | |
доктор биологических наук, профессор Ларешин Вячеслав Григорьевич | |
Ведущая организация: | Почвенный институт им. В.В. Докучаева, г. Москва |
Защита диссертации состоится л _______ 2012 г. в л часов л мин. на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева.
Адрес: 127550, г. Москва, Тимирязевская ул., 49. Ученый совет РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева.
С диссертацией можно ознакомиться в центральной научной библиотеке РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.
Автореферат разослан л 2012 года и размещен на сайте
университета www.timacad.ru и направлен по адресу в ВАК
referat_vak@mon.gov.ru.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доцент С.Л. Игнатьева
Общая характеристика работы
Актуальность. Современное сельскохозяйственное производство предусматривает использование высокоемких технологий, эффективность которых во многом определяется уровнем окультуренности почв. Интенсификация земледелия, начавшаяся в 60-70-ые годы 20 столетия, с широким применением средств химизации, обусловила интенсивное и целенаправленное окультуривание одних почв и деградацию других, местоположение которых ограничивало эффективное внесение удобрений и применение комплекса агротехнических приемов. Различия в культуре земледелия обусловили существенные изменения почвенных свойств и режимов, что нашло отражение в выделении различного уровня таксономических рангов в Классификации почвЕ (1977), используемых в земледелии, и отмечалось в работах многих авторов (Герасимов, 1968, 1976; Ковда, 1970; Кауричев, 1989; Коротков, 1970; Рубилин, Долотов, 1970; Никитин, 1976, 1986; Ахтырцев, 1979; Козловский, 1991; Муха, 2004 и др.). Серые лесные почвы (и особенно темно-серые), занимающие обширные площади на территории Европейской части Российской Федерации в этом отношении изучены слабее, чем почвы таежной и степной зоны. В силу недостаточной изученности свойств, режимов и региональных особенностей пахотных серых лесных почв в настоящее время нет единого мнения по вопросам их ранжирования (КлассификацияЕ, 2004; Кирюшин, 2010) и разработке нормативов, устанавливающих перечень и диапазон показателей, характеризующих степень изменения почв под влиянием антропогенного воздействия.
Особого внимания заслуживает прогноз развития почв в экосистемах залежи Ц участков, выведенных из состава пашни и не обрабатываемых длительное время, с целью их восстановления и дальнейшего использования в структуре сельскохозяйственных угодий.
Цель работы. Изучить характер изменений в процессе антропогенной эволюции серых лесных почв при смене естественных фитоценозов на агроценозы в условиях северной лесостепи и установить критерии для оценки уровней окультуренности серых лесных почв.
Задачи исследований.
1. Выявить особенности почвообразовательного процесса в пахотных серых лесных почвах и установить влияние антропогенного фактора на морфологические признаки почв.
2. Изучить изменения в содержании и составе органического вещества в почвах разной степени окультуренности в сравнении с целинными аналогами.
3. Определить влияние приемов окультуривания на динамику легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ) и обосновать возможность использования содержания ЛОВ в качестве диагностического признака степени выпаханности и окультуренности серых лесных почв.
4. Исследовать структурно-агрегатное состояние пахотных серых лесных почв и выявить роль компонентов органического вещества в формировании водопрочных агрегатов.
5. Охарактеризовать изменения в поглотительной способности и составе микробного сообщества серых лесных почв под влиянием длительного сельскохозяйственного использования и окультуривания.
6. Установить влияние водной эрозии на структуру почвенного покрова и свойства эродированных серых лесных почв, а также выявить эффективность противоэрозионных мероприятий на смытых почвах.
Защищаемые положения.
1. Почвообразовательный процесс в пахотных серых лесных почвах в целом подобен целинным и отражает их генетическую принадлежность к зональному типу почвообразования, свойственному лесостепной зоне. Сведение лесной растительности и длительное использование серых лесных почв под пашню вызывает определенное изменение в распределении илистой фракции и оксидов алюминия и железа по профилю почв и, следовательно, отражается на степени его дифференциации в пахотных почвах: уменьшается глубина элювиирования и снижается мощность иллювиального горизонта.
2. Изменение биологического цикла углерода в связи со сменой фитоценоза на агроценоз обусловило изменение параметров гумусового состояния почв. При низком уровне агротехники во всех подтипах серых лесных почв существенно снижается содержание гумуса и ЛОВ, численность основных физиологических групп микроорганизмов в составе микробного сообщества. Окультуривание светло-серых и серых лесных почв до сильной и высокой степени способствует улучшению физико-химических показателей до целинных аналогов и выше. Окультуривание темно-серых лесных почв, используемых под пашню, также улучшает показатели гумусового состояния и физико-химических свойств по сравнению со слабоокультуренными, но не достигает уровня целинных почв, лишь при систематическом внесении повышенных доз органических удобрений возможно достижение показателей, характеризующих степень окультуренности, до уровня, превышающего целинные аналоги.
3. Содержание и состав легкоразлагаемого органического вещества отражает подтиповые отличия серых лесных почв северной лесостепи и характеризует степень их окультуренности и выпаханности.
4. Диапазон значений содержания гумуса, ЛОВ, физико-химических и агрохимических показателей, структурного состояния объективно отражает степень изменения серых лесных почв под влиянием антропогенного воздействия и может использоваться для диагностики степени окультуренности почв.
5. При оценке степени эродированности почв лесостепной зоны, сформированных на возвышенных элементах мезорельефа, и выделении почвенно-эрозионных районов необходимо использовать, наряду с количеством смытых почв в составе пашни, значения коэффициентов расчленения территории и глубину местного базиса эрозии. Для предотвращения поверхностного стока в систему противоэрозионных мероприятий целесообразно включить применение полимерных комплексов и создание буферных контурных полос из многолетних трав.
Научная новизна.
1. На основе экспериментальных данных выявлены особенности почвообразования при длительном сельскохозяйственном использовании серых лесных почв, заключающиеся в проявлении основных элементарных почвенных процессов (элювиального, иллювиального, гумусообразования).
2. Впервые в условиях северной лесостепи проведена комплексная оценка плодородия серых лесных почв и установлен диапазон основных показателей (содержание гумуса, ЛОВ, агрохимических, физических и физико-химических свойств) степени окультуренности применительно ко всем подтипам серых лесных почв.
3. Показано, что содержание и доля ЛОВ в составе органического вещества может использоваться при оценке степени выпаханности и окультуренности серых лесных почв.
4. Впервые изучены изменения в содержании и составе органического вещества, физических и физико-химических свойств почв залежи, выведенных из состава пашни в течение 10-15 лет.
5. Впервые установлена возможность повышения противоэрозионной стойкости светло-серых лесных почв при использовании полимерных (на основе полиакриловой кислоты) комплексов.
6. Показана возможность использования диагностических показателей по степени окультуренности серых лесных почв при выделении агроэкологических типов земель сельскохозяйственного назначения.
Практическая значимость.
1. Для оценки степени окультуренности серых лесных почв следует включить в систему показателей содержание ЛОВ и параметры структурно-агрегатного состояния почв.
2. Важными элементами окультуривания почв является систематическое применение повышенных доз органических удобрений и использование сидератов, позволяющих повысить содержание гумуса и улучшить физические, физико-химические и агрохимические свойства серых лесных почв. На основании этого материалы диссертации могут использоваться при разработке региональных систем земледелия.
3. Полученные новые экспериментальные данные о зависимости уровня плодородия серых лесных почв от степени окультуренности могут быть использованы при проведении агроэкологической типизации земель, комплексного почвенно-агрохимического и экологического мониторинга земель сельскохозяйственного назначения.
4. Для ограничения негативных последствий водной эрозии, снижения поверхностного стока и восстановления плодородия смытых серых лесных почв рекомендуется использование полимерного комплекса и буферных контурных полос.
5. Материалы диссертации использованы при издании учебных пособий, составлении учебных рабочих программ по курсам дисциплин: Почвоведение, Методы почвенных исследований, Ландшафтоведение.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на Всесоюзных съездах Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000; Новосибирск, 2004; РостовЦнаЦДону, 2008); на Международных научных и научно-практических конференциях (Пенза, 2002; Казань, 2003; Владимир, 2004; Москва, 2006; 2007; Нижний Новгород, 2007; 2008; 2010; 2011); на Международном симпозиуме (Нижний Новгород, 2003); Всероссийских конференциях (Москва, 1998; 2002; 2010; Киров, 2008; Нижний Новгород, 2008); на научно-производственных конференциях (Киров, 1993, Нижний Новгород 2005, 2008; Ульяновск, 2006); на научных конференциях по результатам исследований профессорско-преподавательского состава НГСХА 1989-2011гг.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 64 научных и учебно-методических работы, в том числе 15 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав основного текста, выводов и приложений; изложена на 298 страницах машинописного текста, включает 55 таблиц и 24 рисунка. Список литературы состоит из 526 названий, в том числе 39 иностранных авторов.
Автор выражает глубокую признательность за помощь в подготовке диссертационной работы научному консультанту профессору Н.Ф. Ганжаре, профессорско-преподавательскому коллективу кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения РГАУ-МСХА под руководством академика РАСХН В.И. Кирюшина, профессору Б.А. Никитину; преподавателям кафедры ботаники и микробиологии НГСХА под руководством профессора В.А. Фефелова за помощь в проведении микробиологических исследований; профессору В.П. Заикину за консультации и помощь в проведении полевых опытов; М.А. Денисову и Н.Д. Печниковой за предоставленные материалы почвенных обследований; коллегам группы эрозии почв Г.М. Сурковой и Г.В. Секериной за помощь при проведении совместных исследований; коллегам и аспирантам кафедры почвоведения и природообустройства НГСХА доцентам Ю.Н. Платонычевой (Костиной), Е.В. Пугачеву, Ю.А. Богомоловой (Малышевой), ст. преподавателю Е.Н. Володиной за участие в совместной работе и помощь в оформлении диссертации.
1. Физико-географические условия формирования серых лесных почв
В главе приведена характеристика особенностей условий почвообразования (климата, растительности, рельефа, почвообразующих пород) лесостепного Правобережья Нижегородской области. По климатическим показателям территория относится к Средне-Русской провинции с умеренно континентальным климатом и близким соотношением годовых осадков и испаряемости (КУ1). Среднегодовые температуры воздуха составляют 3,2-3,7С, сумма активных температур >10С составляет в среднем 2150-2250, среднегодовое количество осадков по средним многолетним данным - 450-550 мм.
По характеру растительности территория исследований входит в состав Европейской широколиственно-лесной области, где зональными типами растительного покрова являются широколиственные леса, представленные дубом, ясенем, кленом, вязом, липой, с примесью березы и осины. В северной и северо-западной части лесостепи, примыкающей к южно-таежной зоне, в составе лесной растительности преобладают мелколиственные породы - береза и осина, здесь же встречаются широколиственные леса с примесью хвойных пород - ели и сосны; с продвижением на юг и юго-восток в составе фитоценоза возрастает роль клена, дуба и ясеня, но и здесь леса, являясь вторичными, состоят в основном из осины и березы и относятся ко 2 классу бонитета. Подлесок представлен чаще всего орешником, спутником дуба, а также рябиной и черемухой. Травянистый покров хорошо выражен, господствующими растениями в его составе являются сныть, волосистая осока, медуница, пролеска, ясменник, аконит; из злаков ветвистый костер, овсяница и др. (Станков, 1938). Основные отличия в наземном покрове светло-серых, серых и темно-серых лесных почв заключаются в более обильной травянистой растительности последних.
Формирование почв под широколиственными лесами накладывает определенную специфику на их почвообразование, исходя из количества растительных остатков, их зольности и других факторов, обуславливающих интенсивность процессов гумусообразования, миграции и аккумуляции биогенных элементов. По данным Л.Е. Родина и Н.И. Базилевич (1965) в широколиственных лесах общая биомасса растений находится в пределах 150-500т/га, при этом количество ежегодного опада сильно варьирует на протяжении зоны, составляя в среднем от 4 до 7т/га; запасы лесных подстилок в зависимости от видового состава растений и гидротермических условий могут исчисляться от 2,5 до 9,5 и даже до 13-16т/га.
Геологическое строение Нижегородской области достаточно подробно охарактеризовано в работах В.В. Докучаева (1949) по результатам Нижегородской экспедиции, А. Д. Архангельского (1933, 1941), А.С. Фатьянова (1959) и других. Большая часть территории области расположена в зоне распространения отложений пермской системы, в основном верхнего татарского яруса, представленного пестроцветными слоистыми отложениями преимущественно глинистого и мергелистого состава с прослойками известняка, реже - песчаника и гипса. Эти породы послужили материалом для покровных отложений в ледниковый и послеледниковый периоды.
В лесостепном Правобережье материнскими почвообразующими породами являются преимущественно довольно мощные (до 10-15 м) отложения лессовидных суглинков, местами - покровных суглинков. В.В. Докучаев (1949) в Материалах к оценке земель Нижегородской области отмечал, что отложения Межпьянья и Заалатырья представляют собой степной лесс, но менее пористый и светлый в отличие от типичного лесса юга России. За счет высокой капиллярной пористости лессовидные суглинки отличаются значительной водоподъемной способностью, что является важным фактором обеспеченности влагой корнеобитаемого слоя в годы с недостаточным увлажнением. Характер почвообразующих пород оказал влияние на скорость и, отчасти, направление почвообразовательного процесса, определив минералогический и гранулометрический состав почв, а также особенности водно-воздушного режима.
Согласно Физико-географическому районированию.. (1968) территория Нижегородской области относится к Северо-Приволжской провинции, расположенной в северной части Приволжской возвышенности с абсолютными высотами 170-190 м, местами до 220 м. В высоком Правобережье р. Волги особенно резко проявились эрозионные процессы, приведшие к усиленному размыву повышенных форм рельефа, образованию овражно-балочной сети и холмисто-увалистого типа рельефа.
есостепная правобережная часть области, занимаемая серыми лесными и черноземными почвами, интенсивно осваивается уже на протяжении 300-400 лет и более. Сведение лесов и освоение земель под сельскохозяйственные угодья способствовало формированию нового типа природных комплексов - агроландшафтов. В открытом безлесном агроландшафте особенно сильно проявилась водная эрозия, чему способствовала распашка склонов, ранее занятых лесной растительностью.
2. Объекты и методы исследований
Исследования проводились на территории лесостепного Правобережья Нижегородской области. Объектами изучения были наиболее распространенные серые лесные почвы, занимающие более миллиона гектаров пашни (около 54% в настоящее время) в составе земельного фонда области.
В соответствии с поставленными задачами на основе анализа материалов почвенных обследований были выбраны районы с преобладанием в составе почвенного покрова светло-серых (Богородский, Кстовский, Вадский административные районы), серых (Дальне-Константиновский и Арзамасский районы) и темно-серых лесных почв (Гагинский и Больше-Болдинский районы).
В качестве основного метода исследований использовался сравнительно-географический. С целью выявления изменений в процессе антропогенной эволюции почвы сельскохозяйственных угодий сравнивались с целинными почвами лесных участков. По степени изменения под влиянием антропогенного воздействия пахотные варианты почв разделялись на слабо-, средне-, сильно- и высокоокультуренные, отличающиеся между собой по уровню плодородия, характеру применяемых агротехнологий (количеству вносимых органических и минеральных удобрений, известкования, соблюдения севооборотов и др.), урожайности культур. Анализ используемой агротехники и урожайности культур проводился за последние 40-50 лет, то есть за период, который реально можно было восстановить по документам (отчетам), хранившимся в хозяйствах, а также в архивах. Кроме того, использовались статистические данные по урожайности и внесению удобрений за исследуемый период.
Слабоокультуренные варианты представлены участками, наиболее удаленными от хозяйственных центров; как правило, это поля, непосредственно примыкающие к лесным массивам или расположенные на границе землепользования. В историческом аспекте это самые молодые пахотные угодья. Используются на низком агротехническом уровне, органические удобрения не применялись, так как из-за удаленности участков их внесение экономически нерентабельно. Минеральные удобрения использовались редко, в основном при посеве в рядки в количестве 10-20 кг/га д.в. В некоторых хозяйствах на данные участки вносили известь. Урожайность зерновых составляет 12-18 ц/га.
Среднеокультуренные почвы полевых севооборотов получали органические удобрения один раз за ротацию в количестве 30-40 т/га (насыщенность 5-8 т/га), кроме того, сюда ежегодно вносились минеральные удобрения (30-40 кг/га д. в.) и проводилось известкование полей по полной гидролитической кислотности. Урожайность зерновых: 20-30 ц/га.
Сильноокультуренные участки приурочены, в основном к прифермским севооборотам и располагаются вблизи животноводческих ферм, что обуславливало постоянное внесение сюда органических удобрений, в основном навоза КРС, до 100 т/га за ротацию (насыщенность составила 15-20 т/га). Ежегодно применялись минеральные удобрения в количестве 60-100 кг/га д. в., один раз за ротацию вносили известковые материалы по полной гидролитической кислотности с использованием картограмм агрохимического обследования. Комплекс агротехнических приемов и применение удобрений обеспечивает получение на сильноокультуренных участках высоких урожаев зерновых культур - до 40-50 ц/га и более.
Высокоокультуренные варианты - это почвы огородов и приусадебных участков. Сюда практически ежегодно вносился полуперепревший навоз в количестве 30-40 т/га, а также печная зола, что обеспечило высокую обогащенность почв питательными элементами. Минеральные удобрения и известь в личных хозяйствах не применяют.
Экономика перестроечного периода способствовала выводу из состава пашни огромного количества земель и формированию угодий, условно названных нами залежью. В первую очередь, из сельскохозяйственного оборота выводились земли с низким уровнем плодородия, относящиеся к категории слабоокультуренных почв. По официальным данным (БюллетеньЕ, 2005.) на долю залежных земель в 2005 году в Нижегородской области приходилось около 250 тыс. га, однако их фактическое количество достигло 700 тыс. га и более. При этом появилась необходимость наблюдений за сукцессией растительных сообществ и процессом возврата почв к естественному состоянию. В северной части лесостепной зоны период луговой фазы на таких угодьях составляет 5-6 лет, если участки перед этим не были засеяны многолетними травами. По истечении этого времени участки начинают зарастать порослью древесной растительности, в основном осиной и березой, иногда с примесью сосны (в подзоне светло-серых лесных почв, реже - серых типичных). Впоследствии, примерно еще через 5-7 лет, залежь представляет собой участок из молодых деревьев высотой 2,0-2,5м с хорошо выраженным наземным покровом. Именно в залежи такого возраста почвенные свойства и режимы начинают восстанавливаться в сторону целинных аналогов.
Все изучаемые варианты почв находились в одинаковых геоморфологических и гидрологических условиях.
Влияние различных доз навоза на динамику гумуса изучали в микрополевом опыте №1 с 1980 по 1985 год, заложенном на опытном поле учхоза Новинки по следующей схеме: 1. Контроль без удобрений; 2. Навоз 10 т/га (насыщенность 5 т/га); 3. Навоз 30 т/га (насыщенность 15т/га); 4.Навоз 60 т/га (насыщенность 30 т/га). Согласно схеме, варианты соответствовали слабо-, средне, сильно- и высокоокультуренным почвам. Площадь делянки - 1м2, повторность трехкратная. Для изоляции делянки отделялись досками, обернутыми прочной полиэтиленовой пленкой. Почва в опыте светло-серая лесная среднесуглинистая, сформированная на лессовидном суглинке.
В опыте №2, заложеном под руководством профессора В.П. Заикина в 2005 году там же, изучали влияние сидеральных культур и чистого пара на физические свойства почв, содержание и состав органического вещества.
Схема опыта: 1.Чистый пар; 2.Белая горчица; 3.Сидеральный клевер; 4.Скошенный клевер; 5.Отава клевера. Площадь делянки 50 м2, повторность четырехкратная, почва - светло-серая лесная среднесуглинистая на лессовидном суглинке.
Опыты №3а и 3б проводились в лабораторных условиях и учхозе Новинки с 1976 по 1987гг, в них изучалось влияние полимерного комплекса на повышение противоэрозионной стойкости светло-серой лесной суглинистой почвы. Полимерный комплекс представлял собой смесь полиакриловой кислоты, мочевины и формалина в различных комбинациях.
Схема опыта 3а (лабораторного): 1. Контроль без обработки; 2. ПАК в концентрации 0,01%. В опыте изучалось влияние поликомплекса на жидкий и твердый сток при различной величине уклона (3, 6, 9).
Схема опыта №3б: 1.Контроль без обработки; 2. ПАК - 0,001%; 3. ПАК - 0,0025%; 4. ПАК - 0,005%; 5. ПАК - 0,008%; 6. ПАК - 0,010%; 7. ПАК - 0,100%. В опыте изучалось влияние поликомплекса на структурно-агрегатный состав светло-серой лесной среднесмытой почвы.
Опыт №4 представляет собой буферные полосы из смеси многолетних трав, заложенные на слабо, средне и сильносмытой светло-серой лесной почве на поле учхоза Новинки.
Схема опыта №4: 1. 1-ая буферная полоса; 2. 2-ая буферная полоса. В 1981г. многолетние травы (смесь клевера, люцерны и тимофеевки) были подсеяны к яровой пшенице. Наблюдения за стоком проводились с 1982 по 1984 год. Полосы закладывались в соответствии с плановой картографической основой по горизонталям. Ширина полос составляла 20 м, межполосное пространство - около 200 м.
В опыте №5 изучали влияние разового внесения навоза на содержание гумуса и физико-химические показатели светло-серой слабо- и сильносмытой почвы с 1981 по 1984 год.
Схема опыта №5: 1. Контроль; 2. Навоз-60 т/га; 3. Навоз-120 т/га; 4. Навоз-200 т/га. Опыты № 3-5 были заложены и проводились под руководством профессора Б.А. Никитина.
При определении показателей использовались следующие лабораторные методы. 1. Содержание гумуса - методом Тюрина в модификации Никитина (1972); 2. Фракционно-групповой состав гумуса - методом Пономаревой-Плотниковой и Кононовой-Бельчиковой; 3. Легкоразлагаемое органическое вещество (ЛОВ) флотацией в тяжелой жидкости по методу Ганжары и Борисова (2002); 4. Углерод в составе ЛОВ - методом Анстета в модификации Пономаревой, Николаевой; 5. Элементный состав ЛОВ, углеводы и крахмал в ЛОВ по Ковалеву (1982); 6. Целлюлоза и лигнин в составе ЛОВ - методом Инсторфа (Лиштван, Кололь, 1975); 7. Гранулометрический состав - по Качинскому с подготовкой образцов по Черниковой; 8. Валовой химический состав в прописи Аринушкиной; 9. Показатели физико-химических свойств (рН, ЕКО, Н, S, V) по общепризнанным методикам; 10. Содержание общего азота - методом Кьельдаля; 11. Содержание подвижных форм фосфора и обменного калия - в одной вытяжке по Кирсанову; 13. Структурно-агрегатный состав методом Саввинова и на аппарате Бакшеева. 14. Количественный учет микроорганизмов - на стандартных питательных средах (МПА, КАА и Чапека-Докса) по методам в прописи Ежова (1981).
Степень выпаханности почв определялась методом Н.Ф. Ганжары и Б.А. Борисова (2002), но, в дополнении к нему, с учетом конкретной доли ЛОВ в составе органического вещества целинных серых лесных почв.
При агроэкологической типизации земель использован метод, предложенный В.И. Кирюшиным (2010).
Результаты исследований обрабатывались статическими методами (Доспехов, 1985; Дмитриев, 1972) с использованием компьютерных программ MS Excel, Ctatistiсa-6.
3. Особенности почвообразования в почвах лесостепи под влиянием
антропогенного фактора
Вопросами эволюции почв в современном почвоведении занимались многие ученые. По мнению исследователей эволюция - это изменение состояния и свойств почв вследствие непрерывно идущего почвообразовательного процесса (естественная эволюция) или в результате изменившихся внешних условий в биогеоценозе, в том числе под влиянием хозяйственной деятельности человека (антропогенная эволюция), сопровождающихся необратимыми изменениями почв во времени (Роде, 1947; 1976; Тюлин, 1976; Пестряков, 1977; Гаджиев и др., 1988; Соколов, 2004; Караваева, Иванов, 1986 и др.). Биогеоценозы при трансформации в агроэкосистемы приобретают совершенно другие характеристики и особенности функционирования ландшафтов (Кирюшин, 2003). При этом под воздействием деятельности человека изменяются главные компоненты ландшафта - растительность, микроклимат, почвенная биота, микро-, а в некоторых случаях и мезорельеф, что приводит к изменению обмена веществом и энергией между ними.
На основании собственных данных и литературных источников было установлено, что пахотные почвы всех подтипов серых лесных почв отличаются меньшей глубиной толщи, охватываемой элювиальными процессами, особенно если сравнивать парные разрезы, примерно на 30-50см.
О снижении интенсивности элювиально-иллювиальных процессов в почвах пашни по сравнению с целинными свидетельствуют коэффициенты дифференциации профиля по илу и полуторным оксидам и меньшая разница в содержании R2О3 между горизонтами В и Апах. Так, в серых лесных (типичных) почвах содержание Al2О3 составляет в горизонте А1 7,6 %, в В - 13,5 % (различаются на 5,9 %), на пашне эта разница меньше - 2-3 %. На снижение процессов выноса-аккумуляции указывают более низкие значения элювиально-аккумулятивных коэффициентов (ЕА) для верхних горизонтов, рассчитанных по А.А. Роде. Например, в целинной серой лесной (типичной) почве они составляют по алюминию: -43 в А1 и -30 в А1А2; на пашне от -21 до -14 в пахотном слое.
Распашка и сельскохозяйственное использование почв сопровождается изменением биологического цикла углерода и биогенных элементов в агроценозах, обусловленное различным количеством поступающего растительного материала. В пахотных почвах биологический круговорот становится не просто разомкнутым, так как большая их часть отчуждается с урожаем, но при этом изменяются его количественные параметры и соотношение участвующих в биологическом цикле элементов, что обусловлено различной избирательностью растений естественных фитоценозов и сельскохозяйственных культур. Количество растительных остатков, поступающих в почвы агроценозов сокращается в несколько раз в зависимости от севооборота, вида культурных растений, высоты среза растений при уборке и т.д. Учитывая, что около 90 % тонких корней сельскохозяйственных культур сосредоточено в небольшом по мощности слое (до 30 см), именно верхние горизонты почвы интенсивно обедняются элементами питания, в то время как их вынос растениями из нижних горизонтов почвы прекращается в силу слабо развитой корневой системы по сравнению с растениями естественных фитоценозов.
Из этого следует, что в агроэкосистеме коренным образом нарушается сформировавшийся тип биологического круговорота, так как биологическая миграция элементов из глубоких слоев и их аккумуляция в верхнем горизонте осуществляется в пахотных почвах на совершенно ином уровне. Поэтому одним из основных различий в почвообразовании целинных и пахотных серых лесных почв является разная мощность почвенного профиля, охватываемая процессами выноса-возврата минеральных элементов. Кроме того, по мнению А.Д. Фокина (1994) в агроценозах почвы лишены природного биологического барьера из лиственного опада и лесной подстилки, замедляющего минерализацию растительных остатков и гумуса.
По количеству создаваемой продукции агроценозы практически не отличаются от естественных фитоценозов лесостепи (имеется в виду ежегодный прирост), а в некоторых случаях он может быть и выше. Однако большая часть биомассы культурных растений отчуждается с урожаем, а количество послеуборочных остатков составляет от 1,5 т/га в пропашных севооборотах, 2,5-3 т/га в зерновых и от 3,6 до 9,1 т/га под многолетними травами (Титлянова, 1988; Чупрова, 1997; Каюмов, 2002; Орлова, 2004 и др.).
Трансформация органического вещества в почвах началась сразу же после их распашки, при этом гумусированность серых лесных почв за период земледельческого использования снизилась в 1,3-1,5 раза по сравнению с горизонтом А1 аналогичных целинных почв. Наибольшими различиями характеризуются темно-серые лесные почвы, потерявшие гумуса в результате распашки больше по сравнению с другими подтипами серых лесных почв. Изучение интервала, в пределах которого изменялось содержание гумуса, показало, что величина максимального накопления гумуса в почвах леса в 1,5-2,1 раза выше по сравнению с минимальным, в пахотных почв - в 1,8-2,9 раза. Это свидетельствует о более высокой вариабельности данного показателя в пахотных почвах в зависимости от окультуренности и низкой стабильности агроэкосистемы в целом.
Строение профиля серых лесных почв отвечает элювиально-иллювиальному типу почвообразования с довольно выраженным гумусово-аккумулятивным горизонтом, особенно в темно-серых лесных почвах. Распашка и вовлечение серых лесных почв в сельскохозяйственное производство обусловило необратимые изменения верхней части профиля в связи с перемешиванием горизонтов А0, А1, А1А2 и созданием нового горизонта (слоя) Апах, отличающегося от целинных аналогов водно-физическими свойствами, большей гомогенностью, аэрацией. В отличие от генетически сформированного гумусового горизонта А1 пахотный слой более однороден по составу, менее оструктурен и имеет худшие водно-физические свойства. Мощность пахотного слоя всех подтипов серых лесных почв колеблется от 19 до 28 см, составляя в среднем 24 см (табл. 1). Глубина вспашки на пахотных угодьях светло-серых и серых лесных (типичных) почв различна в зависимости от приемов окультуривания, ее глубина изменяется на 6 см с целью заделки органических удобрений, уничтожения плужной подошвы, формирования благоприятных водно-воздушных свойств. В темно-серых лесных почвах, обладающих более мощным гумусовым горизонтом, глубина пахотного слоя примерно одинакова независимо от окультуренности почв. Серые лесные почвы различаются между собой по интенсивности оподзоливания и элювиального процессов. Морфологически это выявляется по наличию горизонта А1А2, обилию кремнеземистой присыпки в А2В и мощностью данных горизонтов. Из всех изучаемых объектов наиболее оподзоленными являются светло-серые лесные почвы.
1. Глубина залегания и мощность горизонтов в серых лесных почвах
Угодье | Горизонт | Количество разрезов | Нижняя граница горизонтов, см |
Светло-серые лесные | |||
ес | А1 +А1А2 | 10 | 22 |
А2В | 11 | 45 | |
Слабоокультуренные | Ап | 22 | 22 |
А2В | 18 | 46 | |
Сильноокультуренные | Ап | 21 | 28 |
А2В | 17 | 50 | |
dm для Ап | 1,5 | ||
dm (слабо-сильноокультуренная пашня) для А2В | 3,8 | ||
Серые лесные | |||
ес | А1 +А1А2 | 12 | 24 |
А2В | 12 | 40 | |
Слабоокультуренные | Ап | 21 | 22 |
А2В | 21 | 43 | |
Сильноокультуренные | Ап | 13 | 27 |
А2В | 11 | 51 | |
dm для Ап | 1,5 | ||
dm (слабо-сильноокультуренная пашня) для А2В | 3,4 | ||
Темно-серые лесные | |||
ес | А1 +А1А2 | 10 | 38 |
А2В | 10 | 59 | |
Слабоокультуренные | Ап | 20 | 28 |
А2В | 19 | 52 | |
Сильноокультуренные | Ап | 18 | 29 |
А2В | 18 | 52 | |
dm для Ап | 1,7 | ||
dm (слабо-сильноокультуренная пашня) для А2В | 2,6 | ||
В соответствии с морфологической характеристикой наиболее обильная кремнеземистая присыпка присуща целинным почвам, что свидетельствует о большей интенсивности процессов оподзоливания и элювиирования в почвах естественных биогеоценозов.
4. Органическое вещество серых лесных почв и его трансформация в
агроландшафтах
Органическое вещество является основным показателем, характеризующим плодородие почв и их генезис. Содержание и состав его специфической части - гумуса, отражают естественную и антропогенную эволюцию почв в процессе их формирования и развития.
Органическое вещество почвы - понятие широкое, к нему относится совокупность органических соединений индивидуальной природы, специфические гумусовые вещества, а также растительные остатки на разной стадии разложения. Главную роль в процессе почвообразования выполняют гумусовые кислоты, однако в последнее время в работах Н.Ф. Ганжары (1988), В.И.Кирюшина и др. (1993), Н.Ф. Ганжары и Б.А. Борисова (1997, 2002), С.М. Надежкина (1999), показано большое значение легкоразлагаемого органического вещества в оптимизации почвенных свойств и режимов.
При сельскохозяйственном использовании почв условия гумусообразования коренным образом изменяются. Прежде всего, это сказывается на поступлении растительного материала. Так, если в естественных биоценозах под широколиственными и смешанными лесами количество ежегодно поступающих растительных остатков с наземной массой составляет от 2,5 до 8,0 т/га и от 1,5 до 1,8 т/га с корнями (Родин, Базилевич, 1965; Усольцев, 2002), то в агроценозах большая часть их часть отчуждается с урожаем. Поэтому главными факторами восполнения гумусовых веществ в пахотных почвах становятся органические удобрения, многолетние травы, сидеральные культуры. Эволюция органической части почвы в процессе сельскохозяйственного использования может сопровождаться ухудшением гумусированности почв при низкой культуре земледелия или усилением гумусообразования и улучшением практически всех показателей гумусового состояния при окультуривании. Большое внимание вопросам окультуривания почв, особенно таежной и лесостепной зоны, уделялось в 80-х годах двадцатого столетия, что было обусловлено интенсификацией сельскохозяйственного производства.
Результаты исследований, проведенных при участии аспирантов автора (Костина, 2001; Редькина, 2007; Володина, 2010) показывают (табл. 2), что содержание гумуса в пахотных вариантах всех подтипов серых лесных почв в 1,5-2 раза меньше, чем в горизонте А1 аналогичных целинных почв. Особенно резкие отличия наблюдаются в светло-серых лесных почвах, где содержание гумуса снизилось по сравнению с целинными в 2,7 раза, в серых и темно-серых в 1,5 и 1,2 раза соответственно, а потери гумуса составили на слабо и среднеокультуренной пашне 43-33 %, в почвах залежи - 50 % и даже в сильноокультуренных почвах - 10 % по сравнению с почвами леса.
Окультуривание почв и, прежде всего, систематическое внесение органических удобрений, способствовало увеличению их гумусированности. На основании статистической обработки данных установлено, что слабо- и среднеокультуренные варианты почв в целом практически не отличаются по содержанию гумуса, это характерно для всех подтипов серых лесных почв; то есть внесение навоза в небольших дозах (5-10 т/га) не оказало существенного влияния на накопление гумуса, но при этом усилилась деятельность почвенных микроорганизмов, способствуя более интенсивной минерализации органического вещества в условиях достаточно благоприятного температурного режима и нейтрального водного баланса.
2. Диапазон значений содержания гумуса (%) в серых лесных почвах в
зависимости от угодий
Угодье | min | max | М | dm0,95 | Потери гумуса,% |
Светло-серая лесная | |||||
ес | 1,7 | 3,7 | 2,8 | - | - |
Залежь | 1,1 | 2,3 | 1,4 | 0,27 | 50 |
Пашня слабоокультуренная | 1,4 | 2,0 | 1,6 | - | 43 |
Пашня среднеокультуренная | 1,8 | 2,1 | 1,9 | 0,14 | 33 |
Пашня сильноокультуренная | 2,2 | 3,3 | 2,5 | 0,22 | 10 |
Пашня высокоокультуренная | 4,8 | 5,5 | 5,1 | 0,48 | - |
Серая лесная | |||||
ес | 2,3 | 4,4 | 3,2 | - | - |
Залежь | 1,5 | 2,5 | 2,0 | 0,30 | 38 |
Пашня слабоокультуренная | 1,9 | 3,0 | 2,7 | - | 16 |
Пашня среднеокультуренная | 2,2 | 3,1 | 2,8 | 0,49 | 13 |
Пашня сильноокультуренная | 2,9 | 4,2 | 3,5 | 0,35 | - |
Пашня высокоокультуренная | 4,7 | 6,0 | 5,3 | 0,51 | - |
Темно-серая лесная | |||||
ес | 4,1 | 6,3 | 5,2 | - | - |
Залежь | 4,1 | 4,4 | 4,2 | 0,34 | 20 |
Пашня слабоокультуренная | 3,1 | 4,2 | 3,7 | - | 29 |
Пашня среднеокультуренная | 3,7 | 5,6 | 4,7 | 0,34 | 10 |
Пашня сильноокультуренная | 5,2 | 7,0 | 6,1 | 0,38 | - |
Пашня высокоокультуренная | 8,8 | 12,5 | 10,2 | 0,73 | - |
Примечание: dm - минимальная достоверная разница
Существенное достоверное увеличение содержания гумуса отмечается лишь на уровне сильной окультуренности почв, получающих около 100 т/га органических удобрений за ротацию севооборота или около 15-20 т/га ежегодно. За счет этого гумусированность почв увеличивается до уровня целинных аналогов и выше. Высокоокультуренные почвы, приуроченные к огородам, с ежегодным внесением 30-40 т/га навоза, отличаются очень высоким содержанием гумуса не только среди пахотных почв (в 2-3 раза), но и по сравнению с целинными аналогами, что может соответствовать максимальным значениям гумусированности для серых лесных почв.
Взаимосвязь окультуренности почв с содержанием гумуса характеризуется следующими уравнениями регрессии.
Для светло-серых лесных: у= -0,2226х2 +2,3633х+0,1853 (R2=0,80) (1);
Для серых типичных: у= -0,2357х2+2,8079х -4,2528 (R2=0,74) (2);
Для темно-серых лесных: у= -0,0849х2 +1,6651х-1,8755 (R2=0,91) (3)
Почвы залежи всех подтипов серых лесных почв характеризуются самым низким содержанием гумуса, минимальный интервал значений находится на уровне критического, особенно в светло-серых и серых лесных (типичных) почвах и составляет 1,1 и 1,5% соответственно. Поскольку количество растительного опада в почвах залежи значительно превосходит агроценозы, составляя 6-8 т/га (Усольцев.., 2002), то снижение гумусированности даже по сравнению со слабоокультуренными вариантами может объясняться высокой интенсивностью минерализационных процессов в этих почвах.
Наименьшими запасами гумуса среди пахотных почв также характеризуются слабоокультуренные участки, расположенные обычно на территории, примыкающей к лесным массивам. Запасы гумуса в пахотных сильноокультуренных почвах примерно в 1,5 раза выше, чем в слабоокультуренных. В слое 0-50 см запасы гумуса составляют 72-84% от общих, причем в сильно- и высокоокультуренных почвах количество гумуса равно или больше, чем в почвах под лесом, что свидетельствует об усилении гумусообразования под влиянием повышенных и высоких доз органических удобрений. В подтипе темно-серой лесной почвы увеличение запасов гумуса в слое 0-50 см наблюдается только на уровне высокоокультуренного варианта, т.е. компенсация баланса углерода в почвах с изначально высоким содержанием гумуса осуществляется лишь при ежегодном пополнении углерода почвы высокими дозами навоза в 30-40 т/га.
Проведенные исследования показали, что содержание гумуса в почвах пашни стабилизируется на определенном уровне в зависимости от количества поступающего в почву сухого вещества с пожнивно-корневыми остатками (ПКО) и органическими удобрениями (табл. 3) примерно в течение 30-40 лет. При этом увеличение содержания гумуса на 1 % возможно при ежегодном поступлении до 6 т/га растительных остатков и около 4 т/га сухого вещества, вносимого с навозом. Переход на новый уровень возможен при увеличении почти вдвое среднегодовой нормы органических удобрений, что реально наблюдается в сильно и высокоокультуренных вариантах почв.
Растительные остатки полевых культур без внесения органических удобрений не компенсируют потери гумуса в почвах в процессе его минерализации. Ресурсы органических удобрений ограничены, особенно они сократились в постперестроечный период, а вывоз навоза на отдаленные участки всегда сопровождался необоснованно высокими экономическими затратами. Поэтому важным источником пополнения почвы органическим веществом являются сидераты, особенно в качестве промежуточных культур, не занимающих самостоятельного поля.
3. Уровни стабилизации содержания и запасов гумуса в серых лесных
суглинистых почвах разной степени окультуренности
Степень окультуренности | Количество послеуборочных остатков и органических удобрений (сухое вещество) | Среднее содержание гумуса (%) в Апах | Средние запасы гумуса в слое 0-20см, т/га |
Светло-серые лесные | |||
Слабоокультуренные | 1,5-2,5т/га ПКО | 1,6 | 41 |
Среднеокультуренные | 2-3т/га ПКО+1,2-2,5 т/га навоз | 1,9 | 48 |
Сильноокультуренные | 2,5-6 т/га ПКО+2,5-5 т/га навоз | 2,5 | 70 |
Высокоокультуренные | 3-4 т/га ПКО+7,5-9 т/га навоз | 5,1 | 122 |
Серые лесные | |||
Слабоокультуренные | 2-3 т/га ПКО | 2,7 | 65 |
Среднеокультуренные | 2-3,5 т/га ПКО + 1,2-2,5 т/га навоз | 2,8 | 70 |
Сильноокультуренные | 3-6 т/га ПКО+2,5-5 т/га навоз | 3,5 | 87 |
Высокоокультуренные | 3-4 т/га ПКО+7,5-9 т/га навоз | 5,3 | 127 |
Темно-серые лесные | |||
Слабоокультуренные | 2,5-3,5 т/га ПКО | 3,7 | 93 |
Среднеокультуренные | 3-5 т/га ПКО +1,2-2,5 т/га навоз | 4,7 | 118 |
Сильноокультуренные | 4-6 т/га ПКО+3,7-5 т/га навоз | 6,1 | 152 |
Высокоокультуренные | 3-4 т/га ПКО+7,5-10 т/га навоз | 10,2 | 257 |
В Нечерноземной зоне с нормальной и повышенной влажностью сидеральные пары предпочтительнее чистых, прибавка урожая зерновых по сидеральным парам составляет от 6-10 до 19 ц/га (Хохлов, 1988; Довбан, 1994). Установлено, что длительное применение сидератов и высокая степень насыщенности ими севооборотов способствует устойчивой стабилизации и росту гумусированности почв.
Исследования по изучению влияния сидератов на динамику органического вещества, проведенные на светло-серой лесной почве (Малышева, Полякова и др., 2008), показали, что запашка сидератов обусловила повышение содержания гумуса (рис. 1) на вариантах с сидеральным клевером и, в меньшей степени, с белой горчицей в соответствии с количеством запаханной биомассы. Согласно уравнению регрессии содержание гумуса в посевах с озимой пшеницей на 64% зависело от количества запаханной массы сидерата (R2 = 0,64). |
НСР05=0,12 Рис 1. Изменение содержания гумуса под влиянием сидератов |
Качественный состав гумуса также, как и его содержание, во многом определяется зональными особенностями гумусообразования. При значительном увлажнении и кислой реакции в почвах северной лесостепи образуется больше фульвокислот, чем гуминовых. Это характерно прежде всего для светло-серых и серых лесных почв, которые имеют близкий по составу гумус. Отношение Сгк:Сфк в гумусово-аккумулятивном горизонте в основном <1. Гумус темно-серых лесных почв богаче гуминовыми кислотами, вследствие этого отношение Сгк : Сфк в этих почвах, как правило, больше 1,5. Характерным для серых лесных почв является высокое содержание в гумусовом горизонте нерастворимого остатка, на его долю приходится до 40%.
Гумус светло-серых лесных почв обогащен подвижными гумусовыми кислотами. Гуминовые кислоты представлены в основном фракцией 1, преобладающее содержание которой обусловлено новообразованием за счет биохимических превращений свежих растительных остатков. Это подтверждается низкой оптической плотностью гуминовых кислот в горизонте А1 за счет свежеобразованных органических соединений. По природе гумусовых кислот серые (типичные) и темно-серые лесные почвы отличаются от светло-серых более высоким содержанием гуминовых кислот фракции 2, связанной с кальцием, максимальное количество которой сосредоточено в гумусе темно-серых лесных почв. В составе фульвокислот светло-серых и серых лесных почв преобладают наиболее подвижные фракции 1а и 1, которые способны при определенных условиях мигрировать по почвенному профилю.
Почвы залежи по составу гумуса близки к слабоокультуренным вариантам, различие заключается в большем содержится фракции ГК-1, что по данному показателю приближает их к почвам леса, в остальном они не утратили признаков, присущих пахотным почвам.
Фракционный состав гумуса серых лесных почв неоднороден по генетическим горизонтам. В горизонте А1 гуминовые кислоты представлены в основном фракцией 1, с глубиной, в горизонте А1 А2 или А2В, содержание их резко снижается. При этом возрастает содержание фракции ГК-2; в горизонте А1 А2 (или А2В) на глубине 30-40 см их содержание максимально, здесь же отмечается наиболее широкое отношение углерода гуминовых кислот к фульвокислотам. По мнению В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой (1980) такое перераспределение фракции ГК-2 по почвенному профилю является генетическим признаком серых лесных почв и объясняется миграционной способностью не полностью усредненных гуматов кальция.
Результаты проведенных исследований показали, что снижение гумусированности серых лесных почв при вовлечении их в пашню сказалось в резком снижении абсолютного содержания всех групп гумусовых кислот. Содержание гуминовых кислот и фульвокислот в слабоокультуренных почвах снизилось в 2 раза по сравнению с целинными аналогами. При этом относительное содержание гуминовых кислот в гумусовом горизонте практически не изменилось. Содержание нерастворимого остатка гумуса повысилось в сильно и высокоокультуренных вариантах по сравнению со слабоокультуренными.
Показателем, характеризующим гумусообразование, является относительное содержание фракций гуминовых кислот в составе их суммы (табл. 4).
4.Фракционный состав гуминовых кислот в профиле серых лесных почв, % от ГК (по средним данным)
Гори зонт | Целинные | Степень окультуренности | ||||||||||
слабая | сильная | высокая | ||||||||||
ГК1 | ГК2 | ГК3 | ГК1 | ГК2 | ГК3 | ГК1 | ГК2 | ГК3 | ГК1 | ГК2 | ГК3 | |
Светло-серые лесные | ||||||||||||
А1(Ап) | 36 | 38 | 26 | 28 | 46 | 26 | 46 | 25 | 29 | 41 | 15 | 44 |
А1А2 | 20 | 50 | 30 | 22 | 52 | 26 | горизонт отсутствует | |||||
А2В | нет | 80 | 20 | нет | 82 | 18 | нет | 80 | 20 | 16 | 34 | 30 |
Серые лесные | ||||||||||||
А1(Ап) | 38 | 32 | 31 | 24 | 52 | 24 | 29 | 55 | 16 | 19 | 46 | 34 |
А1А2 | 23 | 61 | 15 | 12 | 65 | 23 | Нет | 82 | 18 | горизонт отсутствует | ||
А2В | нет | 75 | 25 | нет | 71 | 29 | нет | 70 | 30 | нет | 57 | 33 |
Темно-серые лесные | ||||||||||||
А1(Ап) | 21 | 61 | 18 | 25 | 53 | 22 | 22 | 59 | 19 | 27 | 31 | 42 |
А2В | нет | 82 | 18 | нет | 74 | 26 | нет | 84 | 16 | 4 | 78 | 18 |
В светло-серых лесных почвах новообразование идет преимущественно с участием наиболее лабильных бурых гуминовых кислот первой фракции, связанной с полуторными оксидами. В сильно- и высокоокультуренных почвах на ее долю приходится 41-46% от суммы ГК. В серых и темно-серых лесных почвах наибольшая роль в гумусообразовании принадлежит гуматам кальция. Это обусловлено известкованием полей, а в темно-серых к тому же генетическими особенностями, сближающими почвы данного подтипа с черноземами.
В высокоокультуренных почвах всех подтипов в составе гуминовых кислот значительно, по сравнению с почвами пашни, снизилась доля фракции ГК-2 и возросло относительное содержание третьей фракции ГК, наиболее прочно связанной с минеральной частью почвы. Причиной этого могут быть вносимые в большом количестве органические удобрения (в основном полуперепревший навоз), вместе с которым в почву поступают готовые гуминовые кислоты, образующие прочные органно-минеральные комплексы с глинистыми минералами. В распределении по профилю гумусовых кислот окультуренные варианты почв сохраняют основные генетические признаки, свойственные типу серых лесных почв.
Содержание общего азота в пахотном слое изучаемых нами серых лесных почв колеблется в пределах от 0,14 до 0,82%, находясь в прямой зависимости от содержания гумуса. Целинные варианты содержат его несколько больше по сравнению со слабоокультуренными, но разница в содержании азота между почвами леса и пашни достоверна только для серых лесных (типичных) почв. По содержанию азота пахотные варианты близки между собой (различия в пределах ошибки опыта), за исключение высокоокультуренных светло-серых и темно-серых лесных почв, где его содержание в 1,5-3,5 раза выше по сравнению с остальными угодьями.
Показателем, характеризующим обогащенность гумуса азотом, является отношение С:N. Его величина отражает роль азотсодержащих соединений в образовании гумуса и природу гумусовых веществ.
Анализ отношения С:N показал, что самое высокое значение этого показателя наблюдается в целинных серых лесных почвах - 15,7 % . В пахотных светло-серых и серых лесных почвах самые узкие отношения С:N отмечаются в слабоокультуренных вариантах, что может свидетельствовать о большей ароматизации молекул гумусовых кислот, свойственной консервативным формам гумуса.
В процессах гумусообразования и питании растений важная роль принадлежит легкоразлагаемому органическому веществу (ЛОВ). Являясь весьма информативным показателем плодородия почв, значения содержания ЛОВ предложено использовать в качестве критерия степени выпаханности (деградации) почв (Ганжара и др., 1990, 1997; Дьяконова, 1998; Борисов, 2008). По мнению этих авторов содержание ЛОВ в пахотных почвах колеблется в пределах от 0,1 до 1,5 %. Содержание и запасы ЛОВ отражают гумусово-аккумулятивный процесс, характеризуя интенсивность поступления растительных остатков минерализацию гумификацию. В агроценозах на природный почвообразовательный процесс накладывается хозяйственная деятельность человека и гумусообразование изменяется уже на начальной стадии процесса, т.е. при поступлении растительных остатков в почву.
В пахотных слабоокультуренных почвах, используемых на низком агротехническом уровне без применения удобрений, с минимальным количеством послеуборочных остатков из-за низких урожаев, содержание ЛОВ резко снижается: в светло-серых почвах в 3,5-7 раз, в серых и темно-серых примерно в 3 раза, составляя величину (0,34-0,61%), соответствующую (по Ганжаре и др., 1990; 2002) сильно- и средневыпаханным почвам. В сильноокультуренных вариантах всех подтипов серых лесных почв содержание легкоразлагаемого органического вещества достоверно увеличивается по сравнению со слабоокультуренными в 2,5 раза в светло-серых, 1,9 раза в серых и в 1,4 раза в темно-серых лесных почах (Полякова, Платонычева, 2007).
Результаты исследований показывают (рис. 2), что наибольшее количество ЛОВ содержится в целинных светло-серых лесных почвах - 2,0-2,4% к массе почвы или 44%-49% в составе органического вещества. В серых лесных (типичных) и темно-серых значения ЛОВ составляют 1,2-1,5% или 34-37% в составе органического вещества. Так как естественные биоценозы изучаемых участков находятся примерно в одинаковых гидротермических условиях и характеризуются одинаковым поступлением биомассы растительных остатков, то можно предположить, что в светло-серых лесных почвах процессы минерализации протекают менее | dm05 Л1= 0,27; dm05 Л2= 0,16; dm05 Л3= 0,13 Рис. 2. Содержание ЛОВ по угодьям серых лесных почв |
интенсивно вследствие меньшей биологической активности.
На основании содержания ЛОВ в % к массе почвы и в составе органического вещества нами рассчитана степень выпаханности почв (табл. 5).
5.Степень выпаханности серых лесных почв в горизонте Ап, А1
Угодье | Собщ, % к массе почвы | СЛОВ, % к массе почвы | СЛОВ, % к Собщ | Степень выпаханности, балл |
Светло-серые лесные почвы | ||||
ес | 1,54 | 0,89 | 57,8 | - |
Залежь | 0,86 | 0,27 | 31,4 | 19 |
Слабоокультуренная | 0,94 | 0,19 | 20,2 | 30 |
Среднеокультуренная | 1,08 | 0,29 | 26,8 | 23 |
Сильноокультуренная | 1,44 | 0,56 | 38,8 | 12 |
Серые лесные почвы | ||||
ес | 2,00 | 0,58 | 29,0 | - |
Залежь | 1,21 | 0,34 | 28,1 | 2 |
Слабоокультуренная | 1,62 | 0,23 | 14,2 | 16 |
Среднеокультуренная | 1,77 | 0,17 | 9,6 | 20 |
Сильноокультуренная | 2,05 | 0,48 | 23,4 | 7 |
Темно-серые лесные почвы | ||||
ес | 3,09 | 0,60 | 19,4 | - |
Залежь | 2,45 | 0,23 | 9,4 | 10 |
Слабоокультуренная | 1,97 | 0,17 | 8,6 | 11 |
Среднеокультуренная | 3,01 | 0,30 | 9,9 | 10 |
Сильноокультуренная | 3,87 | 0,32 | 8,3 | 11 |
Для определения баллов по степени выпаханности в отличие от методики, предложенной авторами (Ганжара, Борисов; 1997, 2002) за точку отсчета в светло-серых лесных почвах мы взяли 50% (содержание ЛОВ в составе органического вещества в целинной почве), в серых (типичных) - 30%, в темно-серых - 20%. В соответствии с методикой к наиболее выпаханным относятся слабо- и среднеокультуренные светло-серые лесные почвы, в серых типичных балл выпаханности несколько ниже, а все пахотные темно-серые лесные почвы являются слабо выпаханными.
Интенсивность минерализации растительных остатков определяется их химическим составом и, в первую очередь, содержанием азота. Интенсивное разложение наблюдается при достаточно высоком содержании азота в субстрате (не менее 1,7%). По данным Аристовской Т.В. (1980) минерализация начинается при значениях С:N, равным 20.
Содержание азота в ЛОВ целинных почв имеет практически одинаковые значения по подтипам (0,68-0,71), что свидетельствует об однородном растительном составе изучаемых лесных участков. В пахотных почвах содержание азота в составе ЛОВ определяется в основном биологическими особенностями выращиваемых полевых культур. Закономерных изменений углерода в составе ЛОВ не наблюдалось, его содержание колеблется в широком диапазоне: от 4,3 до 17,9%. Это объясняется различной степенью минерализации и разным соотношением входящих в его состав индивидуальных органических соединений. В целинных почвах содержание углерода в составе ЛОВ примерно одинаково - 14-17%. Наибольшими колебаниями характеризуются пахотные варианты, но и здесь можно отметить более высокое содержание углерода в ЛОВ сильноокультуренных почв по сравнению со слабоокультуренными.
Показателем, характеризующим обогащенность ЛОВ азотом, является отношение С:N в его составе. Значения этого показателя зависят от видового состава растений, количества растительных остатков, соотношения надземной массы и корней. На пахотных участках с многолетним травами отношение С:N в ЛОВ имеет примерно одинаковую величину - 12,2-15,3. На сильноокультуренных вариантах с зерновыми культурами состав ЛОВ изменяется в сторону расширения отношения до 23 за счет относительного увеличения в его составе доли углерода.
Химический состав ЛОВ определяется видом угодий, содержанием соединений в исходном растительном материале и степенью его разложения. Целинные и пахотные серые лесные почвы характеризуются близким химическим составом, отличия касаются в основном лигнина и азотистой части (Костина, 2001; Полякова, Платонычева, 2004). Из всех групп соединений на долю лигнина в составе ЛОВ приходятся наибольшие значения во всех почвах, как целинных, так и пахотных, что подтверждает устойчивость лигнина к микробному разложению. Самое высокое содержание лигнина ( % на сухое вещество) отмечается в почвах леса (22-24%), что связано с низкой скоростью его минерализации и относительным накоплением в составе наземного и корневого опада. При возделывании зерновых культур содержание лигнина в составе ЛОВ пахотных участков снижается до 8-14%. Многолетние травы и органические удобрения способствуют увеличению лигнина до уровня целинных почв (21-23%). Темно-серые лесные почвы, даже сильноокультуренные, характеризуются невысоким содержанием лигнина в ЛОВ (14-16%) за счет более интенсивного гумусообразования в этих почвах и закреплением значительной части лигнина в составе гумуса.
5. Влияние антропогенного фактора на физико-химические свойства и микробиологические параметры серых лесных почв
По степени изменчивости свойства почвенного поглощающего комплекса являются достаточно динамичными и с высокой степенью достоверности отражают преобразование серых лесных почв в процессе трансформации угодий. В светло-серых и серых лесных почвах даже с низкой степенью окультуренности наблюдается снижение обменной кислотности по сравнению с целинными. С возрастанием степени окультуренности значения рНсол из слабо- и среднекислого интервала переходят в близкий к нейтральному в сильноокультуренных почвах и нейтральный диапазон в высокоокультуренных. Окультуривание почв до сильного и высокого уровня сопровождается улучшением показателей ППК, что подтверждается результатами регрессионного анализа и высокими значениями коэффициентов корреляции и детерминации с окультуренностью в светло-серых и серых лесных почвах (R2=0,61-0,75); при этом сумма обменных оснований увеличивается с 16 до 25 мг-экв на 100г почвы, в высокоокультуренных - до 37 мг-экв на 100г почвы. В темно-серых почвах связь более слабая (R2=0,39-0,45), так как при интенсивном окультуривании показатели физико-химических свойств, являясь более высокими уже в слабоокультуренных почвах в силу генезиса, улучшаются незначительно, в основном до уровня целинных аналогов. Взаимосвязь гидролитической кислотности с окультуренностью находится в слабом интервале и носит отрицательный характер во всех подтипах серых лесных почв.
Пахотные варианты серых лесных почв характеризуются более высоким содержанием подвижного фосфора (рис.3) по сравнению с лесом и залежью даже при слабом уровне окультуренности. Содержание обменного калия при окультуривании существенно возрастает в сильно и высокоокультуренных почвах, что в большей степени свидетельствует о неравномерном распределении калийных удобрений по пахотным угодьям.
dm05 Л1= 49,2; dm05 Л2= 56,7; dm05 Л3= 27,2 dm05 Л1= 47,8; dm05 Л2= 19,3; dm05 Л3= 23,2
Рис. 3. Содержание подвижных форм фосфора и калия по угодьям серых
лесных почв
Серые лесные почв различаются между собой по количеству основных физиологических групп микроорганизмов; темно-серые лесные почвы богаче бактериальной микрофлорой по сравнению с серыми лесными (типичными), но при этом в них 2-3 раза меньше микроскопических грибов (Полякова, Редькина, 2007; Володина, 2010). Это свидетельствует о более высоком уровне биогенности темно-серой лесной почвы, обусловленной различиями гидротермических и почвенных условий.
Почвы под лесом характеризуются значительно большей численностью бактерий по сравнению с пахотными вариантами, что связано с более высоким разнообразием бактериальных комплексов лесных подстилок, поэтому при распашке почв исчезают многие бактерии, характерные для естественного биоценоза (Добровольская и др., 2001). В слабоокультуренных почвах количество бактерий аминогетеротрофов в 1,3-1,8 раза ниже по сравнению с лесом ввиду того, что данная группа микроорганизмов наиболее требовательна к наличию свежего органического субстрата для их питания.
В темно-серых лесных почвах, с более высоким содержанием органического вещества, окультуривание почв обусловило повышение количества данной группы бактерий в 1,6 раза и приблизило их по этому показателю к почвам естественного фитоценоза. Примерно одинаковая численность аминогетеротрофов в почвах леса и залежи свидетельствует о том, что почвы, выведенные из состава пашни, со временем приближаются к естественным аналогам.
Численность бактерий аминоавтотрофов в лесу также выше по сравнению с другими угодьями. При этом залежь и пахотные участки серых лесных (типичных) почв практически не отличается между собой. Это указывает на то, что данные почвы имеют примерно одинаковые условия для существования организмов, разлагающих минеральный азот и, по мнению Е.Н. Мишустина (1988), наиболее требовательных к условиям водно-воздушного режима.
Количество бактериальной микрофлоры в темно-серых лесных почвах примерно вдвое больше по сравнению с собственно серыми. При использование их на низком агротехническом уровне численность аминоавтотрофов снизилась в 1,3 раза по сравнению с лесом.
Окультуривание посредством внесения высоких доз органических и минеральных удобрений способствовало росту численности бактерий на КАА примерно до уровня целинных аналогов. Почвы залежи, выведенные из состава пашни на протяжении 12 лет, по количеству бактерий, выделяемых на МПА и КАА, занимают промежуточное положение между лесом и пашней.
Почвенные микроскопические грибы в серых лесных почвах присутствуют в небольшом количестве во всех угодьях, но значительно преобладают в лесу (рис.4). Преимущественное развитие грибов в лесных почвах обусловлено большим количеством растительного опада, а также более стабильными гидротермическими и физико-химическими условиями. По количеству микроскопических грибов серые лесные (типичные) почвы, с более кислой реакцией среды, примерно в 2,5 раза превосходят темно-серые лесные почвы. Сельскохозяйственное использование и окультуривание почв приводит к существенному уменьшению количества микроскопических грибов. По мнению Д.Г. Звягинцева (1978) именно грибная микрофлора наиболее чувствительна к факторам окультуривания, так как при этом происходит изменение условий почвенной среды на качественном уровне. Вовлечение серых лесных почв в сельскохозяйственное производство привело к снижению почвенных грибов в 2,1-2,6 раза в
серых лесных почвах и в 2,6-3,4 раза в темно-серых по сравнению с почвами леса. Повышение степени окультуренности практически не отразилось на количестве грибной микрофлоры. По мнению некоторых авторов (Добровольский, Никитин, 1986) уменьшение размеров грибной биомассы в почвах пашни является одним из наиболее серьезных нарушений в составе почвенной биоты. При трансформации пахотных угодий в категорию залежь происходит возврат почвенной экосистемы к естественному | НСР05Л2=0,07; НСР05Л3=0,02 Рис.4. Содержание грибов в серых и темно-серых лесных почвах |
состоянию вследствие изменения условий в сторону целинных лесных биоценозов. Обогащение почвы органическим веществом и, особенно, внесение навоза повышает общее содержание микроорганизмов и активизирует деятельность микрофлоры, в результате чего в почве возрастает интенсивность микробиологических процессов. Это подтверждается результатами регрессионного анализа на примере темно-серых лесных почв, свидетельствующих о том, что количество бактерий, использующих в пищу органические формы азота, на 51 % зависит от содержания гумуса в почве и на 43% от содержания легкоразлагаемого органического вещества (R2=0,51 и 0,43соответственно).
6. Влияние окультуривания на структурно-агрегатное состояние серых есных почв
При написании данной главы использовались материалы работ аспирантов (Костина, 2001; Пугачев, 2007; Малышева, 2009), выполненных под руководством автора.
Окультуривание серых лесных суглинистых почв сопровождается улучшением структурно-агрегатного состава, в них увеличивается общее содержание агрономически ценных агрегатов и их водопрочность. На улучшение структурного состояния пахотных почв в первую очередь оказывают влияние органические удобрения, возделывание многолетних трав и другие приемы окультуривания. Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что наиболее оструктуренными являются целинные почвы, в них отмечается самое низкое содержание глыбистой фракции, а коэффициент структурности достигает 8,6 единиц.
Из пахотных почв слабоокультуренные варианты обладают худшими показателями структурного состава преимущественно за счет фракции более 10 мм, где на ее долю приходится от 24 до 33%, а коэффициент структурности снизился до 1,7-2,4. По мере окультуривания серые лесные почвы становятся более оструктуренными, особенно заметно это проявилось в светло-серых лесных почвах за счет увеличения содержания частиц размером 3-5 мм и снижения фракции >10 мм более чем в два раза. В серых лесных (типичных) и темно-серых лесных почвах улучшение структурного состояния произошло за счет увеличения наиболее ценной в агрономическом отношении фракции размером 1-3 мм, а также 1-0,25 мм, что обусловило повышение коэффициента структурности во всех сильноокультуренных вариантах. Зависимость степени окультуренности почв со структурно-агрегатным составом описывается нижеприведенными уравнениями регрессии и высокими значениями коэффициентов корреляции (табл. 6).
Одним из приемов окультуривания почв и улучшения их структурного состояния является возделывание многолетних трав. Результаты исследований, проведенных в производственных условиях и на опытном поле учхоза Новинки, показали, что в составе структурных отдельностей преобладают агрономически ценные агрегаты, на их долю приходится от 61 до 80%.
6. Взаимосвязь показателей структурного состояния серых лесных почв
со степенью окультуренности
Подтип почвы | Уравнение | r | R2 |
Содержание агрономически ценных агрегатов | |||
Светло-серые лесные | y = -0,0016x2 + 0,3536x - 15,431 | 0,88 | 0,79 |
Серые лесные | y = 0,0044x2 - 0,5543x + 18,343 | 0,81 | 0,69 |
Темно-серые лесные | y = 0,0011x2 - 0,0782x + 1,7324 | 0,67 | 0,82 |
Содержание водопрочных агрегатов >1мм | |||
Светло-серые лесные | y = 3E-05x2 + 0,0426x + 1,5659 | 0,75 | 0,58 |
Серые лесные | y = -0,1141x2 + 1,34x - 1,7959 | 0,84 | 0,77 |
Темно-серые лесные | y = -0,0161x2 + 0,4462x + 0,0372 | 0,91 | 0,90 |
Содержание водопрочных агрегатов >0,25 мм | |||
Светло-серые лесные | y = 0,0022x2 - 0,1883x + 5,773 | 0,78 | 0,62 |
Серые лесные | y = -0,0027x2 + 0,2731x - 4,7335 | 0,98 | 0,96 |
Темно-серые лесные | y = -0,0023x2 + 0,317x - 7,6103 | 0,84 | 0,74 |
Наиболее оструктуренными в полевом севообороте являются почвы участков с внесением органических удобрений. Они отличаются меньшим содержанием глыбистой фракции и большим количеством агрономически ценных агрегатов, что объясняется положительным влиянием органического удобрения как в год внесения, так и в последействии. Эффект от внесения навоза наблюдался и в полевом опыте в звене севооборота - озимая пшеница по пару с навозом, где отмечалось снижение содержания фракции >10 мм и достаточно высокий коэффициент структурности - 3,0. Лучший результат на структурное состояние светло-серых лесных почв наблюдался в варианте с клевером: здесь было самое низкое содержание глыбистой фракции (15,3%), а коэффициент структурности имел значение - 4,1. Многолетнее возделывание козлятника восточного, с хорошо развитой корневой системой и большим количеством тонких корневых волосков, значительно улучшило структурное состояние светло-серых почв за счет снижения глыбистой фракции до 6,5% и увеличения содержания агрегатов размером 10-5 и 5-3 мм, последнее особенно важно, так как агрегаты размером 5-3 мм имеют наиболее ценную в агрономическом отношении зернистую структуру.
В современный период сельскохозяйственного производства с сокращением применения органических удобрений важное значение в оптимизации физических свойств приобретают сидеральные культуры. Эффективность сидератов в формировании водопрочной структуры изучалась в год их запашки. Было установлено, что белая горчица оказывает наиболее сильное влияние на образование водопрочных агрегатов по сравнению со всеми видами клеверных паров, ее преимущество заключалось в увеличении в 2-2,5 раза фракции более 3 мм и в 1,5-2 раза - агрегатов 1-3 мм.
На структурообразование в почвах оказывают влияние многие факторы, в их числе ведущая роль принадлежит органическому веществу и его специфической части - гумусу. Результаты наших исследований свидетельствуют, что наибольшим содержанием гумуса характеризуются самые крупные агрегаты размером более 3 мм, при этом содержание гумуса в них превосходит таковое в почве в целом в 1,2-1,5 раза. С уменьшением размера частиц содержание гумуса в них падает и наименьшее его количество отмечается во фракции <0,25 мм независимо от вида угодий и степени окультуренности почв. Значение гумуса в образовании водопрочных агрегатов подтверждают коэффициенты корреляции между размером частиц и содержанием в них гумуса: в сильноокультуренных вариантах серых лесных (типичных) почв r = 0,94, в других пахотных почвах величина зависимости составляет 0,80-0,85.
Наряду с гумусом активная роль в формировании агрегатов принадлежит легкоразлагаемому органическому веществу (табл. 7). Наибольшему количеству ЛОВ в почве способствует возделывание многолетних трав, в том числе козлятника восточного, а также внесение органических удобрений (навоза и куриного помета). Фракция крупнее 3 мм намного больше содержит ЛОВ по сравнению с почвой в целом. Более всего различие проявилось на варианте с озимой пшеницей и многолетними травами (в 2,2-2,5 раза). Это дает основание предположить, что под злаковыми культурами участие ЛОВ в агрегации почвенных частиц возрастает, так как бобовые травы, более обогащенные азотом, интенсивнее минерализуются и роль ЛОВ в оструктуривании (под бобовыми культурами) снижается. Зависимость содержания водопрочных агрегатов от ЛОВ определяется следующими уравнениями регрессии.
В светло-серых лесных: y = -2,311x2+ 20,618x + 48,86 (r =0,93; R2=0,86) (4);
в серых типичных: у= -5,7635x2 + 42,054x + 12,196 (r =0,79; R2=0,64) (5);
в темно-серых лесных: y = -1,0043x2 + 21,797x + 54,189 (r =0,54; R2=0,29) (6).
Роль почвенных углеводов в образовании структуры иллюстрируется их более высоким содержанием в агрегатах по сравнению с почвой в целом, особенно на вариантах с птичьим пометом и его последействием, а также под многолетними травами 4 г.п. (Пугачев Е.В., Полякова Н.В., 2007). Снижение содержания углеводных компонентов с уменьшением размера фракций агрегатов можно объяснить тем, что крупные почвенные агрегаты содержат больше микропор, в которых углеводы способны дольше сохраняться, не подвергаясь микробному разложению.
Компоненты органического вещества оказывают совокупное влияние на формирование агрономически ценных агрегатов, на что указывает тесная положительная связь между общим содержанием органического вещества и количеством агрегатов (R=0,79-0,99; R2=0,63-0,99).
7. Содержание компонентов органического вещества в водопрочных
агрегатах
Варианты опыта | Компоненты органического вещества | Содержание в почве, % | Содержание (%) в агрегатах размером (мм) | ||||
>3 | 3-1 | 1-0,5 | 0,5-0,25 | <0,25 | |||
Чистый пар с внесением птичьего помёта | гумус | 1,3 | 2,2 | 1,7 | 1,1 | 0,5 | 1,3 |
ОВ | 1,26 | 2,39 | 1,04 | 1,26 | 0,92 | 1,06 | |
углеводы | 0,36 | 0,92 | 0,77 | 0,61 | 0,30 | 0,58 | |
Озимая пшеница по чистому пару с птичьем помётом | гумус | 1,8 | 1,8 | 1,5 | 0,8 | 0,7 | 0,8 |
ОВ | 0,98 | 2,17 | 1,52 | 1,24 | 1,03 | 0,78 | |
углеводы | 0,34 | 0,85 | 0,53 | 0,47 | 0,45 | 0,34 | |
Многолетние травы 4 г.п. | гумус | 1,7 | 1,8 | 1,7 | 1,0 | 0,9 | 0,9 |
ОВ | 1,09 | 2,68 | 1,87 | 0,62 | 1,65 | 0,77 | |
углеводы | 0,33 | 0,72 | 0,59 | 0,50 | 0,34 | 0,48 | |
Козлятник восточный 11 г.п. | гумус | 2,2 | 2,5 | 1,7 | 1,2 | 0,9 | 1,0 |
ОВ | 1,28 | 1,50 | 1,61 | 1,05 | 1,01 | 1,28 | |
углеводы | 0,55 | 0,68 | 0,58 | 0,38 | 0,23 | 0,37 | |
НСР0,5 | гумус | 0,4 | 0,9 | 0,7 | 0,4 | 0,3 | 0,2 |
ОВ | 0,28 | 0,13 | 0,21 | 0,44 | 0,35 | 0,28 | |
углеводы | 0,10 | 0,27 | 0,27 | 0,13 | 0,13 | 0,13 | |
Для выявления доли влияния каждого из изучаемых компонентов органического вещества в формировании водопрочных агрегатов был применен регрессионный анализ их содержания в различных по размеру фракциях. Результаты показали ведущую роль ЛОВ и углеводов в создании водопрочной структуры в серых лесных почвах, особенно на вариантах с внесением птичьего помета (в год действия и последействия), и под однолетними травами.
На создание водопрочной структуры почвы оказывает влияние не только количество гумуса в почве, но и его фракционно-групповой состав. Анализ данных, полученных в полевом опыте с сидератами, показал, что по всем вариантам опыта в составе водопрочных агрегатов преобладает вторая фракция гумусовых кислот. Так, количество гуматов кальция примерно в 2-5 раз выше по сравнению с гуминовыми кислотами первой фракции. При этом выращивание сидератов отразилось в снижении роли ГК-2 с укрупнением размера водопрочной структуры и лишь в варианте с чистым паром отмечалось примерно одинаковое содержание этой фракции гуминовых кислот во всех почвенных агрегатах. Второстепенная роль гуматов кальция в образовании крупных водопрочных агрегатах может объясняться неполным усреднением ГК-2 кальцием в связи с его дефицитом в почвенном растворе, поэтому микроагрегаты связываются между собой непрочно и сравнительно легко разрушаются под влиянием механического действия воды.
В большем количестве гуминовые кислоты первой фракции содержатся в более крупных агрегатах, это свидетельствует о том, что наиболее лабильные гуминовые кислоты выполняют большее участие в формировании структуры.
Основная часть гумуса в почвенных агрегатах представлена нерастворимым остатком, где на его долю приходится в среднем 50-70% от всего органического вещества, сосредоточенного в почвенных частицах; здесь его содержание во всех фракциях водопрочных агрегатов в 1,5-2 раза больше по сравнению с почвой в целом. Наиболее ярко это проявилось в вариантах, где в качестве сидеральных культур использовались различные виды клеверных паров, так, в составе агрегатов > 3 мм на его долю приходится 70-72 % от С орг.
В результате исследований была установлена тесная зависимость содер-жания водопрочных агрегатов с сос-тоянием окультуренности и выпаханности серых лесных почв. На трехмерном графике (рис.5) с получением уравнения множественной регрессии показано, что балл выпаханности почв, рассчитанный по ЛОВ, имеет меньшие значения при более высоком содержании водопрочных агрегатов и легкоразлагаемого орга-нического вещества. | Рис. 5. Взаимосвязь балла выпаханности с содержанием ЛОВ и водопрочных агрегатов в серых лесных почвах |
7. Экологическое значение водной эрозии, как фактора антропогенной деградации почв
Интенсификация сельскохозяйственного производства и распашка склоновых земель усугубили проблемы, связанные с деградацией почв вследствие усилившейся водной эрозии, приведшей к росту количества смытых почв и оврагов. На территории лесостепного Правобережья Нижегородской области водная эрозия имеет широкое распространение в связи с высокой расчлененностью гидрографической сетью и особенностью геологического строения местности, сложенной рыхлыми почвообразующими породами; площадь смытых почв составляет здесь 1241 тыс. га. По интенсивности проявления эрозионных процессов в Правобережье выделено четыре почвенно-эрозионных района (со 2-го по 5-тый) на основании коэффициента расчленения территории, глубины местного базиса эрозии и количества смытых почв в составе пашни.
Изучение динамики смытых почв (рис. 6) показало, что за тридцатилетний период, прошедший между первым и третьим турами почвенного обследования, в составе смытых почв увеличилась доля слабосмытых по всем эрозионным районам, при этом значительно снизилось количество сильносмытых почв за счет применения противоэрозионных мероприятий и выведения части сильносмытых почв из состава пашни.
а) слабосмытые (см1) б) среднесмытые (см2)
2-5 - эродированные районы
в) сильносмытые (см3)
Рис.6. Изменение доли эродированных почв (% от площади пашни) по
почвенно-эрозионным районам
Все эродированные серые лесные почвы характеризуются снижением гумусированности в 1,5-2 раза по сравнению с несмытыми. По результатам исследований, проведенным на базе учхоза Новинки совместно с соисполнителями, было установлено, что в слабосмытых светло-серых лесных почвах содержание гумуса снизилось на 24%, в среднесмытых - на 33%, а в сильносмытых - на 50% по сравнению с несмытыми (Полякова, Никитин, 2000).
В качестве противоэрозионных приемов в работе рассмотрено влияние полимерного комплекса и буферных контурных полос. Полимерный комплекс (ПАК) представляет собой водный раствор, состоящий из смеси полиакриловой кислоты, формалина и мочевины в различных комбинациях. Влияние ПАК изучали в лабораторных условиях и полевом опыте. Результаты лабораторного опыта показали высокую эффективность ПАК на величину твердого стока - по сравнению с контролем он снизился в 16 раз. В полевом опыте было установлено, что поверхностная обработка почвы ПАК в концентрациях 0,005% и 0,0025% способствует существенному достоверному увеличению количества водопрочных агрегатов >1мм.
Буферные полосы размещались с учетом рельефа на границе слабосмытых (1-ая полоса) и средне- и сильносмытых (2-ая полоса) светло-серых лесных почв. Ширина буферных полос составляла 20м, межполосного пространства - 200м. Буферные полосы были засеяны смесью люцерны с тимофеевкой. Межполосное пространство использовалось под зерновые культуры на фоне контурной вспашки. Величина твердого стока после полосы снизилась в 4-12 раз при слабой степени смытости и в 1,2-1,8 раз при сильной. На четвертый год после создания полос твердый сток позади 2-ой буферной полосы прекратился полностью (Никитин, Полякова и др., 1998). Разовое внесение навоза в дозе 120 т/га способствовало наибольшему увеличению содержания гумуса по сравнению с контролем: на слабосмытых на 0,33%, сильносмытых - на 0,28%. Высокая доза навоза (200 т/га) не оказала ожидаемого эффекта на повышение гумусированности смытых почв, его действие в обоих случаях было более слабым, чем доза в 120 т/га.
8. Диагностические показатели пахотных серых лесных почв и их
использование при агроэкологической типизации земель лесостепной зоны
На основании вышеприведенного материала нами предложены параметры основных диагностических показателей для пахотных серых лесных суглинистых почв разной степени окультуренности северной лесостепной зоны (табл.8). Для светло-серых лесных почв они совпадают с Классификацией 1977 года и классификацией, предложенной В.И. Кирюшиным (2010). Окультуренные серые и темно-серые лесные почвы не выделялись. Диапазон значений диагностических свойств, установленный по материалам диссертации, послужил основанием к использованию рангов освоенных и окультуренных серых лесных почв при разработке агроэкологической типизации земель. К освоенным подтипам были отнесены слабо- и среднеокультуренные варианты серых лесных почв, к окультуренным - сильно- и высокоокультуренные.
Применительно к агроландшафтам конкретных природно- сельскохозяйственных провинций В.И. Кирюшиным (1996, 2010) предложена классификация адаптивно-ландшафтных систем земледелия, отвечающая требованиям культурных растений к условиям произрастания. Близкие по экологическим условиям элементарные ареалы агроландшафта (ЭАА) было предложено объединять в типы земель.
8. Диагностические показатели степени окультуренности пахотных серых лесных суглинистых почв
Подтипы пахотных почв | рНсол | Гумус, % | ОВ, % к массе почвы | ЕКО, мг-экв на 100 г.почвы | Содержание питательных элементов мг/кг почвы | Водоп- рочные агрегаты > 0,25 мм, % | |
Р2О5 | К2О | ||||||
Светло-серые лесные | |||||||
Освоенные* | 4,9-5,4 | 1,5-2,0 | 0,4-0,6 | 10-20 | 50-150 | 50-120 | 30-40 |
Окультуренные* | 5,5-6,5 | 3,0-5,0 | 0,8-1,5 | 25-35 | >200 | >150 | >50 |
Серые лесные | |||||||
Освоенные* | 5,0-5,4 | 2,0-3,0 | 0,4-0,6 | 15-25 | 70-200 | 80-150 | 30-40 |
Окультуренные | 5,5-6,5 | 3,5-5,5 | 0,8-1,2 | 25-35 | >200 | >170 | >50 |
Темно-серые лесные | |||||||
Освоенные* | 5,0-5,5 | 3,0-4,5 | 0,4-0,6 | 20-25 | 70-200 | 80-150 | 30-40 |
Окультуренные | 5,6-7,0 | 4,5-7,0 | 0,7-1,0 | 30-40 | >200 | >170 | >50 |
* - по В.И. Кирюшину (2010)
Данная работа проведена на базе ПХ Пушкинское Б.Болдинского района Нижегородской области с учетом местных региональных особенностей и критериев по степени окультуренности серых лесных почв, приведенных в таблице. Группировка земель приведена в сокращенном варианте.
На территории землепользования выделены зональные, эрозионные и аллювиальные агроэкологические группы.
В зональную группу отнесены следующие агроэкологические типы земель 1 категории. 1).Темно-серые лесные окультуренные тяжелосуглинистые и глинистые на покровных суглинках на водораздельных плато и черноземы оподзоленные среднегумусные и многогумусные среднемощные глинистые на покровных суглинках и глинах, залегающие на водораздельных плато. Данную группу земель целесообразно использовать для первичного семеноводства, сортоиспытания, под селекционный питомник, для проведения полевых опытов, для возделывания наиболее требовательных культур, элитных и суперэлитных сортов зерновых культур. При возделывании культур на данных землях возможно использование средних доз минеральных удобрений. 2).Черноземы выщелоченные малогумусные маломощные глинистые на покровных суглинках и глинах на водораздельных плато. Серые лесные (типичные) окультуренные глинистые на покровных суглинках и глинах, подстилаемые элювием пермских глин на водораздельных плато. Эта группа почв пригодна для использования под все полевые (озимую и яровую пшеницу, ячмень, тритикале, кукурузу и др.) и овощные культуры (в том числе на продовольственные цели), в кормовых севооборотах, для выращивания многолетних и однолетних трав. На этих землях целесообразно применение средних доз органических и минеральных удобрений, использование сидеральных паров.
В эрозионную агроэкологическую группу объединены следующие типы земель. Категория II-2: Темно-серые лесные слабосмытые глинистые на покровных суглинках и глинах, залегающие на перегибах водораздельных плато и пологих прибалочных склонах и черноземы оподзоленные слабосмытые глинистые на покровных суглинках и глинах на пологих склонах волнистой равнины с уклоном до 3о. Эти земли пригодны для возделывания зерновых и зернобобовых культур, многолетних трав на семена и кормовые цели с соблюдением противоэрозионных агротехнических приемов, без возделывания пропашных культур. Категория III-3: Серые лесные среднесмытые глинистые на покровных суглинках и глинах, залегающие на крутых и покатых прибалочных склонах и склонах балок крутизной 3-5о, а также серые лесные среднесмытые (50%) в комплексе с серыми лесными сильносмытыми (25%) на склонах крутизной до 8о. На них возможно возделывание зерновых и зернобобовых культур в травопольных севооборотах (с долей трав не менее 50-60%) с системой противоэрозионных мероприятий и исключением из севооборота пропашных культур. При использовании земель этой категории должны соблюдаться комплексные противоэрозионные мероприятия, например, лесомелиорация и контурная организация территории.
Группа аллювиальных земель включает аллювиальные дерновые среднегумусные и малогумусные глинистые почвы, а также аллювиальные дерновые намытые почвы, расположенные в поймах рек и относящиеся к IV категории. Для расширения кормовой базы данную группу почв можно использовать под культурные сенокосы и пастбища с предварительной планировкой территории и травосеянием.
Выводы
1. После сведения леса и распашки почв полностью изменяются условия функционирования биогеоценоза, так как он лишается одного из главных факторов - лесной растительности. В результате смены условий увлажнения изменяются процессы выноса - миграции - аккумуляции химических элементов в профиле почв. По данным валового химического и гранулометрического состава почв было установлено, что в результате антропогенной трансформации серых лесных почв происходит снижение интенсивности элювиально-иллювиальных процессов, что приводит к меньшей глубине толщи, охватываемой процессами выноса полуторных оксидов на 30-50см и, соответственно, к повышению верхней границы их максимального накопления на эту же величину. Пахотные почвы, в отличие от целинных, характеризуются меньшей разницей в содержании R2О3 между иллювиальным горизонтом и гумусово-аккумулятивным (пахотным).
2. Выявлен диапазон содержания гумуса в пахотных серых лесных почвах, составляющий: в светло-серых лесных - 1,4-5,5%, серых (типичных) - 1,9-6,0%, темно-серых - 3,0-12%. В соответствии с этим установлены границы содержания гумуса для подтипов серых лесных почв разной степени окультуренности. Ранжирование почв по содержанию гумуса соответствует уровням стабилизации гумусового состояния серых лесных почв при соответствующих условиях гумусообразования.
3. Установлены существенные различия во фракционно-групповом составе гумуса пахотных почв по сравнению с целинными. В пахотных светло-серых почвах трансформация гумусового состояния осуществляется преимущественно за счет первой фракции ГК, относительное и абсолютное содержание которой значительно увеличивается в сильно и высокоокультуренных почвах. Пахотные варианты собственно серых лесных почв отличаются более высоким содержанием ГК-2; увеличение в них суммы гуминовых кислот до 40% при одновременном снижении фульвокислот обеспечило улучшение качественного состава гумуса и изменение типа гумуса до гуматного. Пахотные варианты темно-серых лесных почв в отличие от целинных содержат в составе гумуса меньше ГК и больше нерастворимого остатка независимо от уровня окультуренности. Соотношение Сгк:Сфк в них снижается от 2,3 в горизонте А1 целинных почв до 1,3-1,5 в пахотном слое; в составе гуминовых кислот значительно возрастает доля третьей фракции, прочно связанной с минеральной частью.
4. Содержание легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ) возрастает с повышением степени окультуренности почв. При этом в подтипе светло-серых лесных почв данная зависимость выражена более четко (r=0,79), чем в серых (r=0,73) и темно-серых лесных почвах (r=0,67). Следовательно, содержание ЛОВ может использоваться в качестве одного из диагностических показателей степени окультуренности и выпаханности серых лесных почв.
5. Химический и элементный состав ЛОВ, его обогащенность азотом зависят от видового состава растений, количества и вида вносимых удобрений, используемых агротехнологий. Соотношение С:N в составе ЛОВ целинных почв составляет 23-26 единиц, в пахотных - от 11 до 24. По мере возрастания степени окультуренности в ЛОВ увеличивается содержание зольных элементов, необходимых для питания растений, а также количество лигнина и сложных углеводов примерно до уровня целинных аналогов независимо от подтипа серых лесных почв.
6. Диапазон физико-химических и агрохимических показателей в процессе агрогенной трансформации отражает их высокую динамичность и восприимчивость к окультуриванию. Наиболее объективно степень окультуренности в соответствии со статистическими параметрами и значениями -коэффициента характеризует обменная кислотность, сумма обменных оснований и емкость катионного обмена. С возрастанием степени окультуренности почв значения данных показателей увеличиваются; ЕКО Ц с 10-15 до 30-35 мг-экв на 100г почвы в светло-серых и серых лесных почвах и с 20 до 40 мг-экв на 100г почвы в темно-серых. Содержание доступных растениям форм фосфора и калия охватывает широкий интервал значений в зависимости от степени окультуренности: от низкого и среднего в слабоокультуренных почвах, до очень высокого - в высокоокультуренных (огородных) вариантах.
7. Наибольшей микробиологической активностью характеризуются почвы целинных фитоценозов. Распашка и сельскохозяйственное использование серых лесных почв сопровождается резким снижением (в 2-3 раза) количества микроскопических грибов, в почвах пашни грибная микрофлора сокращается с ростом окультуренности почв. Количество бактерий в пахотных почвах изменяется в узком интервале и имеет лишь тенденцию к увеличению с ростом степени окультуренности почв.
8. Почвы залежи, выведенные из состава пашни на протяжении 10-15 лет, характеризуются наименьшим содержанием гумуса и высокой степенью минерализационных процессов в основном за счет увеличения в 2 раза по сравнению с пашней количества грибной микрофлоры, усиливающей минерализацию органического вещества.
9. В условиях естественных биогеоценозов серые лесные почвы характеризуются наиболее оптимальными параметрами структурно-агрегатного состояния: высоким коэффициентом структурности (6,1-8,2) и высокой водопрочностью почвенных агрегатов. В процессе антропогенной трансформации почвы утрачивают количественные и качественные показатели структурного состояния вследствие распыления и увеличения глыбистости. Повышение степени окультуренности сопровождается увеличением коэффициента структурности (r=0,67-0,88) и количеством водопрочных агрегатов > 1мм (r=0,75-0,91).
Установлено, что наряду с гумусом активную роль в агрегации почвенных частиц выполняет ЛОВ и углеводы. Значимость компонентов органического вещества в структурообразовании определяется видом и дозами органических удобрений и количеством растительных остатков.
10. На территории лесостепной зоны водная эрозия является главным фактором деградации почвенного покрова. В целях снижения негативного воздействия водной эрозии и повышения противоэрозионной стойкости почв эффективным приемом является применение искусственных структурообразователей, снижающих величину твердого стока в 4-12 раз, и создание буферных контурных полос из многолетних трав, полностью прекращающих твердый сток на третий год после их создания.
Предложения производству.
1. В целях предотвращения водной эрозии рекомендуется создание буферных контурных полос из многолетних трав с учетом форм рельефа. Для эффективного снижения величины твердого стока рекомендуется использовать искусственные структурообразователи на основе полиакриловой кислоты.
2. Для определения балла по степени выпаханности серых лесных почв на основе ЛОВ рекомендуется использовать значения доли ЛОВ в составе органического вещества целинных почв лесостепной зоны.
3. Диагностические показатели по степени окультуренности всех подтипов серых лесных почв целесообразно использовать при агроэкологической типизации земель лесостепной зоны.
Список трудов, опубликованных по теме диссертации
I. Публикации в журналах, рекомендованных ВАК
- Полякова Н.В. Гумусное состояние пахотных серых лесных почв. Плодородие. - 2007. - № 1. - С. 19-20.
- Пугачев Е.В. Значение отдельных компонентов органического вещества в формировании водопрочной структуры светло-серых лесных почв северной лесостепи /Е.В. Пугачев, Н.В. Полякова// Доклады РАСХН. - 2007. Ц № 2. - С. 28-30.
- Полякова Н.В. Легкоразлагаемое органическое вещество как показатель антропогенной эволюции серых лесных почв /Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева// Доклады РАСХН, 2007. - №3. - С. 28-30.
- Полякова Н.В. Изменение некоторых микробиологических параметров почв лесостепи при сельскохозяйственном использовании /Н.В. Полякова, Н.В. Редькина// Агрохимия. - 2007. - №8. - С. 71-75.
- Полякова Н.В. Влияние водной эрозии на свойства серых лесных почв. Агрохимический вестник. - 2007. - №5. - С.8-9.
- Малышева Ю.А. Содержание органического вещества в почве в звеньях севооборота с сидеральными культурами /Ю.А. Малышева, Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева// Земледелие. - 2008. - № 2. - С. 16-17.
- Полякова Н.В. Состояние пахотных угодий Правобережья Нижегородской области в современный период /Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева, Е.Н. Володина// Земледелие. - 2008. - №4. - С. 12-13.
- Полякова Н.В. Плодородие темно-серых лесных почв при их окультуривании /Н.В. Полякова, В.В. Ивенин, Ю.Н. Платонычева, Е.Н. Володина// Плодородие. - 2009. - №1. - С. 34-35.
- Платонычева Ю.Н. Значение удобрений в повышении урожайности зерновых культур и оптимизации плодородия серых лесных почв /Ю.Н. Платонычева, Н.В. Полякова, Е.Н. Володина// Агрохимический вестник. - 2009. - №2. - С. 24-26.
- Платонычева Ю.Н. Влияние препарата Микромак на органическое вещество и микробиологические показатели почвы /Ю.Н. Платонычева, Н.В. Полякова, Е.Н. Володина, Н.В. Редькина// Агрохимический вестник. - 2009. - №4. - С. 26-28.
- Полякова Н.В. Использование биологических параметров для оценки окультуренности серых лесных почв /Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева, Е.Н. Володина, М.А. Нарчев// Плодородие. - 2010. - № 4. - С. 40-41.
- Полякова Н.В. Оценка влияния гумуса и его компонентов на процессы структурообразования в различных угодьях серых лесных почв /Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева, И.С. Зименкова// Плодородие. - 2010. - № 6. - С. 29-30.
- Платонычева Ю.Н. Изменение агрохимических и биологических параметров светло-серой лесной почвы в зависимости от использования/ Ю.Н. Платонычева, Н.В. Полякова, А.В. Берчук// Агрохимический вестник. - 2011. - № 5. - С. 41-43.
- Полякова Н.В.Особенности почвообразования в серых лесных почвах под влиянием антропогенного фактора/ Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева, Е.Н. Володина// Плодородие. - 2011. - № 4. - С. 32-34.
- Платонычева Ю.Н. Эффективность сидератов на темно-серой лесной почве// Ю.Н. Платонычева, Н.В. Полякова, М.А. Нарчев, И.С. Зименкова, В.М. Кочетов// Земледелие. - 2011. - № 7. - С. 19-21.
II.Статьи в научных сборниках, материалах конференций, симпозиумов
и съездов
- Полякова Н.В. Влияние навоза на гумусообразование в светло-серых лесных почвах /Н.В. Полякова, Б.А. Никитин// Агрофизические свойства почв и их регулирование в условиях интенсивного земледелия. - Сб. тр. Мордовского государственного университета. - Саранск, 1989. - С.135-142.
- Полякова Н.В. Взаимосвязь показателей плодородия серых лесных почв со степенью их окультуренности. Генезис и свойства пахотных почв Нечерноземья. - Сб. тр. Горьковского сельскохозяйственного института.- Горький, 1989. - С.29-33.
- Никитин Б.А. Экологические основы оценки почв России /Б.А. Никитин, Н.В. Полякова// Рациональное использование земельных ресурсов России. - Тезисы докладов научно-производственной конференции. - Киров, 1993. - С.32.
- Полякова Н.В. Изменение содержания и состава гумуса серых лесных почв при окультуривании /Н.В. Полякова, Б.А. Никитин// Тезисы докладов II Съезда общества почвоведов, кн.1, С-Пб, 1996. - С.211-212.
- Никитин Б.А. Относительная оценка плодородия как метод отражения деградаций почвенного покрова /Б.А. Никитин, Н.В.Полякова, В.М. Лебедев, Г.П. Балахонов, А.П. Горшунова// Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. Тез. Всерос. конф., т.1 - М., Почвенный институт им. Докучаева, 1998. - С.57.
- Полякова Н.В. Влияние земледельческого использования на некоторые параметры водно-физических свойств светло-серых лесных почв /Н.В. Полякова, Ю.Н. Костина, А.П. Горшунова// Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. Тез. Всер. конф. т.1. - М., Почвенный институт им. Докучаева, 1998. С.288-289.
- Никитин Б.А. Защита почв с помощью полосно-контурного посева многолетних трав /Б.А. Никитин, Н.В. Полякова, А.П. Горшунова// Сб. науч. тр., Рязань, СХА, 1998. - С.62-64.
- Никитин Б.А. Защита почв и влияние на питательный режим полосного размещения многолетних трав / Б.А. Никитин, Н.В. Полякова, А.П. Горшунова, В.М. Лебедев// Современные проблемы оптимизации растений. - Материалы научно- практической конференции, Н.Новгород, НГСХА,1998. - С.219-221.
- Полякова Н.В. Влияние сельскохозяйственного использования на органическое вещество серых лесных почв /Н.В. Полякова, Ю.Н. Костина// Тезисы докладов III Съезда Докучаевского общества почвоведов. -Суздаль, 2000. - С.291.
- Полякова Н.В. Запасы гумуса в профиле пахотных серых лесных почв Нижегородской области. Агрономическая наука агропромышленному комплексу. Сб. науч. ст., Н.Новгород, НГСХА, 2000. - С.59-62.
- Полякова Н.В. Динамика гумуса в эродированных серых лесных почвах/ Н.В. Полякова, Б.А. Никитин// Агрономическая наука агропромышленному комплексу. Сб. науч. ст., Н.Новгород, НГСХА, 2000. - С.62-64.
- Полякова Н.В. Содержание и состав легкогидролизуемого органического вещества светло-серых лесных почв /Н.В. Полякова, Ю.Н. Костина// Устойчивость почв под естественным и антропогенным воздействием. - Тезисы докладов Всероссийской конференции. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева РАСХН, 2002. - С.207.
- Полякова Н.В. Влияние поликомплекса на структурообразование/ Н.В. Полякова, Б.А. Никитин// Устойчивость почв под естественным и антропогенным воздействием. - Тезисы докладов Всероссийской конференции, М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева РАСХН, 2002. - С.118-119.
- Полякова Н.В. Органическое вещество как критерий оценки деградации серых лесных почв в агроландшафтах лесостепи /Н.В. Полякова, Ю.Н. Костина// Экология и безопасность жизнедеятельности. - Сб. материалов II Международной научно-практической конференции. - Пенза, 2002. - С.201-203.
- Полякова Н.В. Роль органического вещества в плодородии светло-серых лесных среднесуглинистых почв /Н.В. Полякова, Ю.Н. Костина// Лесоэкологические проблемы Поволжья. - Сб. науч. тр. НГСХА, Н.Новгород, 2003. - С.252-255.
- Полякова Н.В. Изменение физических свойств серых лесных почв при трансформации естественных биоценозов в антропогенные / Н.В. Полякова, Ю.Н. Костина// Роль почвы в формировании ландшафтов. - Тр. Международной конференции, Казань, ФЭН, 2003. - С.200-202.
- Полякова Н.В. Значение органических удобрений (птичьего помета) и многолетних трав в формировании водопрочной структуры светло-серых лесных почв/ Н.В. Полякова, Е.В. Пугачев, Н.В. Гришина/ Стратегия развития сельского, лесного хозяйства и сферы услуг в Российской Федерации и в мире. - Материалы международного симпозиума, Н.Новгород, Изд-во Волго-Вятской академии, 2003. - С.232-235.
- Романов В.А. Эколого-ландшафтные условия и урожай растений/ В.А. Романов, Н.В. Полякова и др. // Агротехнические приемы повышения продуктивности сельскохозяйственных растений в современных условиях. - Сб. науч. тр., Н.Новгород, НГСХА, 2003.-С.60-64.
- Полякова Н.В. Роль органического вещества в структурообразовании светло-серых лесных почв в условиях полевого опыта с многолетними травами/ Н.В. Полякова, Е.В. Пугачев, Н.В. Соколова// Генетические и агропроизводственные особенности почв Нижегородской области. - Сб. науч. статей, Н. Новгород, НГСХА, 2004. - С.50-55.
- Горшунова А.П. Изменение содержания и фракционно-группового состава гумуса в темно-серых лесных почвах при окультуривании /А.П. Горшунова, Н.В. Полякова// Генетические и агропроизводственные особенности почв Нижегородской области. - Сб. науч. работ, Н. Новгород, НГСХА, 2004. - С.82-87.
- Полякова Н.В. Изменение гумусированности серых лесных почв при трансформации пахотных угодий в естественные биоценозы / Н.В. Полякова, Н.В. Гришина// Агроэкологические функции органического вещества почв и использование органических удобрений и биоресурсов в ландшафтном земледелии. - Сб. докладов Международной научно-практической конференции, Владимир, 2004. - С.194-198.
- Пугачев Е.В. Влияние органического вещества почвы на структурообразование / Е.В. Пугачев, Н.В. Полякова// Почвы - национальное достояние России. Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов, Новосибирск, Наука-центр, - Т.1. - 2004.- С.449.
- Полякова Н.В. Содержание и состав органического вещества серых лесных почв при разных условиях антропогенного воздействия/ Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева// Почвы - национальное достояние России. Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов, Новосибирск, Наука-центр. - Т.1. - 2004. - С.329.
- Полякова Н.В. Влияние водной эрозии на деградацию серых лесных почв/ Н.В. Полякова, В.В. Лаврова, А.В. Горбунов// Информационный бюллетень Ассоциации служб кадастра - Приволжье. - 2004. - №2 .- С.90-91.
- Редькина Н.В. Преобразование морфологических свойств серых лесных почв при земледельческом использовании /Н.В. Редькина, Н.В. Полякова// Актуальные проблемы лесного хозяйства Нижегородского Поволжья и пути их решения. Сб. науч. тр. - Н.Новгород, 2005. - С. 169-174.
- Полякова Н.В. Сравнительная характеристика гумусного состояния серых лесных (типичных) почв естественных и сельскохозяйственных угодий/ Н.В. Полякова, Н.В. Редькина, Ю.Н. Платонычева// Актуальные проблемы лесного хозяйства Нижегородского Поволжья и пути их решения. Сб. науч. тр. - Н.Новгород, 2005.- С. 175-179.
- Полякова Н.В. Биогеохимия агроландшафтов /Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева// Уч. пособие (гриф УМО) - Н. Новгород: НГСХА, 2005.- 87 с.
- Заикин В.П. Земледелие с основами почвоведения и агрохимии /В.П. Заикин, В.В. Ивенин, Н.В. Полякова и др// Уч. пособие (гриф УМО) - Н.Новгород: НГСХА, 2005 -223 с.
- Полякова Н.В. Ландшафтоведение /НВ. Полякова, Ю.Н. Платонычева// Уч. пособие (гриф УМО) - Н.Новгород, НГСХА, 2005.- 116 с.
- Пугачев Е.В. О влиянии различных культур и их предшественников на структурное состояние светло-серых лесных почв /Е.В. Пугачев, Н.В. Полякова, А.П. Горшунова// Агропроизводственные особенности почв Нижегородской области, приемы их эффективного использования, статистико-стохастическое моделирование технологических процессов в сельском хозяйстве. Сб. науч. тр. - Н.Новгород, 2006.-С. 97-102.
- Платонычева Ю.Н. Влияние компонентов органического вещества на процесс структурообразования в серых лесных почвах разной степени окультуренности /Ю.Н. Платонычева, Н.В. Полякова// Молодежь и наука 21 века. Материалы Международной научно-практической конференции. - Ульяновск, 2006.- С. 90-93.
- Полякова Н.В. Роль водной эрозии в трансформации почвенного покрова Нижегородской области. Информационный бюллетень ассоциации служб кадастра - Приволжье, 2006.- №1.-С. 78-81.
- Полякова Н.В. Практическое руководство по ландшафтно-экологическому картографированию /Н.В. Полякова, Е.В. Пугачев, И.А. Новожилов, И.Н. Кордунян// Уч. пособие (гриф УМО) - Н.Новгород: НГСХА, 2006. - 132с.
- Полякова Н.В. Ландшафты: понятие, морфологическая структура, биогеохимия // Уч. пособие (гриф МСХ РФ) - Н.Новгород: НГСХА, 2006. - 195 с.
- Полякова Н.В. Характерные особенности ландшафтов лесостепи Нижегородской области. Доклады ТСХА. Вып. 279, ч. 2., в 2-х ч. - М.: РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2007. - С. 293-296.
- Малышева Ю.А. Динамика агрегатного состояния светло-серой лесной почвы в звеньях севооборота с различными сидеральными культурами / Ю.А. Малышева, Н.В. Полякова, Д.М. Воронин// Научные основы систем земледелия и их совершенствование: Материалы Международной научной конф., Н.Новгород. - 2007. - С. 253-257.
- Полякова Н.В. История освоения земель лесостепного Правобережья Нижегородской области /Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева// Агротехнологии 21 века. - Сб. тр. международной науч.-практ. конф. - М.: РГАУ-МСХА, 2007. - С. 114-117.
- Полякова Н.В. Содержание гумуса и биологическая активность пахотных темно-серых лесных почв /Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева, Е.Н. Володина// Агрохимия и экология: история и современность - Матер. межд. научно -практ. конф., Н. Новгород, 2008. - С. 79-82.
- Малышева Ю.А. Изменение содержания гумуса и физико-химических показателей светло-серой лесной почвы в зависимости от разных сроков и глубины обработки при распашке залежи /Ю.А. Малышева, Н.В. Платонычева// Агрохимия и экология: история и современность - Матер. межд. науч.-пр. конф., Н. Новгород, 2008.- С. 43-45.
- Малышева Ю.А. Влияние сидеральных культур на биологическую активность светло-серой лесной почвы и урожайность озимой ржи /Ю.А. Малышева, Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева// Почвы и приемы повышения эффективности их использования - Материалы Всероссийской научно-практ. конф., Киров, 2008. - С.30-33.
- Платонычева Ю.А. Трансформация органического вещества в серых лесных почвах под различными видами угодий /Ю.Н. Платонычева, Н.В. Полякова, Н.В. Редькина// Материалы 5 съезда Общества почвоведов: Ростов-на-Дону, 2008. - С. 86.
- Володина Е.Н. Оценка эффективности применяемых удобрений на урожайность яровой пшеницы и биологические свойства темно-серых лесных почв /Е.Н. Володина, Ю.Н. Платонычева, Н.В. Полякова// Почвы как компонент природы и фактор продуктивности сельскохозяйственных земель. - Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Н.Новгород, 2008. - С. 37-41.
- Полякова Н.В. Сравнительная характеристика агрохимических показателей темно-серых лесных почв различных угодий /Н.В. Полякова, Ю.Н. Платонычева, Е.Н. Володина// Почвы как компонент природы и фактор продуктивности сельскохозяйственных земель. - Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Н.Новгород, 2008. - С. 66-70.
- Заикин В.П. Технология производства продукции растениеводства /В.П. Заикин и [др.]// Уч. пособие (гриф МСХ РФ) - Н.Новгород: НГСХА, 2008 - 426 с.
- Полякова Н.В Окультуривание как фактор оптимизации агрофизических свойств серых лесных почв /Н.В. Полякова, Е.В. Пугачев, Ю.Н. Платонычева, И.С. Зименкова// Ресурсосберегающие технологии и технические средства в агропромышленном комплексе. - Материалы международной науч.-практ. конф. - Н.Новгород, НГСХА. - 2010. - с. 211-215.
- Платонычева Ю.Н. Изменение гумусового состояния серых лесных почв при трансформации пахотных угодий и распашке залежи /Ю.Н. Платонычева, Н.В. Полякова, Ю.А. Богомолова, Е.Н. Володина// Закономерности изменения почв при антропогенных воздействиях и регулировании состояния и функционирования почвенного покрова: материалы Всероссийской конф. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2010. - С.127-135.
- Зименкова И.С. Роль гумуса в структурообразовании темно-серых лесных тяжелосуглинистых почв /И.С. Зименкова, Н.В. Полякова, А.П. Горшунова// Земледелие и его ресурсное обеспечение в современных условиях. - Материалы научно-практ. конф., НГСХА, 2010. - С. 96-98.
- Полякова Н.В. Значение сидератов в оптимизации водно-физических свойств темно-серой лесной почвы /Н.В. Полякова, И.С. Зименкова, В.М. Кочетов// Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений. - Материалы международной науч.-практич. конф.: НГСХА, 2011. - С. 129-132.
- Богомолова Ю.А. Влияние сидеральных культур на баланс питательных элементов в светло-серой лесной почве /Ю.А. Богомолова, Ю.Н. Платонычева, Н.В. Полякова// Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений. - Материалы международной научно-практ. конф.: Н.Новгород, НГСХА, 2011. - С. 96-99.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии