Факторы окультуривания песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв и их эколого-агрохимическая оценка
| Вид материала | Автореферат диссертации |
СодержаниеМиграция минеральных форм азота в почве при интенсивном Продолжение рис.1 Влияние удобрений на биологическую активность почвы Продолжение таблицы 7 |
- Агроэкологическое обоснование систем применения удобрений в севооборотах на дерново-подзолистых, 1334.17kb.
- Экологические аспекты известкования дерново-подзолистых почв северо-запада россии, 791.21kb.
- Гумусное состояние дерново-подзолистых почв предуралья при различном землепользовании, 1074.47kb.
- Влияние сельскохозяйственных культур, известкования и удобрений на реакцию почвенной, 614.56kb.
- Программа вступительного экзамена в магистратуру, 315.49kb.
- Программа вступительных испытаний по «Почвоведению» Направление подготовки 021900 почвоведение, 322.74kb.
- Оптимизация элементов технологии возделывания сортов озимой пшеницы на дерново-подзолистых, 595.44kb.
- Применяются на ранневесенних полевых работах в хозяйствах различных зон страны и тем, 146.71kb.
- Черноземы с участками серых лесных почв, 21.07kb.
- "Роль биологического азота в азотном балансе почв", 330.23kb.
Примечание: на всех вариантах, за исключением контроля, под каждую культуру вносили удобрения в следующих дозах: картофель (1966 г.) – N60P60K60, (1984 г.) – ТНК 40 т + N60P60K60Mg30; просо (1967 г.) – N30, озимая рожь (1969 г.) – N90P60K90Mg30, (1973 г.) – N90P60K90Mg30; овес (1988 г.) – N60P60K90; сераделла (1989 г.) - N60P60K90Mg30.
Более высокое содержание подвижных фосфатов и обменного калия в почве по сравнению с контролем сохранилось и по прошествии 20-ти лет после внесения торфо-навозного компоста. Анализ почвы показал, что на фоне применения максимальной дозы ТНК в слое почвы 0-20см содержалось на 180 мг/кг, а в слое 20-40 см - на 420 мг/кг больше подвижного фосфора, чем на фоне применения минимальной дозы ТНК. При этом характерно, что остаточные фосфаты обогащали и более глубокие горизонты почвы. Заметно улучшалось и гумусное состояние песчаной почвы. Содержание гумуса в слое 0-20 см возрастало с 0,9 до 2,4%, в слое 20-40 см – с 0,1 до 1,6 %. Полученные данные позволяют заключить, что использование торфонавозного компоста в сочетании с минеральными удобрениями на дерново-подзолистых песчаных почвах является одним из определяющих условий повышения их плодородия, последействие которого сохраняется в течение достаточно длительного времени.
Исследования показали, что песчаные и супесчаные дерново-подзолистые почвы имеют низкое содержание Co и Cu, средне обеспечены B и Mo. В полевых опытах, проведенных с различными культурами (1976-1979 гг.), установлено положительное значение кобальта в усилении симбиотической азотфиксации в посевах люпина, продуктивность которого возрастала на 18%. Применение меди оказалось эффективным при выращивании озимой ржи (прибавка урожая зерна 10 %). Посевы картофеля, размещаемого на фоне торфонавозного компоста и формирующего урожай клубней 164-230 ц/га, не реагировали на внесение борного удобрения.
Миграция минеральных форм азота в почве при интенсивном
внесении удобрений
Изучение миграции минеральных соединений азота в почве проводили на паровых площадках, ежегодно удобряемых аммиачной селитрой (N120) на фоне разового внесения торфонавозного компоста (40 и 400 т/га). Вегетационный период 1988, 1990 и 1991 гг. характеризовался обильным выпадением атмосферных осадков в мае - августе (344-365 мм), а в 1989 г. складывался более умеренный режим увлажнения (269 мм).
Исследования показали, что нитраты, внесенные с аммиачной селитрой и образующиеся при нитрификации ее аммонийной формы, а также в результате минерализации торфонавозного компоста и почвенных органических соединений азота, достаточно быстро передвигались вниз по профилю почвы, достигая в течение весенне-летнего периода глубины 150 см. В 1988 г. по прошествии около трех месяцев после внесения аммиачной селитры в почву (4.04 - 29.06) нитраты мигрировали на глубину 90 см с максимумом их концентрации в слое 60-80 см. Этому способствовали сильные дожди, прошедшие в июне (155 мм). В последующие 20 дней (19.07) нитраты опускались еще ниже – до 100 см, одновременно с этим наблюдалось заметное увеличение их содержания в слое 30-50 см, сопровождающееся резкой убылью этих азотных соединений в слое 50-70 см. Последнее, на наш взгляд, было обусловлено восходящей миграцией нитратов с потоком влаги, вызываемым испарением ее из верхних горизонтов почвы при недостаточном количестве осадков, выпавших в июле (30 мм).
К началу вегетационного периода имело место минимальное и почти равномерное распределение этих азотных соединений в слое 0-100 см в пределах 1,5-2,5 мг/кг и незначительное увеличение их в нижнем слое 100-150 см до 2,6-3,7 мг/кг почвы (рис. 1). В последующие четыре срока проведения исследований выявлено обогащение нитратами, главным образом, верхних горизонтов почвы. Так, 11 апреля через неделю после внесения N120 наблюдалось значительное увеличение содержания их в верхнем 0-10 сантиметровом слое, а в толще 10-150 см (как и в 1988 г.) отмечено некоторое уменьшение концентрации N-NO3.
Анализ почвы, проведенный 25 апреля, спустя 28 дней после внесения удобрения, выявил увеличение содержания нитратов уже в слое 0-30 см с максимумом в слое 0-10 см. Глубже по профилю почвы вплоть до 150 см концентрация их изменялась очень незначительно по сравнению с предыдущим сроком. Существенному повышению содержания нитратов в почве верхних горизонтов в апреле способствовали нитрификация аммонийного азота и миграция нитратов по почвенному профилю на глубину до 30 см. На варианте без внесения азотного удобрения, как показали наблюдения, такого увеличения не было.
Рис.1. Динамика содержания N-NO3 в профиле почвы при внесении N120
на фоне ТНК 40 т/га на паровых площадках
Продолжение рис.1
Наблюдения за нитратным режимом почвы, проведенные 11 мая, выявили уменьшение содержания их по профилю с преобладанием в слое 0-10 и 10-20 см. Аналогичное распределение этих азотных соединений отмечено и 30 мая, однако в этот срок уже проявилось незначительное передвижение их в более глубокие горизонты почв вплоть до 120 см. Данные, полученные 23 июня показали снижение содержания N-NO3 в верхнем слое почвы 0-20 см при одновременном увеличении его в более глубоких горизонтах по всему почвенному профилю с максимумом на глубине 40-60 см, что свидетельствует об усилении нисходящей миграции нитратов в этот период.
Аккумуляция нитратов в глубоких горизонтах почвы выявлена и в последующие сроки проведения наблюдений (12.07, 26.07, 9.08, 22,08, 8.09), при этом максимум их постепенно смещался в глубь почвы с 20 до 80 см. Следует отметить, что в толще почвы 100-150 см в 1989 году, в отличие от 1988 года, наблюдалось периодическое накопление нитратов и обеднение ими в течение вегетационного периода. Последнее свидетельствует о возможности их миграции в более глубокие горизонты почвы за пределы 0-150 см.
Сравнение содержания нитратного азота в профиле почвогрунта в вариантах с внесением N120 и без его внесения показало, что во все сроки наблюдений количество азота на варианте N120 было выше.
Результаты исследований, проведенных в 1990 г., показали, что в начале вегетационного периода (23.04) через пять дней после внесения азотного удобрения основное количество нитратного азота равномерно распределялось по всему почвенному профилю, постепенно снижаясь с глубиной с 7,2 до 1,9 мг/кг. К середине мая через 27 дней после внесения азота удобрений наблюдалось резкое повышение содержания нитратов в почве по сравнению с предыдущим сроком и передвижение их с нисходящим потоком влаги на глубину 20-40 см. При этом отмечено также некоторое обогащение нитратами и глубоких горизонтов 110-150 см.
Миграция нитратного азота в нижележащие горизонты почвы выявлена и в последующем, о чем свидетельствует распределение их по профилю 5 июня, спустя 48 дней после внесения азотного удобрения.
Наблюдения, проведенные 21.06 и 12.07, показали, что нисходящее передвижение нитратов по профилю почвы продолжалось, достигая соответственно глубины 60-100 см в количестве 11,1-14,8 мг/кг и глубины 70-100 см в количестве 13,8-18,6 мг/кг.
Определение содержания нитратов в почвенной толще в последующие сроки (31.07, 29.08, 18.09) позволило констатировать достаточно равномерное распределение их по профилю почвы и заметное снижение суммарного количества. На основании этих данных можно предположить, что в условиях достаточного увлажнения 1990 года часть нитратов могла передвигаться с нисходящим потоком влаги за пределы полутораметрового слоя почвы. В пользу такого предположения свидетельствует также постепенное накопление N-NO3 в слое почвы 100-150 см.
Наблюдения за миграцией нитратов в профиле почвы, проведенные в 1991 г. подтвердили характер миграции этих азотных соединений за пределы 1,5-метрового слоя почвы. Анализы, проведенные 17 апреля, показали, что за осенне-зимний период 1990/1991 гг. произошло резкое снижение суммарного количества нитратного азота в профиле почвы 0-150 см (с 84,5 до 20,6 мг/кг). За счет внесения азотного удобрения в середине апреля 1991 г. произошло обогащение нитратами верхнего слоя почвы 0-20 см, выявленное 14.05, из которого они со временем мигрировали в более глубокие горизонты. Об этом свидетельствует распределение этих азотных соединений по профилю почвы, для которых характерно постепенное смещение максимума их концентрации от верхних горизонтов к нижележащим. Так, если 31.05 нитратный максимум приходился на слой почвы 20-40 см, то уже спустя месяц (27.06) он опустился до 50-80 см, сохраняясь на этом уровне и в последующие сроки наблюдений, несколько снижаясь количественно к 12.08. Равномерное распределение нитратов в почвенном профиле в конце августа (26.08) и уменьшение суммарного их количества в изучаемой толще почвы, по сравнению с определением, проведенным 10.07, более чем в два раза, также свидетельствуют о миграции этих азотных соединений глубже 1,5-метровой толщи почвы.
Данные о закономерностях миграции минеральных форм азота в песчаных дерново-подзолистых почвах являются основополагающими для определения оптимальных сроков и способов внесения азотных удобрений в севообороте, позволяющих свести к минимуму возможные его потери вследствие вымывания.
Влияние удобрений на биологическую активность почвы
Как показали исследования, минимальные значения численности бактерий в контрольных вариантах по всем изученным опытам не превышали 60-190 тыс. клеток на 1 г почвы (табл. 7). Однако минимальные значения численности бактерий в вариантах опытов находились в пределах контрольных (70-370 тыс. на 1 г почвы), то есть, отрицательного эффекта не было обнаружено. Микробный пул или фоновое содержание – наиболее стабильный показатель. К наиболее лабильным параметрам относятся: емкость почвенной среды (максимальные показатели численности микроорганизмов за исследуемый период) и амплитуда их колебаний (аmax - amin), характеризующие способность биосистемы почвы реагировать на действие возмущающих внешних факторов.
В соответствии с полученными данными по динамике численности почвенных микроорганизмов у бактериальной части комплекса почвенных микроорганизмов емкость почвенной среды и амплитуда колебаний увеличиваются в опыте 1 с внесением органического удобрения и минерального азота в дозе 120 кг/га, более низкие дозы азота N45 снижают значение этих параметров. Аналогичные закономерности и в опыте 3.
Таблица 7
Параметры комплекса почвенных микроорганизмов
| Вариант | Микробный пул (аmin) × 105 | Емкость почвенной среды (аmax) × 105 | Амплитуда колебаний численности (аmax - amin) × 105 |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Бактерии | |||
Контроль | Ячмень (опыт 1) | ||
| 0,6 0,1 | 56,4 43,3 | 55,8 | |
| N45P60K90Mg30 | 1,0 0,1 | 38,0 15,6 | 37,0 |
| N120P60K90Mg30 | 0,7 0,1 | 101,5 34,2 | 100,8 |
| ТНК 400 т | 1,0 0,1 | 125,8 41,7 | 124,8 |
| ТНК 400 т + +N45P60K90Mg30 | 1,3 0,1 | 145,1 47,2 | 143,8 |
| ТНК 400 т + +N120P60K90Mg30 | 1,5 0,1 | 65,2 24,2 | 63,7 |
Контроль | Озимая рожь (опыт 2) | ||
| 1,2 0,1 | 130,0 8,7 | 128,8 | |
| N120P60K120Cu5 | 1,2 0,1 | 210,0 85,1 | 208,8 |
| N120P60K120Cu5 + 9 т доломитовой муки | 1,8 0,1 | 117,0 45,3 | 115,2 |
| Контроль (вся зеленая масса люпина) | Озимая рожь (опыт 3) | ||
| 0,8 0,1 | 120,0 52,6 | 119,2 | |
| N90P60K90 | 0,8 0,1 | 61,5 36,8 | 61,2 |
| N120P90K120 + ТНК 20 т | 0,8 0,1 | 150,0 38,7 | 149,2 |
Вариант | Грибы | ||
| Микробный пул (аmin) × 102 | Емкость почвенной среды (аmax) × 102 | Амплитуда колебаний численности (аmax - amin) × 102 | |
Контроль | Ячмень (опыт 1) | ||
| 12,4 | 41,0 | 28,6 | |
| N45P60K90Mg30 | 7,9 | 38,4 | 30,6 |
| N120P60K90Mg30 | 5,8 | 36,6 | 30,8 |
| ТНК 400 т | 3,9 | 33,5 | 29,6 |
| ТНК 400 т + +N45P60K90Mg30 | 6,3 | 36,5 | 30,2 |
| ТНК 400 т + +N120P60K90Mg30 | 3,6 | 28,8 | 25,2 |
| | | | |
Продолжение таблицы 7 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
Контроль | Озимая рожь (опыт 2) | ||
| 19,4 | 64,2 | 44,8 | |
| N120P60K120Cu5 | 22,8 | 37,2 | 14,4 |
| N120P60K120Cu5 + 9 т доломитовой муки | 28,5 | 84,4 | 55,9 |
| Контроль (вся зеленая масса люпина) | Озимая рожь (опыт 3) | ||
| 18,8 | 28,9 | 10,1 | |
| N90P60K90 | 19,8 | 44,2 | 24,4 |
| N120P90K120 + ТНК 20 т | 18,9 | 40,3 | 21,4 |
Вариант | Актиномицеты | ||
| Микробный пул (аmin) × 103 | Емкость почвенной среды (аmax) × 103 | Амплитуда колебаний численности (аmax - аmin) × 103 | |
Контроль | Ячмень (опыт 1) | ||
| 14,6 | 82,6 | 68,0 | |
| N45P60K90Mg30 | 13,3 | 66,1 | 52,8 |
| N120P60K90Mg30 | 17,7 | 60,2 | 42,5 |
| ТНК 400 т | 20,7 | 69,0 | 48,3 |
| ТНК 400 т + N45P60K90Mg30 | 25,8 | 99,4 | 73,6 |
| ТНК 400 т + N120P60K90Mg30 | 19,6 | 60,2 | 40,6 |
| Контроль | Озимая рожь (опыт 2) | ||
| 26,0 | 44,0 | 18,0 | |
| N120P60K120Cu5 | 27,4 | 31,1 | 14,3 |
| N120P60K120Cu5+ 9 т доломитовой муки | 15,0 | 42,3 | 27,0 |
| Контроль (вся зеленая масса люпина) | Озимая рожь (опыт 3) | ||
| 16,7 | 59,4 | 42,7 | |
| N90P60K90 | 21,0 | 31,7 | 10,7 |
| N120P90K120 + ТНК 20 т | 12,5 | 50,2 | 37,7 |