Влияние применения лессовидного суглинка на урожайность подсолнечника в условиях опытной станции СтГАУ

Проведенные исследования М.С. Сигида. Н.В. Николаенко (2007) показывают, что количество тяжелых металлов, поступающих с вносимыми минеральными - азотными, калийными и органическими удобрениями в настоящее время не представляют опасности с точки зрения загрязнения почв. Фосфорные удобрения и мелиоранты при сильно загрязненном сырье  могут представлять экологическую опасность в зависимости от применяемых доз.  

В литературе до последнего времени недостаточное количество опытных данных, на основании которых можно раскрыть основные закономерности изменения содержания гумуса, а имеющиеся аналитические данные о влиянии сельскохозяйственного использования на почвенный гумус довольно противоречивы. Но то, что содержание гумуса в почве изменяется под влиянием возделываемых культур и соответствующей им системе обработки почвы подтверждают многие исследователи (И.С. Кауричев, А.М. Лыков, 1979;).

Гумус определяет типологию почв и многие почвенные характеристики. От него зависит плотность поля, структурно-агрегативный состав почвы, влагоемкость, водопроницаемость, тепловые свойства, пищевой режим и ряд других важных почвенных характеристик. (Куприченков М. Т.,2002).

Известно, что за период с 1882 г. по настоящее время в почвах донского края содержание гумуса снизилось с 6,5 - 7,0% до 3,1 %. Как следствие снизилось содержание в почве основных элементов питания, ухудшились агрофизические свойства. Возросло количество дефлированных земель, усилилась водная эрозия, подтопление возросло более, чем в полтора раза. Продолжается опустынивание больших территорий (Давыдов С.Н.,2006).

При интенсивном земледелии сопровождающемся высокой интенсивностью микробиологической минерализации органических  остатков и снижением коэффициента их гумификации, внесение в готового гумифицированного материала имеет исключительно важное значение. В этом случае не только достигается быстрое увеличение содержания гумуса в почвах, но и улучшается его качественный состав. (Синько Н. И. , Соколова Е.В., 2006).

В процессе распашки целинных почв и их длительного сельскохозяйственного использования в земледелии они претерпели и продолжают претерпевать значительные изменения. По выражению В. А.Ковда (1974) те природные почвы, которые были 50-75 лет тому назад, практически уже не существуют”. В первую очередь это связано с их распашкой — то есть перемешиванием разнородных почвенных горизонтов, чем уже создаются морфологические изменения естественно сложившейся дифференциации почвенного профиля, его физических и биологических свойств. Во - вторых, это связано с выращиванием монокультуры в вегетативном цикле и изъятием выращенной продукции, что нарушает баланс поступления — выноса элементов питания и создает динамизм биологической активности не только во времени вообще, но в сезонном цикле, в частности. В - третьих, это связано с применением минеральных удобрений (по своему характеру физиологически кислых), которые вызывают усиление скорости выветривания и перестройку в составе почвенных минералов. В- четвертых, это связано с вовлечением почв в орошение, которое изменяет их гидротермический режим, вызывает подтопление, вторичное засоление и слитизацию почвенного профиля.

С.М. Надежкин, Т.Б. Лебедева, М.В. Арефьева (2006) установили, что       использование чернозема выщелоченного среднекислого основаниями без удобрений и при систематическом применении минеральных удобрений привело к увеличению всех видов кислотности.      Эффективность применения химического мелиоранта (молотый доломит) зависела от времени его внесения: известкование почвы, предшествующее использованию минеральных удобрений, уменьшало негативное действие последних. Доломитовая мука, внесенная после десятилетнего применения минеральных удобрений не полностью устранила отрицательное действие последних.

И.А.Тихонович (2005) установил, что известкование не оказывало существенного влияния на содержания гумуса, но изменяло его качественный состав: снижало содержание подвижных и повышало связанных с кальцием гуминовых кислот.      Урожайность зерновых культур и картофеля увеличилось незначительно, что обусловлено биологическими особенностями культур и условиями увлажнения. Наиболее сильное влияние мелиорант оказывает на урожайность зерна гороха, проса и зеленой массы кукурузы. Использование кальцийсодержащего мелиоранта позволило повысить окупаемость минеральных удобрений.  

Снижению плодородия почв способствует интенсивная обработка ее, особенно тяжелыми машинами и орудиями, а также преобладание в структуре посевных площадей пропашных культур (кукурузы, картофеля, подсолнечника, свеклы и др.), требующих междурядной обработки. Поэтому систему земледелия  необходимо строить таким образом, чтобы свести к минимуму негативные последствия обработки почвы (Державин Л.М. и др. , 2005; Зеленский Н.А., Луганцев Е.П.,2005).

В связи с этим Т.М. Парахневич (2005), изучалось влияние удобрений и кальцийсодержащих  мелиорантов на изменение физических показателей почвы. Исследования проводились в стационарном опыте, на территории опытной станции ВГАУ на черноземе выщелоченном.

Анализ микроагрегатного  состава чернозема выщелоченного показал, что основная масса микрочастиц содержится в пылеватых фракциях, содержание которых увеличивается от контрольных вариантов (50.1-53.4%) к вариантам с последействием кальцийсодержащих мелиорантов (62.5-53.4%).

Максимальное значение равновесной плотности сложения отмечаются в почве свекловичного поля на вариантах без удобрений и с применением двойной дозы минеральных удобрений на фоне навоза, где этот показатель составляет 1.29-1.24 г/см куб. и приближается к оптимальным значениям.

В современных условиях возникла угроза нового витка деградации пахотных каштановых почв Бурятии, что связано с изменением структуры использования пашни, уменьшением внесения удобрений, нарушением агротехники.

Исследования проводили в двух длительных стационарных опытах Бурятского НИИСХ, заложенных в 1981 (опыт 1) и 1984  (опыт 2) годах, продолжающихся в настоящее время. ( Батудаев А.П.,  Уланов А.К., 2005).

По данным О.А.Бирюковой с соавторами (2000) при длительном сельскохозяйственном использовании черноземов обыкновенных карбонатных и черноземов южных без удобрений наблюдалось снижение активных минеральных фосфатов по всем генетическим горизонтам, наиболее существенное в горизонте А.

В опытах, проведенных на опытном поле Ивановской ГСХА  М.Н.Панасовым (2006) изучались способы повышения плодородия двух типов почв: дерново – подзолистой легкосуглинистой ( в кормовом севообороте) и серой лесной среднесуглинистой( в полевом севообороте). В последние годы происходит их интенсивная биологическая и физическая деградация. На некоторых агроландшафтах содержание гумуса снизилось до критического- 1,3 -1,4%. Такое падение плодородия – проблема не только экономическая, но и экологическая, поскольку происходит разрушение почвенно -поглощающего комплекса (ППК). При этом возникает вероятность поступления в почвенный раствор вредных химических соединений и тяжелых металлов, ранее адсорбированных ППК, что нарушает равновесие в агроэкосистеме.

А.М. Плотников (2005) изучая изменение параметров почвенного плодородия в  установил, что в условиях современного интенсивного сельскохозяйственного производства наблюдаются существенные изменения свойств выщелоченных черноземов. Для сохранения потенциального и эффективного плодородия необходимым условием является оптимальное содержание в почве кальция. Кальций, в отличии от других катионов, создает в почве, при полном насыщении ее емкости обмена, наиболее благоприятные агрохимические свойства. Катионы кальция- основные конкуренты других химических элементов при образовании комплексов с гумусовыми веществами в почвенном растворе. Поэтому значительный интерес представляют  сведения о применении кальцийсодержащих соединений.

Известно, что основой всякой почвы является, прежде всего, почвообразующая порода, её минералогический состав. Как по химическому составу, так и по структуре минералогического состава почв весьма сложен и претерпевает дальнейшее превращение.

В.Р.Вильямс создал учение о большом геологическом и малом биологическом круговоротах веществ в природе, основал агрономическое направление в почвоведении и считал, что в циклическом почвообразовательном процессе и формировании почвенного профиля ведущая роль принадлежит растениям.

Известно, что почвообразование это сложный многостадийный окислительно-восстановительный процесс преобразования во времени минералов почвообразующей породы и отмерших растительных остатков. По современным понятиям движущей силой окислительно-восстановительного процесса являются протоны и электроны, которые обуславливают всю гамму электрохимических явлений процесса почвообразования. Протоны и электроны в почве появляются вследствие процесса фотосинтеза при корневом питании растений, дыхании микроорганизмов, различных процессах брожения при гетеротрофном типе их питания (Лысенко В.Я., Льгова Т.И., Марьин А.Н.  2003). 

В результате жизнедеятельности растений и микроорганизмов образуются различные органические соединения кислотного характера, которые ускоряют гидролиз многих минералов и, в первую очередь, карбонатов.  Они играют основную роль в малом биологическом круговороте веществ в природе, и оказывают влияние на морфологическую выраженность почвенного профиля (Панов Н.П., Гончарова Н.А.1972).

Почвообразование в своей основе не созидательный, а разрушительный процесс минеральной массы материнских пород. С момента поселения на породе растительные организмы, сменяя друг друга во времени, беспрерывно потребляют элементы минерального питания вплоть до полного исчерпания минеральных ресурсов. Постепенное выветривание минералов в процессе сельскохозяйственной эксплуатации почвенного покрова ведет к разрушению и вымыванию таких естественных структурообразователей как карбонатов кальция, гипса, гидрооксидов железа, разрушению смектитов и других природных соединений, пополнить запасы которых с помощью макро- и микроудобрений невозможно. В результате ухудшаются физические, водно-физические, физико-химические и биологические условия жизни не только корневой системы, но и всего растения в целом. Согласно исследованиям (Тюльпанов В.И. 2003), в большей степени минеральная деградация грозит черноземам, занимающим наиболее влагообеспеченную часть края.

На современном уровне развития общества концепция устойчивого роста производства растениеводческой продукции заключается в том, чтобы обеспечить абсолютное единство между почвой и растением. Максимальная урожайность достигается за счет естественного плодородия почвы при расширенном его воспроизводстве. Среди факторов внешней среды особое место принадлежит плодородию потому, что его уровень учитывается при расчетах доз применения удобрений, гербицидов, норм орошения, норм высева семян, а также при подборе сортов и гибридов культур.

В последние годы, выщелоченные черноземы в процессе сельскохозяйственного использования стали значительнее терять свои природные свойства вследствие слитизации, увеличения плотности и глыбистости структуры (Голоусов Н.С. 2003).

Как показали исследования, в условиях сельскохозяйственного использования черноземов снижается доля монокремниевых кислот и увеличивается доля поликремниевых. Особенно это заметно у черноземов выщелоченных. Это, в первую очередь, и является причиной слитизации почв.

Известно, что естественное плодородие формируется в результате совместного взаимодействия климата, рельефа, геологического строения, почвенных условий и растительного покрова.

В результате интенсивного использования идет обеднение почв доступными элементами минерального питания, и почвы с высокой или средней обеспеченностью по основным макро- и микроэлементам переходят в разряд с низкой или очень низкой обеспеченностью. За последние 10-15 лет снижение РН составило у черноземов выщелоченных 0,20-0,25 (Цховребов В.С.2003).

По мнению В.И. Тюльпанова с соавт.(2003), для повышения продуктивности земледелия и предохранения почвенного покрова от минеральной деградации на сильно изношенных почвах, главным образом, в различной степени выщелоченных черноземах, необходимо периодически проводить «омоложение» их минеральной основы путем пылеватого материала различных горных пород. С энергетических позиций препятствий для опасения их инертности нет: протоны, выделяемые корневой системой растений разрушают любые сложные минералы. Последействие от внесения одноразовой дозы сохраняется в течение 5-8 лет, а продуктивность растений увеличивается на 30-60 %.

Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические и физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса.

Лёсс – порода, распространенная южнее ледниковых и водно-ледниковых отложений. Характеризуется однородным пылевато-суглинистым составом (с преобладанием частиц от 0,05 до 0,01 мм), карбонатностью, пористостью.

Мощность лёсса составляет 10…11 м. Лёссы – самая лучшая почвообразующая порода. Однако они легко размываются водой, образуя отвесные стенки, что необходимо учитывать при разработке противоэрозийных мероприятий.

Лёссовидные суглинки занимают промежуточное положение между лёссами и покровными суглинками как территориально, так и по свойствам. В них меньше, чем в лёссах, карбонатов, менее выражена пористость. На лёссовидных суглинках формируются серые лесные почвы и черноземы. Почвоведение/А.В. Хабаров, А.А. Яскин 2007

Из всех породообразующих пород лёссовидные примечательны тем, что обладают элементами плодородия, присущего почвам. Они содержат гумус (около 0.5%), доступные растениям NPK, имеют даже некоторый уровень биологической активности, а в связи с этим являются сравнительно легко рекультивируемыми объектами. Почвоведение В.Ф. Вальков, Ю.А. Штомпель, В.И. Тюльпанов 2002

Исследование минералогического состава лёссовидных пород Тереко-Кумской впадины в районе с. Степного, выполненные Л.Г. Балаевым и П.В. Царевым, показывают, что состав крупных фракций породы весьма разнообразный и содержит до 40 минералов. Из числа первичных минералов, сохраняющихся в неизменном виде, на долю кварца, наиболее стойкого в отношении выветривания, приходится 20-40%, полевых шпатов – 20-50% и карбонатов – 10-20%. Наибольший размер зерен кварца 0,16 мм. Среди полевых шпатов преобладает ортоклаз, значительно реже встречаются плагноклазы и микроклин. Тяжелых минералов обычно мало. Среди них часто встречаются: биотит, мусковит, амфиболы, эпидот и другие. (А. Антыков А. Стоморев 1970г)