Минерализация и баланс углерода в чернозёме выщелоченном в условиях зерновых агроценозов лесостепи Приобья

• Автор: Шепелев, Андрей Геннадиевич
• Шифр специальности: 06.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Термины и определения

Глава 1. Изменение содержания органического вещества в почвах под д влиянием антропогенных воздействий

1.1. Изменения органического вещества после распашки целинных „ и залежных почв

1.2. Изменение содержания гумуса в почвах под влиянием мине- ральных удобрений

1.3. Роль соломы и других растительных остатков в пополнении

запасов гумуса в почве

Глава 2. Объекты, методы и условия проведения исследова- 25 ния

2.1. Гидротермические условия

2.2. Почвенные условия
2.3. Методика проведения исследований
Глава 3. Методика оценки баланса углерода в почве зерновых агро- 5 ценозов
3.1. Определение прихода углерода в почву
3.2. Определение потерь углерода из почвы в виде С02 в пару и
под покровом растений
3.3. Оценка среднегодового баланса углерода в почве
Глава 4. Баланс углерода в чернозёме выщелоченном при использо- вании его в различных зерновых агроценозах
4.1. Гидротермический режим почвы в пару и под покровом рас- тений
4.2. Зависимость минерализации органического вещества от тем- пературы и влажности почвы
4.3. Поступление в почву надземного и подземного растительного вещества
4.4. Минерализационные потери углерода парующейся поч- вой
4.5. Среднегодовой баланс углерода в почве
Глава 5. Изменения в органическом веществе почвы и урожайность яровой пшеницы
5.1. Изменения количества и качества органического вещества чернозёма выщелоченного
5.2. Изменения углерод - и азотминерализующей способности
почвы
5.3. Урожайность яровой пшеницы при различном поступлении в
почву растительных остатков
Выводы
Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Органическое вещество и его основной компонент -гумус - оказывают благотворное влияние на многие жизненно важные для растений свойства почвы. Поэтому вопросы регулирования органической части почвы на протяжении последних десятилетий остаются одними из наиболее актуальных в исследованиях по почвоведению, агрохимии, земледелию [Тюрин, 1965; Пономарева, Плотникова, 1980; Дьяконова, 1984; Тейт, 1991; Лыков и др., 2004].
В экстенсивном земледелии, когда урожаи культур формируются в основном без применения удобрений, содержанием органического вещества в значительной степени определяется питательным режимом почвы, и оно, по существу, является количественной характеристикой уровня почвенного плодородия. В интенсивном земледелии, когда минеральное питание растений и фитосанитарная ситуация в агроценозах во многом регулируются применением удобрений и пестицидов, органическое вещество сохраняет свое значение как фактор оптимизации водно-воздушного и теплового режимов, а также биологических и технологических свойств почвы. Следовательно, независимо от технологии возделывания повышенное содержание органического вещества в почве является важной предпосылкой получения высоких и стабильных урожаев культур.
В Сибири основу возделываемых земель составляют чернозёмные почвы, доля которых в структуре пашни достигает 70-80% [Ковалев и др., 1974]. Поэтому, перспективы успешного развития земледелия в регионе во многом зависят от воспроизводства оптимального уровня плодородия чернозёмов и, в частности, поддержания в них соответствующего уровня содержания органического вещества.
Основные массивы сибирской пашни (на 60-70%) заняты зерновыми агрофитоценозами. Как правило, поля для возделывания зерновых культур достаточно удалены от ферм, что затрудняет применение здесь навоза вследствие высоких затрат на его транспортировку. Поэтому, проблему воспроизводства гумуса в почвах зерновых агроценозов Сибири приходится решать в основном за счет растительных остатков возделываемых культур.

Цель исследований - выявить закономерности минерализации органического вещества в чернозёме выщелоченном при различном поступлении растительных остатков для оценки степени воспроизводства углерода и изменения азотминерализующей способности почвы в условиях зерновых агроценозов лесостепи Приобъя.
Задачи исследования.
1. Оценить количество растительных остатков, поступающее в почву в зерновых агроценозах с чистым, занятым и сидеральным паром.
2. Определить минерализационные (в виде С02) потери органического вещества из почвы при различном количестве растительных остатков.
3. Оценить баланс углерода в почве, складывающийся в зерновых агроценозах при различном поступлении в почву растительных остатков.
4. Выявить закономерности изменения количества и качества органического вещества почвы (общий и подвижный гумус, мортмасса) и азотминерализующей способности почвы в зерновых агроценозах с чистым, занятым и сидеральным паром.
5. Проанализировать изменения в урожайности пшеницы в агроценозах с различным поступлением в почву растительного вещества и уровнями применения минеральных удобрений.
Научная новизна. Исследованы причинно-следственные связи, определяющие в почве зерновых агроценозов скорость минерализации органического вещества и баланс углерода при увеличении количества растительных остатков. Показано, что большее поступление в почву растительных остатков приводит к существенному увеличению содержания в ней легкоминерализуемого органического вещества - мортмассы и подвижного гумуса. Вследствие этого в почве резко активизируются процессы минерализации органического вещества, что исключает значительное (непрерывное) накопление в ней углерода. Установлено, что даже при максимально возможном в условиях зернового агроценоза оставлении на поле количества растительных остатков баланс углерода в почве поддерживается только на близком к бездефицитному уровне.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ БАЛАНСА УГЛЕРОДА В ПОЧВЕ ЗЕРНОВЫХ АГРОЦЕНОЗОВ
Балансовые методы расчёта углерода в почвах, основанные на различных принципах, анализировались многими исследователями [Тюрин, 1937; Кононова, 1963; Ганжара, 1979; Фокин, 1984; Шарков, 1985; Зезю-ков, 1993; Орлов и др., 1996; Ганжара, 1998; Лыков и др., 2004; Ларионова, 2005; Шарков, 2005].
Об изменении содержания гумуса в почвах судят на основании данных, полученных несколькими методами. Наиболее часто используются два метода: экспериментальный и расчетный. Экспериментальный метод основан на оценке изменений содержания углерода в почве одним из химических методов за определенный период. Чаще всего для определения содержания углерода в почве используется метод Тюрина в модификации Никитина. Ряд исследователей считают экспериментальный метод не вполне приемлемым для исследовательской работы [Кирюшин, Лебедева, 1982; Шарков, 1985], поскольку он требует слишком продолжительного периода наблюдений (обычно 10 лет и более). За столь длительный период трудно вскрыть роль различных факторов в изменении содержания гумуса в почве, а также невозможно разделить эрозионные и минерализационные потери гумуса. Тем не менее, этот метод по-прежнему часто используется исследователями для оценки изменений содержания гумуса в почвах под влиянием различных агротехнических мероприятий.
Сущность расчетного метода, предложенного И.В. Тюриным [1965], заключается в учете выноса растениями азота и оценке на этой основе количества минерализовавшегося гумуса (автор принимал, что вынос растениями 50 кг/га почвенного азота соответствует минерализации 1 т/га гумуса). Расчётный метод удобен, поскольку позволяет ориентировочно оценить расход почвенного гумуса вследствие процессов минерализации за один вегетационный период. Использованное И.В. Тюриным соотношение между азотом и углеродом в составе гумуса (он принимал, что в гумусе содержится примерно 5% М), используется и другими исследователями [Минеев, 1984].