АГРОХИМИЯ, 2007, № 10, с. 24-31
УДК 631.5: 631.8: 631.445.25
ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ В СЕМИПОЛЬНОМ СЕВООБОРОТЕ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ
© 2007 г. И. М. Габбасова, Ф. И. Назырова, Г. А. Хакимова
Институт биологии Уфимского научного центра РАН 450054 Уфа, просп. Октября, 69, Башкортостан, Россия Поступила в редакцию 27.02.2007 г.
В течение одной ротации (1992-1998 гг.) семипольного севооборота на фоне различных технологий обработки почвы и внесения органических и минеральных удобрений изучалось изменение физико-химических свойств серой лесной почвы. Методом потенциометрического титрования определялась кислотно-основная буферность серой лесной почвы. Прослеживается положительный эффект от известкования серой лесной почвы до конца ротации севооборота.
ВВЕДЕНИЕ
Способы безотвальных основных обработок почвы, в том числе и минимальные, снижая смыв почвы и сокращая примерно на 30% минерализацию органического вещества, занимают главное место в приемах регулирования и воспроизводства плодородия почвы в современных условиях ведения земледелия. Эффективность применения таких технологий определяется их совокупным совместно с удобрениями положительным влиянием на свойства почвы в системе зональных севооборотов, а периодическое сочетание с отвальной вспашкой обеспечивает создание оптимального пахотного слоя почвы для функционирования большинства выращиваемых сельскохозяйственных культур.
Вместе с тем мало убедительной информации об эффективности минимальной и безотвальной глубокой обработки на серых лесных почвах. Усиление антропогенных нагрузок на почвы выдвигает необходимость поиска критериев оценки ее качественного состояния [1, 2]. В республике Башкортостан вопросы, связанные с влиянием антропогенного воздействия на изменение буферной способности почв с точки зрения региональных особенностей до сих пор оставались не затронутыми. Целью настоящей работы явилось изучение влияния способов обработки и минеральных удобрений на физико-химические свойства серой лесной почвы, в том числе на ее буферность в кислотно-основном интервале.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Кислотно-основная буферность является частным проявлением кислотно-основного равновесия в почве, которое влияет на все происходящие в системе почва - растение процессы и в значи-
тельной степени определяет плодородие почв, рост и развитие сельскохозяйственных культур [3]. Ей отводится роль интегральной функции всех химических компонентов почвы, включая продукты жизнедеятельности растений и микроорганизмов, минеральные и органические удобрения, средства защиты растений [4].
Основным методом [5, 6] исследования буферной способности почв является непрерывное по-тенциометрическое титрование (НПТ). Оно заключается в последовательном добавлении порций титранта к почвенной суспензии и регистрации ее рН через сравнительно короткие промежутки времени (порядка нескольких минут). Кривые ПТ часто используют для нахождения интегральных характеристик буферности почв [7, 8]. Существенным показателем такой характеристики можно рассматривать величину площади, заключенной между кривыми ПТ исследуемой почвы и промытого кварцевого песка.
Относительно небольшая длительность контакта почвы с раствором при непрерывном титровании недостаточна для установления равновесия процессов гидролиза и синтеза глинистых минералов, формирования агрегатов высокомолекулярных органических соединений, но сравнительно быстрые процессы - ионный обмен, растворение гелей гидроксидов железа и алюминия успевают дойти до равновесного состояния. По данным Дю-ана и Рича [9] воспроизводимые результаты достигаются при предварительном взбалтывании почвы с водой в течение суток (отношение почва : раствор 1 : 20). В этом случае нежелательные воздействия побочных реакций сводятся к минимуму.
В работе Шеллера с соавторами [10] приводятся данные о том, что при быстром перемешивании почвенных суспензий от 80 до 100% вносимых
ионов Н+ поглощается почвами в течение нескольких секунд. Быстрее всего протекают гомогенные реакции в растворах. Увеличивается и скорость ионного обмена: в условиях интенсивного перемешивания равновесие устанавливается за 1O-l0O секунд [11], в то время как для достижения равновесия в карбонатных системах и процессов растворения глинистых минералов требуется намного больше времени (100-672 ч).
Учитывая изложенное и на основании анализа литературных данных и изучая показатели буфер-ности, мы отдали предпочтение непрерывному методу потенциометрического титрования, предложенному Роде [6], с некоторыми изменениями применительно к нашей работе.
Определяли следующие показатели: рН - по-тенциометрически, сумму обменных оснований Са2+ + Mg2+ - комплексометрически, гидролитическую кислотность по - Каппену, емкость поглощения методом Бобко-Аскинази в модификации Гра-барова и Уваровой [12] и буферность в кислотно-основном интервале.
Для оценки буферной способности почвенных образцов была определена буферная площадь (S, см2) [13] в кислотном и щелочном интервале -площадь между кривой титрования почвы и кварцевого песка при непрерывном потенциометри-ческом титровании 0.1 н. HCl и 0.1 н. №ОН. Площадь буферности рассчитывали методом численного интегрирования по формуле трапеции [14]: b
J f (х) dx « b - a/п ((J0+ yn) /2 +
a
+ У1 + У2+ ••• + Уп-i),
где y0, y1 yn - рН почвенной суспензии, b - a/n - значение шага, порционное количество мл 0.1 н. кислоты или щелочи, вводимое в почвенную суспензию. По нашему мнению, расчет площадей буферности по формуле трапеции является более удобным при массовых почвенных анализах.
Почвенные суспензии готовились в соотношении 15 г почвы и 75 г воды. К суспензии добавляли по 0.5-1.0 мл 0.1 н. HCl или №ОН и через 3 минуты после взбалтывания определяли значение рН. В кислотном плече титрование вели от начальной точки титрования (НТТ) до рН 4.5, в щелочном -до рН 8.5. Суммарная емкость карбонатной (диапазон рHH о - 6.2-8.6), силикатной (рН 5.0-6.2) и
катионообменной (рН 4.2-5.0) буферных систем нейтрализации протонов в почвах может рассматриваться как показатель соответствующей буферности [15].
Стационарный опыт проводился в колхозе "Сигнал" Балтачевского района республики Башкортостан на серых лесных легкоглинистых почвах, сформированных на делювиальной карбонат-
ной глине. Мощность гумусового горизонта А + + А2В составляет 42 см. Содержание общего гумуса 4.74%, азота 0.26%. Вскипание от 10%-ной HCl с глубины 130-140 см, в верхней части горизонта С. Содержание физической глины в пахотном слое (0-20 см) составляло 52, ила - 21%.
Полевые опыты проводили в экспериментальном семипольном зернотравяном севообороте с чередованием культур: пар (чистый, унавоженный - 60 т/га; сидеральный - 200 ц зеленой массы горохово-овсяной смеси) - озимая рожь - яровая пшеница - многолетние травы 1-го года пользования - многолетние травы 2-го года пользования - яровая пшеница - овес. Пары чистый, унавоженный, сидеральный входили в севооборот как седьмое поле. В севооборот на каждом поле входили уравнительным посевом яровой пшеницы. Площадь каждого поля севооборота 1.0 га (56 х 180 м), удельный вес зерновых 57.2%, многолетних трав - 28.5 и пара - 14.3%.
В полях севооборота изучались 3 вида основной обработки почвы: 1-я - отвальная вспашка на глубину 20-22 см, 2-я - безотвальная обработка на глубину 25-27 см, 3-я - поверхностная обработка на глубину 10-12 см. Минеральные удобрений (NPK)60 вносились локально и вразброс. Площадь делянок - 75 м2, повторность 3- кратная. Каждый вариант состоял из трех делянок. Образцы почв (один смешанный из трех точек с каждой делянки) для анализов отбирались весной и осенью. Севооборот был развернут во времени и пространстве.
Перед заложением опыта осенью 1992 г. в почву был внесен известковый туф в дозе 5 т/га (2/3 нормы по гидролитической кислотности). В качестве удобрения использовали: перепревший навоз, двойной гранулированный суперфосфат, мочевину, хлористый калий, нитроаммофос и нитрофос. В паровые поля минеральные удобрения не вносились.
Количество осадков за вегетационные периоды составило: 1992 г. - 188 мм, 1993 - 279 мм, 1994 -382 мм, 1995 - 109 мм, 1996 - 189 мм, 1997 - 268 мм, 1998 - 162 мм, при среднемноголетнем - 250 мм.
Статистическую обработку данных проводили по программе Ехсе1, оценивали их достоверность при уровне значимости Р = 0.05 [16].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Показатели почвенного поглощающего комплекса (ППК) являются важной характеристикой почвенного плодородия. Еще К.К. Гедройцем было подчеркнуто, что все свойства почв, в конечном итоге обусловливающие величину получаемого урожая, зависят в той или иной степени от характера и состава ППК. В тесной связи с ним находятся структура почвы, физические свой-
ства, водный, воздушный, микробиологический, питательный, санитарный режимы почвы.
В последнее время в земледелии существенно обострилась проблема кальция. По различным причинам происходит постепенное обеднение им пахотного слоя не только нечерноземных, но и черноземных почв. На наличие связи между содержанием кальция и гумуса в почве указывают в своих работах ряд исследователей [17-19]. Следствием регулирующего действия кальция на биологические процессы является трансформация интенсивности образования перегноя. Поэтому известкование в последнее время рассматривается не только как средство нейтрализации почвенной кислотности, но и, прежде всего, как существенный фактор оптимизации состояния ППК и ингибитор ми-нерализационных процессов.
Перед закладкой опыта до известкования была проведена статистическая оценка характеристики физико-химических свойств серой лесной почвы (табл. 1). Почва опытного участка характеризовалась среднекислой реакцией среды, причем разброс показателей рН невелик, средние квадратичные отклонения не превышают 0.14, а коэффициент вариации - 2.5%. Величина гидролитической кислотности также средняя, но диапазон ее изменения несколько выше (V = 8.9%).
Известкование улучшило физико-химические свойства серой лесной почвы (табл. 2). Существенные изменения произошли на фоне внесе
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.