Агропроизводственная характеристика пахотных почв и разработка приемов их рационального использования и повышения плодородия

 

Дерново-подзолистые почвы. Эти почвы развиваются под воздействием дернового и подзолистого процессов почвообразования. В верхней части профиля они имеют гумусовый, перегнойно-аккумулятивный горизонт, сформировавшийся под влиянием дернового процесса, ниже - подзолистый, элювиальный горизонт, образовавшийся в результате подзолистого процесса (рис.1). Почвенный профиль был взят на территории леса с.Карпогоры Пинежского района, Архангельской области. А0–лесная подстилка, состоящая из растительных остатков разной степени разложенности, мощностью 5 см. А1–дерновый, гумусовый, серый, рыхлый, много корней, мощностью 22 см. А2–подзолистый, наиболее осветленный, бесструктурный, мощностью 12 см. А2В–переходный горизонт, неоднородный по цвету, мощностью 10 см. В–иллювиальный, красно-бурый, призматический, мощностью 28 см. С–материнская порода. ( Горячкин С.В., 2010).      Дерново-подзолистые  почвы могут образовываться в  результате как попеременного, так и совместного воздействия подзолистого и дернового процессов.      Основная сущность дернового процесса почвообразования заключается в накоплении гумуса и питательных веществ в верхнем горизонте почвы. В наиболее чистом виде этот процесс протекает под воздействием травянистой растительности, органические остатки которой откладываются не только на поверхности, но и в массе почвы. Травянистая растительность с помощью своей мощной корневой системы извлекает из почвы и материнской породы зольные элементы питания и закрепляет их в верхних горизонтах в составе органического вещества. При разложении органических остатков травянистых растений образуются гумусовые вещества, которые, вступая во взаимодействие с минеральной частью почвы, способны накапливаться в больших количествах. В результате этого в верхней части почвы формируется гумусово-аккумулятивный горизонт, характеризующийся повышенным содержанием элементов питания растений, благоприятными физическими и физико-химическими свойствами, высокой активностью биологических процессов.(Новицкий М.В., 2009)

     Подзолистые почвы. Эти почвы характеризуются  неблагоприятными водно-физическими и агрохимическими свойствами: избыточно-увлажненные, бесструктурные, имеют кислую реакцию среды, бедны питательными веществами, содержат повышенное количество закисного железа, вредного для произрастания культурных растений. Профиль подзолистой почвы представлен в рисунке 2. Почвенный профиль был взят на территории Пинежского заповедника Пинежского района Архангельской области.

A0– Лесная подстилка бурого цвета, состоит из слаборазложившегося хвойного опада, мощностью 4 см.

A2– Элювиальный (подзолистый, горизонт вымывания), белесоватого цвета, мощность 8 см. Легкосуглинистый.

В – Иллювиальный (горизонт вмывания) горизонт, охристо-жёлтого цвета, мощностью 10 см, среднесуглинистый.

ВС – Переходный горизонт, коричневого цвета, мощностью 15 см, среднесуглинистый.

С – Материнская почвообразующая порода, коричневого цвета, тяжелосуглинистая.

     Подзолистые почвы образуется в результате воздействия подзолистого процесса. Подзолистый процесс проявляется при интенсивном промывном режиме почвы и выражается в глубоком разложении ее минеральной части и выносе на глубину продуктов выветривания. Этот процесс совершается под хвойным лесом в условиях быстрого разложения растительных остатков плесневыми грибками и сопровождается накоплением фульвокислот.

Под воздействием подзолистого процесса почва приобретает определенное строение всего профиля. В верхней части почвенного профиля ниже аккумулятивного горизонта формируется белесый элювиальный горизонт А2, обычно насыщенный кристалликами вторичного кварца. За счет выноса из верхних горизонтов кренаты железа и алюминия выпадают из раствора в осадок и образуют нижний иллювиальный горизонт В, резко отличающийся по бурой окраске, обилию рудяковых зерен и плотности сложения.( Горячкин С.В., 2010)

 

 

 

Рис.2. Профиль подзолистых почв

 

1.2.3. Физико-химическая характеристика 2 наиболее распространенных типов пахотных почв (гранулометрический состав и оструктуренность, содержание и состав гумуса; содержание подвижных форм азота, фосфора, калия; содержание и состав обменных катионов; кислотно-основные свойства

     Дерново-подзолистые почвы по гранулометрическому составу суглинистые. Верхние горизонты этой почвы по сравнению с материнской породой обеднены мельчайшими частичками (>0,001 мм). В то же время содержание крупных фракций в верхних горизонтах выше, чем в материнской породе. Иллювиальный горизонт (В) более обогащен по сравнению с материнской породой и с вышележащими горизонтами самыми мелкими фракциями (<0,001 мм). Содержание гумуса в гумусовом горизонте 3%. Содержание гумуса резко снижается с глубиной в горизонте А2 составляет 0.3 %. В составе гумуса преобладаю фульвокислоты над гуминовыми. В составе поглощенных катионов выделяются: среди поглощенных катионов в поглощающем почвенном комплексе поглощенный водород и алюминий. Наибольшая ненасыщенность наблюдается в самых верхних, оподзоленных горизонтах; По мере углубления но почвенному профилю соотношение поглощенных катионов заметно изменяется: количество водорода и алюминия убывает, а Са и Mg возрастает. Наличие обменных катионов водорода придает почве кислотные свойства pH 4. Емкость катионного обмена 15 мг-экв на 100 г.

     Почва имеют низкую плотность верхнего слоя, она хорошо оструктурена, имеет хорошую пористость. Валовой химический состав профиля неоднороден. Верхняя его часть обеднена соединениями железа и алюминия, и обогащена кремнеземом вследствие развития подзолистого процесса. Валовые запасы и содержание подвижных соединений азота и фосфора невелики, мало содержится и подвижных форм калия.

     Подзолистые почвы. Проанализировав исследуемый тип почв, было выявлено, что в подзолистой почве механический состав изменяется в пределах от рыхлопесчанной до лёгкой глины. Самыми «лёгкими» по механическому составу оказались горизонты A2, В и BC. Наименьшее количество физической глины характерно для горизонта В. Наиболее тяжёлым по механическому составу является горизонт С, материнская порода. Содержание физической глины здесь 36%, а физического песка следовательно 64%. Связано это с особенностями формирования здесь промывного типа водного режима. Глинистые частицы вымываются из верхних горизонтов и накапливаются в нижележащих горизонтах

     Данная почва имеет хорошую водопрочность агрегатов (более 10мм), но их число менее 2%, поэтому агрономическая ценность такой почвы очень низка.

рН водной вытяжки характеризует актуальную кислотность почвы. Она определяется содержанием в почвенной дозе свободных ионов водорода и зависит от концентрации органических и минеральных кислот. В подзолистой почве этот показатель колеблется в незначительных пределах от 5,8 до 6,2.

Обменная кислотность определяется количеством поглощённых ионов водорода и алюминия, они вытесняются в раствор и определяют величину потенциальной кислотности.

В подзолистой почве этот показатель от 5,2 до 5,6. Кислая реакция характерна для горизонтов А2, ВС и С.

Сумма поглощённых оснований определяется разность между содержанием иона водорода в растворе до и после взаимодействия кислоты с почвой. С глубиной содержание водорода увеличивается.

Ёмкость поглощения – сумма всех поглощённых катионов. Она изменяется в данной почве от 2,6 до 20,8, что говорит о малой ёмкости поглощения.

Степень насыщенности почвы основаниями – это отношение сумм обменных оснований к ёмкости поглощения. Верхние горизонты не насыщены основаниями, а материнская порода наоборот оказалась насыщенной. Валовые запасы и содержание подвижных соединений азота и фосфора в этой почве невелики, мало и подвижных форм калия. (Горячкин С.В.,2010)

 

 

 

    

 

 

Глава2. Агропроизводственная характеристика пахотных почв и разработка приемов их рационального использования и повышения плодородия

2.1. Оценка гумусного состояния дерново-подзолистых почв и обоснование норм органических удобрений для обеспечения бездефицитного баланса гумуса в них

     Значение органического вещества в почве настолько большое, что занимает одно из первых мест в исследованиях почвоведения. Гумус – источник основных питательных элементов для растений: углерода, азота, в меньшей степени фосфора, кальция, железа, марганца и других элементов. Возможность использования некоторых из них зависит от состояния гумуса, который химически взаимодействует с неорганическими комплексами 

     Большая часть целинных дерново-подзолистых почв Северо-Западного района Нечерноземной зоны России относится к слабогумусным. Это связано с промывным типом водного режима, сильной выщелоченностью большей части материнских пород и относительно низким биоклиматическим потенциалом региона. К числу этих же причин можно отнести и обеднённость пород илистой фракцией, поскольку около 56 % таких почв относятся к песчаным, супесчаным и легкосуглинистым. (Гагарина Э.И., 1995).

2.1.1 Определение основных показателей гумусного состояния 2-х разновидностей дерново-подзолистых почв:

а) содержание и запасы гумуса (в пахотном слое);

б) обогащенность гумуса азотом – отношение С:N;

в) групповой состав гумуса, тип гумуса (по Л.Н.Александровой, 1980).

а) Содержание и запасы гумуса (в пахотном слое)

     Запасы гумуса  в пахотном слое почв вычисляют (в т/га) по уравнению:

X = a * d * h

где: Х – запасы гумуса,  т/га;

а – содержание гумуса, %;

d – плотность сложения почвы, г/м3;

h – мощность пахотного слоя, см.

Запас гумуса для дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы:

а – 3,15%

d – 1,33 г/м3

h – 23 см

Х = 3,15 * 1,33 * 23 = 96,36 т/га;

Запас гумуса для дерново-подзолистой песчаной почвы:

а – 3,05%

d – 1,28 г/м3

h – 24 см

Х = 3,05 * 1,28 * 24 = 93,70 т/га

б) обогащенность гумуса азотом – отношение С:N

     Отношение C : N является показателем обогащенности гумуса азотом: чем меньше это отношение, тем больше азота содержится в гумусе, и тем выше питательная ценность гумуса. Величина этого показателя неодинакова в почвах разных климатических зон, и составляет в среднем от 10 до 15. Этот показатель может заметно различаться и в пахотных почвах одной зоны, что связано с разной степенью их окультуренности.

Чтобы определить отношение C:N в гумусе, необходимо содержание гумуса пересчитать на содержание углерода (С). Для этого (исходя из среднего содержания углерода в гумусе около 58 %) используют следующие коэффициенты:

1,724 ГУМУС  ←→  С 0,579

Для дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы:

С = 3,15/1,724 или 3,15*0,579 = 1,82

C:N = 1,82/0,14 = 13;

Для дерново-подзолистой песчаной почвы:

С = 3,05/1,724 или 3,05*0,579 = 1,77

С:N = 1,77/0,11 = 16

в) групповой состав гумуса, тип гумуса (по Л.Н.Александровой, 1980).

     Одним из важнейших показателей качества гумуса является тип гумуса, который определяют по соотношению в нем гминовых и фульвокислот (СГК: СФК).

     В таблице 1 приведены следующие типы гумуса  пахотных дерново-подзолистых почв (Александрова Л.Н., 1980)

Таблица 1. Типы гумуса (по Л.Н. Александровой,1980)

Тип гумуса	Отношение CГК : СФК
Фульватный	<0,6
Гуматно-фульватный	0,6 - 0,9
Фульватно-гуматный	0,9 - 1,2
Гуматный	>1,2

 

    Для исследуемой дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы характерно отношение CГК : СФК = 0,65, а для песчаной – 0,60. Обе исследуемые почвы, дерново-подзолистая легкосуглинистая и песчаная, имеют гуматно-фульватный тип гумусного профиля. Следовательно эти почвы слабо- или средне-окультуренные.

2.1.2. Расчет баланса гумуса для изучаемых почв в севообороте и норм органических удобрений для компенсации потерь гумуса. Обсуждение полученных данных по балансу гумуса.

     Баланс гумуса является важнейшим показателем гумусного состояния почв.

Баланс гумуса - это соотношение между минерализацией (или расходом) гумуса в почве при возделывании на ней сельскохозяйственной культуры и новообразованием (приходом) гумуса в той же почве за счет гумификации растительных остатков культуры-предшественника и вносимых органических удобрений.

     Баланс гумуса может быть бездефицитным (или компенсированным), если количество новообразованного гумуса за определенный период (например, за год), соответствует количеству минерализовавшегося за этот же период гумуса почвы. Он может быть отрицательным, если количество новообразованного гумуса меньше, чем минерализовавшегося; или положительным, если за год поступление в почву гумуса больше, чем его потери на минерализацию. В дерново-подзолистых пахотных почвах формируется, как правило, отрицательный баланс гумуса.

     Одними из основных источников  формирования гумуса в почве, а следовательно и приходной статьи гумусового баланса, являются органические вещества растительных остатков.

     Расчет баланса гумуса для  дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы приведен в таблице 2.

     Расчет баланса гумуса для  дерново-подзолистой песчаной почвы приведен в таблице 3.

 

 

Выращи-ваемая культура	Минерализация гумуса, т/га			Образование гумуса из растительных остатков, т/га						Баланс гумуса (+/–), т/га	Орг. удобре-ния для компенс. гумуса, т/га
	Запасы гумуса в Апах	К. минер. % от запаса гумуса	Мине-рали-зация гумуса	Предшест-венник	Урожай-ность пред-шест-венника, т/га	К. выхода раст. остат-ков	Кол-во раст. остат-ков, т/га	К. гумифи-кации раст. оста-ков	Образо-валось гумуса
Картофель	96,36	3,0	2,89	Овес	2,2	1,2	2,64	0,15	0,40	-2,49	41,5
Ячмень	96,36	1,7	1,64	Картофель	19,0	0,13	2,47	0,05	0,12	-1,52	25,33
Клев.+тимо-феевка 1г.п.	96,36	1,2	1,16	Ячмень	2,4	1,2	2,88	0,15	0,43	-0,73	12,16
Озимая рожь	96,36	1,7	1,64	Клев+тимоф 1г.п.	3,7	1,4	5,18	0,18	0,93	-0,71	11,83
Овес	96,36	1,7	1,64	Озимая рожь	2,3	1,4	3,22	0,15	0,48	-1,16	19,33
Итого по сево-обороту			8,97						2,36	6,61	110,15