Агромелиоративные приемы сохранения плодородия почв лесостепи Среднего Поволжья

Лесостепное Среднее Поволжье, куда входит и Пензенская область, обширный регион России, играющий важную роль в производстве зерна.

Данная территория давно освоена и длительное использование ее черноземных почв привело к агродеградации. Исходные запасы гумуса уменьшились на 20−40%, произошло обесстурктуривание почвы, переуплотнение, появилась четкая тенденция к подкислению пахотного слоя, продуктивный потенциал черноземов снижается (Гальдин, 1963; Русский чернозем, 1983; Шабаев, 1990; Щербаков, Васенев, 1996; Надежкин, 1999; Антропогенная эволюция., 2000).

Реальным путем выхода из сложившейся ситуации может служить широкое использование биологических принципов воспроизводства плодородия почв, основанных на применении биомелиорантов (соломы, навоза, сидератов и др.) и местных известковых удобрений (Жученко, 1990; Минеев, Дебрецени, Мазур, 1993; Трепачев, 1999).

Несмотря на то, что в лесостепи Поволжья проблема использования биомелиорантов и известкования черноземов изучалась многими исследователями (Ивойлов, 1998; Куликова, 1997; Беляк, 1998; Денисов, Агеев, Царев и др., 1999; Гришин, 2001; Кузин, 2001 и др.), ее нельзя считать полностью решенный.

В сложившихся экономических условиях при внедрении ресурсосберегающих технологий в земледелии разработка приемов мелиорации черноземов требует изучения закономерностей трансформации органического вещества биомелиорантов в зависимости от их химического состава, глубины заделки, периодичности известкования этих почв с учетом региональных условий и биологии культур.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключалась в теоретическом и экспериментальном обосновании мелиоративных приемов регулирования плодородия чернозема выщелоченного за счет использования биологических и химического мелиорантов в условиях лесостепи Среднего Поволжья. В задачи исследований входило:

— дать количественную и качественную оценку органического вещества биомелиорантов и определить скорость и направленность процессов их трансформации в зависимости от сроков взаимодействия с почвой и глубины заделки;

— выявить воздействие химических и биологических мелиорантов на изменение количества гумуса и динамику его подвижных форм под сельскохозяйственными культурами;

— изучить динамику изменений физико-химических свойств чернозема во временидействие и последействие доломитовой муки, внесенной до и после многолетнего использования минеральных удобрений, а также повторное известкование;

— уточнить влияние приемов мелиорации на общие физические свойства чернозема выщелоченного;

— выяснить изменения минеральных форм азота и фосфора в динамике в зависимости от срока известкования почвы, а также от глубины заделки биомелиорантов;

— определить интегральные связи между основными параметрами почвенного плодородия при использовании мелиоративных приемов;

— оценить действие мелиорантов на продуктивность сельскохозяйственных культур;

— дать энергетическую и эколош-экономическую оценку изучаемым приемам. Научная новизна. Изучена трансформация органического вещества биомелиорнатов в зависимости от химического состава, температурного режима, увлажнения и глубины заделки. Определена периодичность известкования средненасышенных выщелоченных черноземов, рассчитан баланс кальция в зернопропашном севообороте. На основании экспериментальных данных выявлено влияние биои химической мелиорации на гумусное состояние, пищевые режимы, физико-химические и агрофизические свойства почвы, продуктивность культур в севообороте, установлены взаимосвязи основных параметров плодородия почвы с урожайностью культур.

Практическая значимость работы состоит в том, что установленные особенности влияния мелиорантов на гумусное состояние позволяют определить необходимое количество органического вещества (в виде навоза, сиде-ратов, соломы, пожнивно-корневых остатков) для обеспечения бездефицитного баланса гумуса и его лабильных форм.

Определение оптимальной глубины заделки, скорости трансформации органического вещества дают возможность разработать оптимальные вари-' анты ресурсосберегающих технологий обработки черноземных почв в условиях лесостепного Поволжья.

Установленные закономерности динамики изменений агрохимических показателей почвы можно использовать при определении необходимости, очередности известкования и применении антропогенных субсидий в виде умеренных доз минеральных удобрений.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований использовались при разработке областной программы «Сохранение и восстановление земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов Пензенской области на 2006 -2010 годы». Полученные результаты исследований прошли производственную проверку в ООО «Агрофирма Евросервис-Беково» Бековского района.

Основные положения, выносимые на защиту:

— трансформация органического вещества и оценка гумусного состояния чернозема выщелоченного, его изменение под действием биологических и химического мелиорантов;

— влияние мелиоративных приемов на физико-химические и физические свойства почвы;

— взаимосвязи основных параметров плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

ВЫВОДЫ.

1. В правобережной лесостепи Среднего Поволжья на черноземах выще.

Ц-:!—! лоченных средненасыщенных основаниями, имеющих кислую и среднюю ре! I акции среды, установлены основные закономерности действия химического и биологических мелиорантов на плодородие почвы и урожайность сельскохо-! зяиственных культур.: 2. Определены основные источники пополнения органического вещества.

Ш !' почвы, позволяющие стабилизировать плодородие почвы. В среднем на гектар павшни зернопропашного севооборота поступало от 4,7 до 7,85 т сухого вещества. Редька масличная, выращенная после уборки озимой пшеницы, давала 4,623,48 т/га сухого вещества.

3. Скорость разложения и специфика деструкционных процессов зависели от химического состава субстрата, времени взаимодействия с почвой. Динамика минерализации органического вещества как в оптимальных, так и полевых условиях однотипна, но потеря массы в естественных условиях количественно была меньшей, во все сроки наблюдений и независимо от глубины заделки вещества. Темпы минерализации уменьшались в такой последовательности: зеленая масса сидератов > смесь с соломой > солома.

4. Одновременно с первичной трансформацией растительной массы происходили процессы гумификации. Увеличивалось количество лабильного органического вещества, водорастворимого гумуса, лабильных гумусовых кислот, общего количества органического углерода.

Коэффициенты гумификации, рассчитанные с определенной долей условности, изменялись в слое 0−10 см сидератов 0,047−0,146, соломы — 0,065−0,288, соломы с сидератами — 0,057−0,219- в слое 10−20 см — 0,066−0,168- 0,081−0,368- 0,069−0,267- в слое 20−30 см — 0,057−0,132- 0,047−0,248- 0,039−0,235 соответственно.

5. Применение в качестве биомелиорантов на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом навоза, сидератов, соломы и их смесей как самостоятельно, так и на фоне доломитовой муки предотвращает процессы дегумификации, увеличивает содержание гумуса и его лабильных форм.

6. Использование среднекислого средненасыщенного основаниями чернозема более десяти лет приводит к повышению всех видов кислотности. При внесении доломитовой муки максимальное действие достигается на третий год, затем происходит постепенное подкисление и через десять лет почва возвращается к исходному состоянию среды. Действие мелиоранта зависело от времени его внесения в почву. Предварительное известкование уменьшало негативное действие длительного использования почв и удобрений. При повторном известковании улучшались все физико-химические показатели: сумма обменно-поглощенных оснований, содержание обменно-поглощенного кальция, степень насыщенности основаниями.

7. Доломитовая мука улучшала азотный режим почвы, увеличивая количество нитратного и обменно-поглощенного аммония. При внесении зеленой массы вики максимальное содержание нитратного азота отмечалось в слое 10−20 см. Далее в убывающем порядке шли: вика с редькой > вика с горчицей > редька > горчица.

8. Использование мелиорантов создавало хорошие условия для структу-рообразования. В среднем за годы исследований количество водопрочных агрегатов возросло от внесения навоза на 3,1−4,0%. Максимальное их содержание (58,7−62,7%) формировалось при повторном внесении доломитовой муки в дозе 0,75 г. к. Пожнивный сидерат при известковании чернозема доломитовой мукой обеспечил рост количества водопрочных агрегатов только на 0,4−0,5%. Применение мелиорантов способствовало разуплотнению пахотного слоя почвы. Наиболее эффективно снижало плотность совместное использование доломи. товой муки и навоза — на 0,10−0,11 г/см3.

9. Предварительное известкование среднекислого чернозема доломитовой мукой в дозе 1,0 т.к. обеспечивает продуктивность зернопропашного севооборота 2,97 т/га зерновых единиц. Сочетание ее с навозом и минеральными удобрениями было более продуктивным. Эффективность действия мелиората во времени снижалась. Известкование после многолетнего использования почвы имело меньшее воздействие на урожайность культур. Повторное известкование существенно повышало выход продукции. Использование сидератов как в основном, так и промежуточном посеве увеличивало урожайность проса, яровой и озимой пшеницы и ячменя — на 14,1—29,9%.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

В условиях правобережной лесостепи Среднего Поволжья для предупреждения снижения гумуса и его лабильных форм в почве, предохранения структуры от разрушения, предотвращения переуплотнения пахотного слоя необходимо вносить. не менее 5 т на 1 га пашни органического вещества ежегодно. В качестве биомелиорантов эффективно сочетание бобовых, капустных культур и их смесей с соломой. Оптимальной глубиной заделки органического вещества является слой 10−20 см. Для улучшения агромелиоративных свойств чернозема с кислой реакцией среды рекомендуется почву предварительно известковать местным известковым материаломдоломитовой мукой. Периодичность известкования через 9−10 лет. Для повышения продуктивности культур зернопропашного севооборота рекомендуется использовать химический мелиорант с умеренными дозами минеральных удобрений.