Формирование физико-химических свойств пахотных почв лесостепи центрального Черноземья и пути (стр. 9 из 11)
В обобщенном виде структура прогнозов представлена на рис. 13. Основной особенностью данного подхода является разделение по механизму изменения кислотности на режимно регулируемую часть, связанную с компенсаторными свойствами твердой фазы (левая часть схемы) и собственно – балансовую часть, связанную с буферными свойствами почв (правая часть).
Рис. 13. Блок- схема прогноза изменений и регулирования кислотно-основного состояния почв
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Установлено, что в целом по Курской области на продуктивность пашни оказывает влияние обеспеченность почв фосфором (45-55%), вторым по значимости фактором является кислотность почв (24-41%), а в северо-западном районе серых лесных почв возрастает роль гумуса (19-23%), что связано с азотным режимом, и кислотности почв (31-40%). Оптимальные значения показателей по кислотности почв и содержанию подвижного фосфора составляют соответственно 6,0 ед.рН и 200 мг/100г. Удельный прирост продуктивности при повышении рН на единицу в северо-западных районах (на серых лесных почвах) в 2 раза выше, чем в среднем по территории области (15 и 7,6 ц з.е./га на ед. рН) .
2. Для условий лесостепи Центрального Черноземья предложен комплексный показатель плодородия почв по содержанию гумуса, реакции почвенной среды, содержанию подвижных форм фосфора и калия. Разработан коэффициент неоднородности плодородия оцениваемой территории, а также аналитическая поддержка по выбору приоритетных мероприятий для конкретного участка или выбора приоритетных участков для осуществления конкретных мелиораций на основе расчета потенциала окультуриванияпри оптимизации конкретного свойства с учетом обеспеченности другими факторами плодородия.
3. На локальном уровне установлена закономерная пространственная периодичность колебаний свойств чернозема типичного. Наибольший вклад в периодическое поведение рядов показателей свойств чернозема вносят периоды, равные 20 м, или кратные этому расстоянию. Средний размер контура по содержанию гумуса 40 м, значений рНKCL60-80 м, подвижного фосфора- 60-70 м, подвижного калия 50-70 м, при шаге опробования в 10 м. При величине шага опробования, равному этим периодам, коэффициенты варьирования свойств имеют минимальные значения. Периодичность и средний размер контуров по урожайности культур имеет аналогичные значения, что и для почвенных параметров - для ячменя 40-50 м и для озимой пшеницы 70-80 м.
4. Изменение вариабельности показателей во времени не влияет на величины периодичности свойств, и их можно отнести к устойчивым характеристикам почвенного покрова, что позволяет использовать их для обоснования необходимого объема выборки и шага опробования в системе точного земледелия.
5. Гумусное состояние почв необходимо рассматривать совместно с базовыми физическими условиями среды, поскольку содержание гумусовых веществ в почве определяется фактором емкости, зависящим от гранулометрического состава, качественным составом гумусовых веществ, связанным с гидротермическими условиями, и кислотно-основным состоянием почвенной среды. Предложена модель взаимосвязи этих показателей.
6. Посредством системоопределяющих ППК почвы свойств – гранулометрического состава (содержание физической глины < 0,01 мм) и содержания гумуса обоснована существенная взаимосвязь физико -химических свойств, отражаемых показателями емкости катионного обмена, суммы обменных оснований, гидролитической кислотности, обменной кислотности (рНKCL). Разработаны дополнительные показатели для оценки как абсолютных величин поглощенных катионов в ППК, так их изменений в зависимости от кислотности почвы. Для оценки величины катионообменной способности почв введен показатель модуля катионообменной емкости (М), как эквивалент минимального значения ЕКОП , зависящий от соотношения в почве гумуса (%) и физической глины (%) : М= КМ (2.4 Г% + 0.1Фг%). Для исследованных почв величина (М) составляет 1/2 емкости катионного обмена в состоянии насыщения ППК.
Состоянию насыщения ППК соответствует определенное значение рНKCL, как точки условного насыщения (рНН), близкое по величине 7.4 ед., при котором однократно определяемая гидролитическая кислотность (рН-зависимая) принимает минимальные значения. Фактические величины ЕКОП, Нг, S пропорциональны величине (М) и логарифмическим значениям рНKCL. Абсолютные изменения ∆Нг, ∆V% при изменении реакции среды пропорциональны величине (М) и логарифму относительного изменения рНKCL.
7. Соотношение величин Нг и S в ППК и степень насыщенности почв основаниями определяется положением точки условного насыщения ППК (рНН) и значением показателя удельной (на ед. рН) дифференциальной емкости почвы (τ). Величина (τ), рассчитанная статистически, для исследованных черноземов и серых лесных почв составляет соответственно 0.1 и 0.16 (мг-экв/100г. ед.рН·М).
По совокупности связей величина обменной кислотности в наибольшей мере характеризует состояние ППК. При изменениях кислотности и степени насыщенности исследованных почв абсолютные изменения суммы обменных оснований превышают абсолютные (мг-экв/100 г) изменения гидролитической кислотности и могут быть определены на расчетной основе.
8. Установлены параметры буферности чернозема типичного тяжелосуглинистого и серой лесной среднесуглинистой почвы (в водной и солевой суспензии, 1:2.5). Для почв, не содержащих карбонатов, предложены расчетные коэффициенты буферности в щелочном и кислотном интервале на основе величины модуля катионообменной емкости (М) и показателя удельной дифференциальной емкости (τ).
9. При использовании установленных взаимосвязей и разработанных показателей предложен метод определения доз мелиорантов в соответствии со свойствами кислых почв и агроэкологическими условиями, учитывающий затраты Са - мелиоранта как на изменение гидролитической кислотности, так и полной емкости катионного обмена, соответствующие заданному изменению кислотности от исходного до оптимального значения, что позволяет повысить разрешающую способность самого приема.
10. Установлено, что между содержанием водорастворимых оснований (Са, Mg) и обменной кислотностью, а также степенью насыщенности почв основаниями существует экспоненциальная зависимость, что характеризует динамическое равновесие в системе «ППК↔ п. раствор». Согласно установленным параметрам при снижении кислотности почвы содержание оснований в жидкой фазе возрастает в геометрической прогрессии – на каждую единицу обменной кислотности в 1,65 раза, а актуальной кислотности – в 1,84 раза. На этой основе определены потери СаСО3 в зависимости от рН почв Курской области.
11. Обоснована концепция кислотно-основного статуса почв (КОСП), представляющего собой динамическое равновесие в характере перераспределения оснований между почвенными фазами и их миграцией. КОСП определяется фактором «емкости» - содержанием щелочноземельных элементов в минеральной части почв и факторами «интенсивности» - с одной стороны, возможностью удаления продуктов распада минеральной части при оттоке влаги, а также способностью ионов к высвобождению из твердой фазы почв в зависимости от рН. В совокупности это определяет уровни устанавливающихся величин рН почвы в зависимости от климатических условий. Установлены параметры этих зависимостей для почв Курской области.
12. Поддерживающее известкование малыми дозами чернозема типичного является эффективным приемом повышения плодородия почвы, улучшения гумусного состояния и роста продуктивности культур. Прирост зерновых единиц в среднем составлял 2,6 ц/га (7,4%), в сочетании с удобрениями - 25 %, - с 35,3 до 44,3 ц/га з.ед. Урожайность сахарной свеклы повышалась на 37 ц/га (11,5%).
13. Внесение известняковой муки по 0,5 т в среднем на гектар севооборотной площади оказывает положительное влияние на физико-химические показатели пахотного слоя. В зернопаропропашном севообороте самые значительные изменения наблюдались при внесении извести на контроле и по фону минеральных удобрений - рН-КСL возрастали в среднем на 0,4 ед., Нг - сокращалась на 0,87- 0,96 мг-экв/100 г, а содержание обменных оснований повышалось на 1,10- 1,14 мг-экв/100 г почвы. Внесение извести в течение 3 и 6 ротаций способствовало повышению содержания гумуса на 0,33 - 0,40 %. От внесения одной извести проявляется тенденция к повышению щелочно-гидролизуемого азота во всех севооборотах, а на фоне внесения удобрений повышается значимо: по органическим - на 0,6 – 1,9 и минеральным удобрениям - на 0,7 - 1,0 мг/100г. Содержание подвижного калия при этом сокращалось в большей мере на фоне внесения минеральных (на 1,1 – 2,0 мг/100г ) и органических удобрений (на 0,4 – 1,3мг/100г ).
14. Установленные зависимости и параметры, а также нормативные данные являются обоснованием для управления кислотно-основным состоянием почв ЦЧЗ на уровне саморегулируемых систем.
Предложения производству
1. Комплексная оценка плодородия почв рекомендуется для разного уровня административного управления в системе аналитической поддержки качественных решений по выбору мероприятий для конкретного участка или выбора приоритетных участков для осуществления конкретных мелиораций по повышению плодородия пахотных земель в условиях ЦЧЗ.
2. Воспроизводство плодородия кислых почв ЦЧЗ необходимо осуществлять дифференцированно, комплексными мерами, обеспечивающими как пополнение органического вещества, так и оптимизацию физико – химических свойств.
3. Предложенный метод расчета доз мелиорантов рекомендуется для дифференцированного их внесения в системах точного земледелия. Расчет окупаемости мелиоративных доз извести рекомендуется осуществлять на основе оценки потенциала оптимизации кислотности конкретной почвы, а также рассчитываемого срока действия извести.