Агроэкологическая оценка трансформации чернозема выщелоченного Новосибирского Приобья при длительном сельскохозяйственном использовании тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.13, кандидат наук Быкова Светлана Леонидовна

• Быкова Светлана Леонидовна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Быкова Светлана Леонидовна

Введение

Глава 1. Основные аспекты трансформации черноземов при различной антропогенной нагрузке

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1. Объекты исследований

2.2. Методы исследований

Глава 3. Характеристика факторов почвообразования

3.1. Климатические условия

3.2. Геоморфология

3.3. Растительность

3.4. Почвообразующие породы

Глава 4. Изменение морфологических свойств чернозема

выщелоченного

Глава 5. Сравнительная агроэкологическая оценка трансформации чернозема выщелоченного

5.1. Гранулометрический состав

5.2.Трансформация гумусового состояния

5.3. Изменение физико-химических свойств

5.4. Структурное состояние и водопрочность агрегатов

5.4. Общие физические свойства (плотность твердой фазы, плотность,

пористость)

Выводы

Библиографический список

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Агроэкологическая оценка трансформации чернозема выщелоченного Новосибирского Приобья при длительном сельскохозяйственном использовании»

Введение

« Чернозем вследствие многих особенностей резко отличающих его от других почв, вероятно, еще долгое время будет составлять предмет внимательного и все более детального изучения»

(П.А. Костычев,1949)

Современное развитие почвоведения характеризуется возрастанием интереса к процессам трансформации почвенного покрова. Одной из актуальных проблем человечества стала деградация почв, вызываемая сельскохозяйственным воздействием [Козловский Ф.И, 1991; Хазиев Ф.Х, 1998; Щеглов Д.И, 2004].

Длительный опыт земледелия в Западной Сибири убедительно доказывает, что наиболее пригодными почвами для возделывания сельскохозяйственных культур являются черноземные почвы [Ковалев Р.В, 1966; Хмелев В.А, Танасиенко А.А, 2009]. В черноземе сочетаются благоприятные для возделывания сельскохозяйственных культур режимы и свойства почв: воздушный, тепловой, насыщенность почвенного поглощающего комплекса кальцием и близкая к нейтральной реакция почвенного раствора [Щербаков А.П. и др.,1996]. Эти характеристики черноземов обуславливают выраженные параметры их многофункциональности, высокую энергетику, возможность существования активной биоты. Следствием всего этого служит значительная и устойчивая биопродуктивнось черноземов, их плодородие.

Несмотря на то, что чернозем представляет довольно устойчивую природную систему, его современное агрономическое состояние вызывает

большую тревогу, что отражено во многих монографиях и статьях. Еще в фундаментальной работе «Русский чернозем» В.В. Докучаев говорил об ухудшении черноземов («Арабский скакун, загнанный, забитый...») [Докучаев, 1952]. В 1983 г. в монографии «Русский чернозем - 100 лет после Докучаева» были затронуты наиболее актуальные проблемы деградации черноземов, практические вопросы их рационального использования. Позже в коллективной монографии А.П. Щербакова [2000] отмечено дальнейшее ухудшение основных свойств и режимов черноземов. Основные причины агрогенной деградации черноземов - ориентация на интенсивную систему их использования, несоблюдение требований обработки почвы в севообороте, превышение экологически допустимого норматива пашни, недостаточное количество вносимых минеральных и органических удобрений. Сельскохозяйственное использование черноземов без соответствующих компенсационных мер приводит к существенным, преимущественно негативным их изменениям, обуславливает деградацию и снижает плодородие [Титлянова А.А., Наумов А.В, 1995; Шарков И.Н., 1997, 2003; Хазиев Ф.Х., 1998, 2000; Манторова Г. Ф., 2002; Щеглов Д.И, 2004; Цховребов В.С, 2007].

К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал, характеризующий изменения свойств и режимов черноземов Западной Сибири при различной антропогенной нагрузке [Горшенин К.П., 1955; Богданов Н. И., 1954, 1969; Бурлакова Л. М., 1984; Гамзиков Г.П., 1992; Титлянова А.А, Наумов А.В, 1995; Кленов Б.М, 2000; Шарков И. Н, 2003; Хмелев В.А., Танасиенко А.А., 2009; Сиухина М.С. с соав., 2009, 2010]. Однако целенаправленных научных исследований, посвященных сравнению разновременных данных изменения свойств чернозема выщелоченного Новосибирского Приобья по фиксированным объектам, до настоящего времени не проводилось.

Поэтому весьма актуальной является проблема комплексного изучения и оценки чернозема на фиксированных объектах территории.

Цель исследования - провести сравнительное изучение и дать комплексную агроэкологическую оценку трансформации чернозема выщелоченного Новосибирского Приобья при длительном сельскохозяйственном использовании.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Установить интенсивность изменчивости морфологических признаков почвенного профиля чернозема выщелоченного.

2. Оценить особенности распределения отдельных фракций механических элементов по почвенному профилю.

3. Изучить степень воздействия антропогенного фактора на гумусовое состояние.

4. Обосновать трансформацию физико-химических свойств исследуемой почвы.

5. Определить характер изменения агрофизических свойств чернозема выщелоченного.

Научная новизна. Впервые для условий лесостепной зоны Новосибирского Приобья проведено сравнение разновременных данных по фиксированным объектам. Дана оценка направленности процессов трансформации почвенного плодородия чернозема выщелоченного. Установлены количественные и качественные изменения его свойств в результате длительного сельскохозяйственного использования. Выявлены причины, определяющие изменения морфологических, физико-химических, агрофизических свойств в условиях длительного использования чернозема в пашне. Показано влияние уровня антропогенной нагрузки на основные свойства чернозема выщелоченного.

Практическая значимость. Полученные данные о количественных и качественных изменениях элементов плодородия необходимы для оценки

степени деградации старопахотных черноземов и разработки научно -обоснованного прогноза при дальнейшем их сельскохозяйственном использовании. Комплексная оценка изменения основных агроэкологических свойств чернозема выщелоченного послужит теоретической основой для разработки систем мероприятий, способствующих оптимизации почвенного плодородия. Материалы исследований использованы при написании учебно -методического пособия по почвоведению с грифом УМО М.С. Суихина [2009] для студентов агрономических специальностей, а также при чтении курса лекций по общему и агрономическому почвоведению.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. В зависимости от характера сельскохозяйственного использования чернозема выщелоченного изменяются морфологические признаки почвенного профиля.

2. При длительном орошении чернозема выщелоченного происходит некоторое перераспределение механических элементов по почвенному профилю.

3. За 33 - летний период использования в черноземе выщелоченном претерпели изменения: гумусовое состояние, физико - химические и агрофизические свойства.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на II Всероссийской научно - практической конференции молодых ученых и аспирантов (г. Уфа, 2008); VI Межрегиональной конференции молодых учёных и специалистов аграрных вузов СФО «Научное и инновационное обеспечение АПК Сибири» (г. Барнаул, 2008); VII Межрегиональной конференции молодых учёных и специалистов аграрных вузов СФО «Инновационный потенциал молодых учёных в развитии агропромышленного комплекса Сибири» (г. Новосибирск, 2009); Всероссийской научной конференции XII Докучаевские молодежные чтения, посвященные 130-летию первой генетической почвенной классификации В.В. Докучаева «Почвы и продовольственная безопасность

России (г. Санкт- Петербург, 2009); Всероссийской научной конференции XIII Докучаевские молодежные чтения «Органо-минеральная матрица почв» (г. Санкт- Петербург, 2010); IV Всероссийской научной конференции с международным участием «Отражение био -, гео -, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (г. Томск, 2010); Международной научной конференции «Современное состояние черноземов» (г. Ростов - на - Дону, 2013)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах, входящих в Перечень ВАК РФ.

Личный вклад автора. Автор непосредственно принимала участие в полевых исследованиях. Лично автором выполнены все лабораторные анализы, обобщены полученные результаты, на основании которых сформулированы и обоснованы выводы работы.

Благодарности. Автор выражает глубокую и сердечную благодарность за конструктивную помощь и поддержку, оказанную при выполнении и написании работы, научному руководителю кандидату сельскохозяйственных наук, доценту, Почетному работнику высшего профессионального образования Марии Сидоровне Сиухиной, всем сотрудникам кафедры почвоведения, агрохимии и земледелия НГАУ.

Глава 1. Основные аспекты трансформации черноземов при различной

антропогенной нагрузке

Почва, по мнению В.В. Докучаева [1952], относится к открытым системам, существующим в условиях притока вещества и энергии извне. Устойчивость такой системы в значительной степени зависит от внешних условий, несмотря на то, что почвы обладают буферностью. Почва характеризуется открытостью и способностью продуцировать биопродукцию и специфическое органическое вещество, которое определяет ее плодородие. Разрушение и создание органического вещества составляют сущность почвообразования. Из этого общеизвестного положения вытекает принципиально важное следствие - соотношение между процессами минерализации и гумификации обуславливает равновесие в почве. Сбалансированность названных процессов отражает суть устойчивости почвы, следовательно, и агроэкосистемы в целом [Крупеников И. А., 2005].

Вопрос о влиянии сельскохозяйственного использования на свойства почвы имеет свою историю. Так, в сочинениях древнегреческих философов Аристотеля и Теофраста отмечено, что земли бывают: прекрасные, хорошие, приемлемые, истощенные, бедные, бесплодные [Ковда В.А., 1983].

Вовлекая почву в сельскохозяйственное производство, человек всегда стремился к возделыванию наиболее ценных с точки зрения потребления, однолетних, в основном, зерновых культур, что в свою очередь привело к выпахиванию почвы, снижению ее плодородия.

Более точные высказывания по этому поводу относятся к концу XVIII-началу XIX веков. В 1840 г. Ю.Либих отмечает, что «...нет более прямого пути к обнищанию, как непрерывная культура однолетних растений» [Докучаев В.В., 1952].

Прошедшие три столетия активного использования земель значительно отразились на ландшафте: экосистемы повсеместно упростились,

трансформируясь в агроэкосистемы с небольшим набором культурных и сорных растений. Такое положение оказало негативное влияние на наиболее плодородную и экологически устойчивую почву - чернозем.

Черноземные почвы после освоения и длительного сельскохозяйственного использования без применения удобрений ухудшают свои агрономические показатели. К настоящему времени накоплен огромный фактический материал по данному вопросу для различных регионов России [Ковда В.А., 1983].

Наиболее полно проблема влияния сельскохозяйственного использования на свойства черноземов изучена в Европейской части страны [Саввинов Н.И., 1931; Костычев П.А., 1949; Докучаев В.В., 1952, 1954; Винокуров М.А., 1927; Адерихин П.Г., 1964, 1969; Хазиев Ф.Х., 1966, 1998, 2000; Васенев И.И., 1992; Фокин А.Д., 1996; Щербаков А.П., Васенев И.И., 2000; Артемов И.В., 2001; Королев В.А., 2002; Ахтырцев Б.П., 2002 и другие].

Несомненно, первостепенная проблема потерь гумуса из пахотных черноземов и их предотвращения всегда являлась причиной острых дискуссий. Это связано с тем, что гумус - сложная многокомпонентная система природных органических соединений, а механизм и процессы, которые определяют функционирование этой системы, обстоятельно еще не изучены. Имеется множество литературных сведений, отражающих потери гумуса, но эта информация в основном носит статистический характер, причем нередко противоречивый. Максимальные потери гумуса во всех случаях происходят за первые три десятилетия [Ковда В.А., 1983]. Вместе с тем, есть другие убедительные данные [Kampf, 1972; Tiessen et al., 1982; Dormaar,1982], показавшие, что в старопахотных почвах установление содержания гумуса на новом уровне не произошло даже через 90-100 лет. Таким образом, потери могут идти постоянно в течение длительного времени, существенно ослабевая в последующие десятилетия.

При длительном сельскохозяйственном использовании черноземов с интенсивной распашкой и насыщении севооборотов пропашными и зерновыми культурами, по данным П.Г. Адерихина [1964], отмечаются существенные потери гумуса, особенно в пахотном слое почвы, что подтверждают и другие исследователи [Тюрин И.В., 1965; Афанасьева Е.А., 1966; Wehrmann, 1967; Ковда В.А.,1980; Volker, 1980; Rueter, 1981; Когут Б.М., 1996, Орлов Д.С., 1996, Кленов Б.М., 2000, Сиухина М.С. и др., 2013].

Изучение потенциальных возможностей черноземных почв Западной Сибири издавна привлекало исследователей-естествоиспытателей.

Наиболее достоверные сведения о географии и основных агропроизводственных свойствах западносибирских черноземов появились лишь во второй половине 19 века. Понимание чернозема как конкретной почвы для условий Сибири было особенно важным познавательным моментом. Дело в том, что к черноземам, выделяемым в то время по темной окраске верхнего (часто пахотного) слоя, в разных районах Сибири относились совершенно различные почвенные образования - от действительно черноземов до луговых солончаков и даже лугово - болотных почв.

На это обстоятельство обращал особое внимание В.В. Докучаев: «... под черноземами Сибири нередко разумеют почвы, ничего общего не имеющие с настоящими черноземами» [Докучаев В.В., 1952]. Оценивая свойства сибирских черноземов, Докучаев подчеркивал, что участки настоящего чернозема в Сибири (особенно в Западной Сибири) беспрестанно перемежаются с бесплодными песками, солонцами, болотными и озерными отложениями, представляя между собой бесконечные переходы. Тем самым «.сибирский чернозем далеко не представляет сплошных площадей, как чернозем европейский.» [Докучаев В.В., 1952]. В агрохозяйственном отношении сибирские черноземы, вследствие небольшой их мощности, принадлежат, по мнению В.В. Докучаева, к типу почв малосильных, скоро выпахивающихся. Таким образом, исследователь,

основываясь на четких генетических представлениях о черноземе и путем синтеза тогда еще весьма отрывочных научных данных, подметил своеобразие пространственных взаимосвязей черноземов Сибири с другими генетически подчиненными им почвами и впервые оценил особенности агрономических свойств сибирских черноземов.

Несмотря на маломощность западносибирских черноземов, полученные химико - аналитические данные свидетельствовали о высоком исходном плодородии этих почв. Учитывая это, К. Д. Глинка [1914] высказывал сомнение по поводу утверждения о быстрой выпахиваемости черноземов Западной Сибири. По его мнению, такое утверждение могло возникнуть из оценки малоплодородных карбонатных солончаков, часто относимых к черноземам [Ковда В.А., 1983].

В конце 20-х - начале 30-х годов XX века новая аграрная политика выдвинула необходимость всестороннего изучения земельных ресурсов Западной Сибири. Исследования сибирских почв значительно расширились благодаря созданию в крупных городах Сибири почвенных научно-производственных и учебных заведений. Начиная с 1929 года, резко возрастает в Сибири сеть опытных станций, опытных полей и опорных пунктов, которые внедряют научные разработки в практику сельскохозяйственного производства. На основе составленных почвенных карт впервые, как отмечали Р.В. Ковалев и В.М. Курачев [1974], разрабатываются и внедряются севообороты.

Впервые принципиальная оценка особенностей свойств, присущих лёссовым черноземам, была дана лишь в конце 50-х - середине 60-х годов в связи с широким освоением целинных и залежных земель [Горшенин К.П., 1955; Ковалев Р.В., 1966]. Позднее лёссовые черноземы изучались Л. Н. Мищенко [1970, 1987], Н.И. Чащиной [1976], Л.М. Бурлаковой [1975, 1984], А.П. Аникиной [1988].

В эти годы многолетние исследования черноземов осуществлялись в соответствии с их сельскохозяйственным использованием. При этом маршрутно-полевое исследование черноземов проводились на основе сопряженного применения профильно-генетического и сравнительно- географического методов. Полученные материалы позволили установить главные морфологические признаки, выяснить пространственные закономерности в размещении черноземов и проследить их функциональную соподчиненность с другими почвами [Горшенин К.П., 1955].

В научных работа [Богданов Н.И., 1977; Волков И.П., 1969 и др.] рассматриваются особенности генезиса, вопросы классификации и географии, качественного состояния и дальнейшего использования черноземов Западной Сибири, формирующихся на более или менее мощной толще лёссовых отложений. Именно черноземы на лёссовых отложениях, образующие в Западной Сибири самый крупный почвенный ареал, наиболее полно отвечают докучаевскому определению «настоящего чернозема». Эти черноземы, называемые «лёссовыми черноземами», обладают в целом самым высоким природным плодородием в сравнении с другими автоморфными почвами западно-сибирского региона [Хмелев В.А, 1982]. Важно и то обстоятельство, что большая часть территории лёссовых черноземов характеризуется в Западной Сибири как лучшая зона для земледелия.

Таким образом, черноземные почвы, широко и длительно используемые в составе пахотных угодий, ухудшаются, прежде всего, в результате процессов эрозии, выпахивания и остепнения [Лебедева И.И., 1983, 1985; Хмелев В.А., Курачев В.М., 1976; Танасиенко А.А., 2003]. Также нежелательные для землепользования процессы особенно усиливаются, как известно, в условиях монокультурного (экстенсивного) земледелия [Ковда В.А., 1983]. Негативные изменения свойств чернозема пахотных угодий Западной Сибири, вызванные в первую очередь процессами эрозии, происходят большей частью на уровне -

вида, но, тем не менее, заслуживают самого пристального изучения, ибо приводят к весьма значительному ухудшению производственных качеств черноземов [Бурлакова Л.М.,1984].

В системе управления эффективным плодородием почв [Шишов Л.Л. и др., 1991] большая, если не решающая, роль отводится регулированию почвенно-физических условий роста и развития растений. Такие системы предусматривают, прежде всего, устранение неблагоприятных или создание оптимальных параметров почвенных свойств и режимов на основе углубленной оценки состояния и прогноза возможных трансформаций почвенно-физических условий плодородия почв.

Несмотря на то, что изучению физических свойств почв посвящено немало работ [Панфилов В.П., 1988; Татаринцев Л.М., 1986, 2005], актуальность таких исследований нисколько не уменьшается, поскольку эффективность реализации почвенного плодородия в урожаях культур, отдача от факторов интенсификации сельскохозяйственного производства остаются все еще недостаточными. В связи с этим возникла необходимость систематизировать сведения о физическом состоянии пахотных почв с учетом их генетического разнообразия, определить степень естественной динамики параметров физического состояния, а также их изменение под влиянием хозяйственной деятельности (распашка, орошение, окультуривание, эрозия, дефляция). Важно оценить степень соответствия почвенно-физических условий плодородия требованиям сельскохозяйственных культур и определить параметры физического состояния пахотных почв [Николаев А.В., 1975; Медведев В.В., 1988; Бондарев А.Г., 1994, 1999; Васенев И.И., 1992, Королев В.А., 2002].

Восстановление структуры почв ещё В.В. Докучаев [1893] считал основной задачей сохранения их плодородия. С деградацией агрофизических свойств почвы связывал снижение урожаев П.А. Костычев [1955]. Чрезвычайно большое значение структурному состоянию почвы придавал В. Р.

Вильямс [1926]. Ухудшение структуры пахотного чернозема подтверждено в дальнейших исследованиях Н. И. Саввинова [1931], Н.А. Качинского [1939], А. И. Шевлягина [1972], И.В. Кузнецовой [1998, 2000], Л.М. Татаринцева [2005], С. Л. Быковой [2008], М.С. Сиухиной [2010, 2011]. В своих работах они отметили ухудшение структурного состояния чернозема, снижение количества водопрочных агрегатов, увеличение распыленности. На основе выполненных исследований Л.М. Татаринцевым [1986, 2005] были разработан ряд рекомендаций по сохранению и улучшению физических свойств пахотных почв Западной Сибири и Алтая.

Следует подчеркнуть, что физическое состояние любой почвы имеет определенную специфику. Область варьирования параметров физического состояния зависит от пространственной изменчивости факторов -почвообразователей. При этом физическое состояние почвы динамично во времени и будет изменяться около положения равновесия. С агрономической точки зрения очень важно установить границы естественной динамики физического состояния, которое качественно и быстро меняется под воздействием антропогенных факторов [ИакаиББОП, 1988; Бондарев А.Г., 1990, 1994].

Безусловно, что не все физические свойства непосредственно влияют на рост и развитие растений. С агрономической точки зрения важно установить основные параметры, которые играют решающую роль в формировании урожая. Значение агрофизических свойств почвы оценивают обычно величиной урожая [Никольский Н.Н., 1961; Николаев А.В., 1975; Медведев В.В., 1988; Кузнецова И.В., 2000].

Подобные исследования являются необходимым материалом для разработки мероприятий по увеличению выхода сельскохозяйственной продукции и усовершенствования зональных систем земледелия.

Хозяйственное использование черноземов Западной Сибири предполагает всесторонний и постоянный контроль за качественным состоянием этих почв с целью осуществления эффективных способов сохранения их исходно высокого потенциального плодородия. Такой контроль, представляющий собой составную часть экологического мониторинга, особенно важен сейчас, когда в условиях практически полной распаханности черноземов обозначилось их качественное ухудшение в результате все большего проявления выпахивания и эрозии.

Последовательное изучение потенциальных возможностей западносибирских черноземов как почв высокой земледельческой пригодности во многом определялось социально-экономическими условиями. Актуальность этих исследований особенно усилилась в то время, когда развитие сельского хозяйства диктовало необходимость широкого и всестороннего исследования почв как главного средства сельскохозяйственного производства. В сложившейся ситуации первостепенное значение имеет высокое потенциальное плодородие и агропроизводственные возможности сибирских черноземов.

К сожалению, данные показатели этих почв в значительной степени лимитируются недостаточной влагообеспеченностью. Для улучшения водного режима черноземов и создания на них массивов с повышенной устойчивой биопродуктивностью все больше применяется орошение с использованием местных вод - речных, подземных, а также пресных и слабоминерализованных озер. Интенсивное развитие орошаемого земледелия в Сибири предусматривалось долговременной программой мелиорации земель СССР. Она реализовывалась проектированием и строительством ряда крупных оросительных систем. При этом научно - экспериментальное обоснование способов рационального использования и охраны черноземов при орошении разработано было недостаточно. В то же время дополнительное увлажнение черноземов приводит к изменению экологической обстановки и развитию ряда негативных процессов.

Практика орошения черноземов в СССР, в том числе и в Сибири, показала, что дополнительное увлажнение этих почв без учета их региональных генетических и мелиоративных особенностей и применения необоснованных, несоответствующих им режимов орошения, приводит к неблагоприятным изменениям в направленности процессов почвообразования, вызывающих снижение плодородия.

Для обоснования и успешной реализации перспективных планов и проектов орошения в новом для широкой ирригации и специфичном по природно-климатическим условиям регионе Западной Сибири первостепенное значение имеют фундаментальное изучение и оценка современного состояния почвенно-мелиоративных условий черноземной зоны.

Черноземы Приобья - лучший объект для развития орошаемого земледелия в Сибири, но вместе с тем по комплексу генетических, физических свойств и режимов они своеобразны и не имеют аналогов в староорошаемых районах России. Наиболее характерные и важные в агромелиоративном отношении региональные особенности сибирских черноземов - их глубокое и длительное промерзание и ограниченные тепловые ресурсы (как по продолжительности периода с биологически активными температурами, так и по количеству тепла, поступающего за этот период), обусловленные климатом Сибири. Поэтому для обоснования эффективных путей и приемов регулирования и охраны свойств, режимов и плодородия сибирских черноземов при орошении важно, прежде всего, выявить и оценить характер воздействия на них оросительной мелиорации [Панфилов В.П., 1988]. В то же время орошение выступает как мощный антропогенный фактор, влияющий на трансформацию химических, физико-химических и физических свойств. Нерациональное орошение зачастую сопровождается подтоплением, ускоренными темпами дегумификации, переуплотнением и обесструктуриванием почв.

Природные условия для ирригационного освоения черноземов выщелоченных Новосибирского Приобья вполне благоприятны. Это приподнятость и хорошая естественная дренированность территории, относительная однородность почвенного покрова, повышенная аэрация, водоотдача и благоприятные теплофизические свойства почвообразующих лёссовидных суглинков [Панфилов В.П., Трубецкая А.П., 1988]. Однако расчлененность территории, недостаточная оструктуренность, слабая водоустойчивость почв и резкое уменьшение их водопроницаемости при орошении, способствующие развитию ирригационной эрозии и стоку элементов питания растений, ограничивают возможности развития орошения.

Несмотря на благоприятное в целом состояние природной обстановки для ирригационного освоения черноземов, орошение нарушает их основные свойства и режимы. Одним из критериев для его оценки может служить изменение количества и качества гумуса как одного из характерных устойчивых генетических показателей, а также одного из важнейших показателей плодородия почв. По результатам исследований Б.М. Кленова [1981] приводятся данные об уменьшении величины Сгк: СФК на 0,85 в черноземе выщелоченном за 90 лет богарного земледелия, в то время как в случае орошения уменьшение достигло 0,1 за 12 лет. Общие потери гумуса из гумусового профиля орошаемого чернозема выщелоченного ежегодно составляют 2,38 т/га [Кленов Б.М, 2000]. Эти данные позволяют дать оценку потерь гумуса за счет минерализации и эрозионных процессов. В работах некоторых авторов [Танасиенко А.А с соав., 2002, Сиухина М.С., Быкова С.Л., 2011] потери органического вещества при орошении в большей степени объясняются не столько усилившейся минерализацией, сколько ирригационной эрозией.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Быкова Светлана Леонидовна, 2015 год

черноземе

Дисперсия | | Сумма квадратов | Доля |вариации Степени| свободы| Средний квадрат 1 F- | |критерий|

Общая | 22024. 769 | 1.0000 229 | (59. 661 6| 6 6 6 6 6666 6|

Случайные Факторы | 0.014 | 0.0000 20 | 0.001 | |

Варианты | 2024.785 | 1.0000 9 | 224.976 | 321400 |

=> Фактор "А" | 1354.627 | 0.6690 4 | 338.657 | 483803 |

=> Фактор "В" | 294.910 | 0.1456 1 | 294.910 | 421306 |

=>Взаимодействие | 375.248 | 0.1853 4 | 93.812 | 134019 |

2. Анализ различия факторных средних.

Варианты-

Фактор"А 1 2

3

4

5

--Фактор- В"--------------------------

1 2 |Средние | Разница Значима?

43.76 31.36 44.59 31.49 39.52 29.79 23.51 28.54 21.76 20.61

37.56 38.04 34.65 26.02 21.19

Контроль 0.480 -2.905 -11.53 -16.37

Да! Да! Да! Да!

Средние Разница Значима?

34.63 28.36 Контр.-6.27 Да!

31.492 -3.135 Да!

-6.066 Да! |

3а. Действие факторов, влияние по Снедекору. Полная рендомизация.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.5257 | 483803.2 | 4, 20 |

В | 0.1831 | 421306.1 | 1, 20 |

АВ | 0.2912 | 134019.2 | 4, 20 |

Частные средние| 321399.5 | 9, 20 |

0.00000* | 0.043 0.032 0.026 |

0.00000* | 0.027 0.020 0.017 |

0.00000* | 0.061 0.045 0.037 |

0.00000* | 0.061 0.045 0.037 |

Стандартная Ошибка = 0.0153 ( 0.05% от общего среднего) Анализ Средних в таблице - по НСР(5%)

3б. Действие факторов, влияние по Снедекору. Рендомизация в блоках.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.5257 | 448888.3

В | 0.1831 | 390901.5

АВ | 0.2912 | 124347.4

Частные средние| 298204.9

| 4, 18 | 0.00000*

| 1, 18 | 0.00000*

| 4, 18 | 0.00000*

| 9, 18 | 0.00000*

| 0.046 0.033 0.027 |

| 0.029 0.021 0.017 |

| 0.065 0.047 0.039 |

| 0.065 0.047 0.039 |

Стандартная Ошибка = 0.0159 ( 0.05% от общего среднего)

Фактор А- год отбора

Фактор В- глубина взятия образца

Таблица 3. Содержание обменных катионов кальция и магния в целинном

черноземе

Дисперсия | | Сумма квадратов | Доля |вариации Степени| свободы| Средний квадрат 1 F- | |критерий|

Общая | 22488. 478 | 1.0000 ¡29 | 835 .770 7| 7 7 7 7 7 7 7 7 7|

Случайные Факторы | 0.103 | 0.0000 20 | 0.005 1 1

Варианты | 2488.395 | 1.0000 9 | 276.488 | 53826 |

=> Фактор "А" | 2065.088 | 0.8299 4 | 516.272 | 100507 |

=> Фактор "В" | 225.064 | 0.0904 1 | 225.064 | 43815 |

=>Взаимодействие | 198.243 | 0.0797 4 | 49.561 | 9648.4 |

2. Анализ различия факторных средних.

Варианты-

Фактор"А 1 2

3

4

5

-Фактор-1 2

|Средние | Разница Значима?

48.30 35.22 42.08 34.01 39.62 32.86 24.86 25.16 19.81 20.05

41.76 38.04 36.24 25.01 19.93

Контроль

-3.718

-5.522

-16.75

-21.83

Да! Да! Да! Да!

Средние Разница Значима?

34.94 29.46 Контр.-5.48 Да!

32.198 -2.739 Да!

-9.565 Да! |

3а. Действие факторов, влияние по Снедекору. Полная рендомизация.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.7318 | 100507.2 | 4, 20 | 0.00000* | 0.118 0.086 0.071 |

В | 0.1276 | 43815.07 | 1, 20 | 0.00000* | 0.074 0.055 0.045 |

АВ | 0.1405 19648. 398 | 4, 20 | 0.00000* | 0.167 0.122 0.101 |

Частные средние| 53826.38 | 9, 20 | 0.00000* | 0.167 0.122 0.101 |

Стандартная Ошибка = 0.0414 ( 0.13% от общего среднего) Анализ Средних в таблице - по НСР(5%)

3б. Действие факторов, влияние по Снедекору. Рендомизация в блоках.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.7318 | В | 0.1276 | АВ | 0.1405 | Частные средние|

107151.0 | 4, 18 |

46711.38 | 1, 18 |

10286.19 | 4, 18 |

57384.47 | 9, 18 |

0.00000* | 0.115

0.00000* | 0.073

0.00000* | 0.163

0.00000* | 0.163

0.084 0.069 |

0.053 0.044 |

0.119 0.098 |

0.119 0.098 |

Стандартная Ошибка = 0.0401 ( 0.12% от общего среднего)

Фактор А- год отбора

Фактор В- глубина взятия образца

Таблица 1. Содержание обменного кальция в неорошаемом черноземе

Дисперсия | | Сумма квадратов | Доля |вариации Степени| свободы| Средний квадрат 1 F- | |критерий|

Общая | 1535.846 | 1.4444 66 | 66.666 6 1

Случайные Факторы | 0.060 | 0.0000 16 | 0.004 1 1

Варианты | 1535.789 | 1.0000 7 | 219.398 | 58834 |

=> Фактор "А" | 1356.734 | 0.8834 3 | 452.245 | 121274 |

=> Фактор "В" | 75.296 | 0.0490 1 | 75.296 | 20191 |

=>Взаимодействие | 103.759 | 0.0676 3 | 34.586 | 9274.7 |

2. Анализ различия факторных средних.

Варианты-Фактор"А"

-Фактор- В

1

2 |Средние | Разница Значима?

1 | 38.80 28. 20 | 33.50 Контроль

2 | 31.27 28. 80 | 30.03 -3.468 Да!

3 | 18.24 18. 11 | 18.18 -15.33 Да!

4 | 16.35 15. 38 | 15.87 -17.64 Да!

Средние| 26.66 22. 62 24.395 -9.107 Да!

Разница| Контр -3. 54 | -1.771

Значима? Да! | Да! |

|

3а. Действие факторов, влияние по Снедекору. Полная рендомизация.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.8089 | 121274.0 | 3, 16 |

В | 0.0673 | 20191.34 | 1, 16 |

АВ | 0.1237 |9274.710 | 3, 16 |

Частные средние| 58833.93 | 7, 16 |

0.00000* | 0.103 0.075 0.062 |

0.00000* | 0.073 0.053 0.044 |

0.00000* | 0.146 0.106 0.087 |

0.00000* | 0.146 0.106 0.087 |

Стандартная Ошибка = 0.0353 ( 0.14% от общего среднего) Анализ Средних в таблице - по НСР(5%)

3б. Действие факторов, влияние по Снедекору. Рендомизация в блоках.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.8089 | 108586.9 | 3, 14 |

В | 0.0673 | 18079.01 | 1, 14 |

АВ | 0.1237 |8304.431 | 3, 14 |

Частные средние| 52678.99 | 7, 14 |

0.00000* | 0.111 0.080 0.066 |

0.00000* | 0.078 0.057 0.046 |

0.00000* | 0.157 0.113 0.093 |

0.00000* | 0.157 0.113 0.093 |

Стандартная Ошибка = 0.0373 ( 0.15% от общего среднего)

Фактор А- год отбора

Фактор В- глубина взятия образца

Дисперсия | | Сумма квадратов | Доля |вариации Степени| свободы| Средний квадрат 1 F- | |критерий|

Общая | 1868.775 | 1.0000 77 | 64. Щ 7 7

Случайные Факторы | 0.072 | 0.0000 20 | 0.004 1 1

Варианты | 1868.663 | 1.0000 9 | 207.629 | 57462 |

=> Фактор "А" | 1026.626 | 0.5494 4 | 256.656 | 71031 |

=> Фактор "В" | 502.334 | 0.2688 1 | 502.334 | 139023 |

=>Взаимодействие | 339.703 | 0.1818 4 | 84.926 | 23504 |

2. Анализ различия факторных средних.

Варианты-

Фактор"А 1 2

3

4

5

-Фактор-1 2

|Средние | Разница Значима?

Средние Разница Значима?

37.53 23.20 39.27 23.91

32.42 21.46 19.97 19.85

16.75 16.60

29.19 21.00 Контр.-8.18 Да!

30.37 31.59 26.94 19.91 16.68

25.096 -4.092 Да!

Контроль 1.222 -3.428 -10.46 -13.69

Да! Да! Да! Да!

-5.271 Да! |

3а. Действие факторов, влияние по Снедекору. Полная рендомизация.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.4090 | 71030.86 | 4, 20 | 0.00000

В | 0.3202 | 139023.3 | 1, 20 | 0.00000

АВ | 0.2707 | 23503.61 | 4, 20 | 0.00000*

Частные средние| 57462.35 | 9, 20 | 0.00000*

| 0.099 0.072 0.060 |

| 0.062 0.046 0.038 |

| 0.140 0.102 0.085 |

| 0.140 0.102 0.085 |

Стандартная Ошибка = 0.0347 ( 0.14% от общего среднего) Анализ Средних в таблице - по НСР(5%)

3б. Действие факторов, влияние по Снедекору. Рендомизация в блоках.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.4090 | 64301.47 | 4, 18 | 0.00000

В | 0.3202 | 125852.3 | 1, 18 | 0.00000*

АВ | 0.2707 | 21276.91 | 4, 18 | 0.00000*

Частные средние| 52018.42 | 9, 18 | 0.00000*

| 0.105 0.077 0.063 |

| 0.066 0.048 0.040 |

| 0.148 0.108 0.089 |

| 0.148 0.108 0.089 |

Стандартная Ошибка = 0.0365 ( 0.15% от общего среднего)

Фактор А- год отбора

Фактор В- глубина взятия образца

Дисперсия | | Сумма квадратов | Доля |вариации Степени| свободы| Средний квадрат 1 F- | |критерий|

Общая | 1798.668 | 1.0000 229 | 62.664 6| 6 6 6 6 6666 6|

Случайные Факторы | 0.017 | 0.0000 20 | 0.001 1 1

Варианты | 1798.671 | 1.0000 9 | 199.852 | 241760 |

=> Фактор "А" | 1322.741 | 0.7354 4 | 330.685 | 400027 |

=> Фактор "В" | 309.316 | 0.1720 1 | 309.316 | 374176 |

=>Взаимодействие| 166.614 | 0.0926 4 | 41.654 | 50388 |

2. Анализ различия факторных средних.

Варианты-

Фактор"А 1 2

3

4

5

-Фактор- В 1 2 |Средние | Разница Значима?

38.52 27.75 35.84 24.60 31.63 23.04 18.84 18.20 16.51 15.64

33.14 30.22 27.33 18.52 16.08

Контроль

-2.915

-5.800

-14.61

-17.06

Да! Да! Да! Да!

Средние Разница Значима?

28.27 21.85 Контр.-6.42 Да!

25.058 -3.211 Да!

-8.077 Да! |

3а. Действие факторов, влияние по Снедекору. Полная рендомизация.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.6150 | В | 0.2301 | АВ | 0.1549 | Частные средние|

400027.1 | 4, 20 |

374176.4 | 1, 20 |

50387.97 | 4, 20 |

241759.6 | 9, 20 |

0.00000* | 0.047

0.00000* | 0.030

0.00000* | 0.067

0.00000* | 0.067

0.035 0.029 |

0.022 0.018 |

0.049 0.040 |

0.049 0.040 |

Стандартная Ошибка = 0.0166 ( 0.07% от общего среднего) Анализ Средних в таблице - по НСР(5%)

3б. Действие факторов, влияние по Снедекору. Рендомизация в блоках.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.6150 | В | 0.2301 | АВ | 0.1549 | Частные средние|

362 362.0 | 4, 18 |

338945.4 | 1, 18 |

45643.63 | 4, 18 |

218996.4 | 9, 18 |

0.00000* | 0.050

0.00000* | 0.032

0.00000* | 0.071

0.00000* | 0.071

0.037 0.030 |

0.023 0.019 |

0.052 0.043 |

0.052 0.043 |

Стандартная Ошибка = 0.0174 ( 0.07% от общего среднего)

Дисперсионный анализ данных. Таблица 1. Содержание обменного магния в неорошаемом черноземе

Дисперсия | | Сумма квадратов | Доля |вариации Степени| свободы| Средний квадрат 1 F- | |критерий|

Общая | 87.878 | 1.0000 29 | 3.771 7| 7 7 7 7 7777 7|

Случайные Факторы | 0.024 | 0.0003 20 | 0.001 1 1

Варианты | 87.873 | 0.9997 9 | 9.764 | 8003.0 |

=> Фактор "А" | 76.612 | 0.8716 4 | 19.153 | 15699 |

=> Фактор "В" | 7.875 | 0.0896 1 | 7.875 | 6454.6 |

=>Взаимодействие | 3.386 | 0.0385 4 | 0.847 | 693.93 |

2. Анализ различия факторных средних.

Варианты-

Фактор"А 1 2

3

4

5

--Фактор- В"--------------------------

1 2 |Средние | Разница Значима?

Средние Разница Значима?

6.010 6.227 4.483 6.710 4.230 4.903 3.457 4.327 0.983 2.120

3.833 4.857 Контр. 1.02 Да!

6.118 5.597 4.567 3.892 1.552

4.3450 0.512 Да!

Контроль

-0.522

-1.552

-2.227

-4.567

Да! Да! Да! Да!

-1.773 Да! |

3а. Действие факторов, влияние по Снедекору. Полная рендомизация.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.7980 | 15699.28 | 4, 20 | 0.00000* | 0.057

В | 0.1312 |6454.564 | 1, 20 | 0.00000* | 0.036

АВ | 0.0704 | 693.925 | 4, 20 | 0.00000* | 0.081

Частные средние|8003.044 | 9, 20 | 0.00000* | 0.081

0.042 0.035 |

0.027 0.022 |

0.059 0.049 |

0.059 0.049 |

Стандартная Ошибка = 0.0202 ( 0.46% от общего среднего) Анализ Средних в таблице - по НСР(5%)

3б. Действие факторов, влияние по Снедекору. Рендомизация в блоках.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.7980 | 15543.56 | 4, 18 | 0.00000

В | 0.1312 |6390.543 | 1, 18 | 0.00000

АВ | 0.0704 | 687.043 | 4, 18 | 0.00000

Частные средние|7923.663 | 9, 18 | 0.00000*

| 0.058 0.043 0.035 |

| 0.037 0.027 0.022 |

| 0.083 0.060 0.050 |

| 0.083 0.060 0.050 |

Стандартная Ошибка = 0.0203 ( 0.47% от общего среднего)

Фактор А- год отбора

Фактор В- глубина взятия образца

Таблица 2. Содержания магния в орошаемом черноземе

Дисперсия | | Сумма квадратов | Доля |вариации Степени| свободы| Средний квадрат 1 F- | |критерий|

Общая | ?)1. 773 | 1.0000 229 | 3.774 7| 7 7 7 7 7777 7|

Случайные Факторы | 0.020 | 0.0002 20 | 0.001 1 1

Варианты | 91.743 | 0.9998 9 | 10.194 | 10126 |

=> Фактор "А" | 36.193 | 0.3944 4 | 9.048 | 8988.4 |

=> Фактор "В" | 26.772 | 0.2918 1 | 26.772 | 26595 |

=>Взаимодействие | 28.778 | 0.3136 4 | 7.194 | 7146.8 |

2. Анализ различия факторных средних.

Варианты-

Фактор"А 1 2

3

4

5

--Фактор- В"--------------------------

1 2 |Средние | Разница Значима?

6.253 8.160 5.313 7.580 7.110 8.310 3.603 8.683 5.007 4.000

7.207 6.447 7.710 6.143 4.503

Контроль -0.760 0.503 -1.063 -2.703

Да! Да! Да! Да!

Средние Разница Значима?

5.457 7.347 Контр. 1.89 Да!

6.4020 0.945 Да!

-0.805 Да! |

3а. Действие факторов, влияние по Снедекору. Полная рендомизация.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.2649 |8988 . 379 В | 0.3136 | 26594.60 АВ | 0.4213 |7146.754 Частные средние| 10126.13

| 4, 20 | 0.00000*

| 1, 20 | 0.00000*

| 4, 20 | 0.00000*

| 9, 20 | 0.00000*

| 0.052 0.038 0.032 |

| 0.033 0.024 0.020 |

| 0.074 0.054 0.045 |

| 0.074 0.054 0.045 |

Стандартная Ошибка = 0.0183 ( 0.29% от общего среднего) Анализ Средних в таблице - по НСР(5%)

3б. Действие факторов, влияние по Снедекору. Рендомизация в блоках.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.2649 |8295.553 | 4, 18 | 0.00000*

В | 0.3136 | 24544.68 | 1, 18 | 0.00000*

АВ | 0.4213 |6595.881 | 4, 18 | 0.00000*

Частные средние|9345.603 | 9, 18 | 0.00000*

| 0.055 0.040 0.033 |

| 0.035 0.025 0.021 |

| 0.078 0.057 0.047 |

| 0.078 0.057 0.047 |

Стандартная Ошибка = 0.0191 ( 0.30% от общего среднего)

Фактор А- год отбора

Фактор В- глубина взятия образца

Дисперсия | | Сумма квадратов | Доля |вариации Степени| свободы| Средний квадрат 1 F- | |критерий|

Общая | 152.967 | 1.0000 29 | 5.273 | |

Случайные Факторы | 0.022 | 0.0001 20 | 0.001 1 1

Варианты | 152.885 | 0.9999 9 | 16.987 | 15304 |

=> Фактор "А" | 44.138 | 0.2887 4 | 11.035 | 9941.0 |

=> Фактор "В" | 69.190 | 0.4525 1 | 69.190 | 62334 |

=>Взаимодействие | 39.556 | 0.2587 4 | 9.889 | 8909.1 |

2. Анализ различия факторных средних.

Варианты-

Фактор"А 1 2

3

4

5

-Фактор-1 2

|Средние | Разница Значима?

Средние Разница Значима?

4.430 7.860 3.520 8.140 7.847 6.770 2.313 7.920 2.333 4.940

4.089 7.126 Контр. 3.04 Да!

6.145 5.830 7.308 5.117 3.637

5.6073 1.519 Да!

Контроль -0.315 1.163 -1.028 -2.508

Да! Да! Да! Да!

-0.538 Да! |

3а. Действие факторов, влияние по Снедекору. Полная рендомизация.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.1886 |9941.029 | 4, 20 | 0.00000

В | 0.4732 | 62333.87 | 1, 20 | 0.00000

АВ | 0.3381 |8909.127 | 4, 20 | 0.00000*

Частные средние| 15303.83 | 9, 20 | 0.00000*

| 0.055 0.040 0.033 |

| 0.035 0.025 0.021 |

| 0.077 0.057 0.047 |

| 0.077 0.057 0.047 |

Стандартная Ошибка = 0.0192 ( 0.34% от общего среднего) Анализ Средних в таблице - по НСР(5%)

3б. Действие факторов, влияние по Снедекору. Рендомизация в блоках.

Фактор|Степень | Критерий Фишера-Снедекора |Наим.Существ.Разность| | влияния| F |ст.своб.|вероятность| 1% 5% 10% |

А | 0.1886 | 15333.64 |

В | 0.4732 | 96147.50 |

АВ | 0.3381 | 13741.97 |

Частные средние| 23605.55 |

4, 1, 4, 9,