Факторы

Уровни факторов

1. Севообороты, % многолетних бобовых трав

0

25

50

2. Органические удобрения, т /га

0

12

-

3. Минеральные удобрения, кг д.в. /га

0

N₇₀P₇₄K₈₀

-

4. Известь, т /га

0

0,5

-

Показатель

X

Xmin

Xmax

S

Sx

К_V %

КУ

1,00

0,88

1,09

0,07

0,00

7,0

Гумус%

4,54

139

111

5,49

1,40

72

50

4,5

7,30

266

243

7,1

1,2

32,2

28,8

0,5

0,05

1,40

1,25

0,02

27,0

23,2

26,1

8,2

P₂0₅, мг/кг

K₂0, мг/кг

рН_KCL

Прод. ср.

ц з.е./га

25,0

9,3

53,9

6,9

0,30

29,4

Территория

Параметры уравнений*

Y= k + aX₁ + bX₂ + cX₃ + dX₄

Показатели

связи

k

a

b

c

d

r

F

В целом по области, n=530

15,2

-10,8

0,22

0,08

2,62

0,58

40

-18,0

-

-

-

7,57

0,40

62

Северо-западные районы n=115

11,8

-52,6

2,1

0,12

8,2

0,85

70

-55,86

-

-

-

15,0

0,69

102

Территория

Показатели

КУ

Гумус

Фосфор

рН

Область, n=530

15

6

55

24

Северо-западные

районы , n=115

22

19

28

31

Показатели

Учитываемые периоды по спектральному

анализу (м)

Средний размер

контура (м).

Содержание гумуса

40

40

рН_KCL

20, 100

60 – 80

Р₂О₅ подв.

20, 60, 120

60 – 70

К₂О подв.

20, 60,120

50 - 70

Мощность гор. А

20, 70

40

Мощность гор. А+АВ

20, 100, 150

50

№ выб.

Показатель

X

X_min

X_max

S_Х

K_V, %

Серые лесные почвы, черноземы, n=16. Белгородская обл.

1

Фг, %

Гумус, %

рН_KCL

Нг, мг-экв/100г.

S, мг-экв/100г.

ЕКО_П, мг-экв/100г

53.14

5.76

6.67

1.78

34.5

36.3

10.6

2.6

5.8

0

12.1

15.1

70.6

7.2

7.4

3.4

47.6

49.0

4.16

0.33

0.14

0.33

2.28

2.1

31

23

8

75

26

23

Серые лесные почвы, черноземы оподзоленные и выщелоченные , n = 4722. По рабочим участкам хозяйств в различных районах Курской обл.

2

Фг, %

Гумус, %

рН_KCL

Нг, мг-экв/100г.

S, мг-экв/100г.

ЕКО_П, мг-экв/100г

45.5

4.12

5.30

3.86

24.5

28.4

8.4

0.5

3.5

0.0

5.8

8.5

78.5

8.80

7.70

9.57

49.0

50.1

0.13

0.02

0.01

0.02

0.09

0.10

19.9

28.4

9.7

39.1

25.9

22.5

Черноземы типичные и выщелоченные, n=258. ОППХ ВНИИЗ и ЗПЭ Медвенский р-н, Курской обл.

№ выборки

Объем

выборки

Параметры уравнений вида*

Нг= a - b·ln(рН_KCL)

Отношение

a/b

рН_Н=

exp(a/b)

a

b

r

1.

2.

3.

4.

16

4722

258

690

29.25

22.73

32.0

31.41

-14.56

-11.34

-15.95

-15.68

-0.91

-0.69

-0.98

-0.93

2.01

2.00

2.00

2.00

7.45

7.42

7.44

7.41

№

выб.

Объем

выборки

Параметры уравнений вида*

ЕКО_П= a - b·(рН_Н - рН_KCL)

(М)

Отношение

а / ln(рН_Н)

(τ)

Отношение

b/М

a

b

2.

3.

4.

Рис. 7.Зависимость емкости катионного обмена, суммы обменных оснований и гидро-литической кислот-ности от величин рН_KCL

Величине суммы поглощенных оснований соответствует разница:

S = ЕКО_Н - ∆ ЕКО_П – Нг:

S = М (ln(рН_KCL) – τ (рН_Н-рН_KCL)) (7)

Таким образом, количественная взаимосвязь показателей поглотительной способности выражается уравнением состояния ППК, как аналога выражения (ЕКО_П =S+ Нг), учитывающего величины ∆ ЕКО_П :

М(ln(pH_Н)–τ(pH_Н–pH_KCL))=M(ln(pH_KCL)–τ(pH_Н–pH_KCL))+M∙ln(pH_Н/pH_KCL) (8)

Анализ уравнения свидетельствует, что показатель обменной кислотности (рН_KCL) характеризует соотношение величин Нг и S в ППК и степень насыщенности почвы основаниями согласно выражению :

(9)

Для черноземных почв (рН_Н≈7.4), поскольку ∆ЕКО_П относительно невелико, показатель степени насыщенности почвы основаниями (V%) будет иметь вид:

V% ≈ 50 ln(pH_KCL) (10)

Фактическая реализация зависимостей (9, 10) подтверждает форму взаимосвязей по уравнению (8). Теоретически рассчитанные значения V% черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных, а также серых лесных имеют стандартную ошибку 0.8 и 2.1%, а коэффициент соответствия величин составляет при этом – 99 и 98% (рис. 8).

Рис. 8. Зависимость степени насыщенности основаниями черноземов выщелоченных и типич-ных от рН_KCL (n= 255).

Поскольку величины (pH_H, τ) носят характер, близкий к нормативному для исследованных почв, то соотношения величин Нг, S и ЕКО_П в конкретных почвах практически полностью определяются величиной рН_KCL. Тем самым реализуется принцип о взаимосвязи и взаимообусловленности компонентов, составляющих единую систему ППК. Изменения в составе катионов ППК при изменении рН_KCL пропорциональны величине (М) и логарифму относительного изменения рН_KCL:

(11) ,(12)

где рН₀ - исходное, рН_i – текущее (фактическое) значение.

Изменение суммы обменных оснований, при изменении кислотности почвы, равно сумме абсолютных изменений емкости катионного обмена и гидролитической кислотности │∆S│=│∆ЕКО_П│+│∆Нг│, что соответствует:

(13)

Cоотношение весовых коэффициентов к содержанию гумуса (%) и количеству физической глины (< 0.01мм, %) в показателе модуля катионообменной емкости почвы (М) равно 24:1 (r=0.76-0.99). В соответствии с этим, величине (М) можно придать более точное выражение:

М = К_М (2.4Г + 0.1Фг), (14)

где К_М – коэффициент пропорциональности (для черноземов К_М≈1), соответствующий тому, что различным типам почв могут быть характерны разные удельные сорбционные показатели.

По сути, показатель модуля катионообменной емкости почвы (М), связанный с количеством и качеством обменных центров ППК может отражать предельное минимальное количество вещества отрицательных зарядов ППК в единице массы почвы (ммоль (е^-) /100г) в условиях кислой реакции среды. Таким образом, при изменениях реакции среды величины показателей поглотительной способности почв становятся производными от значения (М).

Оценка буферных свойств почв

Количественные оценки кислотно-основной буферности почв подтверждают, что чем больше в почве содержится гумуса и тяжелее механический состав, тем выше ее буферная способность как к подкислению, так и к подщелачиванию и, при прочих равных условиях, большая буферность в ту или иную сторону определяется преобладанием в составе ППК ионов Н⁺ или оснований (Надточий, 1993; Надточий, 1998; Савченко, 1989; Фрид, Гребенников, 1999; Соколова, Мотузова, Малинина, 1991).

Проведена серия лабораторных экспериментов по определению буферных кривых в солевой (1Н KCL) и водной суспензии (1:2.5) для чернозема типичного тяжелосуглинистого (рН_KCL=5,75) и серой лесной среднесуглинистой почвы (рН_KCL=4,9). Общая методика соответствовала методу Аррениуса. Установлено, что во всем диапазоне буферных кривых измеряемые величины рН водных суспензий подчиняются логарифмической зависимости от количеств вводимых. По солевым суспензиям в интервалах ±2.0 ед. рН от точки начала титрования (рН_ТНТ) как в щелочном, так и в кислотном диапазоне зависимость устанавливающихся величин рН_KCL от количеств вводимых реагентов соответствовала функции (табл. 10):

рН_i = рН_ТНТ·(КБ)^х , (15)

где (х)- количество применяемых реагентов (ммоль/100г.); фактический коэффициент к изменению рН (рН_i/рН_ТНТ) представляет собой показательную функцию: рН_i/рН_ТНТ = КБ^Х , где КБ -коэффициент буферности

а) к подкислению: КБ_К=1/exp(1/M); (16)

б) к подщелачиванию: КБ_Щ= exp(1/M·(1+τ)). (17)

При этом величины КБ_К <1 и КБ_Щ>1 зависят только от базовых свойств почв, определяющих величину модуля катионообменной емкости почв (М), а, следовательно, и емкость катионного обмена (рис. 9).

Таблица 10. Зависимость рН солевых суспензий почв (1:2.5) от количества вводимых реагентов

* где х – ммоль / 100г; **τ - 0,1 и 0,16 для чернозема и серой лесной почвы

Рис. 9. Зависимость коэффициентов буферности (КБ) от величин модуля катионообменной емкости (τ=0,1)

Коэффициенты буферности соответствуют относительному изменению величины рН от 1 ммоль/100 г применяемых реагентов. Приближение величин КБ к единице соответствует повышению буферности почв. Сам коэффициент буферности является безразмерным и универсальным показателем, поскольку величины интенсивности буферности (ИБ) и емкости буферности (ЕБ) являются производными от КБ:

ИБ_К =М·ln(рН_ТНТ/(рН_ТНТ-1)) (18); ИБ_Щ =М·(1+τ)·ln((рН_ТНТ +1)/рН_ТНТ) (19)

Отсюда следует, что как интенсивность буферности, так и емкость буферности пропорциональны величине (М) и зависят от исходной кислотности почв (рН_ТНТ).

Определение доз мелиорантов в соответствии со свойствами кислых почв и агроэкологическими условиями

Уравнение состояния поглощающего комплекса и вытекающие из него взаимосвязи показателей ППК при соответствующем нормативном обеспечении по значениям рН_Н и (τ) позволяют значительно расширить диапазон и унифицировать уравнение расчета доз мелиорантов в соответствии с буферными свойствам почв.

За основу расчетов мелиоративных доз извести при этом берется то количество Са²⁺ в составе гидролитически щелочных соединений, которое входит в состав ППК в расчете на заданное изменение кислотности (рН_KCL) от исходного рН_i до оптимального значения рН_орt. Эта величина соответствует изменению суммы обменных оснований и выражается суммой абсолютных изменений гидролитической кислотности и емкости катионного обмена (И, СаСО₃ т/га = DS∙5∙h∙d ) в соответствии с мелиорируемой глубиной (h, м) и объемной массой почвы (d, г/см³) :

.(20)

В этом состоит принципиальное отличие предлагаемого подхода, что позволит повысить разрешающую способность самого приема.

Расчетные значения расхода СаСО₃ для сдвига рН на 0,1 ед. в различных интервалах рН для основных типов почв ЦЧЗ разного гранулометрического состава подтверждают соответствующие их нормативные значения (Нормативы…,1980; Рекомендации…, 1983; Рекомендации…, 1993).

При наличии данных агрохимического анализа почв оцениваются необходимые показатели для каждого рабочего или элементарного участка.

Величина (М) определяется по полной емкости катионного обмена

(21)

Для слабокислых почв приближенное значение (М) определяется в более простой форме:

или 0.5 ЕКО_П (22)

где ЕКО_П = S + Нг, рН_Н = 7,4 ед., τ – показатель удельной дифференциальной емкости (мг-экв/100г. ед.рН·М).

5. Обоснование концепции кислотно-основного статуса почв

Взаимосвязь ППК почв и содержания водорастворимых оснований.

При изменениях кислотности почвенной среды изменяется степень диссоциации функциональных групп ППК и величина заряда на поверхности почвенных частиц: отрицательный потенциал падает при подкислении и возрастает - при подщелачивании (Возбуцкая, 1964; Сидорова, Фридрихсберг, Кибирова, 1974; Сидорова и др., 1976; Роуэлл, 1998). Из этого следует, что менее кислым, более насыщенным основаниями почвам соответствует и более высокая концентрация их в жидкой фазе, а поскольку ионообменные взаимодействия даже в условиях естественной влажности протекают относительно быстро, то это предполагает в системе < ППК – раствор > состояние, близкое к равновесному.

Поскольку фактором, инициирующим само перераспределение катионов в системе « ППК - почвенный раствор» является изменение их концентрации в растворе (в результате природных или антропогенных факторов), то состав ионов ППК в большей мере определяется составом почвенного раствора, и его роль носит характер обратной связи, являясь фактором стабилизации кислотно- основного состояния почвы.

В условиях стационарного полевого опыта ВНИИЗ и ЗПЭ при воздействии различных факторов, которые способны нарушать равновесие в почвенной системе, установлена тесная зависимость значений содержания водорастворимых оснований (1:5) S_вод (Са+Мg, мг-экв/100г) и концентрации их в растворе, приведенном к стандартным условиям, от значений актуальной и обменной кислотности, определены ее параметры (табл. 11). Гранулометрический состав почвы (чернозема типичного) однородный: содержание физической глины (< 0,01 мм) колеблется в узком интервале - от 48,5 до 51,5 %.

Таблица 11. Статистическая характеристика выборки показателей свойств почв (n=340)

**Концентрация оснований С_НВ(Са²⁺+Мg²⁺, мг-экв/л) в почве при наименьшей влагоемкости определена по данным анализа водной вытяжки из почвы (1:5) и величин наименьшей влагоемкости ( Минашина, 1970; Барон, Токарев, 1979; Ковда, 1988).

*Величины наименьшей влагоемкости почв (НВ%) рассчитаны по зависимости от содержания органического вещества (Г%) и физической глины (Фг%) (Ж. Лозе, К. Матье, 1998).

Зависимость концентрации оснований от величин актуальной и обменной кислотности имеет следующие выражения:

С_НВ (Са²⁺+Мg²⁺, мг-экв/л ) =0,228·e^{0,61 рНвод} , r=0,90; (23)

С_НВ (Са²⁺+Мg²⁺, мг-экв/л ) =0,721·e^{0,5 рНсол} , r=0,85. (24)

Концентрация водорастворимых оснований при снижении кислотности почвы возрастает в геометрической прогрессии – на каждую единицу обменной кислотности в 1,65 раза, а актуальной кислотности – в 1,84 раза. Установлено, что и для серых лесных почв характерна аналогичная зависимость. Величины концентрации оснований в жидкой фазе исследуемых почв соответствуют их значениям, получаемым другими методами выделения и оценки почвенных растворов (Быстрицкая, Волкова, Снакин, 1981; Иванов, 1971), а также определением составов инфильтрационных вод в лизиметрических исследованиях (Шильников, Мельникова, Варюшкина, Лебедев, 1989).

Из этого следует, что степень насыщенности почвы основаниями и содержание водорастворимых оснований связаны через величину обменной кислотности, что характеризует взаимосвязь между твердой и в жидкой фазой почвы. Условному равновесию (по стандартным методам) соответствует следующее выражение:

С_НВ(Са²⁺+Мg²⁺, мг-экв/л ) ≈ 0,07·exp(0,06·V%) (25)

Таким образом, содержание оснований в системе « ППК - почвенный раствор»- является результатом устанавливающегося равновесия между количеством растворенных и поглощенных оснований, с одной стороны, и ионов водорода – с другой стороны.

Потери оснований из пахотных почв

Вовлечение в пашню черноземов, изначально насыщенных основаниями, приводит к обеднению их кальцием и магнием и подкислению реакции среды,

что связано как с систематическим выносом оснований урожаем культур, так и с усилением водообмена в обрабатываемых почвах. На долю выноса растениями приходится 1/4 теряемых оснований и 3/4 - на долю инфильтрации (Бобрицкая, 1975;Синкевич, 1989; Шильников и др.,1989). Между потерями оснований из почв и объемом стока существует тесная положительная корреляционная связь (r = 0.61 – 0.96, Мельникова, 1981; Волокитина и др., 1984). Таким образом, величины потерь оснований из почв могут определяться средней концентрацией их в жидкой фазе и величиной стока во вневегетационный период.

Для оценки величины стока, приходящегося на позднеосенний – ранневесенний период, возможно использовать относительные коэффициенты к инфильтрации влаги в зависимости от коэффициента увлажнения (К_КУ) и гранулометрического состава почв (К_ФГ). При такой дифференциации сток (J,мм) выражается произведением коэффициентов и величины стока при базовых условиях (J_Б=45 мм, К_КУ=1 при КУ=0.9 и К_ФГ =1 при Фг=45%).

J(мм)= J_Б К_ФГ К_КУ = J_Б (5КУ – 3,5)(1,9 – 0,02 Фг) (26)

Согласно расчетам для автоморфных почв Курской области, находящихся на выровненных участках, размеры среднегодовых величин оттока влаги (J, мм) во вневегетационный период в первом агропочвенном районе серых лесных почв и втором- черноземов составляют соответственно 90 – 120 и 40 – 90 мм . Это подтверждается и другими методами оценки: по исследованию элементов водного баланса (Сухарев В.И., 2003, 2006); по изменению влагозапасов почвы за холодный период (Акименко А.С., 2000, 2001). Среднегодовые потери оснований (∆Ca_inf) контролируемого (пахотного) слоя почвы (СаСО₃, кг/га) в зависимости от кислотности почв (рН_KCL), характеризующей содержание оснований в жидкой фазе почв (24), приближенно определялись по следующему выражению:

∆Ca_inf = 0,1806 exp(0,5·рН_KCL) J_мм (27)

В зависимости от кислотности почв размеры естественных потерь оснований в первом агропочвенном районе серых лесных почв и втором- черноземов варьируют в интервалах соответственно 190-380 и 60–380 СаСО₃ кг/га. Получаемые величины потерь оснований в среднем соответствуют расчету по методике оценки баланса кальция (Сычев, Музыкантов, Панкова, 2000).

Высвобождение щелочноземельных элементов минеральной части почв – основной источник пополнения их в почвенных фазах

Общей закономерностью процессов химического выветривания является возрастание степени разрушения или преобразования минералов различных групп устойчивости при повышении температуры и количества осадков (Толстой, 1968; Парфенова, Ярилова, 1962; Антипов-Каратаев, Цюрупа, 1963; Добровольский В.В.,1968; Глазовская М.А., 1981). Разрушение минералов в почве осуществляется при воздействии на них природных растворов, содержащих реагенты кислотного характера и состоит из двух основных стадий: быстрой- протонирование поверхностных слоев минералов и медленной - распад кристаллических структур в силу неустойчивости межмолекулярных энергетических связей. Совокупный многоступенчатый процесс контролируется медленнодействующей стадией, которую для структурных единиц минерала можно описать уравнением кинетики первого порядка:

,

где t – время , k – константа скорости. Это подтверждается анализом данных лабораторных исследований по выщелачиванию различных минералов в течение длительного времени (Лабенец, 1977). Изменение валового содержания кальция (Са_М) во времени (3,6 лет) описывалось соответствующим уравнению кинетики выражением:

Для описания константы высвобождения ионов (k) использована эмпирическая зависимость Аррениуса, подтвержденная для широкого круга физико-химических процессов в статистической термодинамике (Браун, Лемей, 1983; Пурмаль, Слободецкая, Травин, 1984):

,(28)

где m- показатель, характеризующий влияние рН среды, А –коэффициент пр..

Величина показателя (m) может быть оценена, поскольку соотношение констант для разных условий воспроизводится в соотношениях интенсивности высвобождения оснований: k₀/ k_i =∆Ca₀/∆Ca_i. Для равных промежутков времени (t- const) это соответствует линейной форме уравнения:

ln(∆Ca₀/ ∆Ca_i)=- m·(рН_i-рН₀) (29)

Такая зависимость подтверждена в проведенных лабораторных экспериментах по выщелачиванию почвообразующих пород титрованными растворами НCL при разном исходном значении рН (0,5…5) за равные промежутки времени (1час) и широком соотношении реагирующих масс (1:20, 1:50), снижающих влияние возрастающих концентраций ионов на их передвижение в раствор. Использованы предварительно отмытые от карбонатов образцы лессовидного суглинка, подстилающего чернозем типичный тяжелосуглинистый на глубине 160-170см и глинистого сланца, подстилающего серую лесную почву (рис.10).

Рис. 10. Интенсивность высвобождения кальция (Ca мг/100г) из лессовидного суглинка в зависимости от кислотности раствора (НCL) и соотношения масс (1:20, 1:50)

Установлено, что при прочих равных условиях из лессовидного суглинка извлекается в среднем в 2,6 раза большее количество кальция. Расширению соотношения порода: раствор соответствовал пропорциональный рост ∆Ca.

Величина (m) воспроизводится при различных соотношениях: 0,52-для лессовидного суглинка и 0,74-0,88 для глинистого сланца, что может характеризовать сочетание минералов в составе почвообразующей породы.

В целом отсюда следует, что интенсивность высвобождения ионов щелочноземельных металлов в почве имеет конечные и вполне конкретные величины, поскольку определяется свойствами минеральной части.

Параметры кислотно-основного статуса почв

Динамическое равновесие между твердой и жидкой фазами почв при условии постоянства режимов и количества материальных носителей ППК подразумевает, что в многолетнем цикле баланс оснований в ограниченной системе «ППК ↔ почвенный раствор» близок к нулевому. Отсюда следует, что количество теряемых при инфильтрации оснований (∆Са_inf) скомпенсировано их количеством, высвободившимся из минеральной части: ∆Са_M = ∆Са_{inf .} Согласно уравнению кинетики среднегодовое количество высвобождающихся из минеральной части оснований соответствует следующему выражению:

∆Са_{M (t=1)} = Са_M (1- e^-k) (30)

Миграционная способность (Р_Сам) характеризуется частью атомов, которая перешла в подвижное состояние относительно их общего содержания в исследуемом объекте (∆Са_{M /} Са_M) в единицу времени (Перельман, 1961).

Поскольку величины констант (k) значительно меньше единицы (k < 0.1), то миграционная способность оснований приближенно равна константе их высвобождения, зависящей от рН (Р_{Са м} ≈ k):

(31)

Миграционная способность оснований, контролируемая равновесием системы «ППК- почвенный раствор» (Р_{Са inf} ), соответствует отношению количества среднегодовых потерь с инфильтрацией (∆Са_inf) к их общему количеству для контролируемого слоя почвы (Са_M):

, (32)

где К – коэффициент пропорциональности, а – параметр влияния рН, характерный для почв (0.5, 0.61 по ур. 23, 24); J-среднегодовой сток (мм).

Из тождества величин () следует, что уровень устанавливающейся величины рН имеет выражение :

рН = (а + m)^-1 (ln(Ca_M)- ln(J) + с), (33)

где свободный член (с) объединяет условно постоянные величины (К) и (А) для конкретных условий.

Равновесное значение рН в общем случае прямо зависит от содержания щелочноземельных металлов в валовом составе почв и снижается с ростом величин среднегодовой инфильтрации влаги. Степень влияния этих величин определяется свойствами почвообразующей породы, через величину (m ), и свойствами ППК – через величину (а), характеризующую степень влияния рН на равновесие в системе «ППК - почвенный раствор».

Для почв близкого или одного состава это выражается в следующем виде:

рН = D - α ln(J) , (34)

где D – свободный член уравнения; α=(а + m)^-1 – параметр влияния твердой фазы почв, не содержащих карбонаты в пахотном слое.

В пределах Курской области повышение увлажнения территорий в сочетании с облегчением механического состава почвообразующих пород в северо-западных районах способствует формированию почв с повышенной кислотностью – серых лесных и черноземов оподзоленных. В юго-восточной части при меньшей увлажненности и более тяжелом механическом составе формируются почвы, близкие к нейтральным, и нейтральные – черноземы выщелоченные и типичные. При прочих равных условиях более тяжелым почвам соответствует меньшая кислотность (рис. 11).

Рис. 11. Средние уровни рН почв, формирующихся в зависимости от гидротермических условий и грануло-метрического состава

Оценка зависимости кислотности почв от стока влаги (J, мм) показала более тесную связь для групп по механическому составу, поскольку гранулометрический состав почв тесно связан с минералогическим:

в целом по Курской области: рН_KCL = 8,78-0,77·ln(J), r=0,77;

для тяжелосуглинистых почв: рН_KCL = 9,49-0,98·ln(J), r=0,80;

по группам почв разного гранулометрического

состава: рН_KCL = 8,55-0,70·ln(J), r=0,99.

Коэффициент регрессионного уравнения для тяжелосуглинистых почв на лессовидных суглинках соответствует расчетному значению по установленным значениям показателей (уравн. 24, рис. 10): α = (а + m)^-1 = (0,5 + 0,52)^-1 = 0,98.

Экстраполяция расчетных величин рН для условий с непромывным водным режимом соответствует нейтральной реакции почвенной среды.

Таким образом, почва представляет собой самоорганизующуюся систему, что при неизменности условий и системообразующих режимов обеспечивает установление равновесных состояний и характерные интервалы величин кислотности почв (рис. 12). .

6. Известкование как способ оптимизации свойств почв и повышения продуктивности культур

Чернозем типичный, залегающий на склонах северной экспозиции, блока «плодородие» многофакторного полевого опыта ВНИИЗ и ЗПЭ близок по своим характеристикам к черноземам выщелоченным (рН _KCL =5.3 – 5.6). Известняковую муку в дозе 2 т/га вносили при подъеме зяби под посев сахарной свеклы, а удобрения - под каждую культуру и в соответствующих дозах. Среднегодовой сбор зерновых единиц по ротациям севооборота на контроле для условий черноземных почв достигал среднего уровня – 35,3 -38,6 ц/га з.ед.. Удобрения в сочетании с мелиорацией повышали среднегодовую продуктивность севооборотной площади на 25 % - до 44,3 ц/га з.ед. Насыщение севооборота известью из расчета 0,5 т/га на гектар севооборотной площади обеспечивало прирост зерновых единиц в среднем 2,6 ц/га. Зависимость продуктивности (ц з.е./га) от исследуемых факторов описывается уравнением линейной регрессии :

у = 36,4 + 0,17х₁ + 0,025х₂ + 1,75х₃; r = 0,98

где х_1, х_2, х₃ - соответственно органические (т/га), минеральные (кг д.в. NPK /га) удобрения и известь (т/га).

Доля вклада органических, минеральных удобрений и известкования в продуктивность севооборота составляет 24, 66 и 10 % . При этом основной эффект от известкования обеспечивался урожаем сахарной свеклы (ц/га):

у = 336 + 0,35х₁ + 0,074х₂ + 5,13х₃; R = 0,94

Доля вклада органических, минеральных удобрений и известкования в повышение урожайности сахарной свеклы составляет 25, 59 и 16 %. При урожае на контроле 275 – 370 ц/га прибавка урожая от известкования на неудобренном фоне в среднем составляла 37 ц/га или 11,5 %. Положительное ежегодное действие извести на урожай зерна ячменя в большей степени проявлялось на фоне применения минеральных удобрений (0,5- 0,8 ц/га). Прирост урожая зерна озимой пшеницы от известкования составлял 1,0-2,1 ц/га, что сопоставимо с размерами эффекта от последействия второго года органических удобрений (1,0-2,0 ц/га).

Результаты анализа свойств почв по ротациям как в системе разных севооборотов (6 ротаций, поле 2), так и в зернопаропропашном севообороте (поле 1 и 2) использовались для выявления средних изменений за длительный срок наблюдений. В соответствии с уравнениями регрессии (r= 0.74 - 0.98) были определены удельные изменения показателей плодородия пахотного слоя чернозема типичного на склоне северной экспозиции (табл. 12).

Таблица 12. Удельные изменения свойств чернозема типичного под влиянием агротехнических факторов (1988 - 2008гг)

Установлено, что если эффект от действия минеральных удобрений на содержание гумуса является наименее устойчивым в зависимости от местоположения как по величине, так и по знаку (от -0,38 до +0,17 % содержания гумуса), то органические удобрения повышали содержание гумуса на 0,12 -0,13 %. При этом самое значительное действие на содержание гумуса в наиболее напряженном по антропогенной нагрузке (по доле пара и пропашных) севообороте имело внесение извести +0,33, +0,40 %. Отмечено положительное взаимодействие минеральных удобрений и известкования. В целом по севооборотам действие извести на содержание гумуса было менее достоверным, где основным фактором выступает доля трав в структуре севооборота. Самые значительные изменения физико-химических показателей в системе оценок «известкование - минеральные удобрения - органические удобрения» наблюдались от известкования (48 - 89 %). На минеральные удобрения приходилось 4-33 % влияния, что примерно в 1,5-2 раза ниже, чем положительное действие извести. Вклад органических удобрений, ввиду сочетания с такими мощными факторами, был менее значительным.

По положительному влиянию на режим питательных элементов в целом факторы располагались в следующий возрастающий ряд: известь < навоз< минеральные удобрения. Вместе с тем, отмечается повышенная доля влияния извести в увеличение содержания азота щелочногидролизуемого (41%) и достаточно высокая - в снижение степени подвижности калия (27%).

7. Научно-методические подходы к регулированию кислотно-основного состояния почв

Возможность стабильного функционирования почвы в конкретных условиях окружающей среды, в связи с наличием в ней множества обратных связей, основана на свойствах саморегуляции (Титова, Дабахов, 2000; Черников, Милащенко, Соколов, 2001). Это предполагает возможность прогнозировать направленность изменений кислотно- основного состояния почв и оценивать его количественные изменения при изменении основных определяющих его агроэкологических параметров.

Оценка изменений кислотности почв при изменении водного режима.

Изменению показателя кислотности почв рН_KCL при изменении величин стока влаги соответствует выражение:

, (35)

где J₀ – исходная величина стока (мм), J_i - соответствующая новым условиям; коэффициент α – характеризует «податливость» почв при изменении климатического режима или агрогенных факторов, определяющих водный режим.

Культуры севооборота, формируя баланс влаги на поле, определяют и размеры потерь оснований из почвы, которые оцениваются эмпирическими соотношениями (К_К) между разными группами культур: под культурами сплошного сева – 1, пар- 1.8, -пропашные- 1.4, многолетние травы- 0.75 (Методические указания…, 2000). Изменению рН, при изменении структуры севооборота, соответствует аналогичное выражение с использованием отношения средневзвешенных коэффициентов по севообороту (К_С) - по доле культур:

(36)

Удельные изменения рН_KCL при введении в структуру севооборота 10% чистого пара, пропашных или 10% многолетних трав в условиях тяжелосуглинистой почвы (α ≈1), согласно вышеприведенной формуле имеют значения -0,077, -0,04 и +0,03 ед. Это соответствовало фактическим различиям рН чернозема типичного между зернопаропропашным - ЗПП (ч. пар - озимая пш. – сах. свекла – ячмень) и зернотравяным (ЗТ) севооборотами (2 г. мн. трав -озимая пш. –ячмень) многофакторного полевого опыта ВНИИЗ и ЗПЭ (+0.4 ед. рН). Это означает, что почвам присуща способность к самовосстановлению при смене водного режима на менее промывной по естественным (погодно- климатическим) или агротехническим причинам. Основой этого процесса являются компенсаторные механизмы твердой фазы почв, установленная зависимость которых позволяет на качественном (направленность) и количественном уровне прогнозировать изменения величины кислотности.

Минимально необходимая для стабилизации кислотности почв доля многолетних трав в структуре посевных площадей (Т%) может быть определена по следующему выражению:

,(37)

где ∆рН_KCL – интенсивность среднегодового подкисления почв; k_T – эмпирический коэффициент потерь оснований из почв под травами относительно культур сплошного сева (0,75).

Оценка изменений кислотности почв при внесении минеральных удобрений.

Введение в почву одновалентных катионов в составе минеральных удобрений оказывает быстрое влияние и напрямую обедняет почвенный поглощающий комплекс обменными основаниями. В данном случае следует считать потери извести от минеральных удобрений в контролируемом (пахотном) слое почвы (∆И_М, СаСО₃ кг/га) эквивалентными изменению суммы обменно-поглощенных оснований (∆S, мг-экв/100г):

∆И_М (СаСО₃ , кг/га ) = ∆S· 5 10³ h d.(38)

где h – пахотный горизонт почвы, м; d – объемная масса почвы, г/см³.

Изменение рН с учетом буферности почв имеет следующее выражение:

, (39)

где ∆И_М (СаСО₃ кг/га) = t·Н_ИМ·Д;(40)

Д – насыщение севооборота минеральными удобрениями (кг д.в. NPK /га); Н_ИМ – норматив потерь извести кг на 1 кг д.в. NPK /га; t·- севооборот (лет).

Величина изменения рН при внесении удобрений зависит от значений удельных потерь оснований (кг СаСО₃ /га) при внесении удобрений (кг д.в.NPK /га), буферности почвы, определяемой её типом, содержания гумуса, а также гранулометрического состава.

По наблюдениям изменений физико- химических показателей чернозема типичного при внесении минеральных удобрений (225 кг.д.в. /га , МФПО ВНИИЗ и ЗПЭ) на 1 кг д.в. NPK /га из пахотного слоя почвы терялось в среднем по севооборотам 1,1 кг /га СаСО₃ на водораздельном плато и 1,6 кг /га СаСО₃ – на склоне северной экспозиции. На основании данных исходных свойств почвы и потерь СаСО₃ определены изменения рН_KCL (табл. 13).

Таблица 13. Изменение кислотности чернозема типичного от внесения минеральных удобрений за 8 лет

В целом не скомпенсированные потери оснований (∆И_П) определяются суммой выноса урожаем ∆И_В (обеспеченного плодородием почв) культур и средних потерь от применения удобрений: ∆И_П =∆И_В+∆И_М.

Оценка времени действия доз извести при химической мелиорации почв

Время действия доз извести является ключевым моментом в экономико-математических расчетах эффективности известкования и оценки окупаемости мелиоративных доз извести (Шильников, Колосова, Щелкунова, 1981; Небольсин, Небольсина, 1997; Колотов, 2001; Небытов, 2003; Шильников, 2006; Шильников, Аканова, Зеленов, 2008) .

Для обоснования процесса использована модель релаксации системы «ППК-почвенный раствор», которая выводится из равновесного (исходного, соответствующего кислотно-основному статусу) состояния при достижении почвой максимума нейтрализации (рН₀→ рН_max), на которую рассчитана применяемая доза извести. Длительность восстановления реакции среды определяется необходимым количеством циклов (t, лет) промывания почвы, обеспечивающих равенство общего снижения обменно- поглощенных оснований, предшествующим их изменениям от известковых доз.

При внесении минеральных удобрений на известкованных полях применяемая мелиоративная доза извести, как расходная часть сокращается на величину дополнительных потерь (40), откуда время (t) имеет следующее выражение:

(41)

Время достижения в известкованных почвах исходных величин рН прямо пропорционально величине доз извести (И, СаСО₃ т/га) и обратно пропорционально степени промывания почвы (J, мм). Чем менее буферна почва, тем более высокие значения рН соответствуют одним и тем же дозам извести, и выше средние потери оснований из почвы и, таким образом, им соответствует меньшее время релаксации по рН.

Проверка на фактическом материале опубликованных данных по результатам полевых опытов с известкованием, представленных в динамике изменений свойств почв, показала адекватность такого подхода и соответствие фактических и расчетных величин. Расчетное время действия доз извести для различных агропочвенных районов Курской области представлено в табл. 14.

Таблица 14. Время действия доз извести для различных агропочвенных районов Курской области при уровнях внесения минеральных удобрений 100-200 кг д.в.NPK /га

Оценку агрономического эффекта оптимизации кислотности почв целесообразно выражать в величинах потенциала оптимизации кислотности почв по приросту продуктивности, обеспеченной исходным плодородием почв (уравн. 2, стр. 11).

По вероятным потерям оснований из ППК почв (∆И_П) по районам Курской области определены средние темпы подкисления (∆рН) и средние поддерживающие дозы извести или минимальная доля многолетних трав в структуре посевных площадей для стабилизации кислотности почв (табл. 15).

Таблица 15. Оценка интенсивности подкисления почв и стабилизационных мер при уровнях внесения минеральных удобрений 100-200 кг д.в.NPK /га

При экстенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур темпы подкисления почв в различных административных районах могут составлять от 0,023 до 0,032 ед. рН в год, а при интенсификации - от 0,038 до 0,055 ед. рН, при этом среднегодовые темпы дегумификации почв (как результат деградации ППК) по разным районам могут варьировать от 0,3 до 0,7 т/га, что требует внесения органических удобрений от 4,4 до 11 т/га.

В обобщенном виде структура прогнозов представлена на рис. 13. Основной особенностью данного подхода является разделение по механизму изменения кислотности на режимно регулируемую часть, связанную с компенсаторными свойствами твердой фазы (левая часть схемы) и собственно – балансовую часть, связанную с буферными свойствами почв (правая часть).

Рис. 13. Блок- схема прогноза изменений и регулирования кислотно-основного состояния почв

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в целом по Курской области на продуктивность пашни оказывает влияние обеспеченность почв фосфором (45-55%), вторым по значимости фактором является кислотность почв (24-41%), а в северо-западном районе серых лесных почв возрастает роль гумуса (19-23%), что связано с азотным режимом, и кислотности почв (31-40%). Оптимальные значения показателей по кислотности почв и содержанию подвижного фосфора составляют соответственно 6,0 ед.рН и 200 мг/100г. Удельный прирост продуктивности при повышении рН на единицу в северо-западных районах (на серых лесных почвах) в 2 раза выше, чем в среднем по территории области (15 и 7,6 ц з.е./га на ед. рН) .

2. Для условий лесостепи Центрального Черноземья предложен комплексный показатель плодородия почв по содержанию гумуса, реакции почвенной среды, содержанию подвижных форм фосфора и калия. Разработан коэффициент неоднородности плодородия оцениваемой территории, а также аналитическая поддержка по выбору приоритетных мероприятий для конкретного участка или выбора приоритетных участков для осуществления конкретных мелиораций на основе расчета потенциала окультуривания при оптимизации конкретного свойства с учетом обеспеченности другими факторами плодородия.

3. На локальном уровне установлена закономерная пространственная периодичность колебаний свойств чернозема типичного. Наибольший вклад в периодическое поведение рядов показателей свойств чернозема вносят периоды, равные 20 м, или кратные этому расстоянию. Средний размер контура по содержанию гумуса 40 м, значений рН_KCL 60-80 м, подвижного фосфора- 60-70 м, подвижного калия 50-70 м, при шаге опробования в 10 м. При величине шага опробования, равному этим периодам, коэффициенты варьирования свойств имеют минимальные значения. Периодичность и средний размер контуров по урожайности культур имеет аналогичные значения, что и для почвенных параметров - для ячменя 40-50 м и для озимой пшеницы 70-80 м.

4. Изменение вариабельности показателей во времени не влияет на величины периодичности свойств, и их можно отнести к устойчивым характеристикам почвенного покрова, что позволяет использовать их для обоснования необходимого объема выборки и шага опробования в системе точного земледелия.

5. Гумусное состояние почв необходимо рассматривать совместно с базовыми физическими условиями среды, поскольку содержание гумусовых веществ в почве определяется фактором емкости, зависящим от гранулометрического состава, качественным составом гумусовых веществ, связанным с гидротермическими условиями, и кислотно-основным состоянием почвенной среды. Предложена модель взаимосвязи этих показателей.

6. Посредством системоопределяющих ППК почвы свойств – гранулометрического состава (содержание физической глины < 0,01 мм) и содержания гумуса обоснована существенная взаимосвязь физико -химических свойств, отражаемых показателями емкости катионного обмена, суммы обменных оснований, гидролитической кислотности, обменной кислотности (рН_KCL). Разработаны дополнительные показатели для оценки как абсолютных величин поглощенных катионов в ППК, так их изменений в зависимости от кислотности почвы. Для оценки величины катионообменной способности почв введен показатель модуля катионообменной емкости (М), как эквивалент минимального значения ЕКО_П , зависящий от соотношения в почве гумуса (%) и физической глины (%) : М= К_М (2.4 Г% + 0.1Фг%). Для исследованных почв величина (М) составляет 1/2 емкости катионного обмена в состоянии насыщения ППК.

Состоянию насыщения ППК соответствует определенное значение рН_KCL, как точки условного насыщения (рН_Н), близкое по величине 7.4 ед., при котором однократно определяемая гидролитическая кислотность (рН-зависимая) принимает минимальные значения. Фактические величины ЕКО_П, Нг, S пропорциональны величине (М) и логарифмическим значениям рН_KCL. Абсолютные изменения ∆Нг, ∆V% при изменении реакции среды пропорциональны величине (М) и логарифму относительного изменения рН_KCL.

7. Соотношение величин Нг и S в ППК и степень насыщенности почв основаниями определяется положением точки условного насыщения ППК (рН_Н) и значением показателя удельной (на ед. рН) дифференциальной емкости почвы (τ). Величина (τ), рассчитанная статистически, для исследованных черноземов и серых лесных почв составляет соответственно 0.1 и 0.16 (мг-экв/100г. ед.рН·М).

По совокупности связей величина обменной кислотности в наибольшей мере характеризует состояние ППК. При изменениях кислотности и степени насыщенности исследованных почв абсолютные изменения суммы обменных оснований превышают абсолютные (мг-экв/100 г) изменения гидролитической кислотности и могут быть определены на расчетной основе.

8. Установлены параметры буферности чернозема типичного тяжелосуглинистого и серой лесной среднесуглинистой почвы (в водной и солевой суспензии, 1:2.5). Для почв, не содержащих карбонатов, предложены расчетные коэффициенты буферности в щелочном и кислотном интервале на основе величины модуля катионообменной емкости (М) и показателя удельной дифференциальной емкости (τ).

9. При использовании установленных взаимосвязей и разработанных показателей предложен метод определения доз мелиорантов в соответствии со свойствами кислых почв и агроэкологическими условиями, учитывающий затраты Са - мелиоранта как на изменение гидролитической кислотности, так и полной емкости катионного обмена, соответствующие заданному изменению кислотности от исходного до оптимального значения, что позволяет повысить разрешающую способность самого приема.

10. Установлено, что между содержанием водорастворимых оснований (Са, Mg) и обменной кислотностью, а также степенью насыщенности почв основаниями существует экспоненциальная зависимость, что характеризует динамическое равновесие в системе «ППК↔ п. раствор». Согласно установленным параметрам при снижении кислотности почвы содержание оснований в жидкой фазе возрастает в геометрической прогрессии – на каждую единицу обменной кислотности в 1,65 раза, а актуальной кислотности – в 1,84 раза. На этой основе определены потери СаСО₃ в зависимости от рН почв Курской области.

11. Обоснована концепция кислотно-основного статуса почв (КОСП), представляющего собой динамическое равновесие в характере перераспределения оснований между почвенными фазами и их миграцией. КОСП определяется фактором «емкости» - содержанием щелочноземельных элементов в минеральной части почв и факторами «интенсивности» - с одной стороны, возможностью удаления продуктов распада минеральной части при оттоке влаги, а также способностью ионов к высвобождению из твердой фазы почв в зависимости от рН. В совокупности это определяет уровни устанавливающихся величин рН почвы в зависимости от климатических условий. Установлены параметры этих зависимостей для почв Курской области.

12. Поддерживающее известкование малыми дозами чернозема типичного является эффективным приемом повышения плодородия почвы, улучшения гумусного состояния и роста продуктивности культур. Прирост зерновых единиц в среднем составлял 2,6 ц/га (7,4%), в сочетании с удобрениями - 25 %, - с 35,3 до 44,3 ц/га з.ед. Урожайность сахарной свеклы повышалась на 37 ц/га (11,5%).

13. Внесение известняковой муки по 0,5 т в среднем на гектар севооборотной площади оказывает положительное влияние на физико-химические показатели пахотного слоя. В зернопаропропашном севообороте самые значительные изменения наблюдались при внесении извести на контроле и по фону минеральных удобрений - рН-_КСL возрастали в среднем на 0,4 ед., Нг - сокращалась на 0,87- 0,96 мг-экв/100 г, а содержание обменных оснований повышалось на 1,10- 1,14 мг-экв/100 г почвы. Внесение извести в течение 3 и 6 ротаций способствовало повышению содержания гумуса на 0,33 - 0,40 %. От внесения одной извести проявляется тенденция к повышению щелочно-гидролизуемого азота во всех севооборотах, а на фоне внесения удобрений повышается значимо: по органическим - на 0,6 – 1,9 и минеральным удобрениям - на 0,7 - 1,0 мг/100г. Содержание подвижного калия при этом сокращалось в большей мере на фоне внесения минеральных (на 1,1 – 2,0 мг/100г ) и органических удобрений (на 0,4 – 1,3мг/100г ).

14. Установленные зависимости и параметры, а также нормативные данные являются обоснованием для управления кислотно-основным состоянием почв ЦЧЗ на уровне саморегулируемых систем.

Предложения производству

1. Комплексная оценка плодородия почв рекомендуется для разного уровня административного управления в системе аналитической поддержки качественных решений по выбору мероприятий для конкретного участка или выбора приоритетных участков для осуществления конкретных мелиораций по повышению плодородия пахотных земель в условиях ЦЧЗ.

2. Воспроизводство плодородия кислых почв ЦЧЗ необходимо осуществлять дифференцированно, комплексными мерами, обеспечивающими как пополнение органического вещества, так и оптимизацию физико – химических свойств.

3. Предложенный метод расчета доз мелиорантов рекомендуется для дифференцированного их внесения в системах точного земледелия. Расчет окупаемости мелиоративных доз извести рекомендуется осуществлять на основе оценки потенциала оптимизации кислотности конкретной почвы, а также рассчитываемого срока действия извести.

4. Предложенные варианты прогноза изменения кислотности почв и гумусного состояния, как одних из основных агроэкологических показателей, регламентирующих целесообразный уровень функционирования агроэкосистем, перспективны при разработке и внедрении адаптивно-ландшафтных систем земледелия, обеспечивающих устойчивость агроландшафтных структур.

5. Для стабилизации кислотности почв в ЦЧЗ рекомендуется каждые 100 кг д.в. полного минерального удобрения, внесенных на гектар севооборотной площади, компенсировать внесением 110 кг СаСО₃ и 50 -70 кг на вынос полевыми культурами. При этом сбалансированная по антропогенной нагрузке на кислотно-основное состояние почв структура посевных площадей предусматривает введение многолетних трав: 13 – 15% на каждые 10 % пропашных культур. В агропочвенных районах серых лесных почв целесообразно исключение чистых паров, поскольку каждые 10% чистого пара компенсируются 25 - 30% многолетних трав.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК.

1. Еремина Р.Ф., Мащенко С.С., Чуян О.Г., Ященко Н.А. Использование соломы озимой пшеницы как органического удобрения // Сахарная свекла.-2003.-№6.-С. 22-23.

2. Еремина Р.Ф., Чуян О.Г., Чуян Н.А., Федорченко А.Е. Компоненты поверхностного компостирования растительных остатков на поле.// Земледелие.- 2006.- № 6.-С. 11-13.

3. Масютенко Н.П., Черкасов Г.Н., Чуян О.Г. Проблемы точного земледелия: оценка пространственной неоднородности свойств черноземных почв// Земледелие. 2008.-№ 8.- С. 6-8.

1. Чуян О.Г, Чуян Н.А, Еремина Р.Ф., Влияние кальций – и фосфорсодержащих соединений на продуктивность звена севооборота при внесении соломы и растительных остатков на удобрение // Достижения науки и техники АПК.- 2009.- №6.- С. 19-22.

2. Чуян О. Г., Чуян Н. А., Еремина Р. Ф. Эффективность различных доз извести и растительных остатков как органических удобрений в зернопропашном севообороте на черноземе типичном ЦЧЗ в зависимости от местоположения в рельефе. //Земледелие. – 2009. – №5. - С.20-22.

3. Чуян Н. А., Чуян О. Г., Еремина Р. Ф. Влияние навоза и растительных остатков как органических удобрений на качество сельскохозяйственной продукции в условиях Лесостепи ЦЧЗ. //Агрохимический вестник. – 2009. – №6. – С. 18-20.

4. Чуян О.Г. Использование комплексной оценки плодородия почв в системе земледелия // Доклады РАСХН.- 2009. - №6. - С. 31-34.

5. Черкасов Г.Н., Дубовик Д.В., Чуян О.Г. Пространственная неоднородность качественных показателей зерна //Достижения науки и техники АПК .- 2009.- №12, - С. 9-11.

6. Чуян О. Г. О взаимосвязи физико-химических свойств черноземов и серых лесных почв // Агрохимия. - 2010. - № 10. – С.

Патент

10. А.С. № 2258347 “Способы удобрения почвы “Еремина Р. Ф., Федорченко А.Е., Мащенко С.С., Чуян О.Г. Опубликовано 20.08.2005 г.

Публикации в других изданиях.

11. Чуян О.Г., Еремина Р.Ф. Влияние элементов систем земледелия на изменение физико-химических свойств чернозема в севообороте. // Грунти Украiни: эволюцiя, систематика, окультурення та використання. Харьковский гос.аграрный университет им. В.В. Докучаева. - Харьков, 1994. - С.22.

12. Еремина Р.Ф., Чуян О.Г. Влияние удобрений, извести и экспозиции на кислотность чернозема типичного в севообороте. // Сб. докладов научн.-практ. конференции, посвященной 25-летию ВНИИЗиЗПЭ. - Курск, 1995, С.8 .

13. Чуян О.Г., Еремина Р.Ф. Влияние лесополос и извести на реакцию почвенного раствора и урожайность возделываемых культур. // Сб. докладов научн.-практ. конференции. - Курск, 1995. - С.36 .

14. Чуян О.Г., Еремина Р.Ф., Ермакова А.А. Влияние элементов системы земледелия на кислотность чернозема типичного в зависимости от местоположения в рельефе. // Сб. докладов II Съезда Общества почвоведов, т.1 - Санкт-Петербург, 1996. - С.421.

15. Чуян О.Г., Еремина Р.Ф. Влияние экспозиции склона и формы антропогенного воздействия на энергопотенциал и физико-химические свойства чернозема типичного. // Материалы по изучению русских почв, вып. 1 (28), -С.-Петербург, издательство С.-Петербургского ГУ, 1999, - с.35-37.

16. Чуян О.Г., Чуян Г.А. Влияние экспозиции и формы пахотных склонов на кислотность чернозема типичного. // Вiсник ХДАУ, - Харькiв, 1999. - С.188-119 .

17. Чуян Г.А., Чуян О.Г. Влияние реакции среды чернозема типичного на пахотных склонах на подвижность почвенного азота. // Сб. докладов научн.-практ. конференции Курского отделения Докучаевского общества почвоведов, декабрь 1999 года. - Курск, 1999. - С. 10-11.

18. Чуян О.Г. Влияние известкования чернозема типичного на продуктивность зернопаропропашного севооборота. // Сб. докладов научн.-практ. конференции Курского отделения Докучаевского общества почвоведов, декабрь 1999 г. - Курск, 1999 г., - С.24.

19. Чуян О. Г. Влияние агротехнических и мелиоративных приемов на физико-химические свойства чернозема типичного на сопряженных элементах рельефа // автореф. канд. дисс. -Курск, 2000. 20с.

20. Еремина Р.Ф., Ященко Н.А., Чуян О.Г., Ермакова А.А. Регулирование уровня воспроизводства плодородия и свойств чернозема типичного с использованием поверхностного компостирования растительных остатков / Сб. докладов 3-го съезда Докучаевского общества почвоведов (11-15 июля, г.Суздаль) кн. 2, -М, 2000,- С,208-209.

21. Чуян О. Г. Комплексное влияние агрогенных факторов на кислотность чернозема типичного на склонах. Бюллетень ВИУА, N 114, -М, 2001. -С. 181-182.

22. Чуян О. Г. Влияние рельефа на кислотно-основное состояние черноземов на пашне. // Материалы ΙΙ региональной научной конференции, посвященной памяти проф. Ф. Н. Милонова ( 17-19 мая 2001 г): Теоретические и прикладные аспекты оптимизации ландшафтов. ВГУ. –Воронеж, 2001. С. 197-198.

23. Еремина Р. Ф., Мащенко С. С., Чуян О. Г., Ященко Н. А. Ермакова А. А. Регулирование баланса энергии органического вещества чернозема типичного при использовании растительных остатков как органических удобрений. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Системы воспроизводства плодородия почв в ландшафтном земледелии ˝Крестьянское дело˝. -Белгород, 2001. С. 79-81

24. Еремина Р.Ф., Володин В.М., Чуян О.Г., Ященко Н.А., Ермакова А.А. Окультуривание чернозема типичного с использованием растительных остатков возделываемых культур. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Чернозем - 2000» (Прохоровка, 17-19 марта, 2000г.). -М, 2001, -С. 54-59.

25. Володин В.М., Еремина Р.Ф., Мащенко С. С., Чуян О.Г., Ященко Н.А., Ермакова А.А. Солома как удобрение. Справочная книга по производству и применению органических удобрений, -Владимир, ВНИИ ПТИОУ, 2001. 495 с.

26. Еремина Р.Ф., Володин В.М., Мащенко С.С., Федорченко А.Е., Масютенко Н.П., Чуян О.Г., Ященко Н.А., / Методические подходы к определению соотношения с.-х. угодий в агроландшафте. Материалы научно-практической конференции, посвященной 30-летию ВНИИЗ и ЗПЭ, (15-16 октября , 2000г.), -Курск, 2001.-С. 75-78.

27. Еремина Р. Ф., Мащенко С. С., Чуян О. Г., Ященко Н. А. Ермакова А. А. Влияние растительных остатков как органических удобрений на качество сельскохозяйственной продукции. / Воспроизводство и плодородие почв и их охрана в ландшафтном земледелии. Сб. докладов научно-практической конференции Курского отделения Докучаевского общества почвоведов, (25-26 октября, 2001). - Курск, 2001.-С. 24.

28. Еремина Р.Ф., Мащенко С.С., Чуян О.Г., Ященко Н.А., Ермакова А.А./ Ресурсосберегающая технология использования растительных остатков как органических удобрений / Экологические аспекты интенсификации с.-х. производства.т1. Материалы Международной научно-практической конференции, 12-14 марта, -Пенза, 2002.- с. 126-127.

29. Еремина Р.Ф., Мащенко С.С., Чуян О.Г., Ященко Н.А., Ермакова А.А. Воспроизводство плодородия чернозема типичного при использовании растительных остатков как органических удобрений./ Использование органических удобрений и биоресурсов в современном земледелии. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 20-летию ВНИПТИОУ, 25-27 июля. - Владимир, 2002.-С. 338-340.

30. Чуян Г. А., Проценко Е. П., Чуян О. Г., Тур О. П. Методические подходы к управлению плодородием с помощью удобрений и мелиорантов в стационарном многофакторном полевом опыте ВНИИЗ и ЗПЭ. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции ˝Теория и практика использования агрохимических средств в современном земледелии Центрально-черноземных областей России ˝. ˝Крестьянское дело.˝ -Белгород, 2002. С. 206-214.

31. Чуян О.Г. Соотношение оснований на пахотных склонах. // Материалы Международной научной конференции ˝Агрохимические аспекты повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.˝ Бюллетень ВИУА, N 116 ˝Агроконсалт˝.- М, 2002. С. 54-57.

32. Еремина Р.Ф., Мащенко С.С., Чуян О.Г., Чуян Н.А., Федорченко А.Е., Ермакова А.А. Технология поверхностного компостирования соломы и других растительных остатков при использовании их в качестве органических удобрений. -Курск : ВНИИЗ и ЗПЭ, 2003. -15 с.

33. Еремина Р.Ф., Чуян О.Г., Ященко Н.А., Мащенко С.С., Ермакова А.А. Влияние различных видов органических удобрений на воспроизводство плодородия чернозема типичного и производительность агроэкосистем / Проблемы повышения плодородия почв и продуктивность с.-х. культур в адаптивно-ландшафтном земледелии. Сб. докл. Научно-практической конференции Курского отд. Докучаевского общества почвоведов. -Курск, 2003.-С 10.

34. Чуян О.Г., Проценко Е.П., Дубовик Д.В. Методические аспекты характеристики свойств почв при агрохимическом обследовании полей. // Агроэкологическая оптимизация земледелия. Сб. докладов международной научно-практической конференции. – Курск, 2004. –С. 495-499.

35. Чуян О.Г. Проценко Е.П. Оценка уровня плодородия почв по агрохимическим свойствам. Почвы - национальное достояние России: Материалы IV съезда Всероссийского Докучаевского общества почвоведов.- Новосибирск, 2004. – С. 122.

36. Проценко Е.П., Чуян О.Г., Караулова Л.Н. Влияние обеспеченности элементами минерального питания на продуктивность зерновых культур в агроландшафтах центрально-Черноземной зоны // Почвы национальное достояние России: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов. -Новосибирск, 2004. - С.97.

37. Чуян О.Г. Коэффициенты к окупаемости минеральных удобрений в зависимости от исходного плодородия почвы. // Сб. докл. Международной научно-практической конференции, посвященной 35-летию Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии и международной школы молодых ученых и специалистов ˝Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства.˝ (15-18 сентября 2005 года ). –Курск, 2005. -С. 371-378.

38. Чуян О. Г. Новые подходы к определению доз мелиорантов. // Сб. докладов Международной научно-практической конференции, посвященной 35-летию Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии и международной школы молодых ученых и специалистов ˝Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства.˝ (15-18 сентября 2005 года ). –Курск, 2005. -С. 375-379.

39. Чуян О. Г. Взаимосвязь физико-химических свойств почв. // Сб. докладов Международной научно-практической конференции, посвященной 35-летию Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии и международной школы молодых ученых и специалистов ˝Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства.˝ (15-18 сентября 2005 года ).- Курск, 2005. -С. 536-540.

40. Чуян О. Г., Караулова Л. Н. Изменение продуктивности пашни как критерий оценки изменения свойств почв при их деградации или мелиорации. // Сб. докладов Международной научно-практической конференции, посвященной 35-летию Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии и международной школы молодых ученых и специалистов ˝Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства.˝ (15-18 сентября 2005 года ). -Курск, 2005.- С. 540-543.

41. Черкасов Г.Н., Масютенко Н.П., Чуян О.Г. Ресурсно- экологические особенности земледелия в ЦЧЗ // Материалы Международной научно- практической конференции ˝Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального черноземья˝. (15-17 июня 2005 года) Часть Ι. -Курск, 2005. -С. 268-275.

42. Еремина Р.Ф., Чуян Н.А., Мащенко С.С., Федорченко А.Е., Чуян О.Г., Ермакова А.А. Технология эффективного использования растительных остатков как органических удобрений на черноземах Лесостепи ЦЧЗ. – Курск, 2005.- 21 с.

43. Еремина Р.Ф., Мащенко С.С., Чуян О.Г., Чуян Н.А., Федорченко А.Е., Ермакова А.А. Регулирование энергетического состояния черноземов лесостепи ЦЧЗ при использовании растительных остатков как органических удобрений / научно-практические рекомендации.- Курск, 2006.-45 с.

44. Чуян О.Г., Масютенко Н.П., Караулова Л.Н., Дериглазова Г.М. Исследование горизонтальной неоднородности свойств чернозема типичного// Сб. докладов Международной научно- практической конференции ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ (10 – 12 сентября 2008г) «Интенсификация, ресурсосбережения и охрана почв в адаптивно – ландшафтных системах земледелия». – Курск, ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ РАСХН, 2008. С. 668 – 673.

45. Масютенко Н.П., Черкасов Г.Н., Чуян О.Г. Пространственная изменчивость свойств и морфологических показателей черноземных почв // Сб. докладов Всероссийской научно- практической конференции «Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в АПК России» 21-24 апреля 2008г., Санкт-Петербург, ВНИИСХМ, 2008. -С. 13.

46. Черкасов Г.Н., Чуян О.Г. Экологические функции удобрений в эрозионных агроландшафтах Центрально-Черноземной зоны.// Материалы Всероссийского совещания Географической сети опытов с удобрениями (27 – 28 февраля 2008 г.) « Экологические функции агрохимии в современном земледелии».-М.: ВНИИА, 2008.- С. 208.

47. Чуян О.Г., Черкасов Г.Н., Масютенко Н.П. Методика проектирования системы удобрения в адаптивно- ландшафтном земледелии Центрального Черноземья. - Курск: ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ РАСХН. 2008.-51с.

48. Черкасов Г.Н., Дериглазова Г.М., Чуян О.Г. Возделывание ярового ячменя для различных целей на склонах Центрального Черноземья // ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ РАСХН.

- Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2010. – 76 с.