АГРОХИМИЯ, 2007, № 5, с. 89-94
== ОБЗОРЫ =
УДК 631.811:631.445.24
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПАХОТНЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ
© 2007 г. А. В. Литвинович
Агрофизический научно-исследовательский институт 196620, Санкт-Петербург-Пушкин, шоссе Подбельского, 7, Россия Поступила в редакцию 10.07.2006 г.
В статье представлен обзор отечественных литературных данных о пространственной изменчивости агрохимических показателей пахотных дерново-подзолистых почв. Показано, что вариабельность агрохимических параметров зависит от комплексности почвенного покрова, характерного для таежно-лесной зоны, рельефа поверхности поля, гранулометрического состава, площади опробованного участка, определяемого показателя, количества вносимых удобрений и др. Приведены количественные характеристики вариабельности агрохимических параметров внутри отдельных почвенных контуров. Подчеркнуто, что для создания одинаковых условий продуцирования растений на каждом конкретном участке поля необходимо выравнивание почвенных условий внутри отдельных массивов.
В связи с развитием концепции точного земледелия усилился интерес к проблеме пространственной неоднородности агрохимических и агрофизических показателей почв.
Исследованиями [1-20] установлено, что пестрота вещественного состава почв зависит от их типовой принадлежности, рельефа поверхности поля, площади опробованного участка, количества вносимых удобрений, определяемого показателя и др.
Дерново-подзолистые почвы обладают более высокой пестротой агрохимических показателей внутри отдельных массивов, чем серые лесные и черноземные почвы [7].
Варьирование агрохимических и агрофизических показателей в значительной степени определяется комплексностью почвенного покрова, характерной для таежно-лесной зоны. Так, в исследованиях [21] в пределах участка 17.2 га насчитывалось 5 почвенных разновидностей дерново-подзолистых почв. При этом различия по баллам бонитета для озимой ржи колебались внутри массива от 46 до 96.
На перераспределение климатических факторов существенное влияние оказывает микрорельеф поверхности поля. Это может приводить к развитию пестроты почвенного покрова [13, 22].
В пределах опытного участка 45 х 180 м были выделены 4 почвенные разности дерново-подзолистых почв, приуроченных к определенным элементам микрорельефа. Различия почвенных условий были настолько велики, что после проведения опыта с удобрениями не удалось выявить эффективности последних [17].
Влияние микрорельефа на агрохимические показатели дерново-подзолистых почв изучено в работе [6]. Выявлено, что в почвах микроповышений содержание гумуса, запасы подвижных форм фосфора и калия были выше, чем в микрозападинах.
Прямая связь между урожайностью сельскохозяйственных культур и мощностью гумусового горизонта дерново-подзолистых почв установлена в работе [23].
На величину почвенного плодородия существенное влияние оказывает гранулометрический состав почв. Содержание гумуса, как правило, возрастает от дерново-подзолистых песчаных и супесчаных к дерново-подзолистым легко- и тяжелосуглинистым почвам [10, 24].
Для дерново-подзолистых неокультуренных средне- и тяжелосуглинистых почв отмечается резкий недостаток доступных для растений соединений азота и фосфора и менее резкий - калия. На легких песчаных и супесчаных почвах резче выражен недостаток азота и калия, и наоборот, менее резко - фосфора [25].
Большое количество работ направлено на исследование зависимости пространственного варьирования элементного состава почв от площади обследуемого участка.
На примере дерново-подзолистой пахотной почвы показано, что на площади 2 м2 коэффициент вариации содержания углерода составляет 8.3%, 800 м2 - 13.9%, 8100 м2 - 33.5%, а 20000 м2 -44.3% [26].
Схема ступенчатого изменения коэффициента вариации почвенного свойства с увеличением площади приводится в работе [27].
90
литвинович
В публикации [28] контуры с идентичными свойствами почв были значительно меньше размера делянки (78 м2).
По мнению [29] в дерново-подзолистых почвах можно ввести некий "эффективный" линейный размер педона (почвенного индивидуума), в пределах которого будет учитываться основная вариация свойств почв. В качестве верхнего предела может быть принят размер 10 м.
Геостатические методы исследования показали, что сетка отбора 3 х 4 м вскрывает варьирование агрохимических показателей внутри ЭПА, а шаг в 7 м является оптимальным интервалом для наиболее четкого обнаружения различий между ЭПА [19].
Для участка площадью 0.4 га на расстояниях 6 м реализуется уже 50% общего варьирования содержания гумуса на площади 4 га, треть из которых приходится на расстояние до 10 см [30].
Важно, однако, подчеркнуть, что имеются сведения о высокой вариабельности содержания питательных веществ в ризосфере корня. Показано
[31], что содержание растворимых форм элементов питания в различных точках ризосферы может изменяться в десятки раз.
В исследованиях [7] коэффициенты вариации содержания подвижных соединений фосфора и калия с увеличением площади обследуемого массива возрастали, однако это увеличение было затухающим, т.е. оно происходило в меньшей степени, чем увеличение площади обследования.
Вариабельность содержания различных веществ и элементов питания в почвах неодинакова. Чем труднее растворимо соединение, тем больше пестрота в его распределении. Для анионов это
3— — 2— —
выражается рядом: Р04 > НС03 > 804 > К03 > > С1-, для катионов: К+ > Mg2+ > Са2+ > Fе3+ [7].
В дерново-подзолистых почвах Белоруссии
[32] пестрота варьирования агрохимических показателей убывала в ряду: Р205 > К20 > рНкс1. Коэффициент вариации фосфора изменялся от 88 до 90.6%, калия - от 14.2 до 57.0%, рНкс1 - от 2.1 до 20.3%.
Количественные характеристики вариабельности отдельных агрохимических параметров внутри почвенных массивов приведены также в работах [3, 19 и др.].
Пестрота агрохимических параметров внутри отдельных массивов увеличивается по мере возрастания доз вносимых удобрений [7, 33 и др.]. Это связано с технологическими возможностями существующих машин и механизмов, для которых допустимая неравномерность рассева удобрений и мелиорантов составляет 25-30% [34, 35]. В реальных условиях сельскохозяйственного производства она значительно больше [36].
По мнению [37], основными факторами, влияющими на образование экстремальных отклонений при внесении средств химизации, являются: а) физико-механические свойства высеваемых удобрений и мелиорантов (влажность, гранулометрический состав и др.); б) состояние поверхности обрабатываемого участка (микрорельеф); в) выбор правильных приемов работы и маршрутов передвижения на холмистых участках с волнистым рельефом; г) погодные условия (дождь, ветер).
Закономерное изменение содержания фосфора в почвах под влиянием систем удобрений установлено в работе [38]. При этом диапазон варьирования показателя содержания составлял от 6.2 до 26.8 мг фосфора на100 г массы почвы. В исследованиях [20] в условиях высокой средней обеспеченности фосфатами (более 150 мг/100 г почвы) колебания внутри массива достигали 10 и более раз, тогда как при низкой обеспеченности неоднородность была невелика.
В наших опытах колебания величины рНкс1 на неизвесткованном поле площадью 6.5 га находились в пределах 4.35-4.95, а известкованного (площадью 5.3 га) - от 5.5 до 7.5.
По мнению [39], в реальных почвенных условиях произвесткованная почва - это гетерогенная система, где, наряду с нейтрализованной до разного уровня кислотности почвенной массой, существуют очаги кислой реакции и частицы еще непрореагировавшей извести. За счет технологических обработок вариабельность величины рН снижается.
Пестрота агрохимических показателей внутри массивов существенно снижается при равномерном рассеве минеральных удобрений и мелиорантов. Однако даже высокая равномерность распределения средств химизации по поверхности поля полностью не устраняет неравномерность агрохимических показателей, так как при этом не устраняется природная и ранее созданная техногенная неравномерность [40].
В наших исследованиях колебания величины рН дерново-подзолистой почвы до известкования составляли 4.27-4.85. После равномерного распределения извести по поверхности поля вручную варьирование величины рН внутри контура снизилось и составило 4.60-4.92.
Пространственная неоднородность содержания углерода вновь освоенных почв наследуется от целинных [16]. В верхнем минеральном горизонте ельников южной тайги изменчивость содержания углерода имела стандартное отклонение 1% и коэффициент вариации 34% [41].
В работе [15] Орлов выделяет 3 основные группы факторов изменчивости содержания гумуса в пахотном горизонте почв, сравнительно недавно вовлеченных в сельскохозяйственное производство: ландшафтные особенности, неравномер-
ность распределения корневых систем и скорости их разложения, развитие эрозионных процессов.
Коэффициенты варьирования содержания гумуса в пахотном слое вновь освоенных дерново-подзолистых почв могут составлять 20% [28], колебаться от 11 до 35% [16] и достигать 40% [11].
Разовое внесение органических удобрений может привести как к снижению, так и увеличению пятнистости участков по содержанию гумуса [26].
Неравномерное размещение навоза по поверхности поля усиливает пространственную неоднородность содержания гумуса в почве. При 8-метровой ширине захвата разбрасывателя РОУ-6 неравномерность внесения навоза достигала 70-78%. При распределении 60 т/га перепревшего навоза КРС по полю бульдозерами доза удобрений в разных его частях варьировала от 2 до 135 т/га [42].
Агрохимическое обследование сельхозугодий является весьма затратным, но необходимым источником получения объективной информации о состоянии почв. В современной концепции агрохимического обследования ограничиваются отбором и анализом смешанной пробы с одного участка, исходя из предположения, что урожай является функцией изучаемого в опыте фактора, который можно определить через его среднее значение. При этом предполагают наличие нормального распределения агрохимических показателей внутри массивов. Поэтому б
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.