Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Биологические науки
Почвоведение

Диссертационная работа:

Громовик Аркадий Игоревич. Трансформация гумусного состояния чернозема выщелоченного при длительном применении удобрений в зерносвекловичном севообороте : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.27 / Громовик Аркадий Игоревич; [Место защиты: Воронеж. гос. ун-т].- Воронеж, 2009.- 169 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-3/823

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8

  1. Процессы трансформации гумусовых веществ почвы 8

  2. Влияние длительного применения удобрений на гумусное состояние и основные показатели плодородия черноземов 15

  3. Продуктивность и качество сахарной свеклы при систематическом внесении удобрений 23

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 29

  1. Условия 29

  2. Методика 32

ГЛАВА 3. ТРАНСФОРМАЦИЯ ГУМУСНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ.. .36

  1. Динамика содержания общего гумуса и его запасов 36

  2. Общий азот и обогащенность гумуса азотом 42

  3. Лабильный гумус и его запасы 45

  4. Групповой и фракционный состав гумуса 50

  5. Оптическая плотность гуминовых кислот 62

  6. Сезонная динамика гумификационных процессов 65

  7. Прогноз гумусного состояния 68

ГЛАВА 4. ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЧЕ
СКОГО ВЕЩЕСТВА ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО КАК РЕЗУЛЬТАТ
70-ЛЕТНЕГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ 73

  1. Энергопотенциал органического вещества 73

  2. Энергосодержание и показатель устойчивости плодородия 81

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА
ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПОДВИЖНЫМИ
ЭЛЕМЕНТАМИ ПИТАНИЯ И ЕГО КИСЛОТНОСТЬ 84

5.1. Подвижные формы азота 84

  1. Содержание подвижного фосфора 89

  2. Обменный калий 91

  3. Гидролитическая кислотность и ее связь с гумусным состоянием.94 ГЛАВА 6. ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ И ПРОДУКТИВНОСТЬ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ 98

  1. Масса 100 растений и пораженность их корнеедом 98

  2. Динамика роста сахарной свеклы 100

  3. Площадь листовой поверхности 104

  4. Продуктивность сахарной свеклы 108

  5. Экономическая и энергетическая эффективность систем удобрения 112

ВЫВОДЫ 117

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 119

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 120

ПРИЛОЖЕНИЯ 146

Введение к работе:

Актуальность темы.

Черноземы выщелоченные являются ценными почвами зоны неустойчивого увлажнения лесостепи ЦЧР. Их плодородие, прежде всего, определяется гу-мусным состоянием, которое оказывает влияние на важнейшие свойства и режимы почв (Д.С. Орлов, 1990; Н.Ф. Ганжара, 2001). Гумусное состояние черноземов формируется в результате процессов, протекающих не только в почве, но и в аг-роэкосистемах в целом и в естественных природных условиях оно отличается относительной стабильностью и устойчивостью во времени (Л.К. Шевцова, 1998, 2008). Однако, длительное антропогенное воздействие на черноземы приводит к изменениям параметров их гумусного состояния (Л.А. Гришина, 1986; Д.С. Орлов, О.Н. Бирюкова, Н.И. Суханова, 1996; Д.И. Щеглов, 1999).

Возделывание сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям, особенно пропашных, таких как сахарная свекла (Beta vulgaris sp.) невозможно без применения удобрений, которые существенно повышают продуктивность культуры и, как правило, способствуют относительному сохранению эффективного плодородия черноземов (В.И. Кураков, В.В. Ситникова, 1990; А.Г. Ступаков, 1998). Однако, несмотря на устойчивость гумусного состояния, длительное применение удобрений приводит к количественным и качественным изменениям его параметров (Л.Н. Александрова, 1980; М.М. Кононова, 1984).

Решение задачи воспроизводства гумуса и оптимизации процессов гумусообразования пахотных почв является актуальной проблемой современного почвоведения (Л.К. Шевцова, 2008). В связи с этим возникает необходимость системной оценки трансформации гумусного состояния черноземов, позволяющей оптимизировать содержание и запасы гумуса в зависимости от систем удобрения. На основе этого можно получить ценный материал, позволяющий прогнозировать изменение гумусного состояния черноземов, а также получать высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур в зоне неустойчивого увлажнения лесостепи ЦЧР.

Цель исследований.

Определить степень агрогенной трансформации гумусного состояния чернозема выщелоченного и установить пути его оптимизации при длительном применении удобрений в зерносвекловичном севообороте зоны неустойчивого увлажнения лесостепи ЦЧР.

Задачи исследований.

  1. Определить изменения в содержании гумуса и обогащенности его азотом в черноземе выщелоченном за 70 летний период применения удобрений.

  2. Сопоставить групповой и фракционный состав гумуса и выявить закономерности его трансформации в черноземе выщелоченном на целине и при длительном применении удобрений.

  1. Изучить сезонную динамику гумификационных процессов в зернос-векловичном севообороте при систематическом внесении удобрений.

  2. Исследовать изменения энергетического состояния органического вещества чернозема выщелоченного при длительном применении удобрений.

  3. Установить влияние удобрений на продуктивность сахарной свеклы в зерносвекловичном севообороте зоны неустойчивого увлажнения лесостепи ЦЧР.

6. Провести экономическую и энергетическую оценку систем удобрения.
Научная новизна.

Впервые в условиях стационарного опыта ГНУ ВНИИСС выявлены темпы изменения содержания гумуса и его запасов, а также фракции гумусовых веществ, наиболее подверженные трансформации при длительном применении удобрений (70 лет). Установлено, что в составе гумуса чернозема выщелоченного происходило снижение содержания фракций 1 и 2 как группы ГК, так и ФК при одновременном увеличении гумина, а также фракций ГКЗ, ФК1а и ФКЗ относительно целины. При этом наибольшим изменениям подвергались ГК, что способствовало изменению степени гумификации органического вещества. Проведена оценка сезонной динамики процессов образования и деструкции гумуса, а также рассчитаны коэффициенты гумификации в зерносвекловичном севообороте. Установлено, что за 70 лет применения удобрений произошла стабилизация гумификационных процессов. Определены изменения в энергетическом состоянии органического вещества и рассчитан показатель устойчивости плодородия почвы при систематическом внесении удобрений.

Практическая значимость.

Разработанный прогноз содержания гумуса в черноземе выщелоченном в зависимости от длительности действия различных систем удобрения может быть использован для расчета баланса гумуса в зерносвекловичных севооборотах с целью корректировки доз удобрений, способствующих воспроизводству гумуса почвы и увеличению продуктивности культур. Определена система удобрения, способствующая одновременной оптимизации гумусного состояния чернозема выщелоченного, а также повышению продуктивности сахарной свеклы с максимальной экономией энергетических и экономических ресурсов в зерносвекловичных севооборотах зоны неустойчивого увлажнения лесостепи ЦЧР.

Защищаемые положения.

  1. Трансформация группового и фракционного состава гумуса чернозема выщелоченного при длительном применении удобрений идет по пути перераспределения групп и фракций в составе гумуса, а также изменении химической природы гуминовых кислот.

  2. Длительное применение удобрений приводит к стабилизации гумификационных процессов в черноземе выщелоченном под сахарной свеклой.

  3. Внесение под сахарную свеклу N12oPi2oKi2o и 50 т/га навоза в пару в наибольшей степени способствует получению высокой продуктивности культуры в зоне неустойчивого увлажнения лесостепи ЦЧР.

т/га, что на 3,7 т/га или 85% больше по сравнению с контролем (табл. 6). Более низкий сбор сахара был при внесении N135Pi35Ki35 + 25 т/га навоза в пару и Ni5oPi5oKi5o + 50 т/га навоза в пару и составлял 7,8 т/га, что на 3,4 т/га или 78%) больше неудобренного варианта.

Таким образом, применение удобрений способствует значительному повышению ПрОДуКТИВНОСТИ СаХарНОЙ СВеКЛЫ, ОСобеННО При ВНеСеНИИ N12oPl2()Kl20 и

50 т/га навоза в пару, что обеспечивает высокую прибавку урожайности корнеплодов и сбора сахара соответственно на 96 и 85%>.

4. Экономическая и энергетическая эффективность систем удобрения

Расчет экономической эффективности систем удобрения под сахарную свеклу показал, что на вариантах, где вносили N19oPi9oKi9o и N15oPi5oKi5o + 50 т/га навоза, прибыль с 1 га была меньше, чем затраты на внесение удобрений, поэтому окупаемость затрат на этих вариантах составляла соответственно 19 и 93%>. Рентабельность дополнительных затрат системы удобрения N45P45K45 + 50 т/га навоза в пару была самой высокой (345%). Самая высокая прибыль с 1 га была получена при системе удобрения N12oPi2oKi2o + 50 т/га навоза в пару - 19905 руб. при рентабельности 165%).

Наиболее высокий коэффициент энергетической эффективности (6,00) отмечался на варианте, где вносили NPK по 45 кг д.в./га + 50 т/га навоза в пару, здесь прибавка чистой энергии составляла 26,0 ГДж/га. На варианте, где вносили NPK по 120 кг д.в./га + 50 т/га навоза в пару, прибавка чистой энергии была максимальной, и составляла 35,6 ГДж/га, при коэффициенте энергетической эффективности 3,58.

Выводы

  1. Длительное применение удобрений приводит к сдерживанию процессов дегумификации в черноземе выщелоченном, что приводит к росту содержания гумуса на 0,32-0,86%) относительно неудобренного варианта.

  2. Возрастающие дозы минеральных удобрений и навоза приводят к значительному увеличению (с 0,238 до 0,276-0,278%о) содержания общего азота в почве, при этом доли влияния обоих факторов равноценны.

  3. Лабильный гумус по сравнению с общим наиболее подвержен изменениям при длительном применении удобрений. Внесение N12oPi2oKi2o и 50 т/га навоза в пару способствует значительному повышению (на 87%о) величины этого показателя.

  4. Процесс трансформации состава гумуса под действием длительного применения удобрений протекает по пути перераспределения фракций за счет увеличения ГК1 и ГКЗ при одновременной убыли ГК2 в группе ГК и снижения доли ФКІа, ФК1 и ФКЗ в группе ФК в результате чего увеличивается степень

По уравнению (10) оптимальной дозой минерального удобрения под сахарную свеклу является 120-150 кг д.в./га каждого элемента. Увеличение дозы навоза до 50 т/га также приводит к повышению урожайности корнеплодов.

Максимальная урожайность корнеплодов сахарной свеклы была на фоне N120P120K120 + 50 т/га навоза в пару (50,3 т/га), что на 24,6 т/га или 96% больше по сравнению с неудобренным вариантом (табл. 6). Внесение N135Pi35Ki35 и N45-90P45-9оК45-9о + 25 т/га навоза в пару способствовало повышению урожайности корнеплодов соответственно на 23,5 и 16,7 т/га или 91% и 65%). При внесении N19oPi9oKi9o урожайность корнеплодов составляла 43,2 т/га, что на 17,5 т/га или 68%о больше, чем на неудобренном варианте.

Табл. 6. - Влияние длительного применения удобрений на продуктивность сахарной свеклы в зерносвекловичном севообороте, 2006-2008 гг.

По мере увеличения дозы минеральных удобрений сахаристость корнеплодов снижалась (г = - 0,95). Это связано с тем, что под действием высоких доз минеральных удобрений большая часть углеводов используется растениями для формирования массы листьев, а азот, входящий в состав удобрения является антагонистом сахаразы. Так, на варианте, где вносили N19oPi9oKi9o, этот показатель был самым низким и составлял 15,6 %, что на 1,3 абс. % меньше относительно контроля (табл. 6). При системе удобрения, где навоз вносили непосредственно под сахарную свеклу в дозе 50 т/га совместно с N45P45K45, сахаристость корнеплодов соответствовала уровню неудобренного варианта - 16,8%о.

Максимальный сбор сахара был на вариантах, где вносили N12oPi2oKi2o + 50 т/га навоза в пару hN45?45K45 + 50 т/га навоза под свеклу, здесь он составлял 8,1

Апробация диссертационной работы.

Основные положения диссертационной работы получили одобрение на зональной научной конференции (Воронеж, 2007), на Всероссийской научной конференции с международным участием (Астрахань, 2008), на Всероссийской научно-практической конференции (Майкоп, 2008), на заседании территориального координационного совета (ГНУ НИИСХ ЦЧП, 2008), на конференции молодых ученых (Воронеж, 2007), на научной сессии ВГУ (Воронеж, 2009), а также на заседаниях Ученого Совета ГНУ ВНИИСС им. А.Л. Мазлумова (2006-2009 гг.)

Представленная работа являлась частью темы НИР ГНУ ВНИИСС № 04.08.02.04 «Изучить качество гумуса и соотношение различных форм азота в условиях длительного применения удобрений в зерносвекловичном севообороте» в 2008 г.

Публикации.

Основные положения диссертации были опубликованы в 7 печатных работах, в том числе 2 в изданиях рекомендованных ВАКом России.

Личный вклад автора.

Автор принимал личное участие во всех этапах исследования. Ему принадлежит формулирование проблемы, постановка целей и задач, планирование экспериментов. Автор участвовал в сборе значительной части полевого материала (образцы почвы и растений), в закладке стационарного опыта, в выполнении экспериментальной работы, в обобщении и интерпретации полученных результатов, в подготовке научных рекомендаций и основного числа научных публикаций.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству; изложена на 169 страницах компьютерного текста; содержит 28 таблиц; 15 рисунков и 23 приложения; библиография включает 270 наименований, в том числе 13 на иностранных языках.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net