CC BY
71
УДК 631.86
ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА В ПОЧВЕ ЗА РОТАЦИЮ СЕВООБОРОТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УДОБРЕНИЙ
С.Н. НИКИТИН, кандидат сельскохозяйственных наук, зам. директора
Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Институтская, 19, пос. Тимирязевский, Ульяновский р-н, Ульяновская обл., 433315, Российская Федерация
E-mail: S_nikitin@mail.ru
Резюме. Исследования с целью определения влияния систематического применения в севообороте средств химизации и биологи-зации на изменение содержания гумуса в почве выполнены в2004-2012 гг. В опыте изучали действие различных видов органических удобрений, минеральных удобрений, диатомита и предпосевной обработки семян биопрепаратами. Эксперимент проводили на полях Ульяновского НИИСХ в семипольном севообороте: чистый пар, озимая пшеница I, яровая пшеница I, горох, озимая пшеница II, яровая пшеница II, ячмень. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое 6,43-6,62%, общего азота 0,26%, подвижного фосфора 214-228мг/кги обменного калия 101-117мг/кгпочвы (по Чирикову), рН солевой вытяжки 6,3-6,8. Делянки с органическими удобрениями разбивали поперек на три фона. Первый из них (нулевой) оставался без диатомита и биопрепаратов, на втором вносили диатомит в дозе 5 т/га, на третьем - проводили посев семян, инокулирован-ных биологическими препаратами. На всех трех фонах оценивали эффективность минеральных N140P95K175 и органических (навоз, солома, вико-овсянаясмесь на сидерат, осадоксточныхвод)удобрений. Без удобрений содержание гумуса в пахотном слое почвы за семилетнюю ротацию севооборота на всех фонах снизилось на 0,23-0,28%, или на 0,0375% в год. Внесение минеральныхудобре-ний, навоза (25 т/га) и ОСВ (12,5 т/га) не поддерживает количество гумуса на исходном уровне. Внесение в начале севооборота соломы (5 т/га), навоза (50 т/га) и ОСВ (25 т/га), запашка вико-овсяной смеси в качестве сидерата при ежегодном заделывании соломы возделываемых культур обеспечивают сохранение или слабое увеличение содержания гумуса в пахотном слое чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого.
Ключевые слова: навоз, осадки сточных вод, солома, биологические препараты, севооборот.
Для цитирования: Никитин С.Н. Изменение содержания гумуса в почве за ротацию севооборота при использовании удобрений// Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 10. С. 13-15.
Таблица 1. Схема эксперимента
Основные условия получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур - наличие в почве необходимого количества питательных веществ и знание не только закономерностей минерального питания сельскохозяйственных культур, но и состояния почвенного плодородия в данный период. На сегодняшний день вопрос сохранения плодородия пахотных почв России очень важен и актуален. В большинстве субъектов Российской Федерации за последние 20 лет плодородие пахотных почв по основным агрохимическим показателям существенно ухудшилось [1, 2].
Сейчас в мире растет интерес к формированию сбалансированных сельскохозяйственных систем и проводится много исследований, направленных на вовлечение в агроценозы биологического азота [3-11].
Для оценки содержания гумуса в пахотных почвах Российской Федерации принята группировка, включающая 6 градаций [12]. Принято считать, что допустимы изменения свойств почв и почвенного покрова, в пределах которых они не меняют своего таксономического положения, либо загрязнение почвы и сельскохозяйственной продукции не должно превышать существующих государственных нормативов - предельно допустимой концентрации, максимально допустимого уровня и др. [13, 14].
Цель исследований - выявить влияние систематического применения в севообороте средств химизации и биологизации на изменение содержания гумуса в почве.
Условия, материалы и методы. Полевой стационарный опыт по изучению сравнительной эффективности различных видов органических удобрений, применения диатомита и предпосевной обработки семян биопрепаратами, проводили на полях Ульяновского НИИСХ в 2004-2012 гг. Чередование культур в севообороте было следующим: чистый пар, озимая пшеница I, яровая пшеница I, горох, озимая пшеница II, яровая пшеница II, ячмень. Закладку полевого стационарного опыта проводили в 4-х кратной повторности. Посевная площадь делянок 174 м2 (5,8 х 30 м), учетная - 100 м2 (4 х 25 м).
Удобрение
Фон
нулевой
диатомит 5 т/га
инокуляция биопрепаратами*
Без удобрений N Р К
140 95 175
Навоз 25 т/га Навоз 50 т/га ОСВ* 12,5 т/га ОСВ 25 т/га Сидерат Солома 5 т/га +
без удобрений М14„Р К175 (озимая пшеница -Ы26Р14Кз0, яровая пшеница -^еРн^ горох - М Р К озимая пшеница - М2еР14К30, яровая пшеница - М1РК
навоз 25 т/га навоз 50 т/га ОСВ 12-13 т/га ОСВ 24-26 т/га сидерат
солома 5 т/га + Ы115 (озимая пшеница - М120, яровая пшеница - М120, гор ох - М115, озимая пшеница - М120, яровая пшеница - N ячм ень - М1)
диатомит 5 т/га ■ диатомит 5 т/га + N Р К (озимая пшеница - 1МР14К30, яровая пшеница - М2(2Р 14К30, горох - М10Р?5К,5, озимая пшеница - М^Р^К^,, яровая пшеница - М^Р^К3-, ячмень -N РК ) 26 14 30
2е 14 3,
диатомит 5 т/га + навоз 25 т/га диатомит 5 т/га + навоз 50 т/га диатомит 5 т/га + ОСВ 12-13 т/га диатомит 5 т/га + ОСВ 24-26 т/га диатомит 5 т/га + сидерат диатомит 5 т/га + солома 5 т/га +
N
(озимая пшеница - N20, яро-
вая пшеница - М20, горох - М15, озимая пшеница - М20, яровая пшеница - М20, ячмень - М20)
инокуляция
инокуляция + N Р К (озимая пшеница - М2еР14К30, яровая пшеница - М2еР14К30, горох - М10Р К,5, озим ая пшеница - М^Р^К^,, яровая пшеница - М^Р^К3.,, ячмень -N Р К ) 26 14 30
26 14 30' __ ,
инокуляция + навоз 25 т/га инокуляция + навоз 50 т/га инокуляция + ОСВ 12-13 т/га инокуляция + ОСВ 24-26 т/га инокуляция + сидерат инокуляция + солома 5 т/га + М115 (озимая пшеница - М20, яровая пшеница - М20, горох - М15, озимая пшеница - М20, яровая пшеница - М20, ячмень - М20)
Примечание: во всех вариантах удобрений, кроме варианта «без удобрений», солому после каждой культуры измельчали и заделывали в почву
*ОСВ - осадок сточных вод
**инокуляцию культур проводили следующими препаратами: озимая пшеница - флавобактерин, яровая пшеница и ячмень - ризоагрин, горох - ризоторфин
ячмень - N2RP14KJ
Схема опыта включала 24 варианта использования средств химизации и биологизации (табл. 1).
Делянки с вариантами удобрений разбивали поперек на три фона. Первый из них оставался без диатомита и биопрепаратов (нулевой), на втором вносили диатомит в дозе 5 т/га, на третьем семена выращиваемых культур в день посева вручную инокулировали биологическими препаратами, изготовленными ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии: флавобактерином, ризоагрином, ризоторфином.
На всех трех фонах оценивали эффективность минеральных ^40Р95К175 и органических удобрений. В качестве последних использовали навоз подстилочный полуперепревший крупного рогатого скота, солому, сидерат, осадок сточных вод (ОСВ) очистных сооружений г. Ульяновска..
Минеральные удобрения вносили под предпосевную культивацию согласно схеме опыта. Навоз подстилочный крупного рогатого скота, солому, осадок сточных вод и диатомит заделывали в чистом пару (май-июнь) тяжелой дисковой бороной на глубину 10-12 см. В качестве сидерата возделывали вико-овсяную смесь.
Баланс гумуса в почве (0-30 см) за ротацию семипольного зернового севооборота рассчитывали по методике ЦИНАО [15].
Уборку зерновых культур проводили поделяночно комбайном СК-5 оборудованным ПУН-5 для измельчения соломы. После уборки урожая, солому отдельно или совместно с минеральными удобрениями (согласно схеме опыта) заделывали двукратным дискованием БДТ-7 на 8-10 см, а затем 15-30 сентября запахивали ПЛН-4-35 на 22-25 см. В варианте «без удобрений» солому после каждой культуры убирали с поля. Урожайность соломы рассчитывали на основе ее соотношения с зерном, определенного по сноповому анализу [16].
В опыте возделывали районированные в Ульяновской области сорта сельскохозяйственных культур: озимая пшеница Харьковская 92 (2005-2007 гг.) и Бирюза (20082010 гг.), яровая пшеница Землячка (2006-2008 гг.) и Сим-бирцит (2009-2011 гг.), горох Труженик, ячмень Одесский 100. Посев проводили семенами соответствующими ГОСТ Р 52325-2005 классностью не ниже элиты. Технологии возделывания культур основывались на общепринятых в Ульяновской области агротехнических приемах [17].
Погодные условия в 2004-2012 гг. были различными по температурному режиму и влагообеспеченности почвы и наиболее полно отражали особенности региона лесостепи Поволжья, что оказало воздействие на урожайность культур и позволило всесторонне оценить действие используемых факторов.
Почва опытного участка - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое 6,43-6,62%, общего азота 0,26%, подвижного фосфора 214-228 мг/кг почвы и обменного калия 101117 мг/кг почвы (по Чирикову), рНКС| 6,3-6,8, гидролитическая кислотность 1,20-1,29 ммоль/100 г почвы, сумма поглощенных оснований 39,7-42,2 ммоль/100 г почвы, степень насыщенности основаниями 96,9-97,2%.
Полученные результаты исследований подвергали статистической обработке методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов
[18]. Статистическую обработку результатов полевых опытов проводили на персональном компьютере с использованием Excel 2007, AGROS версия 2.06.
Результаты и обсуждение. По данным агрохимического обследования из общей площади пашни Ульяновской области максимальную долю (около 73%) занимают почвы, относящиеся ко второй и третьей группе по содержанию гумуса (2-6%). Оптимальное содержание (6-8%) имеют около 20% площадей [19].
Чернозем выщелоченный, на котором проводили опыт, до закладки эксперимента характеризовался содержанием гумуса в пределах 6,43-6,59%, которое соответствовало четвертой группе (6,1-8%) и оптимальному значению, определенному Почвенным институтом им. В. В. Докучаева (6-7%).
При использовании почвы без применения удобрений содержание гумуса в почве снизилось на 0,23-0,28%, среднегодовое падение составило 0,0375% (табл. 2). Учитывая критерии существенного снижения содержания гумуса, равное 15% от исходного, через четверть века при использовании пашни без внесения удобрений и при удалении соломы выращиваемых культур произойдет
Отмечена тенденция к снижению количества гумуса в пахотном слое почвы на 0,05-0,08% за семь лет при использовании минеральных удобрений и запашке соломы. Внесение в начале севооборота 25 т/га навоза и 12,5 т/га ОСВ в результате поступления свежего органического вещества как самих удобрений, так и увеличения пожнивно-корневых остатков и соломы, замедлило снижение содержания гумуса в пахотном слое чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого, отмеченное в варианте без удобрений.
Следовательно, внесение навоза и осадка сточных вод в дозах 25 и 12,5 т/га не способствуют сохранению гумуса в пахотном слое почвы. Внесение в начале севооборота 5 т/га соломы, 50 т/га навоза или 25 т/га ОСВ, запашка викоовсяной смеси в качестве сидерата, а также ежегодное заделывание соломы возделываемых культур, обеспечивает сохранение и даже слабое увеличение содержания гумуса в пахотном слое. Аналогичная тенденция прослеживается на фоне внесения диатомита и на фоне инокуляции семян биопрепаратами.
С использованием данных по изменению содержания гумуса за ротацию севооборота и значений баланса гумуса выявлена зависимость изменений его содержания от баланса, которая описывается уравнением регрессии:
У = 3,3524х + 1,1528, R2 = 0,6935, где У - изменение содержания гумуса, %; х - баланс гумуса, т/га; R2 - коэффициент аппроксимации, показывающий совпадение расчетных и фактических данных.
При значении R2 = 0,69 связь между изучаемыми показателями умеренная, приближающаяся к сильной:
существенное снижение содержания гумуса. Таблица 2. Изменение содержания гумуса в почве за ротацию семипольного севооборота при использовании удобрений на различных фонах, %
Удобрение
Фон
нулевой диатомит 5 т/ га инокуляция биопрепаратами
исходное изменение исходное изменение исходное изменение
Среднее изменение по варианту
Контроль N Р К
140 95 175
Навоз 25 т/га Навоз 50 т/га ОСВ 12,5 т/га ОСВ 25 т/га Сидерат Солома + ^^
115
НСР 115
6,50 6,46 6,59 6,43 6,43 6,55 6,45 6,61 0,09
-0,27 -0,08 +0,04 +0,24 -0,03 +0,02 +0,09 +0,10 0,05
6.53
6.54 6,62 6,47
6.49
6.50 6,46 6,58 0,10
-0,28 -0,08 -0,12 +0,12 -0,14 +0,05 +0,06 +0,07 0,07
6,48 6,51 6,54 6,48 6,45 6,57 6,48 6,61 0,11
-0,23 -0,05 -0,05 +0,21 -0,11 +0,08 +0,03 +0,08 0,06
-0,26 -0,07 -0,04 +0,19 -0,09 +0,05 +0,06 +0,08
с увеличением (или уменьшением) значения баланса гумуса в почве практически адекватно увеличивается (или уменьшается) содержание гумуса.
Установлена также связь фактического изменения гумуса (т/га) со значением расчетного баланса гумуса в пахотном слое почвы, которая выражается уравнением регрессии:
У = 0,0023х3 - 0,0061х2 + 0,0257х + 1,2783, R2 = 0,499, где У - фактическое изменение гумуса, т/га; х - расчетное значение баланса гумуса, т/га.
Значение R2 = 0,499 указывает на умеренную связь фактического и расчетного изменения содержания гумуса в пахотном слое чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого.
Выводы. Таким образом, без удобрений содержание гумуса в пахотном слое почвы за семилетнюю ротацию севооборота на всех фонах снизилось на 0,23-0,28% или на 0,0375% в год. Внесение минеральных удобрений (суммарная доза за севооборот ^40Рэ5К175), навоза (25 т/га) и ОСВ (12,5 т/га) не поддерживает количество гумуса на исходном уровне. Применение в начале севооборота соломы (5 т/га), навоза (50 т/га) и ОСВ (25 т/га), запашка вико-овсяной смеси в качестве сидерата при ежегодном заделывании соломы возделываемых культур обеспечивают сохранение или слабое увеличение содержания гумуса в пахотном слое чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого.
Литература.
1. Сычёв В.Г., Аристархов А.Н. Состояние и стратегия развития агрохимического обслуживания сельскохозяйственного производства России на период до 2010 года // Плодородие. 2004. № 5. С. 2-6.
2. Сычёв В.Г., Лунёв М.И., Павлихина А.В. Современное состояние и динамика плодородия пахотных почв России // Плодородие. 2012. № 4. С. 5-7.
3. Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.: ВНИИА. 2005. 302 с.
4. Никитин С. Н. Оценка эффективности применения биопрепаратов в Среднем Поволжье. Ульяновск: Изд-во ИПК «Венец» УлГТУ, 2014. 135 с.
5. Tikhonovich I.A. Prospects for utilization of the root diazotrophs in agriculture // Biological Nitrogen Fixation for the 21st Century. Proc. 11th Int. Cong. On Nitr. Fix. July 20-25, 1997. Paris: Institut Pasteur, 1997. P. 613.
6. Никитин С.Н. Влияние последействия органических удобрений и инокуляции семян на продуктивность яровой пшеницы // Земледелие. 2013. № 8. С. 12-14.
7. Завалин А.А. Применение биопрепаратов при возделывании полевых культур //Достижения науки и техники АПК. 2011. № 8. С. 9-11.
8. Никитин С.Н., Орлов А.В., Сайдяшева Г.В. Влияние применения ОСВ, биопрепаратов и диатомита на содержание в почве и поступление в зерно озимой пшеницы тяжелых металлов: мат. рег. науч.-практ. конф. «Зональные особенности научного обеспечения сельскохозяйственного производства». Саратов: НИИСХ Юго-Востока. 2009. С. 49-53.
9. Okon Y., Vanderleyden J. Root-associatedAzospirillum species can stimulate plants//Int. J. Syst. Bacteriol. 1992. No 43. P. 403-427.
10. Никитин С.Н. Влияние средств химизации и биологизации на урожайность озимой пшеницы// Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. № 1. С. 24-29.
11. Burdman S., Jurkevitch E., Okon Y. Inoculation of crops with plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) // AAA Biotec. Ferrara. 1996. Vol. 1. P. 79 - 96.
12. Постановление Правительства Российской Федерации от 22 июля 2011 г. № 612 «Об утверждении критериев существенного снижения плодородия земель сельскохозяйственного назначения».
13. Рекомендации по проектированию интегрированного применения средств химизации в ресурсосберегающих технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия: инструктивно-методическое издание/А.Л. Иванов, П.А. Чекмарев, В.Г. Сычев, Л.М. Державин, Н.Б. Хитров, А.И. Тихонович, А.И. Еськов, В.И. Кирюшин, В.Г. Минеев, Г.П. Гамзиков, Н.П. Юмашев [и др.] М.: Росинфармагротех, 2010. 464 с.
14. Зонально-провинциальные нормативы изменений агрохимических, физико-химических и физических показателей основных параметров пахотных почв Европейской территории России при антропогенных воздействиях: методические рекомендации / А.С. Фрид, И.В. Кузнецова, И.Е. Королева, А.П. Бондарев, Б.М. Когут, В.Ф. Уткаева, Н.А. Азовцева М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева. 2010. 176 с.
15. Сычёв В.Г., Музыкантов П.Д., Панкова Н.К. Методические указания по определению баланса питательных веществ азота, фосфора, калия, гумуса, кальция. М.: ЦИНАО, 2000. 40 с.
16. Федин М.А. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Изд-во Министерство сельского хозяйства СССР, 1985. 285 с.
17. Система интенсивного земледелия и технологии производства продуктов растениеводства / под общ. ред. Н.С. Нем-цева, И.А. Здор, В.И. Морозова, А.В. Карвецкого. Ульяновск: изд-во Ульяновский НИИСХ, 1990. 364 с.
18. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
19. Агрохимическая характеристика почв сельскохозяйственных угодий Российской Федерации. Реестр плодородия почв. М.: ВНИИА, 2013. 208 с.
CHANGES IN HUMUS CONTENT IN SOIL DURING CROP ROTATION WITH THE USE OF FERTILIZERS
S.N. Nikitin
Ulyanovsk Research Institute of Agriculture, ul. Institutskaya 19, pos. Timiryazevsky, Ulyanovsky r-n, Ulyanovskaya obl., 433315, Russian Federation
Summary. The investigations were carried in 2004-2012 in order to reveal the influence of regular applications of chemical and biological means in a crop rotation on the humus content in soil. We studied the effect of different types of organic fertilizers, mineral fertilizers, diatomite and presowing treatment of seeds by biological preparations. The investigations were carried out on the field of Ulyanovsk Agriculture Research Institute in the 7-field crop rotation: bare fallow, winter wheat I, spring wheat I, pea, winter wheat II, spring wheat II, barley. The soil of the experimental plot is heavy loamy leached chernozem. The content of humus in the arable layer is 6.43-6.62%, total nitrogen-0.26%, mobile phosphorus-214-228 mg/kg and exchangeable potassium-101-117 mg/kg of soil (according to Chirikov), рН of salt extract is 6.3-6.8. The plots with organic fertilizers were divided into three background. The first of them remained the background without diatomite and biological preparation (the zero background). The second background was with diatomite in the dose of 5 t/ha. The third background was sown by seeds inoculated by biological preparations. The efficacy of mineral N140Р95К175 and organic (manure, straw, green manure (vetch and oat mixture), sewage sludge) fertilizers was estimated against all three backgrounds. Without fertilizers the humus content in the arable layer of the soil over the seven-year rotation against all backgrounds decreased on 0.23-0.28% or by 0.0375% in a year. The application of mineral fertilizers, manure (25 t/ha) and sewage sludge (12.5 t/ha) does not preserve the content of humus at a baseline. The introduction at the beginning of the rotation of straw (5 t/ha), manure (50 t/ha) and sewage sludge (25 t/ha), plowing of vetch-oat mixture as a green manure with an annual plowing of straw of cultivated crops ensure the preservation or weak growth of humus content in the arable layer of leached heavy loamy chernozem. Keywords: manure, sewage sludge, straw, biological preparations, crop rotation. Author Details: S.N. Nikitin, Cand. Sc. (Agr.), deputy director (e-mail: S_nikitin@mail.ru).
For citation: Nikitin S.N. Changes in Humus Content in Soil during Crop Rotation with the Use of Fertilizers. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015. V. 29. No 10. pp. 13-15 (in Russ.).
