CC BY
170
УДК 631.43:631.445.4:631.872
АГРОФИЗИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО В УСЛОВИЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОБОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ НА УДОБРЕНИЕ ПРИ РАЗНЫХ УРОВНЯХ УДОБРЕННОСТИ
Н.А. ЧУЯН, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
О.Г. ЧУЯН, доктор биологических наук, зав. лабораторией
Г.М. БРЕСКИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии Рос-сельхозакадемии
E-mail: [email protected]
Резюме. Структурная почва всегда характеризуется более благоприятными для сельскохозяйственных культур показателями, нежели бесструктурная. Поэтому применением органических и минеральных удобрений можно направлять эти изменения в положительную сторону. Проведены исследования по изучению агрофизических свойств чернозема типичного при использовании в качестве удобрения растительных остатков в сочетании с различными дозами минеральных удобрений и извести. Содержание структурных агрегатов размером 10...0,25 мм на фоне применения соломы и растительных остатков в качестве удобрения увеличивалось на 30 % и более. Внесение извести в одинарной (50 кг/т) и двойной (100 кг/т) дозе по фону поверхностного компостирования растительных остатков способствовало повышению водоустойчивости агрегатов на 10.19 и 7.20 % соответственно. По результатам статистической обработки данных наиболее значимый фактор, оказывающий положительное влияние на физические свойства почвы (коэффициент структурности, водоустойчивость агрегатов, плотность сложения) - заделка растительных остатков. Согласно уравнениям регрессии, минеральные удобрения приводят к понижению водоустойчивости почвенных агрегатов. На фоне поверхностного компостирования растительных остатков в вариантах со средними (Ы170Р210К210) и повышенными (Ы,140Р420К4,00) дозами минеральных удобрений наблюдалась наименьшая плотность сложения почвы - 1,14 г/см3. При сравнении фонов с растительными остатками и без них самые высокие различия в плотности почвы зафиксированы в вариантах со средними дозами минеральных удобрений. Наибольшая общая пористость почвы также отмечена на фоне средних и повышенных доз удобрений - 57,0 %. В итоге, наряду с другими способами внесения органического вещества (применение навоза), исходя из результатов предыдущих исследований, запашку соломы и других растительных остатков после предварительного поверхностного компостирования в поле следует рекомендовать как эффективное средство окультуривания почвы.
Ключевые слова: растительные остатки, минеральные удобрения, известь, чернозем типичный, структурно-агрегатный состав, плотность почвы, водоустойчивость агрегатов, общая пористость сложения.
Агрофизические свойства черноземов Европейской части России в процессе длительного сельскохозяйственного использования в известной степени претерпевают изменения: ухудшается структура и водоустойчивость почвенных агрегатов, понижается водопроницаемость, почвы становятся более эрозионноопасными. А ведь структура
влияет на такие физические и физико-механические свойства почвы, как плотность сложения, пористость, связность, удельное сопротивление при обработке [1, 2].
Поэтому проблема восстановления плодородия почвы и его расширенного воспроизводства напрямую связана с оптимизацией агрофизических свойств корнеобитаемого слоя [3, 4].
Комплексное применение органического (солома, сидерат) и полного минерального удобрения в сочетании с известкованием значительно увеличивает содержание агрономически ценной фракции агрегатов (до 75.. .80 %), а также водоустойчивость структуры пахотного слоя черноземных почв, способствуя улучшению его строения. Известкование активизирует биохимические и биологические процессы в агроценозах [5], повышает эффективность воздействия органических и минеральных удобрений на агрофизические свойства.
Использование растительных остатков и соломы как органических удобрений способствует улучшению агрегатного состояния и оструктуренности почвы: уменьшается объемная масса, увеличивается количество водопрочных агрегатов, коэффициент структурности, снижается эродируемая фракция почвы [6]. Поступление растительных остатков и содержание органического вещества на 88,7 % определяют величину плотности почв, на 97,8 % пористость, на 98,5 % водопрочность структуры [5].
Исходя из этого, цель наших исследований - изучение основных агрофизических показателей чернозема типичного за ротацию севооборота при внесении побочной продукции в качестве органического удобрения в сочетании с различными дозами минеральных удобрений и извести.
Условия, материалы и методы. Для достижения поставленной цели в зернопропашном севообороте (сахарная свекла - ячмень - горох - озимая пшеница) в 2006-2009 гг. был заложен полевой мелкоделяночный эксперимент. Участок расположен на опытном поле ВНИИЗиЗПЭ (Мед-венский район Курской области) на водораздельном плато. Почвенный покров - чернозем типичный малогумусный тяжелосуглинистый на карбонатном лессовидном суглинке. Содержание гумуса 5,34.5,56 %, обменно-поглощенного кальция - 26,0.28,6 мг-экв/100 г почвы, реакция среды близкая к нейтральной (рН - 6,6...7,5, рН - 6,1...7,2).
“ вод. ’ ’ ’ “ сол ’ ’ '
В опыте изучали влияние на физические свойства чернозема типичного следующих факторов: раститель-
Таблица 1. Уровни факторов за севооборот
Фактор Уровень*
1 1 2 1 3 I 4
Растительные остатки, т с.в./га 0 2 - -
Известь, т/га 0 0,15 0,30 -
NРК, кг д. в./га 0 150 300 435
* обозначения к уровням: растительные остатки 1 - без внесения; 2 - оставление побочной продукции, полученной на делянках; известь 1 - без внесения; 2 - одинарная доза рассчитывается из оптимального соотношения С/Ы, полученная в микрополевых опытах в расчете на среднее количество растительных остатков при среднем уровне (базовом) удобренности по возделываемым культурам (50 кг на 1 т соломы и 10 кг на 1 т ботвы); 3 - двойная доза (100 кг на 1 т соломы и 20 кг на 1 т ботвы); минеральные удобрения 1 - без внесения; 2 - одинарная (средняя) доза (сахарная свёкла - Ыд0Рд0Кд0, ячмень и озимая пшеница - по Ы40Р40К40, горох -Р40К40); 3 - двойная доза (повышенная) ; 4 - тройная доза (высокая).
ные остатки - 2 уровня, кальцийсодержащие соединения (известь) - 3 уровня и минеральные удобрения -4 уровня (табл. 1).
Исследования проводили на фоне отвальной основной обработки почвы. Вспашку, боронование, культивацию, посев и прикатывание (по необходимости) осуществляли серийными сельскохозяйственными машинами и орудиями. Растительные остатки заделывали на глубину основной обработки почвы только после поверхностного компостирования на поле по технологии, разработанной во ВНИИЗиЗПЭ [7]. Размещение делянок систематическое.
Агрофизические исследования выполняли по общепринятым рекомендованным методикам: структурно-
увеличивалось: по фону поверхностного компостирования без извести - на 8.13 %, с известью в одинарной дозе - на 10.19 % и с известью в двойной дозе - на 7. 20 %. При этом закономерности варьирования количества водоустойчивых агрегатов в зависимости от доз минеральных удобрений с растительными остатками были такими же, как и изменения в структурноагрегатном составе почвы. Повышение доз минеральных удобрений на фоне применения растительных остатков в 2 и 3 раза приводило к увеличению доли водоустойчивых агрегатов (с 9 до 15.20 %), а при внесении растительных остатков с известью - к снижению их количества с 20 % до 12.11 % по одинарной дозе и с 16 до 8.7 % по двойной дозе (см. рисунок).
см со
^ ^ ^
Ч— СМ СО
1,22
1,20
1,18
1,16
1,14
1,12
1,10
б)
11
11
III
Ч— см со
со ш
т- СМ М
ш т
см ем см
в)
ем ем ем
г)
ем СМ см
Рисунок. Показатели агрофизических свойств почвы при поверхностном компостировании растительных остатков в зависимости от доз минеральных удобрений и извести за ротацию севооборота, (2006-2009 гг.): [] - без РО; Щ - ПК РО; а) коэффициент структурности; б) плотность почвы, г/м3; в) доля водоустойчивых агрегатов (0,25...3 мм), %; г) общая пористость, %.
агрегатный состав - по Саввинову, водоустойчивость агрегатов - на приборе Бакшеева, плотность почвы - по Качинскому и общую пористость сложения [8].
Результаты и обсуждение. Использование растительных остатков в качестве органических удобрений совместно с различными дозами минеральных удобрений и извести приводило к значительному улучшению структурно-агрегатного состава почвы. Содержание частиц размером 10.0,25 мм увеличивалось на 30 % и более. Коэффициент структурности на участках с поверхностным компостированием соломы и растительных остатков при внесении различных доз минеральных удобрений как с известью, так и без нее составлял 3,30.5,20. На делянках с аналогичными дозами минеральных удобрений и извести он был значительно ниже - 2,30.3,52 (см. рисунок).
Использование растительных остатков в качестве органических удобрений положительно сказалось на водоустойчивости структуры почвы. Количество водоустойчивых агрегатов размером 3.0,25 мм заметно
Наиболее значимый фактор, оказывающий положительное влияние на такие физические свойства почвы, как коэффициент структуры (Кстр), водоустойчивость и плотность (с^) по результатам статистической обработки данных
- внесение растительных остатков (см. табл.). Применение минеральных удобрений, согласно уравнениям регрессии, понижало водоустойчивость почвенных агрегатов:
К = 2,80 + 0,87х1 + 0,56х„ Я = 0,70;
стр. ’ ’ 1 ’ 2’ ’ ’
Водоустойчивость = 51,96 + 4,53х2 - 7-10-4х3, Я = 0,66;
Су = 1,20 - 0,016х1 - 0,027х2 + 3-10% Я = 0,94,
где х,, х2 и х3- известь (т/га), растительные остатки (т с.в./га) и минеральные удобрения (ЫРК кг д.в./га) соответственно.
По влиянию на изменение агрофизических свойств почвы исследуемые факторы можно расположить в следующий ряд: растительные остатки > известь > минеральные удобрения (табл. 2).
Знание плотности сложения почвы необходимо для вычисления ее скважности, а также запасов тех или
— Достижения науки и техники АПК, №2-2013
Таблица 2. Доля вклада (%) факторов (извести, растительных остатков и минеральных удобрений) в варьирование свойств чернозема типичного
Фактор Кстр. Водоустойчи- вость dV
Известь 15 6 7
Растительные остатки 81 90 78
NРК 4 4 15
иных веществ, необходимых для растений. Внесение растительных остатков положительно отразилось на показателях объемной массы (г/см3) и общей пористости почвы (%).
Плотность почвы зависит от характера взаимного расположения почвенных частиц-агрегатов в пространстве и изменяется в широких пределах. На величину этого показателя влияют природа и соотношения минералов и органических веществ, входящих в состав почвы. Плотность почвы - более вариабельный параметр, чем плотность ее твердой фазы. Величина этого показателя изменяется во времени и пространстве, особенно в верхних горизонтах, подвергающихся постоянному воздействию климатических, биологических и антропогенных факторов [1].
Исследования показали, что наименьшая плотность сложения почвы наблюдалась на фоне поверхностного компостирования растительных остатков в вариантах с внесением средних (М170Р210К210) и повышенных (М340Р420К420) доз минеральных удобрений за севооборот, независимо от доз извести (6 и 12 ц/га), где объемная масса составляла - 1,14 г/см3 (см. рисунок).
При использовании высоких ^410Р630К630) доз минеральных удобрений на фоне заделки растительных остатков плотность сложения была выше, на 0,02.0,04 г/см3, чем в вариантах со средними и повышенными дозами. В то же время внесение растительных остатков спо-
собствовало снижению величины этого показателя, по сравнению с контролем, на 0,03.0,08 г/см3 независимо от доз минеральных удобрений и извести.
Изменения плотности сложения почвы без растительных остатков, в сравнении с контролем, менее заметны. При этом наибольшая разница величины этого показателя (0,07.0,08 г/см3) при сопоставлении вариантов с растительными остатками и без них была зафиксирована в случае использования средних доз минеральных удобрений независимо от доз извести как компенсирующей добавки.
При расчете величины общей пористости (скважности) почвы необходимо учитывать плотности ее твердой фазы, которая, по сравнению с другими физическими параметрами, варьирует в довольно узких пределах и в незначительной степени изменяется во времени. В нашем случае плотность твердой фазы почвы составляет 2,61 г/см3 [9].
Пористость почвы изменялась незначительно. Проявлялась лишь тенденция к ее повышению во всех вариантах, по сравнению с контролем, на 2.3 %. Наибольшая величина этого показателя на фоне внесения растительных остатков отмечена в вариантах со средними (М170Р210К210) и повышенными (М340Р420К420) дозами минеральных удобрений - 57,0 %, как без известкования, так и на фоне внесения одинарной дозы извести (50 кг/т).
Выводы. Таким образом, использование растительных остатков в качестве органических удобрений устраняет негативное влияние минеральных удобрений на важнейшие агрофизические свойства почвы. Наибольшее их улучшение, по сравнению с фоном без растительных остатков, происходило при внесении средних (М170Р210К210) доз минеральных удобрений в сочетании с низкой (50 кг/т) дозой извести.
Литература.
1. Листопадов И.Н., Шапошникова И.М. Плодородие почвы в интенсивном земледелии. -М.: Россельхозиздат, 1984. - 205с.
2. Мамонтов В. Г., Попов Н.П., Кауричев И.С., Игнатьев Н.Н. Общее почвоведение. - М.: Колос, 2006. - 456с.
3. Медведев В.В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов. - М.: Агропромиздат, 1988. - 160с.
4. Сапожников П.М. Физические параметры плодородия почв при антропогенных воздействиях: Автореф. дисс. доктора с.-х. наук. - М., 1994. - 37с.
5. Прудникова А.Г. Теоретическое обоснование технологий экологизации воспроизводства нормативного агрофизического состояния дерново-подзолистых почв в современных системах земледелия: Автореф. .дисс. доктора с.-х. наук. - Курск, 2004. - 44с.
6. Гамаюнова В. В. Эффективность совместного применения соломы и минеральных удобрений на урожай и качество с.-х. культур в условиях орошения юга УССР: Автореф. дис. .канд. с.-х. наук. - Киев, 1983. - 22 с.
7. Технология эффективного использования растительных остатков как органических удобрений на черноземах Лесостепи ЦЧЗ. - Курск, 2005. - 20 с.
8. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с.
9. Санжарова, С. И. Изменение агрофизических свойств и микростроения чернозема типичного при сельскохозяйственном использовании: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. - М., 1989. - 27с.
AGROPHYSICAL INDEXES OF TYPICAL CHERNOZEMIC SOILS WHEN APPLYING BY-PRODUCTS AS FERTILIZERS AT DIFFERENT LEVELS OF FERTILIZATION N.A. Chuyan, O.G. Chuyan, G.M. Breskina
Summary. Research on the study of agrophysical properties of typical chernozem soil on the object with the application of plant residues as a fertilizer in combination with different rates of mineral fertilizers and lime has been conducted. It should be noted that the amount of structural aggregates of the size 10 to 0.25 mm increased by 30 percent and more against the background of the application of straw and plant residues as fertilizers. Application of lime at a single (50 kg t-1) and a double (100 kg t-1) rate over the background of plant residues composting facilitated the rise of aggregate water stability by 10 to 19 percent and 7 to 20 percent, respectively. The results of the statistical processing of the experimental data have shown that application of plant residues is the most significant factor that has a positive effect on physical properties such as structure index (Kctp), water stability of soil aggregates, density of soil consistence. According to the regression equation mineral fertilizers application results in the reduction of the water stability index of soil aggregates. Against the background of surface composting of plant residues minimal values of soil consistence density, i.e. 1.14 g cm-3, were observed on the treatments with the application of medium (N170P210K210) and increased (N340P420K420) rates of mineral fertilizers. When comparing the backgrounds with and without the plant residues a maximum difference of the soil density index was recorded on the treatments with the application of medium rates of mineral fertilizers. As for the total soil porosity index its greatest value was also marked on the treatments with medium and increased rates of fertilizers - 57.0 g cm-3. In the end, along with the other method of organic matter application into the soil (manure application), proceeding from the results of the previous investigations, covering of straw and other plant residues after their preliminary surface composting in the field should be recommended as an efficient means of soil development.
Key words: plant residues, mineral fertilizers, lime, typical chernozem soil, aggregate-structural composition, soil density, aggregate water stability, total soil texture porosity.
