Агропроизводственная характеристика пахотных почв Пинежского района Архангельской области и разработка приемов их рационального использования и повышения п

Введение

Глава 1. Природные условия почвообразования и почвы Пинежского района Архангельской области

1.1 Географическое положение и характеристика природных условий почвообразования на территории района

1.1.1 Климат и типы водного режима, гидрографическая сеть. Влияние климатических факторов на почвообразование

1.1.2 Геологическое строение территории района. Характеристика почвообразующих пород. Влияние почвообразующих пород на характер почвообразования и на физико-химические свойства почв

1.1.3 Рельеф: макро-, мезои микроформы рельефа на территории района. Влияние форм рельефа на почвообразования и характер почвенного покрова

1.1.4 Характеристика природной и культурной растительности на территории района. Роль растительности в формировании почвенного покрова

1.1.5 Хозяйственная деятельность человека и ее влияние на почвообразование, и плодородие почв района

1.2 Почвенный покров района и его характеристика

1.2.1 Систематический список важнейших почв района

1.2.2 Морфологическое описание 2 типов почв наиболее распространенных в районе. Характеристика основных почвообразовательных процессов, формирующих эти почвы

1.2.3 Физико-химическая характеристика 2 наиболее распространенных типов пахотных почв (гранулометрический состав и оструктуренность, содержание и состав гумуса; содержание подвижных форм азота, фосфора, калия; содержание и состав обменных катионов; кислотно-основные свойства) Глава 2. Агропроизводственная характеристика пахотных почв и разработка приемов их рационального использования и повышения плодородия

2.1 Оценка гумусного состояния дерново-подзолистых почв и обоснование норм органических удобрений для обеспечения бездефицитного баланса гумуса в них

2.1.1 Определение основных показателей гумусного состояния 2-х разновидностей дерново-подзолистых почв

2.1.2 Расчет баланса гумуса для изучаемых почв в севообороте и норм органических удобрений для компенсации потерь гумуса

2.2 Состав обменных катионов и реакция среды в пахотных дерново-подзолистых почвах и обоснование норм известковых удобрений

2.2.1 Расчет степени насыщенности основаниями

2.2.2 Расчет норм извести

2.2.3 Определение нормы известковых удобрений и сдвиг рН после проведения известкования изучаемых разновидностей почв

2.3 Оценка питательного режима дерново-подзолистых пахотных почв и обоснование потребности их в минеральных удобрениях

2.3.1 Определение обеспеченность 2-х разновидностей почв доступными формами фосфора и калия

2.3.2 Определение нормы минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры

2.4 Основные мероприятия по рациональному использованию и охране дерново-подзолистых почв Заключение Список используемой литературы

Почва — одно из важнейших природных богатств, которые подарила природа человечеству. Она обеспечивает потребности растений в питании для создания той первичной биомассы, которая используется в дальнейшем человеком, животными и микроорганизмами. Почва является средством производства в сельском хозяйстве, так как она обладает особым свойством — плодородием. В формировании любой почвы принимают участие горные породы, климат, растительные и животные организмы и другие, так называемые факторы почвообразования. Их взаимодействие и определяет возникновение в природе почв разных типов. На территории Архангельской области Пинежского района факторы почвообразования отличаются значительным разнообразием, от этого и зависит неоднородность ее почвенного покрова. Основными типами почв в области являются дерново — подзолистые и подзолистые.

Цель данной работы — изучить почвы Пинежского района Архангельской области и разработать мероприятия по их рациональному использованию и охране. В соответствии с определенной целью были поставлены следующие задачи:

1) Изучить географическое положение и характеристику природных условий почвообразования на территории района

2) Изучить почвенный покров и его характеристику

3) Оценить гумусное состояние дерново-подзолистых почв и обосновать норму органических удобрений для обеспечения бездефицитного баланса гумуса в них

4) Определить состав обменных катионов и реакцию среды в пахотных дерново-подзолистых почвах и обосновать норму известковых удобрений

5) Оценить питательный режим дерново-подзолистых пахотных почв и обосновать их потребности в минеральных удобрениях

6) Разработать основные мероприятия по рациональному использованию и охране дерново-подзолистых почв

Глава 1. Природные условия почвообразования и почвы Пинежского района Архангельской области

Основы учения о факторах почвообразования заложены В. В. Докучаевым, который установил, что почва как особое природное тело формируется в результате тесного взаимодействия следующих факторов — климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности. Сочетание факторов почвообразования — это комбинация экологических условий развития почвообразовательного процесса и почв. Изучение каждого фактора почвообразования предусматривает его характеристику по определенным параметрам и оценку его роли в почвообразовании.

Наряду с указанными природными факторами почвообразования выделяется еще один — хозяйственная деятельность человека, оказывающая как прямое, так и косвенное влияние на почвообразование, и почвенный покров. (Кауричев И.С., 1989)

1.1 Географическое положение и характеристика природных условий почвообразования на территории района

Пинежский район расположен на северо-востоке Архангельской области. Район вытянут с северо-запада на юго-восток. Находится между 65° 20 и 63° с.ш. и 41° 45 и 47° 45 в. д. Протяжённость района с северозапада на юго-восток -339 км, с запада на восток — 204 км.

В тектоническом отношении территория приурочена к Восточно-Европейской платформе, фундамент которой представлен гранитно-метаморфическими комплексами архейско-протерозойскими возраста. Осадочный чехол сложен палеозойскими отложениями, в верхней части которого отмечаются гипсы, ангидриты, известняки, доломиты пермского возраста. Рельеф территории равнинный, в пределах района отмечается Мезенская низменность, к которой приурочены Кулогорское и Беломорско-Кулойское плато и Двинско-Мезенским водоразделом.

Климат умеренно-континентальный с холодной зимой и прохладным летом. Коэффициент увлажнения избыточный. Район подвержен частым вторжениям воздушных арктических масс, воздействию циклонов с Атлантики (особенно осенью и зимой), а также континентальных воздушных масс, что определяет большую изменчивость погоды. Гидрографическая сеть района представлена рекой Пинегой и её притоками, озёрами и болотами. Таким образом, природные условия почвообразования района разнообразны. (Бызова Н.М., 2001)

1.1.1 Климат и типы водного режима, гидрографическая сеть. Влияние климатических факторов на почвообразование

Пинежский район Архангельской области расположен в зоне умеренно-континентального климата с продолжительной холодной зимой и умеренным тёплым летом. Продолжительность периода со средними суточными отрицательными температурами около 200 дней. Резкое различие в балансах лучистой энергии летом и зимой во многом складывается влиянием морей Северного ледовитого океана, поэтому разница средних температур января и июля составляет менее 27?. По данным Пинежской гидрометеостанции среднемесячная температура июля составляет 18 °C, а среднемесячная температура января — -14°С. В течении года на территории Пинежского района выпадает примерно 500 мм осадков. Больше осадков выпадает в тёплый период года. Летом они преимущественно ливневого характера и нередко сопровождаются грозами. Осенью преобладают обложные дожди. Снежный покров устойчив на всей территории, держится он, начиная с декабря и заканчивая апрелем. Средняя высота снежного покрова — 60 см. Воздух влажный во все сезоны года. Для дерново-подзолистых почв, учитывая климатические характеристики, свойственен промывной тип водного режима. (Агроклиматический справочник, 1961)

Климат оказывает воздействие на ход и скорость почвообразования как непосредственно, так и опосредовано, изменяя другие факторы почвообразования. Прямое воздействие климата проявляется в тепловом и водном режиме почв, которые определяют многие биогеохимические превращения и миграцию химических элементов и веществ в самой почве. Но еще более глубокое воздействие на почвообразование оказывает климат косвенным путем. Он определяет условия жизни, видовой состав биоценозов, их продуктивность, характер биологического круговорота и др.(Бызова Н.М., 2001)

Гидрографическая сеть представлена рекой Пинегой, её притоками, озёрами, подземными водами и многочисленными болотами.

Питание рек смешанное с преобладанием снегового. Замерзают они в первой половине ноября, вскрываются в конце апреля — начале мая. В последние годы отмечается обмеление рек и снижение численности рыбы в реках района. Связано это в основном с вырубкой лесов в долинах рек.

Река Пинега. Река берёт начало на болотистом Пинего-Двинском водоразделе от слияния рек Белой и Чёрной Пинежек. На 94-м километре от г. Архангельска впадает в Северную Двину, является её правым притоком. Длина Пинеги -779 км. Ширина реки 400−600 м. Глубина — 1−3,5 м. Площадь бассейна составляет 42 000 км². Русло реки в верхнем течении извилистое. Характерной особенностью является наличие большого количества кос, перекатов. Так, от Согры до УстьПинеги насчитывается свыше 120. Река равнинная, спокойная, без больших порогов и водопадов. На большем своём протяжении река течёт на северо-запад. У п. Пинеги она изменяет направление к юго-западу и течёт так до устья. Река Пинега на всём своём протяжении вбирает в себя 48 рек и речек: Юла, Покшеньга, Выя, Сура (левые притоки), Сотка, Нюхча, Явзора, Ёжуга (правые притоки). Вид долины Пинеги существенно преображается от истоков до устья. Причины этого не только в увелечении размеров реки, но и в смене состава горных пород. Облик верхней Пинеги (до с. Сура) можно передать двумя словами — северная лесная река со спокойным, неторопливым течением. Небольшая река как бы зажата с двух сторон холмистыми моренными равнинами. От Суры характер речной долины меняется: река начинает активно петлять. Ниже д. Явзора всё чаще встречаются живописные участки обрывистого берега — так называемые щелья. Они перемежаются крупными массивами песчаных пляжей. Ниже Карпогор Пинега напоминает уральскую реку — берега её круты и сложены известняками и мергелями. Деревни стоят высоко над рекой, в каждой есть своя обзорная точка. Зауженный характер долины связан с тем, что река попадает в зону влияния БеломорскоКулойского плато. Ниже поселка Пинега река впадает в зону редкого для Русского Севера гипсового карста (район Голубинского заказника), соответственно ещё более возрастают расчлененность и декоративность рельефа. В районе Кузомени Пинега снова превращается в спокойную северную реку.

Река Юла — левый приток р. Пинеги. Длина 236 км, площадь бассейна 5980 км². Протекает по слегка всхолмлённой равнине, бассейн сильно заболочен. В русле встречаются небольшие пороги.

Река Сура впадает в реку Пинегу на 394 км слева. Длина реки 96 км. Исток — озеро Юромское, в которое впадают 2 малые речки — Юрома и Соросора. Течёт с югозапада на северовосток. Река имеет 8 притоков — речушек и 53 ручья. Коэффициент извилистости — 1,6.

Река имеет небольшой бассейн, находящийся в одной климатической зоне. Ширина реки в верхнем течении около 20 м, в среднем течении -30 м, в нижнем — 32 м. Глубина реки варьируется от 0, 18 м до 1,5 м. Правый берег высокий, зрозионный, а левый — пологий, аккумулятивный. В последние годы река сильно мелеет жарким летом и поэтому мели и перекаты есть на протяжении всей реки. Грунт дна — галечник, песок, редко — глина.

Озера. Кроме рек в районе большое количество озёр. Происхождение озёрных котловин ледниковое и карстовое. В Пинежском районее более 400 озёр, большинство из них карстовые по происхождению и представляют собой заполненные водой воронки. В карстовых районах озёрная вода повышенной минерализации. Встречаются солёные озёра. В целом по району преобладают ледниковые котловины. Вода в озёрах пресная, жёлто-коричневая, гидрокарбонатная. В долинах рек часто встречаются пойменные озерки — старицы. Отличаются они небольшой глубиной и размерами.

Болота в районе имеют большое распространение (14%), но больше их на севере и северо-востоке района. Преобладают верховые болота. В растительном покрове таких болот главную роль играют сфагновые мхи. Здесь растут багульник, пушеница, морошка, клюква, болотная сосна.

Крупные болота: Пахта, Сухое, Саблинки (Сурский куст), Сарпанское, Солоболото, Торомское, Вальтегорское (Труфаногорский куст), Шильмушское, Ягодное, Толстяновское (Карпогорский куст).(Ларин О. И., 1988).

1.1.2 Геологическое строение территории района. Характеристика почвообразующих пород. Влияние почвообразующих пород на характер почвообразования и на физико-химические свойства почв

Геологическое строение определяется стратиграфическими и тектоническими особенностями. В тектоническом отношении территория находится на севере Русской плиты в пределах Восточно-Европейской платформы. В геологическом строении принимают участие породы различного возраста и состава. Наиболее широко развиты осадочные породы палеозоя. В каменноугольном и начале пермского периода почти на всей территории района в морских условиях образовались известняки, доломиты, гипсы и ангидриты.

По характеру рельефа территория района подразделяется на Мезенскую низменность в северной части района и ДвинскоМезенский водораздел в Среднем и Верхнем Пинежье, в южной части района. На территории Мезенской низменности выделяют Кулогорское и БеломорскоКулойское плато, ПинежскоКулойская низменность, которые приурочены к Нижнему Пинежью Беломорско-Кулойского плато с абсолютной высотой — 90−228 м. По типу морфоструктуры это денудационное плато, развитое на осадочных породах венда и палеозоя с преобладанием новейших поднятий. В современном рельефе наиболее чётко выражены платообразные поверхности, расчлененные глубокими эрозионными долинами, в которых встречаются каньонообразные замкнутые котловины глубиной до 200 м и более. Платообразные поверхности чередуются с валдайскими моренными равнинами с отдельными конечно-моренными и озёрными грядами и холмами и небольшими участками ледниковоозёрных равнин. Следствием древних геологических процессов является система карстовых пещер в среднем течении Пинеги. Уникальность карста Пинежья определяется геологической историей региона, действием материковых оледенений четвертичного периода. Пинежский карст развит в карбонатных и сульфатных породах. На Пинежье присутствуют формы поверхностного карста, обычные для равнинных и горных карстовых областей: карры, рвы, цирки, воронки, западины, котловины, овраги, суходолы. Развиты здесь редкие и уникальные формы, присущие только северному карсту: лога, шелопняки и шелопняковые поля, останцы, башни, польеобразные депрессии.

Кулогорское плато расположено в междуречье Пинеги и Кулоя, к востоку от Кулойского канала. Его абсолютная высота — 50 — 100 м. Интересно оно тем, что там находится крупнейшая система пещер КулогорскаяТроя у д. Кулогоры. Состоит из трёх пещер, общей длиной 16 248 м. Три основных входа расположены в подножии задернованного Кулогорского уступа. Здесь широко развиты заросли ледяных кристаллов, покровные и натёчные льды.

ДвинскоМезенский водораздел имеет абсолютные отметки- 50−120 м. характер водораздела равнинный. На поверхности плато местами насажены холмы, сложенные ледниковым мореным материалом. Расчленён Пинежской низменностью, в пределах которой протекает р. Пинега. Это территория Верхнего и Среднего Пинежья представляет собой волнистую ледниковоозёрную равнину. Абсолютные отметки от 50 до 100 м.

Почвообразующие породы — это горные породы, представляющие собой рыхлую кору выветривания, образующуюся в результате развития экзогенных процессов (внешние силы, солнце). Гранулометрический состав материнских пород определяет гранулометрический состав почв и в значительной степени их физические и водно-физические свойства: плотность, пористость, водопроницаемость, влагоемкость и т. д. От него зависят скорость и характер превращения в почве растительных и животных остатков, а также органических удобрений. Для дерново-подзолистого типа почв характерны почвообразующие породы, свойственные для ледникового аккумулятивного рельефа, располагающиеся на плоской и моренной равнине, местами эродированная ледниковыми водами.

Господствующее положение в почвенном покрове района занимают подзолистые почвы. Эти почвы характеризуются неблагоприятными водно-физическими и агрохимическими свойствами: избыточно-увлажненные, имеют кислую реакцию среды, бедны питательными веществами, содержат повышенное количество закисного железа, вредного для произрастания культурных растений. (Иванова А.А., 2008)

1.1.3 Рельеф: макро-, мезо-, и микроформы рельефа на территории района. Влияние форм рельефа на почвообразование и характер почвенного покрова.

Пинежье — самая северная на Восточно-Европейской равнине область широкого развития поверхностного карста. В районе заповедника встречается преимущественно покрытый гипсово-ангидритный карст.

Сложный и многообразный карстовый рельеф — следствие как древних процессов, имеющих геологический возраст в миллионы лет, так и современных рельефообразующих процессов. Широкому распространению и развитию карста способствует приповерхностное залегание толщи пермских гипсов и ангидритов, морских солей, отложившихся 180 млн. лет назад на дне мелких высыхающих заливов и лагун. В мезозое происходил размыв перекрывающих их красноцветных пород, по трещинам вода проникала в толщу гипсов. Уже тогда, как полагают, сформировался карстовый ландшафт и возникли пещеры, общая протяженность подземных ходов которых достигала десятков километров. Развитие карста было приостановлено оледенениями четвертичного периода. Ледники выровняли рельеф, продавили своды пещер. Так, вероятно, возникли такие карстовые лога, как Мосеев, Визгунов, Карьяловский и др. В обрывистых стенках логов и сейчас видны гроты и ниши — остатки сводов мезозойских пещер, зияют входы в многочисленные галереи. Нередко из отверстия в одном борту лога вытекает ручей и через несколько десятков метров уходит под землю, в черный провал у стены противоположного борта. Лога тянутся иногда на 3—5 км.

Ледники оставили после себя покров моренных суглинков, который в значительной мере затормозил развитие карстовых процессов. В междуречьях сформировалась типичная для северной тайги моренная равнина с невысокими уплощенными грядами и обширными пространствами болот. В современный период карстовые процессы вновь активизировались. (Карстовые ландшафты Пинежья, 2007)

Значение рельефа в формировании почв и развитии почвенного покрова велико и разнообразно. Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов и оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы. Все это приводит к поселению и развитию различной растительности, к существенным отличиям в синтезе и разложении органического вещества, превращении почвенных минералов и, в конечном счете, к образованию разных почв в различных условиях рельефа. (Кауричев И. С., 1989)

1.1.4 Характеристика природной и культурной растительности на территории района. Роль растительности в формировании почв

Основной тип растительности района — леса. Леса — национальное богатство. Лес, как известно, является источником деловой древесины, сырья для ряда химических производств, топлива; в лесу мы находим неограниченные ресурсы лекарственных и пищевых растений. Леса, положительно влияя на окружающую среду, приобретают большое защитное, оздоровляющее (рекреационное) и эстетическое значение. Лесистость территории района 76%. Преобладают ельники из ели сибирской (73%), меньше сосняков (16%), березняков (7%), и лиственничников (5%). Вдоль рек заросли ивняка, ольховники, в сограх — красная и чёрная смородина. На лесных вырубках и вдоль трасс — дикая малина. Около каждого населённого пункта имеются сосновые боры со значительными запасами грибов, ягод. По берегам рек распространены пойменные луга, которые часто отделены от русла реки узкой полосой ольшаников с черёмухой и смородиной. Травостой на таких лугах густой и богатый по видовому составу. Луговая растительность занимает незначительные площади. Из злаковых встречаются тимофеевка луговая, ежа сборная, овсяница луговая. Много и бобовых: клевера, чины луговой, горошки. Поражает обилие и цветковых растений: колокольчики, лютики, ромашки луговой и лекарственной, герани луговой, подмаренника и других. (Бызова Н.М., 2002)

Растения — единственный первоисточник органических веществ в почве, основной функцией их как почвообразователей следует считать биологический круговорот веществ — поступление из почвы элементов питания и воды, синтез органической массы и возврат ее в почву после завершения жизненного цикла. Вследствие биологического круговорота развивается почвенный профиль и основное свойство почв — плодородие. Характер участия растений в почвообразовании различен в зависимости от типа растительности и интенсивности биологического круговорота. (Кауричев И.С., 1989)

1.1.5 Хозяйственная деятельность человека и ее влияние на почвообразование, и плодородие почв района

Воздействие человека на естественный почвообразовательный процесс — главная особенность современного этапа развития почв и один из наиболее интенсивно действующих факторов почвообразования. Человек воздействует на почву и непосредственно (обработка, внесение удобрений, проведение различных мелиорализаций), и косвенно (изменение фитоценозов, элементов климата). Главная цель антропогенного воздействия — улучшение почвы, расширенное воспроизводство ее плодородия и увеличение продуктивности земельных угодий.

Для окультуривания почв, повышения их плодородия и получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных растений необходимо осуществить комплекс агротехнических и других мероприятий. Наиболее важными, из которых являются: правильная обработка почвы, применение органических и минеральных удобрений, известкование почв, создание мощного окультуренного пахотного слоя, борьба с избыточным увлажнением почв. Максимальный эффект от применения указанных мероприятий достигается на фоне правильных севооборотов.

При планировании и осуществлении перечисленных мероприятий следует строго учитывать свойства почвы, особенности возделываемых культур и все природные и экономические условия хозяйства.

Правильная обработка почвы играет огромную роль в окультуривании почв, в получении высокого урожая сельскохозяйственных растений, улучшает водные, воздушные, тепловые свойства почв, усиливает микробиологические процессы, что приводит к образованию доступных для растений питательных веществ, обеспечивает качественную заделку удобрении и борьбу с сорняками и вредителями сельскохозяйственных культур.

Почвы Пинежского района бедны питательными веществами, но достаточно увлажнены, поэтому удобрения здесь высокоэффективны.

Наибольшую потребность на подзолистых и дерново-подзолистых почвах растения испытывают в азотных и фосфорных удобрениях, а затем и в калийных. На некоторых почвах под отдельные культуры следует вносить марганцовые, молибденовые, медные, борные и другие микроудобрения.

При размещении азотных удобрений необходимо учитывать степень гумусированности почв и их механический состав. Лучшей нитрификационной способностью обладают дерново-карбонатные и пойменные почвы, а среди дерново-подзолистых — хорошо окультуренные. Чем ниже содержание гумуса, кислее почвы и сильнее их оподзоленность, тем ниже их нитрификационная способность. Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы характеризуются низкой нитрификационной способностью. Нитратные азотные удобрения при промывном типе водного режима могут легко вымываться из почвы, поэтому их целесообразнее вносить непосредственно перед посевом или посадкой сельскохозяйственных культур и в период вегетации. Сильнокислые почвы, имеющие не благоприятный фосфатный режим в связи с сезонным избыточным поверхностным увлажнением, содержат повышенное количество подвижных форм железа и алюминия, которые связывают фосфорную кислоту в труднорастворимые соединения. В этом случае предпочтительнее местное внесение фосфорных удобрений. На почвах, имеющих более благоприятные агрохимические свойства (меньшую кислотность, большую сумму обменных оснований, меньшее содержание подвижного алюминия), растения эффективнее отзываются на применение фосфорных удобрений.

На кислых почвах положительный результат дает применение фосфоритной муки, в которой фосфор находится в форме труднорастворимого трехзамещенного фосфата кальция Са3(Р04)2. Под влиянием потенциальной кислотности он переходит в растворимое состояние [СаНР04 или Ca (H2P04)2 и используется растениями.

Содержание подвижного калия в большой степени связано с механическим составом. Для легких почв характерно низкое и очень низкое содержание подвижного калия. Наиболее эффективно применение калийных удобрений на почвах с хорошей обеспеченностью доступными формами азота и фосфора.

Большое значение в повышении плодородия почв района имеют органические удобрения (навоз, различные виды компостов и др.). Они не только источники элементов питания, особенно азота и фосфора, но и важное средство обогащения почв гумусом, улучшения агрофизических свойств, микробиологического режима, снижения кислотности. Более гумусированные почвы эффективнее отзываются повышением урожая возделываемых культур.

Повышенная кислотность дерново-подзолистых почв значительно снижает урожаи сельскохозяйственных культур. Неблагоприятные свойства кислых почв приводят к нарушению нормальных жизненных процессов в растениях. Известкование устраняет избыточную кислотность, вредную для микрофлоры, улучшает физические свойства, повышает эффективность удобрений и урожаев сельскохозяйственных культур.

В дерново-подзолистых почвах 85—95 % корней культурных астений расположено в пахотном слое, который обычно имеет мощность 20—22 см. Чем больше объем и глубина пахотного слоя, тем лучше условия для развития подземной и надземной части растений. В подзолистом и иллювиальном горизонтах вследствие их неблагоприятных свойств корневая система растений распространяется очень слабо. Создание хорошо окультуренного горизонта в 25—30 см обеспечивает большие запасы питательных веществ и продуктивной влаги в почве. Эффективность всех мероприятий при этом значительно возрастает, и, таким образом, возникают наиболее благоприятные условия для развития сельскохозяйственных культур и получения высоких и устойчивых урожаев.

Мощный пахотный слой дерново-подзолистых почв создается припахиванием нижележащих малоплодородных горизонтов. Поэтому даже в старопахотных почвах углубление пахотного горизонта должно сопровождаться обязательным внесением органических и минеральных удобрений, а если почвы кислые, то и известкованием. Это тем более необходимо при распашке целинных дерново-подзолистых почв.

В Пинежском районе большие площади занимают пахотные почвы, испытывающие кратковременное (15—30 суток) избыточное увлажнение, которое наблюдается летом из-за обильного выпадения в это время осадков. Избыточная влажность накладывает существенный отпечаток на агрономические свойства почв и характер земледелия.

Развитие временных восстановительных процессов в период переувлажнения почв отрицательно сказывается на их фосфатном и азотном режимах. Застаивание воды на пашне со слабым уклоном поверхности часто связано с неровностями микрорельефа пахотного слоя, обусловленного глыбистой вспашкой, огрехами, разъемными бороздами поперек возможного стока воды и т. д. Значительно улучшить использование пахотных почв временного избыточного увлажнения можно, помимо повышения качества обработки почв, применяя несложные агромелиоративные приемы, такие как узкозагонная вспашка, бороздование, рыхление подпахотного слоя, профилирование поверхности, посев на гребнях и др. В некоторых случаях эти приемы могут оказываться достаточными и без проведения дорогостоящих гидромелиоративных работ. (Кауричев И.С., 1989)

1.2 Почвенный покров района и его характеристика

почва гумусный удобрение Почвенный покров Пинежского района разнообразен по составу и отражает мозаичность и неоднородность строения рыхлого четвертичного покрова, а также характер поверхностного рельефа и связанные с ним дренажные условия. В почвенном покрове преобладают подзолистые, дерново-подзолистые, болотно-подзолистые и болотные торфяные почвы. Однако в сильнозакарстованных областях появляются более характерные для гор сильнощебнистые, неполноразвитые почвы, почвы с сильным влиянием процессов денудации и аккумуляции, а также формируется спектр необычных почв на древних породах — сульфорендзин на плотных гипсах, буроземов на красноцветных породах и рендзин на известняках. (Горячкин С.В., 2010)

1.2.1 Систематический список главнейших почв района

1.2.2 Морфологическое описание профилей 2 наиболее распространенных типов почв. Характеристика основных почвообразовательных процессов, формирующих эти почвы

Дерново-подзолистые почвы. Эти почвы развиваются под воздействием дернового и подзолистого процессов почвообразования. В верхней части профиля они имеют гумусовый, перегнойно-аккумулятивный горизонт, сформировавшийся под влиянием дернового процесса, ниже — подзолистый, элювиальный горизонт, образовавшийся в результате подзолистого процесса (рис.1). Почвенный профиль был взят на территории леса с. Карпогоры Пинежского района, Архангельской области.

А0-лесная подстилка, состоящая из растительных остатков разной степени разложенности, мощностью 5 см.

А1-дерновый, гумусовый, серый, рыхлый, много корней, мощностью 22 см.

А2-подзолистый, наиболее осветленный, бесструктурный, мощностью 12 см.

А2В-переходный горизонт, неоднородный по цвету, мощностью 10 см.

В-иллювиальный, красно-бурый, призматический, мощностью 28 см.

С-материнская порода. (Горячкин С.В., 2010).

Дерново-подзолистые почвы могут образовываться в результате как попеременного, так и совместного воздействия подзолистого и дернового процессов.

Основная сущность дернового процесса почвообразования заключается в накоплении гумуса и питательных веществ в верхнем горизонте почвы. В наиболее чистом виде этот процесс протекает под воздействием травянистой растительности, органические остатки которой откладываются не только на поверхности, но и в массе почвы. Травянистая растительность с помощью своей мощной корневой системы извлекает из почвы и материнской породы зольные элементы питания и закрепляет их в верхних горизонтах в составе органического вещества. При разложении органических остатков травянистых растений образуются гумусовые вещества, которые, вступая во взаимодействие с минеральной частью почвы, способны накапливаться в больших количествах. В результате этого в верхней части почвы формируется гумусово-аккумулятивный горизонт, характеризующийся повышенным содержанием элементов питания растений, благоприятными физическими и физико-химическими свойствами, высокой активностью биологических процессов.(Новицкий М.В., 2009)

Подзолистые почвы. Эти почвы характеризуются неблагоприятными водно-физическими и агрохимическими свойствами: избыточно-увлажненные, бесструктурные, имеют кислую реакцию среды, бедны питательными веществами, содержат повышенное количество закисного железа, вредного для произрастания культурных растений. Профиль подзолистой почвы представлен в рисунке 2. Почвенный профиль был взят на территории Пинежского заповедника Пинежского района Архангельской области.

A0- Лесная подстилка бурого цвета, состоит из слаборазложившегося хвойного опада, мощностью 4 см.

A2- Элювиальный (подзолистый, горизонт вымывания), белесоватого цвета, мощность 8 см. Легкосуглинистый.

В — Иллювиальный (горизонт вмывания) горизонт, охристо-жёлтого цвета, мощностью 10 см, среднесуглинистый.

ВС — Переходный горизонт, коричневого цвета, мощностью 15 см, среднесуглинистый.

С — Материнская почвообразующая порода, коричневого цвета, тяжелосуглинистая.

Подзолистые почвы образуется в результате воздействия подзолистого процесса. Подзолистый процесс проявляется при интенсивном промывном режиме почвы и выражается в глубоком разложении ее минеральной части и выносе на глубину продуктов выветривания. Этот процесс совершается под хвойным лесом в условиях быстрого разложения растительных остатков плесневыми грибками и сопровождается накоплением фульвокислот.

Под воздействием подзолистого процесса почва приобретает определенное строение всего профиля. В верхней части почвенного профиля ниже аккумулятивного горизонта формируется белесый элювиальный горизонт А2, обычно насыщенный кристалликами вторичного кварца. За счет выноса из верхних горизонтов кренаты железа и алюминия выпадают из раствора в осадок и образуют нижний иллювиальный горизонт В, резко отличающийся по бурой окраске, обилию рудяковых зерен и плотности сложения.(Горячкин С.В., 2010)

Рис. 1. Профиль дерновоподзолистых почв Рис. 2. Профиль подзолистых почв

1.2.3 Физико-химическая характеристика 2 наиболее распространенных типов пахотных почв (гранулометрический состав и оструктуренность, содержание и состав гумуса; содержание подвижных форм азота, фосфора, калия; содержание и состав обменных катионов; кислотно-основные свойства

Дерново-подзолистые почвы по гранулометрическому составу суглинистые. Верхние горизонты этой почвы по сравнению с материнской породой обеднены мельчайшими частичками (>0,001 мм). В то же время содержание крупных фракций в верхних горизонтах выше, чем в материнской породе. Иллювиальный горизонт (В) более обогащен по сравнению с материнской породой и с вышележащими горизонтами самыми мелкими фракциями (<0,001 мм). Содержание гумуса в гумусовом горизонте 3%. Содержание гумуса резко снижается с глубиной в горизонте А2 составляет 0.3%. В составе гумуса преобладаю фульвокислоты над гуминовыми. В составе поглощенных катионов выделяются: среди поглощенных катионов в поглощающем почвенном комплексе поглощенный водород и алюминий. Наибольшая ненасыщенность наблюдается в самых верхних, оподзоленных горизонтах; По мере углубления, но почвенному профилю соотношение поглощенных катионов заметно изменяется: количество водорода и алюминия убывает, а Са и Mg возрастает. Наличие обменных катионов водорода придает почве кислотные свойства pH 4. Емкость катионного обмена 15 мг-экв на 100 г.

Почва имеют низкую плотность верхнего слоя, она хорошо оструктурена, имеет хорошую пористость. Валовой химический состав профиля неоднороден. Верхняя его часть обеднена соединениями железа и алюминия, и обогащена кремнеземом вследствие развития подзолистого процесса. Валовые запасы и содержание подвижных соединений азота и фосфора невелики, мало содержится и подвижных форм калия.

Подзолистые почвы. Проанализировав исследуемый тип почв, было выявлено, что в подзолистой почве механический состав изменяется в пределах от рыхлопесчанной до лёгкой глины. Самыми «лёгкими» по механическому составу оказались горизонты A2, В и BC. Наименьшее количество физической глины характерно для горизонта В. Наиболее тяжёлым по механическому составу является горизонт С, материнская порода. Содержание физической глины здесь 36%, а физического песка следовательно 64%. Связано это с особенностями формирования здесь промывного типа водного режима. Глинистые частицы вымываются из верхних горизонтов и накапливаются в нижележащих горизонтах Данная почва имеет хорошую водопрочность агрегатов (более 10мм), но их число менее 2%, поэтому агрономическая ценность такой почвы очень низка.

рН водной вытяжки характеризует актуальную кислотность почвы. Она определяется содержанием в почвенной дозе свободных ионов водорода и зависит от концентрации органических и минеральных кислот. В подзолистой почве этот показатель колеблется в незначительных пределах от 5,8 до 6,2.

Обменная кислотность определяется количеством поглощённых ионов водорода и алюминия, они вытесняются в раствор и определяют величину потенциальной кислотности.

В подзолистой почве этот показатель от 5,2 до 5,6. Кислая реакция характерна для горизонтов А2, ВС и С.

Сумма поглощённых оснований определяется разность между содержанием иона водорода в растворе до и после взаимодействия кислоты с почвой. С глубиной содержание водорода увеличивается.

Ёмкость поглощения — сумма всех поглощённых катионов. Она изменяется в данной почве от 2,6 до 20,8, что говорит о малой ёмкости поглощения.

Степень насыщенности почвы основаниями — это отношение сумм обменных оснований к ёмкости поглощения. Верхние горизонты не насыщены основаниями, а материнская порода наоборот оказалась насыщенной. Валовые запасы и содержание подвижных соединений азота и фосфора в этой почве невелики, мало и подвижных форм калия. (Горячкин С.В., 2010)

Глава 2. Агропроизводственная характеристика пахотных почв и разработка приемов их рационального использования и повышения плодородия

2.1 Оценка гумусного состояния дерново-подзолистых почв и обоснование норм органических удобрений для обеспечения бездефицитного баланса гумуса в них

Значение органического вещества в почве настолько большое, что занимает одно из первых мест в исследованиях почвоведения. Гумус — источник основных питательных элементов для растений: углерода, азота, в меньшей степени фосфора, кальция, железа, марганца и других элементов. Возможность использования некоторых из них зависит от состояния гумуса, который химически взаимодействует с неорганическими комплексами Большая часть целинных дерново-подзолистых почв Северо-Западного района Нечерноземной зоны России относится к слабогумусным. Это связано с промывным типом водного режима, сильной выщелоченностью большей части материнских пород и относительно низким биоклиматическим потенциалом региона. К числу этих же причин можно отнести и обеднённость пород илистой фракцией, поскольку около 56% таких почв относятся к песчаным, супесчаным и легкосуглинистым. (Гагарина Э.И., 1995).

2.1.1 Определение основных показателей гумусного состояния 2-х разновидностей дерново-подзолистых почв:

а) содержание и запасы гумуса (в пахотном слое);

б) обогащенность гумуса азотом — отношение С: N;

в) групповой состав гумуса, тип гумуса (по Л. Н. Александровой, 1980).

а) Содержание и запасы гумуса (в пахотном слое)

Запасы гумуса в пахотном слое почв вычисляют (в т/га) по уравнению:

X = a * d * h

где: Х — запасы гумуса, т/га;

а — содержание гумуса, %;

d — плотность сложения почвы, г/м3;

h — мощность пахотного слоя, см.

Запас гумуса для дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы:

а — 3,15%

d — 1,33 г/м3

h — 23 см Х = 3,15 * 1,33 * 23 = 96,36 т/га;

Запас гумуса для дерново-подзолистой песчаной почвы:

а — 3,05%

d — 1,28 г/м3

h — 24 см Х = 3,05 * 1,28 * 24 = 93,70 т/га

б) обогащенность гумуса азотом — отношение С:N

Отношение C: N является показателем обогащенности гумуса азотом: чем меньше это отношение, тем больше азота содержится в гумусе, и тем выше питательная ценность гумуса. Величина этого показателя неодинакова в почвах разных климатических зон, и составляет в среднем от 10 до 15. Этот показатель может заметно различаться и в пахотных почвах одной зоны, что связано с разной степенью их окультуренности.

Чтобы определить отношение C: N в гумусе, необходимо содержание гумуса пересчитать на содержание углерода ©. Для этого (исходя из среднего содержания углерода в гумусе около 58%) используют следующие коэффициенты:

1,724 ГУМУС <> С 0,579

Для дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы:

С = 3,15/1,724 или 3,15*0,579 = 1,82

C:N = 1,82/0,14 = 13;

Для дерново-подзолистой песчаной почвы:

С = 3,05/1,724 или 3,05*0,579 = 1,77

С:N = 1,77/0,11 = 16

в) групповой состав гумуса, тип гумуса (по Л.Н. Александровой, 1980).

Одним из важнейших показателей качества гумуса является тип гумуса, который определяют по соотношению в нем гминовых и фульвокислот (СГК: СФК).

В таблице 1 приведены следующие типы гумуса пахотных дерново-подзолистых почв (Александрова Л.Н., 1980)

Таблица 1. Типы гумуса (по Л. Н. Александровой, 1980)

Для исследуемой дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы характерно отношение CГК: СФК = 0,65, а для песчаной — 0,60. Обе исследуемые почвы, дерново-подзолистая легкосуглинистая и песчаная, имеют гуматно-фульватный тип гумусного профиля. Следовательно эти почвы слабоили средне-окультуренные.

2.1.2 Расчет баланса гумуса для изучаемых почв в севообороте и норм органических удобрений для компенсации потерь гумуса. Обсуждение полученных данных по балансу гумуса

Баланс гумуса является важнейшим показателем гумусного состояния почв.

Баланс гумуса — это соотношение между минерализацией (или расходом) гумуса в почве при возделывании на ней сельскохозяйственной культуры и новообразованием (приходом) гумуса в той же почве за счет гумификации растительных остатков культуры-предшественника и вносимых органических удобрений.

Баланс гумуса может быть бездефицитным (или компенсированным), если количество новообразованного гумуса за определенный период (например, за год), соответствует количеству минерализовавшегося за этот же период гумуса почвы. Он может быть отрицательным, если количество новообразованного гумуса меньше, чем минерализовавшегося; или положительным, если за год поступление в почву гумуса больше, чем его потери на минерализацию. В дерново-подзолистых пахотных почвах формируется, как правило, отрицательный баланс гумуса.

Одними из основных источников формирования гумуса в почве, а следовательно и приходной статьи гумусового баланса, являются органические вещества растительных остатков.

Расчет баланса гумуса для дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы приведен в таблице 2.

Расчет баланса гумуса для дерново-подзолистой песчаной почвы приведен в таблице 3.

Таблица 2. Баланс гумуса (почва дерново-подзолистая легкосуглинистая)

Таблица 3. Баланс гумуса (почва дерново-подзолистая песчаная)

Результаты расчетов показали, что изучаемые почвы характеризуются следующими параметрами гумусного состояния:

1.Дерново-подзолистая легкосуглинистая почва по обеспеченности гумусом относится к среднеобеспеченным, качественный состав гумуса ее гуматно-фульватный (отношение СГК: СФК равно 0,65), обеспеченность гумуса азотом-средняя (отношение С: N составляет 13).

Баланс гумуса дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы в севообороте — отрицателен (дефицит баланса гумуса за ротацию севооборота составил 6,61 т/га. Наиболее отрицательный баланс гумуса сформировался под пропашной культурой — картофелем (- 2,49 т/га). Наименее отрицателен — под многолетними травами, 1 -го года пользования и озимой ржи (от -0,71 до -0,73 т/га). Зерновые культуры по дефицитности гумуса занимают промежуточное значение (от -1,16 до -1,52 т/га).

Для компенсации потерь гумуса в почве и создания бездефицитного баланса гумуса необходимо внести: за ротацию этого севооборота — не менее 110,15 т/га навоза, ежегодно (в среднем) — не менее 18,4 т/га.

Дерново-подзолистая песчаная почвасредне обеспечена гумусом, состав гумуса этой почвы гуматно-фульватный отношение СГК: СФК равно 0,60), обеспеченность гумуса азотом-низкая (отношение С: N составляет 16).

Баланс гумуса дерново-подзолистой песчаной почвы в севообороте — отрицателен (дефицит баланса гумуса за ротацию севооборота составил 8,74 т/га. Наиболее отрицательный баланс гумуса сформировался под пропашной культурой — картофелем (- 3,19 т/га). Наименее отрицателен — под многолетними травами, 1 -го года пользования и озимой ржи (от -1,04 до -1,14 т/га). Зерновые культуры по дефицитности гумуса занимают промежуточное значение (от -1,49 до -1,88 т/га).

Для компенсации потерь гумуса в почве и создания бездефицитного баланса гумуса необходимо внести: за ротацию этого севооборота — не менее 174,8 т/га навоза, ежегодно (в среднем) — не менее 29,3 т/га.

Бездефицитный баланс гумуса складывается в том случае, когда процессы разложения органического вещества и его образования в почве уравновешены. Если накопление гумуса превышает его разложение, то идет воспроизводство гумуса и плодородие почв постоянно растет. Основным естественным источником пополнения органического вещества в почве являются: корневые и пожнивные остатки, возмещается до 50% потерь гумуса; навоз, из каждой тонны образуется до 125 кг гумуса; многолетние бобовые травы, сберегают до 200 кг гумуса; солома, из каждой тонны образуется до 200 кг гумуса.(Лапа В.В., 2009).

2.2 Состав обменных катионов и реакция среды в пахотных дерново-подзолистых почвах и обоснование норм известковых удобрений

Большинство сельскохозяйственных культур, возделываемых в Нечерноземной зоне, хорошо растут и развиваются при слабокислой и близко к нейтральной реакции среды. Однако широко используемые в земледелии Нечерноземной зоны дерново-подзолистые почвы характеризуются высокой степенью кислотности, низким содержанием гумуса, обменных оснований и питательных элементов. Основным фактором, снижающим урожайность большинства сельскохозяйственных культур в этой зоне, является высокая кислотность почвы и почвенного раствора, из-за недостатка обменных оснований в почвенно-поглощающем комплексе (ППК). Первоочередным приемом окультуривания дерново-подзолистых почв является известкование. Внесение известковых удобрений обеспечивает снижение почвенной кислотности почвы и изменение соотношения катионов в ППК, переход подвижных форм токсичных элементов (Al3+, Fe3+) в труднорастворимые соединения. (Авдонин Н.С., 1976).

2.2.1 Состав обменных катионов 2-х разновидностей дерново-подзолистых почв пахотных почв; расчет степени насыщенности этих почв основаниями; определение нуждаемости их в известковании

Степень насыщенности основаниями (V, %) рассчитывают по уравнению:

V,% = Ca + Mg/(Ca + Mg) + Hг * 100

где: Ca + Mg — сумма обменных оснований Ca2+ и Mg2+, мг-экв/100 г почвы;

Нг — гидролитическая кислотность, мг-экв Н+ на 100 г почвы.

Для дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы:

V,% = 13,7/13,7 + 3,2 * 100 = 81%

Для дерново-подзолистой песчаной:

V,% = 6,1/6,1 + 2,1 * 100 = 74,4%

2.2.2 Расчет нормы СаСО3 для изучаемых почв:

а) по величине рН солевой вытяжки и механическому составу;

б) по гидролитической кислотности;

С интенсификацией земледелия значимость известкования как средства коренного улучшения кислых почв возросло. Это связано с увеличивающимся отчуждением из них кальция и магния за счет выноса сельскохозяйственными культурами, с вымыванием атмосферными осадками, применением значительных количеств кислых минеральных удобрений.

Нуждаемость почв в известковании по величине рН солевой вытяжки, степени насыщенности основаниями и механическому составу для дерново-подзолистой легкосуглинистой и песчаной почвы слабая.

а) Определение нормы СаСО3 величине рН солевой вытяжки и механическому составу:

Для дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы: норма CaCO3 равна 3,6 т/га

Для дерново-подзолистой песчаной почвы: норма CaCO3 равна 2,8 т/га

б) Определение нормы СаСО3 по гидролитической кислотности:

Раcчет нормы CaCO3, в тоннах на 1 га, производится по уравнению:

Н = 0,05 * Нг * d * h

— 0,05 — количество СаСО3, г, необходимое для нейтрализации 1 мг-экв Н+;

— Нг — гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы;

— d — плотность сложения почвы, г/см3;

— h — глубина пахотного слоя, см.

Для дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы:

Н = 0,05 * 3,2 * 1,33 * 23 = 4,9 т/га

Для дерново-подзолистой песчаной почвы:

Н = 0,05 * 2,1 * 1,28 * 24 = 3,2 т/га Определение доз извести по гидролитической кислотности более точное, чем по величине рН и гранулометрическому составу. Хотя и этот метод имеет недостатки.