Влияние многолетнего применения минеральных и органических удобрений на плодородие выщелоченного чернозема овощекартофельного севооборота

Курсовая работа

Влияние многолетнего применения минеральных и органических удобрений на плодородие выщелоченного чернозема овощекартофельного севооборота

овощеводство почва гумус Овощеводство и картофелеводство являются важнейшими отраслями сельскохозяйственного производства. Их развитие в нашей стране и, в частности, в Краснодарском крае, сдерживается рядом факторов, среди которых важное место отводится эффективному использованию удобрений и снижению плодородия почв. Известно, что условия питания растений оказывают важнейшее влияние на урожайность продукции. Для регулирования продуктивности овощных культур и картофеля требуется разработка, совершенствование и освоение эффективных систем удобрения овощных культур, обеспечивающих сохранение плодородия и возмещение расходуемых элементов питания и органического вещества.

Основатель почвоведения на Северном Кавказе С. А. Захаров отмечал, что «самой важной, самой актуальной проблемой агропочвоведения была, есть и будет проблема плодородия почв». Ведь человечество сейчас получает 98% продуктов питания от использования почвенного плодородия. Вместе с тем земельные ресурсы ограничены. Все хорошие почвы освоены. Наблюдается и постоянная утрата сельскохозяйственных земель: строительство, коммуникации, горные разработки, эрозия, дефляция, засоление и так далее.

Главный резервуар увеличения производства продуктов сельского хозяйства лежит в сфере интенсификации производства, в охране и рациональном использовании почв, а в конечном итоге в повышении их плодородия, в создании условий расширенного его воспроизводства. Объективно это заложено в замечательной особенности почвы как главного средства производства в сельском хозяйстве. При правильном использовании земли, при повышении ее производительности постоянно возрастает урожайная сила почвы, то есть увеличивается ее плодородие.

Важнейшую роль в вопросах исследования плодородия почв сыграло объединение в единую координационную систему всех направлений столь разнозначных, но в целом единых в реализации сущности производительной силы почв в конкретных агроценозах и биогеоценозах и в ландшафтном единстве природных комплексов. Ретроспективный анализ достижений и ошибок теоретического и практического почвоведения с неизбежностью требует рассмотрения вопросов о повышении плодородия земель [Захаров, 1927, с. 81].

Многие десятилетия нашей истории использование потенциального богатства, естественного состояния черноземов было чуть ли не единственным источником поддержания жизненного уровня страны. Особенно наглядно это проявилось в периоды послереволюционного восстановления разрухи, коллективизации, индустриализации и послевоенного подъема народного хозяйства. Среди многих почв мира чернозем уникален. Он способен долгие годы сохранять свою производительную силу, создавая урожай растений без внесения удобрений. Важнейшим источником такой природной силы чернозема является его богатство органическим веществом.

Органические вещества почв многогранны в своей роли формирования почвенного плодородия. Постоянная динамика гумуса, ежегодный синтез органического вещества, процессы его разложения и трансформации, связывание в гумусе элементов питания, их консервация, и наоборот, непрерывное их высвобождение и поступление в почвенные растворы — все это отдельные черты сложной ежегодно повторяющейся жизни почвы.

При минерализации гумуса происходит постепенная мобилизация элементов минерального питания растений (азот, фосфор, сера и другие), которые переходят в доступные формы и сосредотачиваются в биологически активных верхних горизонтах почвы. Гумусовые вещества обусловливают регулярность усвоения питательных веществ растениями, поддерживают биогенность почвы, ее биологическую активность, создают устойчивость режима питания растений. Гумус участвует в формировании благоприятных физических свойств, то есть в регулировании водного, воздушного и теплового режимов, в повышении устойчивости почв к неблагоприятным воздействиям со стороны разнообразных химических процессов, в частности к химическому загрязнению.

В черноземных почвах степей все многогранные свойства гумуса проявляются в высшей степени эффективно [Вальков, Казеев, Колесников,.

Со времен славной плеяды основателей отечественного почвоведения, их учеников и последователей гумусовое состояние черноземов считалось интегральным показателем их плодородия. Ф. Я. Гаврилюк построил стройную систему оценки баллов бонитета почв юга России на основе гумусового состояния почв. В основу такой оценки были взяты мощность гумусовых горизонтов (А+АВ) и запасы гумуса в т/га. Используя методологию Ф. Я. Гаврилюка, его последователи разрабатывали местные шкалы бонитета для отдельных регионов Северного Кавказа, учитывая экологические особенности растений.

В последние десятилетия, и особенно сейчас, гумусовое состояние черноземов привлекает внимание исследователей в плане деградационной дегумификации черноземов. Снижение запасов гумуса в черноземах многие считают чуть ли не национальной экологической катастрофой. Проблеме дегумификации посвящены многие работы, в том числе и доклады последнего съезда почвоведов России в Новосибирске в 2004 году [Гаврилюк, 1974, с. 109].

Научная новизна исследований заключается в установлении направленности и характера изменений гумусного состояния, агрофизических свойств при длительном использовании чернозема выщелоченного в овоще-картофельном севообороте. Выявлена экологическая безопасность длительного систематического применения минеральных и органических удобрений в овоще-картофельном севообороте. Необходимо определить роль элементов минерального питания в достижении максимальной продуктивности томата.

С 1974 года в Краснодарском НИИ овощного и картофельного хозяйства проводятся многолетние стационарные опыты, входящие в Географическую сеть опытов с удобрениями.

Объект исследования — плодородие выщелоченного чернозема и технология внесения удобрений под томаты.

Цель работы: определить влияние многолетнего систематического внесения минеральных и органических удобрений в овоще-картофельном севообороте на плодородие выщелоченного чернозема и урожайность томатов.

Задачи:

1) изучить природно-климатические условия ОПХ «Южное»;

2) ознакомиться с историей и структурой ГНУ ВНИИ риса и, в частности, отдела картофелеводства и овощеводства;

3) освоить на практике методику проведения исследований;

4) проанализировать динамику содержания общего азота, Р₂О₅ и К₂О в пахотном слое выщелоченного чернозема овоще-картофельного севооборота;

5) установить содержание гумуса в этой почве по ротациям севооборота;

6) изучить влияние многолетнего применения удобрений на агрофизические свойства почв.

Метод исследования: полевой опыт.

Работа излагается на 45 страницах печатного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемых источников, который включает в себя 23наименования. В работе представлены 9 рисунков и 6 таблиц.

1. Природно-климатическая характеристика района исследования

1.1 Климат

Для характеристики климата использованы данные метеостанций города Краснодара и поселка Белозерный, приведенные в агроклиматическом справочнике по Краснодарскому краю. По температурному режиму характеризуемый климат является умеренно-континентальным достаточно теплым. Средняя температура наиболее холодного месяца (января) около — 2,3°С, а самого теплого (июля) — +23,2°С. Максимум температуры воздуха в июле-августе может достигать +38°С, а абсолютный минимум отмечается в январе (- 34°С). Среднегодовая температура воздуха колеблется около 10,7°С.

Переход среднесуточных температур через 0 °C указывает на начало снеготаяния и размерзание почвы — происходит в среднем 24 февраля; переход через +5°С. (начало вегетации зимующих культур) происходит 17 марта. А период активной вегетации большинства сельскохозяйственных культур соответствует переходу среднесуточных температур через +10°С длится в среднем с 13 апреля по 26 октября. Сумма положительных среднесуточных температур за вегетационный период составляет 35−37°С, что является положительным свойством климата, позволяющими выращивать целый ряд теплолюбивых сельскохозяйственных культур.

Характерным для климатических условий местности является мягкая короткая зима с частыми оттепелями и длительный безморозный период. Первые заморозки появляются в среднем с 20 октября, а последние — 13 апреля. Безморозный период длится в среднем 191 день. Характерной особенностью температурного режима почв является слабое промерзание их (в среднем не глубже 3−13 см) и частое размерзание верхнего слоя в течение зимы [Тонконоженко, 1991, с. 15].

Среднегодовое количество осадков составляет 566 мм, район умеренно увлажнен. Тип распределения осадков континентальный. За теплый период (апрель-октябрь) выпадает 360 мм, за холодный период (ноябрь-март) — 206 мм. Зимние осадки выпадают не только в виде снега, но и дождей, которых в отдельные годы выпадает больше, чем снега. Снежный покров крайне неустойчив. Средняя максимальная высота его составляет 6−11см. Продолжительность периода со снежным покровом в среднем 40 дней.

Накопление влаги в почве происходит главным образом за счет осадков холодного периода. Этому способствует слабое промерзание почвы и частые оттепели в зимний период. Осадки теплого периода большей частью расходуются на испарение. Поэтому очень важным в системе агротехнических приемов являются мероприятия, способствующие накоплению влаги в почве и особенно максимальному использованию осадков холодного периода.

Преобладающими ветрами являются восточные и западные. Восточные и северо-восточные ветры оказывают неблагоприятное влияние на климат. В зимнее время они приносят холодные массы воздуха, способствующие установлению морозной погоды. Весной и летом восточные ветры приносят массы сухого воздуха (суховей), а в отдельные годы они вызывают пыльные бури. Западные и юго-восточные ветры смягчают климат. Они приносят влажные массы воздуха [Никитишен, 1989, с. 23].

Увеличение урожайности связано с благоприятными климатическими условиями, сложившимися в августе. Высокая температура воздуха в начале вегетации (на 3,9°С выше среднемноголетней) способствовала массовому отражению переносчиков инфекций. Перепады ночных и дневных температур ослабили всходы и развитие теплолюбивых культур Характеристика климатических условий представлена в таблице 1.

Таблица 1 — Среднеклиматические данные (данные АМП п. Белозерный)

Годы проведения исследований характеризовались большим различием по количеству выпавших осадков, влажности воздуха, температурному режиму в период вегетации растений.

Для томата наиболее неблагоприятным был 1998 год. Апрель был жаркий и сухой. Среднемесячная температура апреля превышала среднюю многолетнюю на 2,7°С, в то время, как количество осадков было ниже среднего многолетнего 13,1 мм. Это задержало получение выходов, что отразилось впоследствии на росте и развитии растений и урожайности томата. Наиболее благоприятные погодные условия для возделывания томата сложились в 1993 году, когда температура воздуха в период вегетации была на уровне средней многолетней и в весенние месяцы в начале лета выпали обильные дожди [Агроклиматический справочник по Краснодарскому краю, 1961.С. 5].

1.2 Характеристика почв

Черноземы выщелоченные распространены на второй террасе реки Кубань и на более выровненных участках третьей и четвертой террас. Они занимают площадь 153 га и характеризуются отсутствием вскипания в пределах гумусового профиля. Агрохимическая характеристика почв представлена в таблице 2.

Таблица 2 — Агрохимическая характеристика почв

Среди черноземов, в днищах балок и западин, где наблюдается периодическое избыточное увлажнение за счет временных скоплений влаги поверхностного стока, сформировались луговато-черноземные выщелоченные уплотненные почвы. Развитие данных почв происходит в условиях повышенного увлажнения, которое заметно оказалось как на морфологическом строении их, так и на водно-физических свойствах:

— хорошая оструктуренность почвенного профиля;

— большая мощность гумусового слоя;

— несколько уплотненное сложение почвенного профиля (у глинистых и тяжелосуглинистых разновидностей);

— сильная выщелоченность от карбонатов кальция.

Карбонаты появляются в горизонте ВС или в почвообразущей породе. Так как вскипание от 10-процентной соляной кислоты наблюдается ниже гумусового слоя или вообще отсутствует. Легкосуглинистые и супесчаные разновидности характеризуются осветленной окраской гумусового профиля, неясными границами генетических горизонтов, невыраженной структурой, рыхлым сложением. Мощность гумусного профиля сверхмощных видов выщелоченных черноземов достигает 137−145 см, мощных — 95−99 см [Пономарева, 1980, с. 11].

По механическому составу среди данных почв выделены глинистые, тяжело, легко суглинистые и супесчаные разновидности. Преобладают глинистые разновидности. Содержание физической глины в верхнем горизонте глинистых и тяжелосуглинистых разновидностей составляет 49,9−68,0% при высоком содержании песчаных частиц пыли и ила. Черноземы выщелоченные на второй террасе р. Кубани имеют более легкий механический состав. В горизонте, А они содержат 17,1 — 20,7% физической глины при высоком содержании песчаных частиц (до 76,3 процентов) и незначительном количестве ила — 6,7 — 9,5% [Добровольский, Никитин, 1990, с. 54].

Водно-физические свойства и химический состав почв различны. Черноземы, выщелоченные глинистые обладают менее благоприятными водно-физическими свойствами, чем черноземы типичные. Они имеют более плотное сложение профиля и особенно в горизонте В, где объемная масса возрастает в среднем до 1,43−1,45 т/см³. Скважность так же несколько ниже, чем в черноземах типичных, с 53,7 процентов, в пахотном слое снижается до 47 процентов в горизонте В. Максимальная гигроскопичность, в связи с более тяжелыми механическими свойствами, в них несколько выше и колеблется по профилю в пределах 9,8 — 10,9%, причем наибольших величин она достигает в горизонтах В1 и В2, а содержание в них недоступной воды для растений составляет 18,1−18,9%. Повышенная влажность завядания при более низкой величине влагоемкости, по сравнению с вышеописанными почвами, является основной причиной более низкого содержания в них доступной для растения воды [Кауричев, 1982, с. 32].

Почва в стационарном опыте представлена чернозёмом выщелоченным и имеет следующие горизонты:

А_пах, 0−30 см — темно-серый, влажный, глинистый, глыбисто-порошисто-комковатый.

А₁, 30−90 см — темно-серый, влажный, глинистый, ореховато-комковатый, плотноватый; по граням структурных отдельностей ясно выраженная глянцеватость, общий облик горизонта производит впечатление слитости; изредка встречаются железисто-марганцевые новообразования.

АВ₁, 90−155 см — серый с буроватым оттенком, светлеющий с глубиной, влажный, глинистый, крупно-комковато-ореховатый, несколько уплотненный; наблюдаются глинистые кутаны по граням структурных агрегатов; редкие точечные вкрапления черных оксидов марганца и железа; встречаются червороины и капролиты.

АВ₂, 55−180 см — буроватый с серым оттенком, влажный, глинистый, практически бесструктурный, плотноватый. Много червоточин, капролитов, марганцево-железистые точечные и дробовидные конкреции, кутаны.

ВС, 180−220 см — желтовато-бурый, со 190 см — локальное вскипание от НСl, глинистый, влажный; содержит больше марганцево-железистых новообразований, чем предыдущий горизонт; по ходам червей — корни.

С_к, 220−230 см и более — желто-бурая с оливковым оттенком лессовидная глина; равномерно вскипает от НСl; карбонатные новообразования в форме журавчиков разной величины (до 2 см в диаметре) и прожилок; марганцево-железистые дробовидно-просяные конкреции, часто мягкие и режутся ножом; встречаются редкие кротовины и четко гумусированные червоточины [Вильямс, 1947, с. 54].

Валовой химический состав этих почв довольно однообразный. Все они высококарбонатны, имеют значительное содержание К₂О — 1,9−2,0%, высокое содержание Р₂О₅ — 0,18 — 0,26% и SО₃ -0,05%. Объёмная масса лёссовидных пород 1,3−1,5 г/см³, масса скелета 2,6−2,8г/см³ и порозность 42−52%. Лёссовидные породы характеризуются тяжелосуглинистым гранулометрическим составом. Содержание физической глины, ила и крупной пыли варьирует слабо. Важным диагностическим показателем является отсутствие или ничтожное и сравнительно редкое содержание фракции крупнее 0,25 мм [Вальков, Штомпель, Трубилин, Котляров, Соляник, 1995, с. 83].

2. Характеристика предприятия: ВНИИ риса

2.1 Структура и основные направления

ГНУ ВНИИ риса входит в состав Российской академии сельскохозяйственных наук. На территории России институт остается единственным интеллектуальным центром, сформировавшим концепцию отечественного рисоводства и осуществляющим научно-методическое обеспечение рисоводческого комплекса страны.

В состав института входят:

— опытно-производственный участок;

— Федеральное государственное унитарное предприятие рисоводческий племенной завод «Красноармейский» им. А. И. Майстренко;

— Федеральное государственное унитарное элитно-семеноводческое предприятие «Красное»;

— Поволжский опорный пункт.

Селекционным центром разработаны:

— приемы ускорения селекционного процесса;

— методы подбора исходного материала, родительских пар для использования в гибридизационных программах путем анализа базы данных генетических ресурсов риса;

— методы оценки исходного материала и сортов риса на качество зерна и крупы;

методика ранней диагностики форм, адаптированных к абиотическим стрессам, основанная на контроле вклада генетических систем;

— способы и методы определения отзывчивости сортов риса на уровень минерального питания;

— система семеноводства, включающая производство;

— элитных и репродукционных семян риса;

— система мер борьбы с краснозерными формами риса;

— эффективные технологии переработки риса-зерна, обеспечивающие получение высококачественной крупы.

Основная научная и производственная база ВНИИ риса находится в поселке Белозерном (в черте административной границы Краснодара) [Всероссийский научно-исследовательский институт риса, 2013, с. 1].

2.2 История и достижения отдела картофелеводства и овощеводства

История отдела начинается с 1931 года, когда по инициативе Всероссийского НИИ овощного и картофельного хозяйства и Северо-Кавказского краевого земельного управления была организована Краснодарская овоще-картофельная станция. В 1988 году станция преобразована в Краснодарский научно-исследовательский институт овощного и картофельного хозяйства (КНИИОКХ).С 2009 года КНИИОКХ присоединен к Всероссийскому научно-исследовательскому институту риса и стал его отделом картофелеводства и овощеводства.

Ученые института разрабатывают оригинальные методы выведения гетерозисных гибридов, занимаются размножением семян высших репродукций, создают энергосберегающие, экологически безопасные технологии производства овощей. Ежегодно для сельхозпроизводителей, фермеров, овощеводов-любителей институт производит до 15 тонн элитного и репродукционного посадочного материала.

Основные направления:

— создание сортов и гибридов овощных, бахчевых культур с высокой продуктивностью, вкусовыми и технологическими качествами, пригодных для индустриальных технологий;

— совершенствование методов семеноводства овощных культур и картофеля;

— разработка адаптивно-ландшафтной технологии возделывания овощных культур в специализированных севооборотах с интегрированной защитой растений на капельном орошении;

— разработка и совершенствование систем ведения сельского хозяйства в современных условиях;

— разработка научных основ экологически сбалансированных зональных технологий выращивания овощных культур на ландшафтной основе;

— совершенствование и разработка новых адаптированных к различным почвенно-климатическим условиям ресурсовлагосберегающих, экологически безопасных технологий возделывания сельскохозяйственных культур с учетом экономического и финансового состояния товаропроизводителей.

За период деятельности сотрудниками института выведено и улучшено более 150 сортов и гибридов овощных культур, адаптированных к почвенно-климатическим условиям Северного Кавказа. В настоящее время в Госреестр селекционных достижений включено 46 сортов и гибридов. Получено 10 патентов.

Разработаны:

— технологии возделывания основных овощных и бахчевых культур с ограниченным применением химических средств защиты растений от вредителей, в том числе за период 2002;2006 гг.

— технология выращивания картофеля в Краснодарском крае (2002г.);

— технология возделывания тыквы в Краснодарском крае (2002г.);

— технология возделывания ярового чеснока сорта Еленовский (2004г.);

— технология возделывания томата на капельном орошении в условиях Краснодарского края (2005г.);

— система удобрения позднеспелых гибридов белокочанной капусты (2005г.);

— технология возделывания позднеспелых гибридов F1 белокочанной капусты в Краснодарском крае (2006 г.)

— Астраханская технология возделывания огурца (2006) [КНИИОКХ, 2013, с.2].

ВНИИ риса является государственным научным учреждением, входящим в состав Российской академии сельскохозяйственных наук. На территории России институт остается единственным центром, осуществляющим научно-методическое обеспечение рисоводческой отрасли АПК страны.

3. Методика проведения исследований

Предпосылкой для проведения исследований по заданию «Плодородие почв в овоще-картофельном севообороте» является то, что с 1974 года в КНИИОКХ заложен и проводится стационарный опыт с удобрениями, в 8-польном овоще-картофельном севообороте.

Для оценки влияния удобрений на плодородие выщелоченного чернозема проводилось почвенное обследование до закладки опыта и после прохождения трех ротаций севооборота. Образцы отбирались по почвенному профилю через 20 см на глубину до 80 см.

Все анализы проводились по общепринятым и рекомендационным методикам в опытах с удобрениями.

3.1 Определение общего азота в почве по Кьельдалю

Навеску почвы 5 г заливают 10 мл смеси концентрированной H₂SO₄ и HClO₃ (на 10 мл H₂SO₄ 1 мл HClO₃), взбалтывают, отставляют на 2−3 часа, после чего ставят на электрическую плитку и нагревают, кипятят до тех пор, пока жидкость в колбе станет светлая. Через час после включения плитки в колбы прибавить 1−2 капли HClO₄.

В обесцвеченной жидкости колбы весь органический азот будет находиться в виде серноаммонийных и амидных соединений. Дав колбе остыть, приступают к отгонке аммиака. Для этого в приемник — коническую колбу приливают 20 мл 0,1 NH₂SO₄ и 4 капли метилрот. В дистиляционную колбу приливают из 100 мл колбы 20 мл раствора. Соединяют колбу с аппаратом и постепенно из воронки добавляют 25−30 мл 30% NaOH. Колбы подогревают на воздушной бане. Для лучшего отгона через колбу пропускают пар.

Продолжительность перегонки — 30−40 минут. Определяется конец перегонки реактивом Неслера. NH, содержащийся в дестиляте, окрашивается от реактива в желто-коричневый цвет.

В приемнике определяется количество свободнойH₂SO₄титрованием 0,1 NNaOH. По разнице между взятой в приемнике H₂SO₄ и израсходованной на титрование NaOH определяем количество кислоты, связавшейся с аммиаком и делаем перевод, исходя из того, что 1 мл 0,1 N H₂SO₄ соответствует 0,0014 г N [ГОСТ 26 107−84 Почвы. Методы определения общего азота,.

Рисунок 1 — Лаборатория химического анализа

3.2 Определение гумуса по Тюрину

Растертую и просеянную через сито 0,25 мл почву отвешивают на аналитических весах в количестве 0,5 г в малые конические колбы и заливают из бюретки (давая стечь 1−2 мин) 15 см³ хромовой смеси K₂Cr₂O₇ 0,4 N в серной кислоте ¹/₁. Покрыв колбы маленькими воронками. Осторожно кипятить 5 мин, не давая бурлить. После остывания воронку снаружи и изнутри омывают и сливают в содержимое колбы. Колбу 2−3 раза ополаскивают. Сливая все в стакан, с таким расчетом, чтобы жидкости было 100−150 мл, и затем добавляют 8 капель дифениламина и оттитровывают; N — раствором соли Мюра избыток хромовой смеси до появления темно-синей окраски частыми каплями, а затем по 1−2 капле, тщательно взбитая 2−3 секунды до появления грязно-темно-зеленой окраски. После чего делают расчет.

Расчет основан на том, что 1 мл точны 0,1N соли Мюра соответствует 0,511 г гумуса. Расчет ведется по формуле:

Гумус в% в воздушно сухой почве =, где

а — количество соли Мюра, пошедшее на титрование 15 мл 0,4 N раствора K₂Cr₂O₇

b — количество соли Мюра, пошедшее на титрование после окисления (а-b) = K₂Cr₂O₇, пошедшее на окисление;

k — коэффициент перевода в гумус с поправкой на N титра соли Мюра;

n — навеска почвы.

Примечание: вместо индикатора дифеламина можно применить индикатор (3−5 капель 0,2%-ного раствора) фенилантраниловая кислота [ГОСТ 26 213−84 Почвы. Определения гумуса по методу Тюрина в модификации ЦИНАО, 1984, с.5−6].

3.3 Определение гидролитической кислотности почвы по Каппену

Навеску почвы 20 г в 100 мл колбах заливают 50 мл 1 N раствором уксуснокислого Na (CH₃COONa). Взбалтывают в течение часа, полученную суспензию фильтруют. 25 мл фильтрата переносят в 100 мл колбы и, прибавив 2−3 капли фенолфталеина, титруют 0,1 N раствором щелочи до неисчезающей в течение 1 минуты слаборозовой окраски. Гидролитическая кислотность выражается в миниэквивалентах на 100 г почвы. Расчет ведется по формуле

где

а — количество мл 0,1 NKOH, израсходованное на титрование;

Т — поправка к титру;

10 — для перехода от мл 0,1 N KOH к мг/экв (1 мл 0,1 N щелочи отвечает 0,1 мг/экв Н-ионов);

Н — навеска почвы, соответствующая мл фильтрата, взятых на титрование;

100 — множитель для пересчета на 100 г почвы;

1,75 — коэффициент на неполноту вытеснения Н-ионов [ГОСТ 26 212−91 Почвы. Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО, 1984, с.3].

3.4 Определение суммы поглощенных оснований по Каппену-Гильковицу

Навеска почвы 20 г — в 250 мл колбах заливается из бюретки 100 мл 0,1 N раствора HCl. Взбалтывается 1 час, после чего оставляется взаимодействовать на 25 минут. Затем суспензию фильтруют и 50 мл полученного фильтрата кипятят 1−2 минуты. Прибавив 2−3 калпи фенолфталеина, в горячем виде титруют 0,1 N раствором едкого натра до неисчезающей в течение 1 минуты слабо-розовой окраски.

х=(а*Т1 — б*Т2), где

х — сумма поглощенных оснований почвы;

а — число мл 0,1 N раствора HCl, взятое для вытеснения оснований, содержащихся в 10 г почвы;

б — поправка к титру HCl;

Т1 — число мл 0,1 N щелочи, пошедшей на титрование избытка HCl;

Т2 — поправка к титру КОН (щелочи) [ГОСТ 27 821−88 Почвы. Определение суммы поглощенных оснований по методу Каппена в модификации ЦИНАО, 1984, с.4].

3.5 Определение фосфора по Чирикову

Навеску почвы 4 г взбалтывают со 100 мл 0,5 N (30 мл на 1 л) раствора уксусной кислоты в течение часа, и оставляют стоять 18−20 часов. Затем фильтруют 5 мл фильтрата, помещают в мерную колбу 100 мл, приливают около 80 мл Н₂О, из бюретки приливают по 2 мл молибденового реактива и по 6 капель раствора хлористого олова. Доливают водой до метки, взбалтывают, и через 5−15 минут колориметрируют. Более 30 минут держать красный раствор нельзя, так как он обесцвечивается [ГОСТ 26 204−91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Чирикова в модификации ЦИНАО, 1984, с.9].

Рисунок 2 - Измерительные приборы

3.6 Определение рН почвы рН-метром типа ОР-201/1

Навеску почвы 10 г помещают в 100 мл колбу, приливают 25 мл 1,0 N раствора KCl. Содержимое колбы хорошо взбалтывают и оставляют стоять до следующего дня (инструкция рН-метра). Измерение рН лучше и удобнее проводить стеклянным электродом, так как он обеспечивает быстрые и точные измерения рН. Стеклянный электрод ОР 700−1 перед пользованием после хранения должен смачиваться в течение 2−4 часов в 0,1 NHCl, а потом в течение 2 суток в дистилированной воде. В перерывах между работой электрод храниться должен тоже в дистилированной воде. Хранение в течение 1−2 месяцев после промывания производится в сухом состоянии. Для повторного пользования электрод снова опускают на 2−4 часа в 0,1 N HCl и снова в воде 1−2 суток.

Вторым электродом является заполненный каломельный электрод сравнения типа ОР-810. Перед пользованием этот электрод должен быть заполнен насыщенным раствором KCl 1 г/100 мл³ до уровня наливного отверстия и по мере понижения уровня KCl раствор доливается. Электрод хранится таким образом, чтобы его погруженный конец находился все время в насыщенном растворе KCl. Перед пользованием выкристаллизовавшейся KCl удаляется промывкой водой. рН-метр заземляется, кроме того заземляется штатив.

Определение рН. Переключатель «Range» устанавливается в положение «OFF», переключанием «Compensation by stages» переводится в положение А. Прибор включается в сеть. Через 20 минут прогрева приступают к балансировке прибора и установке на 0. Для этого «Range» устанавливают на 0 и потенциометром «Zero» стрелка прибора устанавливается на 0. Затем в гнездо Ф вставляют стеклянный электрод, в гнездо R-электрод сравнения.

Колибровка прибора. Погружают электрод в раствор точной величины рН=6,9, устанавливают t. Переключают «Range» на соответствующий предел измерения рН и потенциометром «Compensation Continuae» и «Compensation by stages» стрелку совмещают с соответствующим значением рН раствора на шкале (6−9). Затем переключатель «Range» ставят на 0, электроды вынимают из раствора, промывают, снова проверяют 0, и затем опускают электроды в испытуемый раствор. Через 1 минуту делают отсчет. После каждого определения электроды промывают, проверяют 0 [ГОСТ 26 483−85 Почвы. Определение pH по методу ЦИНАО, 1984, с.3].

3.7 Определение калия (на пламенном фотометре)

Навеску почвы 10 г залить 100 мл 0,2 NHCl (16,4 мл на 1 литр) (при 50 мл HCl показания пламенного фотометра не укладываются на кривой по диапазону 5, поэтому надо делать разбавление).

Для расчета, а в литре .

Пламенный фотометр дает показания содержания К₂О в 1 литре раствора, что равно мг К₂О в 100 г почвы [ГОСТ 2 642 785 Почвы Определение калия (на пламенном фотометре) в модификации ЦИНАО, 1984, с.6].

4. Влияние многолетнего применения удобрений на плодородие почвы

Многолетний стационарный опыт был заложен на центральном отделении ОПХ «Южное» в 1974 году в 8-польном овоще-картофельном севообороте.

Опыт проводился в соответствии с «Методическими указаниями по проведению полевых опытов с удобрениями географической сети на ХI пятилетку» (1985 г.) в четырех закладках. Повторность опыта четырехкратная, учетная площадь — 50,4 м² (2,8 Ч 18 м).

Расположение делянок систематическое.

Уборка и учет урожая проводились вручную поделяночно весовым методом. Данные по урожайности обрабатывались математическим методом дисперсионного анализа [Доспехов, 1985, с. 86].

Перед закладкой опытов и после завершения ротации севооборота проводилось агрохимическое обследование почвы поделяночно. Агрохимические анализы проводились согласно «Методики агрохимических исследований» ОСТ 4310−76 — ОСТ 4652−76 [Петербургский, 1979, с. 129].

Схема опыта:

1. Без удобрений (контроль)

2. N₉₀P₉₀

3. N₉₀K₉₀

4. P₉₀K₉₀

5. N₉₀P₉₀K₉₀

6. N₁₈₀P₉₀K₉₀

7. N₉₀P₁₈₀K₉₀

8. N₉₀P₉₀K₁₈₀

9. N₁₈₀P₁₈₀K₁₈₀

10. N₁₈₀P₁₈₀K₉₀

11. N₂₇₀P₂₇₀K₁₈₀

12. Навоз 30 т/га

13. Навоз 30 т/га + N₉₀P₉₀K₉₀

Рисунок 3 - Прибор для измерений в полевых условиях

Удобрения вносились с осени под зяблевую вспашку в виде аммиачной селитры, простого гранулированного суперфосфата и хлористого калия. Органические удобрения вносили в виде полуперепревшего навоза с содержанием питательных веществ: N — 0,52%, P₂O₅ — 0,25%, K₂O — 0,64%.

Рисунок 4 - Опытные участки для томатов

4.1 Динамика содержания общего азота, Р₂О₅ и К₂О в пахотном слое почвы

Внесенные удобрения, взаимодействуя с почвой, изменили ее агрохимические свойства (таблица 3).

Таблица 3 — Влияние многолетнего применения удобрений на агрохимические свойства выщелоченного чернозема

Рисунок 5 — Динамика содержания общего азота в пахотном слое почвы выщелоченного чернозема овоще-картофельного севооборота, %

По данным рисунка 5 содержание общего азота в почве существенно не изменилось под влиянием внесенных удобрений. Опытами установлено, что наибольшее содержание общего азота в пахотном слое почвы наблюдалось после третьей ротации. Оптимальным сочетанием минерального и органического удобрений для большего содержания общего азота в почве является навоз 30 т/га + N₉₀P₉₀K₉₀. При внесении этого комплекса удобрений наличие в пахотном слое почвы общего азота составляет 0,31%. Наименьший показатель содержания общего азота наблюдается после внесения N₉₀P₉₀K₉₀ и составляет 0,23%, то есть он изменился на 0,07%, по сравнению с тем, когда удобрения не вносились. Далее с увеличением дозы минеральных и добавлением органических удобрений наблюдается повышение содержания общего азота в выщелоченном черноземе, прирост составляет 0,08%.

Рисунок 6 — Динамика содержания Р₂О₅ в пахотном слое почвы выщелоченного чернозема овоще-картофельного севооборота, мг/кг

Как видно из рисунка 6вносимые удобрения стабилизировали и даже несколько повышали содержание доступных питательных веществ в почве, в то же время как эти показатели в варианте без удобрений значительно снижались. В пахотном слое почвы содержание подвижного фосфора в варианте без удобрений за 24 года снизилось в 1,16 раза, то есть на 43 мг/кг. Такая же тенденция прослеживается и в подпахотных слоях почвы. В первую очередь это связано с потреблением биогенного элемента, что снижает содержание в почве Р₂О₅.

Внесение минеральных удобрений в почву повлекло за собой увеличение содержания Р₂О₅ в пахотном слое выщелоченного чернозема овоще-картофельного севооборота. Наибольшие показатели Р₂О₅ наблюдаются после третьей ротации. После внесения N₉₀P₉₀K₉₀ наличие в почве Р₂О₅ увеличилось в 1,32 раза, то есть на 24,2%. С повышением дозы минеральных удобрений этот показатель увеличивался соответственно на 26,1% и 28,4%.

Внесение органического удобрения, в частности навоза, привело к снижению содержания Р₂О₅ в связи с его некомпенсирующимдействием, по сравнению с вариантом без удобрений, на 19,5%. А внесенный комплекс минеральной и органической составляющей удобрения (навоз 30 т/га + N₉₀P₉₀K₉₀) привел к увеличению этого показателя на 29,4%.

Рисунок 7 — Динамика содержания К₂О в пахотном слое почвы выщелоченного чернозема овоще-картофельного севооборота, мг/кг

Рисунок 7 показывает, что в пахотном слое почвы содержание обменного калия в варианте без удобрений за 24 года снизилось на 31 мг/кг. А при внесении минеральных удобрений содержание К₂О увеличилось в 1,6−2,1 раза, то есть на 37,7−52,1%. Стоит заметить, что привнесение совокупности минеральных и органических удобрений (навоз 30 т/га с N₉₀P₉₀K₉₀) привело к снижению этого показателя, в сравнении после внесения N₂₇₀P₂₇₀K₁₈₀, на 94 мг/кг, а органических — на 186 мг/кг, что равно уменьшению соответственно на 23,1% и 45,7%. В связи с этим можно сделать вывод, что привнесение в выщелоченный чернозем навоза в количестве 30 т/га снижает содержание в почве обменного калия.

Наиболее существенное влияние внесенные удобрения оказали на кислотность почвы. РН_сол. выщелоченного чернозема за три ротации снизилось на 0,75. Минеральные удобрения, внесенные в умеренных дозах N₉₀P₉₀K₉₀ способствовали некоторой нейтрализации этой кислотности, которая составила 5,87. Дальнейшее увеличение норм минеральных удобрений снижало этотпоказатель до 5,47−5,37. Внесение органических удобрений нейтрализовало эту кислотность до 5,96.

4.2 Влияние применения удобрений на агрофизические свойства почвы

Известно, что эффективное плодородие выщелоченного чернозема Кубани, в большей мере определяется его структурным состоянием.

В нашем опыте в 8-польном овоще-картофельном севообороте с двухлетним возделыванием многолетних трав, вносимые в течение трех ротаций севооборота удобрения оказали некоторое влияние на агрофизические свойства выщелоченного чернозема (таблица 4).

Таблица 4 — Влияние длительного применения удобрений на физико-химические свойства почвы

Выщелоченный чернозем характеризуется значительной глыбистостью почвы в ее естественном состоянии, причиной чего является относительно небольшое содержание гумуса.

Удобрения сдерживали процесс сухого фракционирования и количество глыбистых агрегатов увеличилось лишь на 5,5−10%. Это увеличение глыбистых агрегатов произошло в основном за счет мелких агрегатов 1−0,25 мм, в том числе и пыли. Количество наиболее ценных в агрономическом отношении агрегатов 10−0,25 мм в варианте без удобрений за данный период снизилось на 18,5%, в то же время как в вариантах с удобрениями снижение составило всего 9,2−2,8%.

Удобрения несколько снижали водопрочность почвенных агрегатов. Если в варианте без удобрений за 3 ротации севооборота сумма водопрочных агрегатов оставалась практически без изменения, то в вариантах с внесением как минеральных, так и органических удобрений она снизилась на 1,7−5,7%.

4.3 Динамика гумуса в пахотном слое почвы

При интенсивном ведении земледелия, даже при выращивании в севообороте многолетних трав, не обеспечивалось сохранение запасов гумуса (таблица 5).

Таблица 5 — Влияние многолетнего применения удобрений на содержание гумусав выщелоченном черноземе [Отчет о НИР, 1998, с. 140]

Рисунок 8 — Динамика содержания гумуса в пахотном слое почвы выщелоченного чернозема овоще-картофельного севооборота, %

Рассмотрев рисунок 8, можно сделать вывод, что если при закладке опыта в пахотном слое почвы содержалось 1,5% гумуса, то после 3-й ротации севооборота его содержание снизилось на 0,4% и составляло 1,1%. Вносимые минеральные и органические удобрения оказывали влияние на увеличение содержания гумуса в почве.

Гидролитическая кислотность почвы существенно не изменялась в вариантах без удобрений, а также в вариантах с минеральными удобрениями, внесенными в норме N₉₀₋₁₈₀P₉₀₋₁₈₀K₉₀₋₁₈₀.

Дальнейшее повышение норм вносимых удобрений повысило эту кислотность до 1,9 мг-экв/100 г. Органические удобрения, вносимые как отдельно, так и совместно с минеральными понижали эту кислотность на 0,4−0,6 мг-экв/100 г. Причем снижение этой кислотности происходило не только в пахотном горизонте, но и в более глубоких слоях почвы. Органические удобрения также способствовали увеличению суммы поглощенных оснований, в то время как минеральные удобрения стабилизировали этот показатель.

Таблица 6 — Влияние удобрений на урожайность томатов, 1998 г [Отчет о НИР, 1998, с. 150]

Рисунок 9 — Изменение урожайности томатов за 3 ротации, т/га

Урожайность томатов под действием удобрений увеличивалась на 3,8−49,6% и составила 23,2, — 30,5 т/га при урожайности в контроле 22,4 т/га.

Наиболее высокую прибавку обеспечивало внесение полного минерального удобрения в норме N₉₀P₉₀K₁₈₀, где урожайность повышалась на 11,1 т/га. Следует отметить, что в данных условиях эффективным было внесение полного минерального удобрения N₉₀P₉₀K₉₀ с органическим удобрением в норме 30 т/га. Прибавка урожая составила 36%.

При внесении органических и минеральных удобрений происходит повышение содержания гумуса в пахотном слое выщелоченного чернозема почвы овоще-картофельного севооборота, при этом чем больше доза минеральных и в комплексе с ними органических удобрений, тем больше содержание гумуса в почве. Оптимальным сочетанием удобрений для увеличения наличия гумуса является навоз 30 т/га + N₉₀P₉₀K₉₀, так как именно после его внесения, по сравнению с вариантом без удобрения, содержание гумуса увеличилось на 0,2% исоставило 1,3%. Следует заметить, что с увеличением наличия гумуса в пахотном слое почвы, изменяется урожайность томатов. Она повысилась на 26,6% и составила 30,5 т/га. Оптимальным сочетанием удобрений для повышения урожайности также является навоз 30 т/га + N₉₀P₉₀K₉₀.

Заключение

1. Почва в стационарном опыте представлена чернозёмом выщелоченным и имеет следующие горизонты: А_пах, А₁, АВ₁, АВ₂, ВС, С_к,

2. Для томата наиболее неблагоприятным был 1998 год. Апрель был жаркий и сухой. Среднемесячная температура апреля превышала среднюю многолетнюю на 2,7°С, в то время, как количество осадков было ниже среднего многолетнего 13,1 мм. Это задержало получение выходов, что отразилось впоследствии на росте и развитии растений и урожайности томата. Наиболее благоприятные погодные условия для возделывания томата сложились в 1993 году, когда температура воздуха в период вегетации была на уровне средней многолетней и в весенние месяцы в начале лета выпали обильные дожди.

3. За период деятельности сотрудниками института выведено и улучшено более 150 сортов и гибридов овощных культур, адаптированных к почвенно-климатическим условиям Северного Кавказа. В настоящее время в Госреестр селекционных достижений включено 46 сортов и гибридов. Получено 10 патентов.

Разработаны:

— технологии возделывания основных овощных и бахчевых культур с ограниченным применением химических средств защиты растений от вредителей, в том числе за период 2002;2006 гг.

— технология выращивания картофеля в Краснодарском крае (2002г.);

— технология возделывания тыквы в Краснодарском крае (2002г.);

— технология возделывания ярового чеснока сорта Еленовский (2004г.);

— технология возделывания томата на капельном орошении в условиях Краснодарского края (2005г.).

4. Многолетний стационарный опыт был заложен на центральном отделении ОПХ «Южное» в 1974 году в 8-польном овоще-картофельном севообороте.

Опыт проводился в соответствии с «Методическими указаниями по проведению полевых опытов с удобрениями географической сети на ХIпятилетку» (1985 г.) в четырех закладках. Повторность опыта четырехкратная, учетная площадь — 50,4 м² (2,8 Ч 18 м).

Расположение делянок систематическое.

Уборка и учет урожая проводились вручную поделяночно весовым методом. Данные по урожайности обрабатывались математическим методом дисперсионного анализа.

Удобрения вносились с осени под зяблевую вспашку в виде аммиачной селитры, простого гранулированного суперфосфата и хлористого калия. Органические удобрения вносили в виде полуперепревшего навоза с содержанием питательных веществ: N — 0,52%, P₂O₅ — 0,25%, K₂O — 0,64%.

5. Наибольшее содержание общего азота в пахотном слое почвы наблюдалось после третьей ротации. Оптимальным сочетанием минерального и органического удобрений для большего содержания общего азота в почве является навоз 30 т/га + N₉₀P₉₀K₉₀. При внесении этого комплекса удобрений наличие в пахотном слое почвы общего азота составляет 0,31%. Наименьший показатель содержания общего азота наблюдается после внесения N₉₀P₉₀K₉₀ и составляет 0,23%, то есть он изменился на 0,07%, по сравнению с тем, когда удобрения не вносились. Далее с увеличением дозы минеральных и добавлением органических удобрений наблюдается повышение содержания общего азота в выщелоченном черноземе, прирост составляет 0,08%.

6. Внесение минеральных удобрений в почву повлекло за собой увеличение содержания Р₂О₅ в пахотном слое выщелоченного чернозема овоще-картофельного севооборота. Наибольшие показатели Р₂О₅ наблюдаются после третьей ротации. После внесения N₉₀P₉₀K₉₀ наличие в почве Р₂О₅ увеличилось в 1,32 раза, то есть на 24,2%. С повышением дозы минеральных удобрений этот показатель увеличивался соответственно на 26,1% и 28,4%.

Внесение органического удобрения, в частности навоза, привело к снижению содержания Р₂О₅ в связи с его некомпенсирующим действием, по сравнению с вариантом без удобрений, на 19,5%. А внесенный комплекс минеральной и органической составляющей удобрения (навоз 30 т/га + N₉₀P₉₀K₉₀) привел к увеличению этого показателя на 29,4%.

В пахотном слое почвы содержание обменного калия в варианте без удобрений за 37 лет снизилось на 31 мг/кг. А при внесении минеральных удобрений содержание К₂О увеличилось в 1,6−2,1 раза, то есть на 37,7−52,1%. Стоит заметить, что привнесение совокупности минеральных и органических удобрений (навоз 30 т/га с N₉₀P₉₀K₉₀) привело к снижению этого показателя, в сравнении после внесения N₂₇₀P₂₇₀K₁₈₀, на 94 мг/кг, а органических — на 186 мг/кг, что равно уменьшению соответственно на 23,1% и 45,7%. Привнесение в выщелоченный чернозем навоза в количестве 30 т/га снижает содержание в почве обменного калия.

7. Выщелоченный чернозем характеризуется значительной глыбистостью почвы в ее естественном состоянии, причиной чего является относительно небольшое содержание гумуса.

Удобрения сдерживали процесс сухого фракционирования и количество глыбистых агрегатов увеличилось лишь на 5,5−10%. Это увеличение глыбистых агрегатов произошло в основном за счет мелких агрегатов, в том числе и пыли. Количество наиболее ценных в агрономическом отношении агрегатов 1−0,25 мм в варианте без удобрений за данный период снизилось на 18,5%, в то же время как в вариантах с удобрениями снижение составило всего 9,2−2,8%.

Удобрения несколько снижали водопрочность почвенных агрегатов. Если в варианте без удобрений за 3 ротации севооборота сумма водопрочных агрегатов оставалась практически без изменения, то в вариантах с внесением как минеральных, так и органических удобрений она снизилась на 1,7−5,7%.

8. При закладке опыта в пахотном горизонте содержалось 1,5% гумуса, а после 3-й ротации севооборота его содержание снизилось на 0,4% и составляло 1,1%. Минеральные и органические удобрения оказывали существенное влияния на увеличение содержания гумуса в почве. Урожайность томатов под действием удобрений увеличивалась на 3,8−49,6% и составила 23,2−30,5 т/гапри урожайности в контроле 22,4 т/га. Наиболее высокую прибавку обеспечивало внесение полного минерального удобрения в норме N₉₀P₉₀K₁₈₀, где урожайность повышалась на 11,1 т/га. Следует отметить, что в данных условиях эффективным было внесение полного минерального удобрения N₉₀P₉₀K₉₀ с органическим удобрением в норме 30 т/га. Прибавка урожая составила 36%. При внесении органических и минеральных удобрений происходит повышение содержания гумуса в пахотном слое выщелоченного чернозема почвы овоще-картофельного севооборота, при этом чем больше доза минеральных и в комплексе с ними органических удобрений, тем больше содержание гумуса в почве. Оптимальным сочетанием удобрений для увеличения наличия гумуса является навоз 30 т/га + N₉₀P₉₀K₉₀, так как именно после его внесения, по сравнению с вариантом без удобрения, содержание гумуса увеличилось на 0,2% и составило 1,3%. Следует заметить, что с увеличением наличия гумуса в пахотном слое почвы, изменяется урожайность томатов. Она повысилась на 26,6% и составила 30,5 т/га. Оптимальным сочетанием удобрений для повышения урожайности также является навоз 30 т/га + N₉₀P₉₀K₉₀.

Список используемых источников

1. Агроклиматический справочник по Краснодарскому краю. Краснодар: Краснодарское книжное изд-во, 2011. С. 4−6.

2. Вальков В. Ф., Казеев К. Ш., Колесников С. И. Оригинальность черноземов Предкавказья // Научная мысль Кавказа, № 4, Ростов н/Д, 2012. С. 45−54.

3. Вальков В. Ф., Штомпель Ю. А., Трубилин И. Т., Котляров Н. С., Соляник Г. М. Почвы Краснодарского края, их использование и охрана. Ростов н/Д.: Изд-во СКНЦ ВШ, 2005. 192 с.

4. Вильямс В. Р. Почвоведение. М.: Сельхозизд., 2007. С 54.

5. Гаврилюк Ф. Я. Бонитировка почв. М., 2010. 274 с.

6. Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М.: Изд-во «Наука», 2008. 254 с.

7. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 5. М.: Агропромиздат, 2011. 351 с.

8. Кауричев И. С. Почвоведение. М.: Изд-во. Колос, 2012. 40 с.