Устойчивость почвенного блока

 

Разрушение и создание органического вещества составляют сущность почвообразования. Из этого общеизвестного положения вытекает принципиально важное следствие – соотношение между процессами минерализации и гумификации обуславливает экологическое равновесие в почве. Сбалансированность названных процессов отражает суть экологической устойчивости почвенного блока, а следовательно, и агроэкосистемы в целом. Определение количественных параметров, соответствующих состоянию экологического равновесия в почве, раскрытие его природы и разработка на этой основе методов целенаправленного воспроизводства почвенного плодородия – важная научно-практическая задача, требующая комплексных решений, в том числе с учетом и агроэкологических аспектов проблемы.

Достаточно значимым количественным показателем интенсивности процессов минерализации органического вещества почвы может служить отчуждение (вынос) азота с урожаем сельскохозяйственных культур. Процессы гумусообразования, наоборот, связаны непосредственно с накоплением азота в почве, поэтому величину аккумуляции его в приросте запасов гумуса можно принять за объективный показатель гумификации. Исходя из данных предпосылок, оценку сбалансированности процессов гумификации и минерализации в почвенном блоке агроэкосистемы реально проводить, основываясь на определении агроэкологического параметра – коэффициента биологической утилизации азота удобрений (КNут). Названный показатель подсчитывают как суммы коэффициентов усвоения возделываемыми растениями элемента из удобрения (КN усв) и аккумуляции его в приросте гумуса за ротацию севооборота по отношению к количеству, определяемому перед закладкой опыта (КN ак). Отношение коэффициента усвоения азота удобрений к коэффициенту его аккумуляции (КN усв/КN ак) отражает степень сбалансированности в почве процессов минерализации и гумификации, а значит, и направленность процесса почвообразования за ротацию севооборота. Очевидно, что это отношение наряду с другими показателями может служить объективным экологическим критерием оценки устойчивости высокопродуктивной агроэкосистемы. Степень устойчивости почвенного блока агроэкосистемы определяют по формуле:

 

Эуст= КN усв/ КN ак

 

Где Эуст – интегральный показатель экологической устойчивости почвенного блока агроэкосистемы;

КN усв – коэффициент усвоения азота культурами за ротацию севооборота, %;

КN ак – коэффициент аккумуляции азота в приросте гумуса за ротацию севооборота, %.

Величина биологической утилизации азота напрямую связана с особенностями их влияния на эффективное и потенциальное плодородие почвы, а также на урожайность и вынос азота возделываемыми на полях севооборота культурами. Многолетними полевыми опытами установлено, что больше азота удобрений утилизируют растения за ротацию, тем меньше его аккумулируется в ноогумусе и тем выше доля коэффициента усвоения (КN усв) в коэффициенте биоутилизации (КNут). Это особенно наглядно прослеживается, например, при заделке в почву зеленого удобрения, богатого легко минерализирующимся веществами (белки, углеводы и т.д.). обратная зависимость наблюдается при запашке в почву инертного органического вещества – соломы, азот ко торой в гумусных веществах минерализуется медленно. Поэтому в коэффициенте биоутилизации азота соломы основная доля приходится на коэффициент его аккумуляции в приросте гумуса за ротацию севооборота.

Коэффициент биологической утилизации азота удобрений полностью определяется его выносом с урожаем возделываемых в севообороте культур. Систематическое внесение только технического азота ведет к ускорению антиэкологического процесса дегумификации почвы. Применение органических азотных удобрений в отличие от минеральных наряду с улучшением азотного питания культурных растений способствует активизации в почве процессов гумификации, что находит отражение в структуре коэффициента биоутилизации.

Как интегральный количественный показатель, характеризующий влияние внесенных удобрений на процессы минерализации и гумификации. КNут отражает изменение как эффективного. Так и потенциального плодородия почвы. Чем выше биоутилизация на фоне оптимального сочетания процессов гумификации и мине6рализации, тем рациональнее применение азотосодержащих удобрений и меньше химическая нагрузка на окружающую среду.

Однако для объективной агроэкологической оценки эффективности применения азотосодержащих удобрений важно знать не только численное значение Кут, но и соотношение между КN усв и КN ак, что особенно существенно для установления изменений устойчивости почвы. Отношение Кусв: К ак в значительной степени отражает природу взаимосвязи между процессами минерализации и гумификации. Оптимизация этих диаметрально противоположных процессов – актуальная проблема формирования экологических систем земледелия, успешное решение которое позволяет контролировать и целенаправленно воздействовать на экологическое равновесие в почвенном балансе агроэкосистемы. Именно сбалансированность процессов минерализации и гумификации обуславливается, с одной стороны, уровень продуктивности возделываемых культур, а с другой – масштабы воспроизводства контроль за этим постоянно протекающими в почве процессами достаточно значим в экологическом отношении.

Более низкое численное значение отношений КNусв: КN ак характерно для инертного органического вещества, в частности соломы, азот который слабо усваивается культурами и большей частью закрепляется в гумусе. Противоположная картина наблюдается при заделке в почву минеральных удобрений и сидеритов, которые влияют, прежде всего, на процессы минерализации.

Варьирование численного значения рассматриваемого отношения в пределах 0,5…15 вполне приемлемо. Снижение его до значения < 0,5 соответственному уменьшению продуцирующей способности растений. Повышение же его до значений > 15 нецелесообразно по экологическим причинам, поскольку в этом случае используемый показатель отражает значительное снижение воспроизводства гумуса, что в конечном итоге неминуемо ведет к опустыниванию агроэкосистем.

Таким образом, показатель биологической утилизации азота удобрений может служить важным агроэкологическим критерием устойчивости почвенного блока, позволяющим судить и об устойчивости всей агроэкосистемы. Критерии Эуст дает возможность количественно оценить степень сбалансированности в почве диаметрально противоположных процессов – минерализации и гумификации, что исключительно важно для моделирования процессов оптимизации эффективного и потенциального плодородия. Определение оптимальных значений коэффициентов биоутилизации (КNут) и устойчивости (Эуст) вносимого азота удобрений за ротацию в севооборотах должно входить в программу агроэкологического мониторинга в длительных стационарных опытах – полигонах, заложенных в различных почвенно–климатических зонах. Следует отметить, что отношение КNусв: КN ак за ротацию севооборота можно использовать в качестве критерия влияния на экологическую устойчивость почвы и агроэкосистемы не только удобрений, но и различных агротехнических приемов.

Методика определения экологической устойчивости почвенного блока.

 

Эуст= КN усв/ КN ак

 

Где: КN усв – коэффициент усвоения растениями из удобрения;

Эуст – степень устойчивости почв блока АЭС;

КN ак – коэффициент аккумуляции азота в приросте гумуса.

Рассчитываем показатели экономической устойчивости почвенного блока:

Звено севооборота: пар – ячмень

1.Общий расход азота на создание 27 ц зерна с гектара – 27*3,6=97,2 кг.

2. Общий расход гумуса – (97,2*100):5=1944 кг/га=1,9 т/га

3. Содержание азота в соломистых остатках – 3500 кг/га биологическая масса соломы; 0,5% - содержание азота в соломе;

(3500*0,5):100=17,5 кг/га

Таким образом, в звене пар – ячмень создается отрицательный баланс азота - 97,2-17,5= -79,7 кг/га.

В целом климатические условия и почвенные условия Усольского района благоприятны для возделывания сельскохозяйственных культур.

Оценивая в целом агроклиматические условия района, несмотря на стабильную и высокую для района продуктивность сенокосов решение проблемы кормопроизводства требует дальнейшего проведения водных мелиораций и 22% культурных пастбищ: под последние использовалась и 1/3 орошаемой пашни. Площадь осушенных земель довольно велика – свыше 5 тыс. га, или 32% областного фонда. Это сенокосы с коренным улучшением.

Результаты подсчетов экологической системы земледелия показали, что данная агроэкосистема характеризуется условно стабильным (КЭСЛ1=1,92) и мало стабильным (КЭСЛ2=0,46).

Результаты подсчетов экологической системы земледелия показали, что данная агроэкосистема в результате эрозии и насыщенности севооборотов техническими культурами происходит активный расход гумуса, а значение Кэз в первом звене (пар–ячмень) - 0,58 свидетельствует о умеренной экологичности используемых систем земледелия. Баланс гумуса отрицательный (79,2). Определение основных показателей и функционирование систем позволяет исследовать происходящие в них внутренние процессы формирование первичной продукции.