Geum.ru

Гумусное состояние дерново-подзолистых почв предуралья при различном землепользовании и длительном применении удобрений и извести

Вид материалаАвтореферат
тыс.на 1 г почвы
5. Моделирование изменения содержания органического углерода
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

в неудобренной почве до 3500 тыс. на 1 г почвы на варианте 2NРК + СаСО3 по 1.0 г.к.+СаСО3 по 0.5 г.к.

На этом варианте наблюдается максимальное количество азотфиксирующих бактерий и максимальная нитрифицирующая способность, чему благоприятствует снижение почвенной кислотности и поступление в почву органического вещества пожнивно-корневых остатков в больших количествах, чем на варианте без удобрений. Между рНKCl и группой микроорганизмов, способных связывать свободный азот атмосферы, выявлена тесная экспоненциальная зависимость (r = 0.70). Еще более тесные взаимосвязи установлены между содержанием в почве активных компонентов углерода (Сtrans) и количеством азотфиксирующих бактерий, r = 0.88 .

Учет суммарной эмиссии С-СО2 показал, что наибольшее количество почвенного органического вещества минерализовалось в почве, известкованной по 1.0 г.к.,а минимальное -при внесении в почву полного минерального удобрения. По-видимому, минеральные удобрения без извести подавляют эмиссию СО2 . Уменьшение почвенной кислотности приводит к повышению интенсивности «дыхания» почвы. Между этими показателями выявлена тесная связь, r = 0.81. Отмечена зависимость средней тесноты между интенсивностью выделения С-СО2 и содержанием активной трансформируемой фазы углерода, r = 0.47.

Известкование почвы по полной дозе гидролитической кислотности перед закладкой опыта привело к увеличению разложения льняной ткани по отношению к контролю в 2 раза. Внесение извести по фону полного минерального удобрения также способствовало значительной убыли веса ткани.

В опыте 3 многолетнее применение минеральных и органических удобрений увеличило общее количество микроорганизмов с 450 тыс. в неудобренной почве до 2500 тыс. на 1 га почвы на варианте Навоз 10 т/га + NРК экв. 10 т/га навоза (таблица 20). Судя по значениям коэффициентов корреляции, изменение общей численности микроорганизмов связано с уровнем почвенной кислотности (r = 0.55) , а также зависит от наличия трансформируемого углерода (r = 0.70) и от содержания азота (общего и минерального), r = 0.60; 0.82 соответственно.

Органическая и минеральная системы удобрения способствовали увеличению в 10-13 раз численности азотфиксирующих микроорганизмов, очень чувствительных к среде обитания и отражающих общий уровень плодородия почвы.

Нитрифицирующая способность почвы минимальна на контроле (36.5 мг N-NO3/кг/14 сут.). Совместное внесение навоза по 10 т/га и NРК в эквивалентных количествах увеличило способность почвы накапливать нитраты практически вдвое до 64.7 мг/кг почвы. Высокий уровень нитрификационной способности соответствует более высокому содержанию органического вещества в почве, между этими показателями установлена тесная корреляционная связь (r =0.75).


Таблица 20 - Влияние систем удобрения на биологическую активность

дерново-подзолистой почвы (опыт 3)




Вариант

Общая


численность

микро-

организмов
Азотфик-сирующие

свободно-живущие бактерии
Продуци-рование

С-СО2,

мкг/г/сут.

Нитрифици-


рующая

способность,

мг N-NO3/

кг/14 сут.

Разложение


льняной

ткани

за месяц,

%

тыс.на 1 г почвы

1.Без удобрений

(контроль)
450
15
288
36.5
25.8

2.Навоз 10 т/га

в год
950
200
362
43.1
35.1

3. NPK,экв.

10 т/га навоза
1500
150
302
49.5
18.2

4. Навоз 5 т/га

+ NPK, экв.

5 т/га навоза
2000
200
340
53.6
28.7

5. Навоз 10 т/га + NPK, экв. 10 т/га навоза
2500
200
382
64.7
32.7

НСР05
184
13
17
4.9
2.9


Длительное применение только минеральных удобрений незначительно увеличивало эмиссию С-СО2 относительно контрольного варианта, а систематическое унавоживание усиливало этот процесс. Максимальное количество углекислоты выделяется почвой на варианте совместного применения навоза по 10 т/га и NРК в эквивалентных количествах и составляет 382 мкг/г в сутки. Уменьшение почвенной кислотности привело к повышению интенсивности «дыхания почвы». Между этими показателями выявлена тесная взаимосвязь, коэффициент корреляции равен 0.90.

Из полученных результатов следует, что содержание активных компонентов органического вещества (Сtrans) и реакция среды определяют общий уровень биологической активности почвы.

5. Моделирование изменения содержания органического углерода

в дерново-подзолистых почвах длительных опытах Пермского НИИСХ


Для моделирования изменений содержания гумуса при различных агротехнологиях нами была использована модель динамики углерода RothC-26.3, разработанной на Ротамстедской опытной станции (Англия). Модель учитывает следующие входные данные, влияющие на процесс поступления, трансформации и накопления органического вещества в почве: количество осадков (мм), температуру воздуха (о С), дозу навоза (т/га С), процентное содержание физической глины (<0.002 мм) (%), испарение с открытой водной поверхности (мм); ежегодное поступление растительных остатков (т/га С). Статистическая оценка результатов показала, что модель хорошо описывает экспериментальные данные и применима для обработки результатов длительных опытов на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах Предуралья. Высокая степень корреляции данных, полученных экспериментально и с помощью моделирования, позволила составить прогноз изменения содержания органического углерода на будущее.

Предполагая стационарность среднемноголетних климатических данных и соблюдение типа севооборота и агротехники (опыт 2, контрольный вариант) с помощью моделирования показано, что за 200 лет запасы органического углерода в почве могут уменьшиться с 41.5 до 25.1 т/га. Наиболее активно падение происходит за первые 20 лет землепользования (на 5 т/га), в дальнейшем процесс замедляется и следующие 5 т/га гумуса будут потеряны уже за 35 лет. Ежегодное увеличение поступления органического углерода с 1.2 до 2.3 т/га будет способствовать сохранению исходного уровня содержания органического углерода в почве.


Заключение


Комплексные исследования, проведенные в длительных стационарных опытах Пермского НИИСХ с использованием современных методов и подходов, а также анализ сформированных за весь период их проведения информационных баз данных позволили подойти к определению оптимальных параметров гумусного состояния пахотных почв региона, используемых на основе зональных агротехнологий.

Под оптимизацией состояния гумуса нами понимается достижение определенных количественных критериев основных характеристик, включающих оценку содержания, запасов, качественных показателей состава гумуса, соотношение инертных и активных компонентов, химической структуры и свойств макромолекул гуминовых кислот, которые обеспечивают высокую продуктивность почв при соответствии экологическим критериям и принципам устойчивости:

- содержание органического вещества должно превышать его минимальное (критическое) значение;

- участие активных компонентов в составе гумуса должно быть достаточным для создания благоприятных условий роста и развития растений в данных почвенно-климатических условиях и обеспечивать экологические функции почв;

- высокий уровень плодородия дерново-подзолистых почв определяется оптимальным сочетанием в составе гумуса «зрелых», устойчивых и легко трансформируемых, химически и биологически активных гумусовых веществ;

- в бессменном чистом пару преобладают устойчивые, малоактивные формы гумусовых веществ, что приводит к деградации ,снижению эффективного плодородия почв;

- в залежи, наряду с сохранением «зрелых», трудно минерализуемых органических веществ имеется достаточно высокое содержание активного, легко трансформируемого углерода. Такое состояние гумуса приближается к оптимальному;

- для пахотных почв оптимальное сочетание активных и устойчивых компонентов в составе гумусовых веществ имеет место при органоминеральной системе удобрения (навоз 10 т/га + экв. NPK) и при известковании почвы по фону минеральных удобрений. Гумусное состояние этих почв позволяет получать стабильно высокие урожаи сельскохозяйственных культур, улучшать агрохимические свойства, обеспечивая растения необходимыми элементами питания. Поэтому количественные характеристики основных показателей гумусного состояния почв этих вариантов можно ориентировочно принять за оптимальные для данных почвенно-климатических и агротехнологических условий (таблица 21).