Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Земледелие

Влияние севооборота на содержание органического вещества в почве

Способность почвы создавать необходимые условия для развития сельскохозяйственных культур и формирования высоких урожаев неразрывно связана с запасами в нем органических веществ. Известно, что гумус обуславливает благоприятный питательный, водно-воздушный, тепловой и биологический режимы, структурность почвы, накопление физиологически активных веществ. Богатые гумусом почвы отличаются большей устойчивостью урожаев, выращиваемые на них сельскохозяйственные культуры устойчивы против возбудителей болезней и неблагоприятных факторов внешней среды и дают продукцию высшего качества. На таких почвах уменьшается угроза загрязнения их токсичными веществами.

В интенсивных севооборотах значение гумуса как регулятора плодородия почвы значительно возрастает. Гумус как основа биогенности почвы, его физико-химической и биологической емкости и буферности, в значительной мере предопределяет трансформационные возможности почвы, то есть способность эффективно воспринимать, аккумулировать внесенные с удобрениями батарейки и равномерно обеспечивать ими растения, выравнивать концентрацию и обеспечивать быструю утилизацию пестицидов и других химических препаратов, а также смягчать действие экстремальных погодных условий. Такие особенности гумуса способствуют повышению эффективности удобрения, химической защиты растений и других зимостойкости.

Существует прямая зависимость между гумусом, энергией почвы и урожаем. Американские ученые Александер и Мидлтон так определили роль органических веществ: "... содержание органических веществ в почве является показателем его состояния и физических свойств так же, как температура тела является показателем состояния больного».

Установлено, что даже при полном обеспечении растений минеральным азотом урожай значительной степени (на 40-50%) формируется за счет собственно почвенного азота, происходит в основном из гумусовых веществ почвы. Поэтому если исключить повторное возвращение в почву этой части азота в форме органического вещества, то даже при интенсивном применении минеральных удобрений баланс азота и гумуса почвы будет неизбежно отрицательным (А. М. Лыков, 1984).

В естественных фитоценозах процессы синтеза органического вещества почвы всегда преобладают над разложением, происходит накопление гумуса. Больше всего его содержат черноземы типичные, где общие запасы достигают 400-700 т / га. К северу и к югу от зоны их распространения запасы гумуса в почвах уменьшается до 350-400 т / га в обычных, 270-300 в черноземах южных, 200 в каштановых почвах и соответственно 300, 100-150 и 50 т / га в темно серых, серых лесных и дерново-подзолистых почвах.

Проблема дефицита органического вещества возникает при привлечении почв в сельскохозяйственное производство. Основные причины этого следующие:

- Отчуждение значительной части фитомассы урожая выращиваемых культур, в результате чего снижается уровень гумификации. По современной структуры посевных площадей с основной и побочной продукцией с поля выносится 65-70% создаваемой культурами севооборота органической массы;

- Усиление процессов минерализации и увеличение других потерь органического вещества (вымывания, эрозия и др.) Через рыхление почвы и длительный период, когда его поверхность остается без растительного покрова.

Концентрация посевов пропашных культур в связи с биологическими особенностями и технологией выращивания негативно влияет на круговорот органических веществ, что приводит к нарушению равновесия процессов синтеза и разложения в сторону усиления последнего. Установлено, что при увеличении на 10% доли пропашных культур в севообороте ежегодные потери гумуса растут на 0,2-0,4 т / га.

Потери органического вещества особенно увеличиваются в почвах с промывочным режимом и активными процессами разложения или вымывания, таких как дерново-подзолистые, серые лесные, бурые, оподзоленные и др.

Основным источником накопления органических веществ в почве, который обрабатывается, является культура полевых растений, их корневые и пожнивные остатки. С растительными остатками в типичных севооборотах в почву поступает органических веществ больше, чем с органическими удобрениями. Некоторое накопление органического вещества в почве происходит уже во время вегетации растений за счет регенерации корневой системы, корневых выделений и усиленной деятельности микроорганизмов. Итак, сельскохозяйственные культуры, как и вообще растения, является не только "потребителями", но и активными "творцами" почвенного плодородия.

Сельскохозяйственные культуры по их способности накапливать растительные остатки можно разделить на три основные группы: многолетние травы (бобовые, злаковые и их смеси), которые накапливают больше корневых и послеукосных остатков - 50-80 ц / га и более сухой массы, что в 1,3 1,5 раза больше сформированного урожая; озимые рожь и пшеница, которые оставляют растительных остатков 40-50 ц / га, что равняется урожая или несколько меньше него; яровые культуры, накапливают сравнительно мало остатков, - 20-40 ц / га и меньше.

Среди них меньше органической массы оставляют пропашные - кукуруза, картофель и корнеплодные культуры, а также лен - 5-50% массы растений, которая отчуждается с урожаем.

Как показывают опыты, проведенные в основных почвенно-климатических зонах страны, зональные и почвенные условия существенно не влияют на накопление корневых и пожнивных остатков в корнеобитаемом слое почвы, их количество определяется биологическими особенностями культур и уровнем урожаев (табл. 14).

Растительные остатки содержат много элементов питания, которые используют следующие культуры севооборота. Поэтому учет их массы и наличия в них питательных веществ имеет важное значение для решения многих других важных теоретических и практических вопросов, таких как разработка систем удобрения, севооборотов и др.

В остатках бобовых культур преобладает корни, особенно многолетних трав. Так, доля корни эспарцета, клевера, вы-овса составляет 70% растительных остатков, гороха - 60, люпина - 40%. Аналогичное соотношение в некоторых пропашных культур - кукурузы и сахарной свеклы.

В подсолнечника и картофеля, наоборот, стеблевые и листовые остатки втрое преобладают массу корней. Поэтому приорювання ботвы картофеля, сахарной свеклы и стеблевых остатков подсолнечника улучшает баланс органических веществ почвы в специализированных пропашных севооборотах.

Таблица 14

Биомасса полевых культур, ц / га (Ф. И. Левин, 1977)

Культура

Основная продукция

Побочная продукция (солома, ботва)

Пожнивные (послеукос) остатки

Корневые остатки

Озимая рожь

12-25

22-50

6,5-11

16-26

26-40

51-65

11,1-13,8

28-37

Озимая пшеница

10-25

20-45

6,5-12

15-28

26-40

46-57

12,1-13,5

29-40

Ячмень

10-20

15-24

6-9,5

14-22

21-35

25-39

9,6-10,8

23-29

Овес

10-20

14-29

6-8,8

12-22

21-35

31-42

9-11,2

24-30

Просо

12-20

12-34

6-9

10-22

21-30

36-54

9,3-12

23-28

Кукуруза на зерно

10-35

30-60

6-12

15-34

Горох

5-20

11-30

4-6

10-20

22-30

31-40

6,5-8

21-24

Гречка

5-15

13-30

5,5-8

11-22

16-30

31-50

8,1-11

23-30

Подсолнечник

8-30

20-60

7-15

15-38

Картофель

50-200

8-27

3-9

8-20

201-350

28-44

10-13

21-28

Сахарная свекла

100-200

12-26

1,5-3,0

10-17

201-400

30-50

3-3,5

18-30

Лен

3-10

30-65

-

13-22

Конопля

3-10

45-80

-

15-30

Кукуруза на силос

100-200

-

6,2-8,8

21-33

201-350

-

9-12

33-45

Однолетние травы

10-40

-

8-14

18-42

Многолетние травы

40-60

-

13-16

45-75

В зерновых культур (озимая пшеница, рожь, ячмень) пожнивные остатки составляют 60-70% общей массы растительных остатков.

Накопление растительных остатков в почвах обусловлено конкретным составом, размещением и соотношением культур в севообороте. Изменяя соотношение площади под различными культурами севооборота, можно в определенной степени регулировать поступление органического вещества в почву с растительными остатками. Непрерывное выращивание пропашных культур без внесения органических удобрений неизбежно приводит к уменьшению природных запасов почвенного гумуса, тогда как бессменная культура многолетних трав способствует накоплению органического вещества и восполняет недостаток растворимых минеральных соединений питательных элементов.

Несмотря на то, что растительные остатки составляют незначительную часть (10-15%) общего количества органического вещества почвы, им принадлежит важная роль в снабжении растений элементами питания. Они легче поддаются микробиологическом расписания сравнению с гумусом и по своему действию приближаются, а иногда и превышают органические удобрения. Однако влияние их на плодородие почвы и урожайность последующих культур зависит от химического состава, особенно от соотношения углерода и азота.

При разложении растительных остатков с широким соотношением С: N (более 20: 1) весь азот, содержащийся в них, используется микроорганизмами. Более того, при недостаточном количестве его в материале, который разлагается, бактерии потребляют азот минеральных соединений почвы. В процессе разложения органического вещества с узким соотношением С: N часть азота, при этом освобождается, также используется микроорганизмами, а другая часть остается для питания растений. По содержанию азота в растительных остатках культуры можно разместить в такой последовательности: многолетние бобовые травы <зерновые бобовые <корнеплодное <кукуруза <зерновые. Корневые и наземные остатки яровых зерновых несколько богаче азотом по сравнению с озимыми на (0,1-0,15%).

По данным Ф. И. Левина (1972), с растительными остатками различных культур в почву возвращается (от общего количества их в урожае) 27-60,5% азота, 18,5-51,7% фосфора, 16,7-48 , 1% калия, 27,6-54% кальция. По доле азота, остается в растительных остатках, культуры размещаются в такой ряд: многолетние бобовые травы <однолетние травы <зерновые <кукуруза <картофель.

Положительное влияние сельскохозяйственных культур на плодородие почвы определяется не только количеством, но и качеством растительных остатков, в частности содержанием азота. Остатки бобовых культур содержат этого элемента 2-2,5% и более, а остатки злаковых - лишь 0,5-1,5%.

В пересчете на 1 га посева с остатками многолетних трав, в частности клевера, в почве остается 90-200 кг азота, люпина - 70, озимых пшеницы и ржи - 55, а с остатками пропашных культур (кукурузы, картофеля) - только 20-40 кг .

Значительная часть азота, остается в почве с остатками бобовых культур, усваивается ими из воздуха, тогда как после злаковых культур в почву поступает с растительными остатками только азот, растения из него же и использовали.

Качественно корневые остатки биологически ценные, чем стеблевые, особенно многолетних бобовых трав.

Поступления с растительными остатками бобовых трав большого количества богатого азотом свежего органического материала обеспечивает повышение биологического потенциала почвы, усиливает в нем процессы преобразования органического вещества и формирование гумуса. Поэтому севооборота с 20% и более бобовых трав во многих случаях обеспечивают стабилизацию запасов гумуса в почве.

По данным В. И. Матвеевой (1977), размеры ежегодной минерализации гумуса в пахотном слое дерново-подзолистых почв составляют (т / га): под зерновыми и льном - 0,7-0,9; картофелем - 1,3-1,5; сахарной свеклой, кормовыми корнеплодами и овощными культурами - 1,5-1,7; кукурузой на силос - 1,2-1,3; однолетними травами на сено - 0,6-0,8 и силосными - 0,5-0,7. Ориентировочные параметры среднегодовых потерь гумуса на черноземах под пропашными 1,5-2,0 и в черном пару - 2,0-2,5 т / га.

Для расчета вновь гумуса из растительных остатков и навоза используют коэффициенты их гумификации. Они представляют собой долю углерода растительных остатков, что после их трансформации поступила в гумуса почвы. Коэффициенты гумификации растительных остатков в пахотном слое чернозема типичного составляют: для сахарной свеклы - 0,10, озимой пшеницы на зеленый корм и картофеля - 0,13, подсолнечника - 0,14, кукурузы на силос - 0,17, озимой пшеницы и кукурузы на зерно - 0,20, ячменя - 0,22, гороха - 0,23, люцерны - 0,25, навоза - 0,23 (Г. Я. Чесняк, 1985).

Соответствующим изменением состава культур севооборота, в частности применением многолетних трав, промежуточных и сидеральных культур, можно свести потери гумуса до минимальной величины. Однако применение исключительно минеральных удобрений даже при самом поступлении в почву растительных остатков не обеспечивает полной компенсации азота, образовавшегося при минерализации органического вещества почвы и вынесенного с хозяйственным урожаем. Если исключить повторное возвращение в почву части питательных веществ в форме навоза и других органических удобрений, то даже при интенсивном применении минеральных удобрений баланс азота и органического вещества почвы будет неизбежно отрицательным.

Внесение органических удобрений всех видов, структура посевных площадей в севообороте, которая учитывает воспроизведения гумуса, и все мероприятия, направленные на бережное отношение к почвенного гумуса и сокращение его непроизводительных потерь, - обязательные условия расширенного воспроизводства почвенного плодородия и постоянного повышения производительности почвы.

Расчеты показали, что для зоны Полесья в типичной 8 польном севообороте с 37% пропашных культур и одним полем клевера при внесении минеральных удобрений из расчета (ЖК) среднегодовая минерализация гумуса может достигать 1 т / га. Для пополнения такого количества гумуса растительных остатков даже при накопленные их до 4-5 т / га обычно не хватает. Вследствие гумификации растительных остатков пополнения гумуса в почве составит в лучшем случае лишь 0,6 т / га. Таким образом, около 0,4 т / га гумуса необходимо пополнять внесением органических удобрений. Чтобы пополнить это количество гумуса и повысить плодородие почвы, необходимо вносить на 1 га площади севооборота не менее 9-10 т органических удобрений. В севооборотах с большим насыщением пропашными культурами, особенно на легких песчаных и супесчаных почвах, а также учитывая потери в результате эрозии почвы, нормы внесения органических удобрений целесообразно увеличивать.

В зерно-пропашных севообороте (пропашных - 40%, зерновых - 50% при одном поле клевера) на черноземах Лесостепи, где среднегодовая минерализация гумуса на никак удобренной почве достигает 0,9 т / га, а ежегодное поступление растительных остатков не превышает 3 5 т / га, из которых может образоваться только 0,4-0,6 т / га гумуса, дефицит его составляет 0,4-0,5 т / га. Чтобы восстановить это количество гумуса, необходимо вносить 7-8 т / га навоза, а учитывая потери в результате эрозии, - до 12 т / га (В.Ф.Зубенко и др., 1985).

Результаты длительных исследований, проведенных лабораторией севооборотов Института земледелия УААН на черноземах, показывают, что при выращивании в севообороте 20% бобовых трав, по 20% озимой пшеницы и ячменя, по 20% сахарной свеклы и кукурузы на фоне внесения на 1 га пашни 6-7 т навоза в сочетании с умеренными (30-50 кг) дозами основных питательных веществ в почве создается уравновешенный или даже положительный баланс гумуса и питательных веществ, физико-химические свойства почвы находятся в оптимальном режиме. При таких условиях производительность севооборотов достаточно высока. Урожайность зерновых составляет 47-48 ц / га, сбор кормовых единиц достигает 90-100, переваримого протеина - 6-7 ц / га. Севооборот обеспечивает высокий выход органических остатков растений - 35-45 ц / га.

Опыты наглядно показывают, насколько важна роль в регулировании баланса гумуса принадлежит многолетним бобовым травам. Среди всех культур, которые выращивают в севооборотах, только они обеспечивают положительный баланс гумуса: при урожайности сена 50-70 ц / га среднегодовое накопления гумуса составляет 1 т / га. Именно поэтому среди контрольных севооборотов (без фона удобрений) севооборота с высоким содержанием бобовых трав (20-25%) и низким - пропашных культур (20-25%) положительно влияли на гумусное режим почвы: скорость разложения гумуса и величина его расходов здесь оказались наименьшими (0,20-0,25 т / га в год).

Последовательное увеличение в структуре севооборотов доли высокоинтенсивных пропашных культур (сахарной свеклы, кукурузы) при одновременном уменьшении или полном исключении бобовых трав приводит к увеличению минерализации гумуса и рост его дефицита до уровня 0,7-1 т / га в год. В такой ситуации гумусового баланса становится низкой производительность черноземов - урожайность озимой пшеницы составляет 25 ц / га, сахарной свеклы - 200-250, кукурузы - 15-25 ц / га. В таких севооборотах резко возрастают расходы на покрытие дефицита гумуса и азота в почве за счет удобрений. В частности, для обеспечения уровня производительности культур, соответствует севооборотам с бобовыми травами, здесь следует вносить на 1 га пашни не менее 10 т навоза в сочетании с высокими, на уровне 90-100 кг / га действующего вещества, нормами минеральных удобрений.

Таким образом, анализ исследовательских данных, сравнение их с данными гумусоутворення на участках лог показывает, что интенсивная система земледелия приводит к активным расходов потенциального запаса органического вещества черноземных почв.

Основой регулирования содержания органического вещества, гумуса, азота в почве является прежде всего соблюдение севооборотов с оптимальным соотношением зерновых и пропашных культур, наличием многолетних бобовых трав и внесением удобрений.

В случае если оптимальное соотношение культур в севооборотах нарушается и увеличивается доля культур, создают напряженный баланс гумуса и азота, основным фактором их стабилизации становится внесения удобрений, прежде всего органических.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее