Целью нашей работы является изучение влияния минеральных и органических удобрений на физико-химические и биологические свойства чернозёма, а также на урожайность культуры сои.

Опыт проводился на чернозёмной почве Щигровского района Курской области по схеме 1. Контроль. 2. Минеральное удобрение (N₅₀P₈₀K₅₀). 3. Органическое удобрение (Сухой куриный помёт). Повторность опыта 3-кратная. Лабораторно-аналитические исследования проведены в лаборатории агропочвоведения ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии. Наблюдения, анализы и учет проводились согласно существующим методикам, принятым в полевых и лабораторных исследованиях по почвоведению и общему земледелию. Содержание гумуса в почве определялось по методу И.В. Тюрина в модификации Б.А. Никитина со спектрофотометрическим окончанием по Д.С. Орлову и Н.М. Гриндель; структурно-агрегатный состав почвы – по методу Н.И. Саввинова; обменно-поглощенные основания – трилонометрическим методом; рН водной и солевой вытяжки – потенциометрическим методом; интенсивность разложения целлюлозы – методом Мишустина, Вострова и Петровой (по интенсивности разложения полотна).

Плодородие почвы в значительной степени зависит от содержания органического вещества, т.е. от количества и качества гумуса в ней. Органическое вещество почвы является тем главным компонентом, который определяет ее биологическую активность и физические свойства. При оценке гумусного состояния чернозема весьма важно изучить динамику его содержания. Доля гумуса  в варианте без удобрения снизилась на 0,65% к концу вегетационного периода. Применение  минеральных удобрений не способствовало накоплению гумуса, его содержание уменьшилось на 0,22%. Таким образом, достоверно установлено, что  минеральные удобрения, вносимые в  дозах N₅₀P₈₀K₅₀, не обеспечивают сохранение содержания гумуса в черноземе. А вот внесение птичьего помёта обеспечивало накопление гумуса в почве. Содержание его возрастало относительно исходных значений на 0,38%.

Рассматривая влияние систем удобрения в среднем по опыту на
pH, можно сделать вывод, что минеральные удобрения  способствовали существенному подкислению почвы, и разница по сравнению с началом опыта составила 0,63  ед. (табл. 1).

Таблица 1- Влияние минеральных и органических удобрений на физико-химические и биологические свойства чернозёма

*30-40 кг/га доза куриного помета; ИРЦ** – интенсивность разложения целлюлозы за вегетационный период; 1 – начало вегетационного периода;  2- конец вегетационного периода.

Это объясняется поглощением почвой катионов, входящих в состав удобрений, и подкислением реакции почвенного раствора в результате вытеснения из поглощающего комплекса водорода и алюминия, а также физиологической кислотностью минеральных удобрений. По этой же причине уменьшается содержание суммы обменно-поглощенных оснований   на 2,6 мг/100 г почвы. В свою очередь органические удобрения практически не оказали влияние на величину pH, но увеличили содержание обменных оснований к концу вегетационного периода на 3,6 мг/100 г почвы. Причём изменилось только содержание Mg²⁺, количество Ca²⁺ осталось неизменным.

Структурное состояние почв оказывает большое влияние на агрономические свойства и плодородие почв. От структурного состояния зависят водный, воздушный и тепловой режимы почв, с которыми, в свою очередь, связаны окислительно-восстановительный, питательный и микробиологический режимы. Структурное состояние почвы  оценивается как отличное. Внесение в почву минеральных удобрений и птичьего помета увеличивает содержание агрономически ценных фракций, таким образом, повышая коэффициент структурности. В канун уборки снижение глыбистости и увеличение доли зернистых фракций приводят к отличной оструктуренности. Агрегатный состав был наилучшим при органической системе удобрений.

Результаты наших исследований показали, что внесение в почву N₅₀P₈₀K₅₀ и птичьего помёта повлияло на скорость микробиологических процессов в почве. Представленные данные свидетельствуют о том, что наименьшее разложение целлюлозной ткани  отмечено на неудобренном фоне. Так, на  варианте без удобрений процент разложения целлюлозного полотна составил 25 %, тогда как применение удобрений увеличило этот показатель на 35,5% (минеральные удобрения) и 41,5%(органические удобрения). Самый низкий показатель  активности микроорганизмов был у контроля. Вероятно, здесь наблюдался наименьший рост численности почвенных бактерий ввиду наименьшего количества доступных растениям элементов питания и, следовательно, наименее развитой корневой системы, а также относительно небольшого количества корневых выделений.

Удобрения оказали влияние не только на свойства почвы, но также и на урожайность сои (табл. 2).

Таблица 2 – Урожайность сои

Наибольшую урожайность зерна сои обеспечили органические удобрения -36,3 ц/га (на 32% больше, чем контрольный вариант), минеральные удобрения также повысили урожайность – 33,5 ц/га( на 22% больше контроля).

Таким образом, по результатам исследований установлено, что применение органических и минеральных удобрений оказало значительное влияние на изменение физическо-химических и биологических  свойств чернозёма. Увеличение  содержания гумуса выявлено только при внесении органических удобрений. Интенсивность разложения целлюлозы характеризовала биологические свойства почвы. Птичий помёт увеличил ИРЦ на 41,5%, минеральные удобрения – на 35,5%. И органические, и минеральные удобрения повысили урожайность сои.

Из разных веществ почвы для жизни растений необходимы: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо и вода. Все необходимые растению питательные вещества называют элементами пищи растений. С урожаями разных культур из почвы выносятся данные элементы [2].

Разные культуры в зависимости от их облиственности, продолжительности вегетации и  количества  корневых и пожнивных остатков не в одинаковой степени воздействуют на физические свойства почвы. Чем гуще растительный покров, тем лучше он предохраняет почву от разрушительного действия дождей и ливней. Чем большее количество  корневых и пожнивных остатков, тем больше накапливается перегноя в почве и улучшается её структурное состояние. В этом отношении  набольшую ценность представляют многолетние бобовые травы, у которых корневая масса, богатая азотом, сильно превосходит надземную часть растений [3].

Значение физических свойств почвы для ее плодородия никогда не подвергалось сомнению. В настоящее время в условиях ускоренной интенсификации земледелия их значение еще более возрастает. Одна из причин этого — все более сильное  проявление фактов ухудшения физических свойств почвы в результате применения многочисленных обработок. Другая причина — необходимость поддержания физических свойств в благоприятном интервале значений [1]. Это необходимые условия получения запланированной отдачи от удобрений и мелиорации, применение которых в последние годы очень снизилось. Обе названные причины обусловливают необходимость систематических исследований физических свойств почв в направлении их оптимизации [4].

Потери гумуса отражаются на структурном состоянии черноземов. При сельскохозяйственном использовании в нем четко прослеживается увеличение глыбистости в верхней части гумусово-аккумулятивного горизонта и понижение колличества агрономически ценных структурных агрегатов [5].

Целью исследования является изучение изменения физико-химических свойств чернозема и серой лесной почвы в период вегетации яровой пшеницы.

Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:

-установить изменения структурно-агрегатного состава почвы до и после посева культуры;

-изучить гумусное состояние участков, на которых производился посев до и после закладки опыта;

- выявить изменения содержания обменно-поглощенных оснований (Са²⁺, Са+Мg²⁺ ) на черноземе и серой лесной почве;

-провести анализ агрохимических показателей почвы до вегетации и после;

Лабораторно-аналитические исследования проведены в лаборатории агропочвоведения ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии.

Наблюдения, анализы и учет проводились согласно существующим методикам, принятым в полевых и лабораторных исследованиях по почвоведению и общему земледелию.

В ходе научно-исследовательской практики, нами были изучены основные физико-химические свойства чернозема и серой лесной почвы, а также их сравнение в начале и в конце вегетации, а именно, было определено содержание гумуса, обменных оснований; проведен структурно-агрегатный анализ с расчётом коэффициента структурности. Результаты данного исследования представлены в таблицах 1;2.

Таблица 1- Исходные данные физико-химических свойств чернозема типичного и серой лесной почвы

Таблица 2 – Изменения физико-химических свойств чернозема типичного и серой лесной почвы в конце вегетационного периода

Изучение структурно-агрегатного состава чернозема и серой лесной почвы показало, что почвенные образцы  характеризуются благоприятными показателями структурного состояния почв.

Коэффициент структурности чернозема выше, чем серой лесной почвы.

После вегетации растения на почве структурность понизилась, как у чернозема так и у серой лесной. Это обусловлено сезонными колебаниями погоды(дожди),а так же из-за обработки участка.

Более значительные изменения произошли в обменных основаниях почвы. В черноземе содержание Са²⁺, и Мg²⁺ к концу вегетационного периода возросло на 3,6 мг/100 гр почвы. При этом содержание Са²⁺ в конце вегетационного периода было выше на 7,8 мг/100 гр почвы по сравнению с закладкой.

Противоположная закономерность наблюдалась с Мg²⁺. Данный показатель был на 50% выше в начале вегетационного периода.

Яровая пшеница, возделываемая на серой лесной почве, уменьшила содержание как Са²⁺,  так и Мg²⁺ к концу вегетационного периода. Отношение количества (Са²⁺+Мg²⁺ )  не изменилось.

На вариантах опыта в независимости от сроков отбора в черноземе содержание гумуса было выше по сравнению с серой лесной почвой в среднем на 5%. При этом в течении вегетационного периода данный показатель не изменялся,   что не противоречит исследованиям В.В. Докучаева, который утверждал что содержание гумуса в почве изменяется в среднем на 1% за 100 лет.

 Результаты наших исследований показали, что возделывание яровой пшеницы на черноземе типичном и серой лесной почве несильно влияет на ее физико-химические показатели. А именно, содержание гумуса в почвенном слое не изменилось, структурно-агрегатный состав также не претерпел значительных изменений, малое уменьшение коэффициента структурности после опыта можно объяснить сезонными погодными условиями и обработкой почвы. Выявлено, что почва  экспериментальных участков характеризуется отличной структурой как до проведения опыта, так и после вегетации. По содержанию гумуса в черноземе типичном его уровень выше, чем в серой лесной почве на 5%. Установлено, что опытные участки характеризовались оптимальным содержанием обменно-поглощенных оснований.

Отношение овощных растений к условиям минерального питания характеризуют два показателя. Первый — потребление элементов питания, или вынос их из почвы. Второй — требовательность к наличию питательных веществ в почве [2].

Соотношение выноса отдельных элементов меняется и в течение онтогенеза, а также в зависимости от состава, концентрации питательного раствора и других факторов внешней среды (освещенности, температуры, водообеспечения) [3].

На почвах с разным количеством органического вещества это проявляется неодинаково. Из почвы на каждые 10 т урожая редис выносит 50,0 кг азота, 13,9 – фосфора и 54,4 кг калия [4]. Поэтому, чтобы получить высокий урожай редиса, почву нужно систематически удобрять как органическими, так и минеральными удобрениями.

Культуры различаются не только по выносу, но и по требовательности к отдельным элементам.

Важнейшим показателем отношения растений к условиям почвенного плодородия является требовательность растений к содержанию в почве элементов питания. Некоторые
овощные растения при высоком выносе питательных элементов имеют относительно небольшую требовательность к наличию их в почве. К таковым относятся картофель и корнеплодные. Другие же при малом потреблении весьма к условиям почвенного питания
[5].

Скороспелые сорта одного вида овощных растений более требовательны к обеспечению их азотом, чем позднеспелые [6]. Если рассматривать требовательность в азоте, то редис к нему относительно малотребователен, а также относительно толерантен и к магниевой недостаточности [7].

Редис хорошо растет на рыхлых и достаточно увлажненных, богатых органическим веществом, слабокислых или нейтральных почвах. На тяжелых почвах корнеплоды приобретают уродливую форму, а на песчаных при недостатке влаги теряют тургор и преждевременно трухлявеют [8].

Для исследования особенностей почвенного питания при выращивании редиса отбирались почвенные образцы до посева и после сбора урожая в Октябрьском районе Курской области. Выращивание редиса проводилось в три срока (апрель, май, июнь). При посеве в середине июня параллельно закладывалось две делянки, одна из которых произрастала в естественных условиях, другая же на искусственно созданном световом дне (путем укрытия непрозрачным материалом). Таким образом, было отобрано 8 почвенных образцов, которые и подвергались исследованию. Лабораторно-аналитические исследования проводились в лаборатории агропочвоведения ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии. Методики выполнения: ГОСТ 26483-85, ГОСТ 26484-85, ГОСТ 26487-85,ГОСТ 27821-88

Исходя из полученных результатов по содержанию углерода гумуса для всех сроков посева характерно среднее его содержание от 3,45 до 4,46 %, в соответствии с нормативами по группировкам почв по содержанию питательных веществ и физико-химических показателей (табл.).

Результаты определения суммы обменно-поглощенных оснований позволили обосновано говорить о высоком содержании их в почве независимо от сроков посева культуры и ее уборки – 22,0- 30,4 мг-экв. на 100 гр. почвы.

Таблица - Изменение физико-химических свойств почвы опытного участка по срокам отбора почвенных образцов

Примечание: *) – отбор образцов на укрывном участке

Определение реакции почвенной среды в полевых условиях прибором рН-метром было установлено, что почва опытного участка по степени кислотности характеризуется как слабокислая – рН – 5,3-5,5, близко к нейтральной – рН – 5,7. Лишь почва укрывного участка имела нейтральную реакцию почвенной среды – рН – 6,5-6,8. Так как на экспериментальном участке не было предусмотрено внесение органических и кальций содержащих удобрений, то изменения показаний кислотности почвы в сторону подкисления наблюдалось в момент уборки редиса, что возможно связано с накоплением биомассы культуры, способствующей образованию кислых продуктов ее разложения.

Таким образом, в черноземе типичном наблюдалась тенденция увеличения гумуса после уборки культуры. Максимальный показатель по содержанию углерода гумуса был отмечен в III* сроке наблюдений – 4,46 %. Опытный участок характеризовался оптимальным содержанием обменно-поглощенных оснований, но более высоким показателем (Са+Мg)²⁺ отличался III* срок отбора образцов – 30-28 мг-экв на 100 гр. почвы, соответственно до посева и после уборки культуры.