CC BY
15УДК 631.434/631.445.24
АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА СТРУКТУРУ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ
С.И. Зинченко, д.с.-х.н., И.М. Щукин — Владимирский НИИСХ
E-mail: mail@vnish.org С.М. Лукин, д.с.-х.н. — ВНИИОУ E-mail: vnion@vtsnet.ru А.А. Борин, к.с.-х.н. — Ивановская ГСХА E-mail: ivgsha@tpi.ru
Использование в агроэкосистемах на дерново-среднеподзолистой лёгкосуглинистой почве ежегодной отвальной вспашки и безотвальной обработки на 20-22 см при нормальном уровне интенсивности приводит к снижению в слое 0-20 и 0-30 см агрономически ценных агрегатов (в сравнение с природными аналогами) соответственно на 18,0 и 7,6, 20,4 и 6,2 %. Наиболее низкие показатели коэффициента структурности формировались в агроэкосистеме с отвальной вспашкой.
Применение в течение 44 лет на дерново-подзолистой супесчаной почве отвальной вспашки проводит к достоверному снижению количества агрономически ценных агрегатов и коэффициента структурности в агросистеме бессменного пара и почве нулевого фона. Повышение уровня интенсивности агроэкосистемы за счет применения органических и минеральных удобрений позволяет при функционировании агроэкосистемы сохранять коэффициент структурности и количество агрономически ценных агрегатов на уровне контрольного варианта (лес).
Ключевые слова: агроэкосистема, структура почвы, дерново-подзолистая супесчаная почва, приёмы основной обработки.
При экологической оценке агроэкосистем очень важно изучить влияние антропогенного воздействия на структуру почвы, от которой зависит ее воздушный, водный и питательный режимы. Структура рассматривается как фактор, который существенно влияет на условия роста растений через плотность почвы, ее водный и тепловой режимы и связанные с ними условия развития микробиологической деятельности, образования доступных для растений питательных веществ. Структурное состояние почв в значительной степени обусловлено механическим составом, содержанием и составом гумуса, которые формируют структуру почвы. Чем выше структура, тем почва меньше уплотняется и нуждается в рыхлении [14]. Именно через структуру можно управлять физическими, химическими и биологическими процессами, происходящими в почве, но для этого необходимо изучение продолжительного влияния различных систем использования почвы на структурно- агрегатный состав.
Целью исследований - изучить длительное антропогенное воздействие (приёмы основной обработки, внесение удобрений) на структуру дерново- подзолистых почв Верхневолжья.
Исследования по выявлению изменений структурного состояния дерново-подзолистых почв
Владишрскш ЗемлеШеф
проведены на базе двух многолетних стационарных опытов.
Опыт 1 расположен на опытном поле Ивановской ГСХА. Почва дерново-среднеподзолистая лёгкосуглинистая, содержание гумуса 1,61-2,40 %; рН - 4,6-6,4; РО - 170-180 мг; К2О - 110-170 мг/кг
~ сол. '''25 '2 '
почвы. Мощность пахотного слоя - 21-23 см [5]. Наблюдения проводились на двух фонах ежегодной основной обработки почвы - (1) отвальной вспашки ПЛН-3-35 на глубину 20-22 см и (2) плоскорезной обработкой КПГ - 2,2 на глубину 20-22 см. Ежегодно в опыте вносили минеральные удобрения в среднем по N30P60K60. По интенсивности применяемая технология характеризуется как нормальная [6]. Всего за 27 лет (с 1986 по 2013 гг.) было внесено около N Р К .
и. 540 1080 1080
Опыт 2 заложен в 1968 г. во Всероссийском НИИ органических удобрений и торфа. Почва дерново-подзолистая супесчаная, содержание гумуса 1,05-1,17 %, рН 6,2-6,5, Р2О5 - 14-25, К2О - 63104 мг/кг [7].
Применяемые технологии в опыте отличаются по своей интенсивности. Первая агроэкоси-стема представлена бессменным чистым паром, во второй агроэкосистеме удобрения не применяли, а только возделывали сельскохозяйственные культуры, в третью ежегодно вносили около
№ 1 (75) 2016
1. Показатели структурного состояния дерново- среднеподзо-листой легкосуглинистой почвы в опыте 1
Агроэко-система Слой, см Отвальная вспашка 20-22 см Безотвальное рыхление на 20-22 см
фракции 10-0,25 мм Кс* фракции 10-0,25 мм Кс
Лес (контроль) 0-20 85,3 5,8 85,3 5,8
0-30 82,2 4,6 82,2 4,6
Пашня 0-20 67,3 2,1 77,7 3,5
0-30 61,8 1,6 76,0 3,2
НСР05 0-20 8,7 - 9,8 -
0-30 7,3 - 7,1 -
Примечание: *Кс -коэффициент структурности
20 т/га навоза (экстенсивный), в четвёртую - ^0Р К (нормальный минеральный), пятую - навоз 5 т/га + ^5Р К (нормальный органоминеральный); шестую - навоз 10 т/га + ^^Р К (высокоинтенсивный органоминеральный). Основная обработка - ежегодная отвальная вспашка ПЛН-3-35 на глубину 2022 см.
Для агрегатно-структурного исследования были взяты дерново-подзолистые почвы агросистем в двух областях Верхневолжья, близкие по химическим и гранулометрическим свойствам, но подвергавшиеся в течение длительного времени различному уровню антропогенного воздействия. Чтобы оценить изменения структурного состояния почв агроэкосистем под влиянием длительного антропогенного воздействия, в качестве абсолютного контроля использовали почву, расположенных рядом природных биотопов леса.
Для определения структурно-агрегатного состава отбирали образцы ненарушенной почвы в четырех кратной повторности по диагонали делянок, массой более 1кг почвы. Фракционирование почвы в воздушно - сухом состоянии проводили по методу Н. И. Савинова [8]. Коэффициент структурности определяется отношением массы комковато-зернистой почвы (10-0,25 мм) к массе остальных комков, состоящей из суммы агрегатов размером более 10 мм и менее 0,25 мм. Полученные данные подвергали статистической обработке по методике В.А. Доспе-хова [9].
Результаты. В опыте 1 удалось выявить особенности влияния механических обработок почвы на формирование почвенной структуры дерново-среднеподзолистой легкосуглинистой почвы, так как минеральные удобрения вносили по фонам обработок в дозе ^0Р60К60. За период формирования агро-экосистем в результате антропогенного воздействия на почву комплекса факторов произошло снижение количества агрономически ценных структурных агрегатов как в слое 0-20 см, так и в слое 0-30 см по сравнению с нетронутой почвой леса
№ 1 (75) 2016
(табл.1). Однако существенность влияния приемов основной обработки почвы на этот агрофизический показатель подтверждается результатами дисперсионного анализа только по отвальной вспашке. В слое 0-20 см содержание фракции аграномически ценных агрегатов снизилось на 18% (при НСР05 = 8,7%), а в слое 0-30 см соответственно на 20,4% ( при НСР05 = 7,3%).
При обработке безотвальными орудиями на глубину 20-22 см в слое 0-20 и 0-30см не наблюдалось достоверного снижения фракции 100,25 мм.
За счёт разрушения агрономически ценных агрегатов под воздействием антропогенных факторов в почве пашни снизился и коэффициент структурности. По сравнению с природными аналогами (почва леса) на фонах, обработанных отвальной вспашкой коэффициент структурности в слое 0-20 см снизился в 2,8 раза, а в слое 0-30 см в 2,9 раза. В агроэкосистемах, подвергавшихся плоскорезной обработке, коэффициент структурности снизился в среднем в 1,5 раза по сравнению с почвой леса.
В целом КС слоя 0-30 см в 2 раза выше при использовании в качестве основной - безотвальной обработки на глубину 20-22см.
В опыте 2 на дерново-подзолистой супесчаной почве формирование аг-роэкосистем в течение 44 лет проводили с использованием отвальной вспашки на глубину 20-22 см, но на фоне применения разных доз удобрений, которые определяли уровень интенсивности агроэкосистем (табл. 2).
В результате многолетнего антропогенного воздействия в агроэкоси-стеме с бессменным паром, где почву только механически обрабатывали, а растения не выращивали, происходило разрушение агрономиче-
Владимирский ЗешеШецТз
2. Показатели структурного состояния дерново- подзолистой супесчаной почвы в опыте 2
Агроэкосистема Слой, см структурности Фракции 10-0,25 мм Коэффициент
Лес (контроль) 0-20 69,9 2,3
0-30 72,1 2,6
Бессменный пар 0-20 50,8 1,0
0-30 56,0 1,3
Нулевой (без удобрений) 0-20 55,2 1,2
0-30 55,1 1,2
Экстенсивный (20 т/га навоза) 0-20 62,0 1,6
0-30 63,6 1,7
Нормальный минеральный (М5ПР2 5К6П) 0-20 64,7 1,8
0-30 64,4 1,8
Нормальный ор-ганоминеральный (навоз 5 т/га + м.^Ап) 0-20 67,1 2,0
0-30 67,4 2,1
Высокоинтенсивный органоминеральный (навоз 10 т/га + М Р К ) 100 50 120' 0-20 68,9 2,2
0-30 69,6 2,3
НСР05 0-20 9,5 -
0-30 5,6 -
ски ценных агрегатов, их содержание уменьшалось в изучаемых слоях на 19,1 и 6,1% в сравнении с почвой абсолютного контроля (НСР05 = 9,5 и 5,6%). В агроэкосистеме с нулевым уровнем интенсивности, где выращивали растения и проводили все агротехнические мероприятия, но удобрения не использовались, содержание агрономически ценных агрегатов в слоях 0-20 и 0-30 см снижалось на 14,7 и 17,0 % (НСР05 = 9,5 и 5,6%) соответственно.
Уровень коэффициентов структурности в варианте бессменного пара и нулевом фоне также свидетельствует о негативной трансформации агрофизических свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы по сравнению с ее природным аналогом.
В агроэкосистемах с экстенсивным и нормальным уровнем применения удобрений достоверных изменений в показателях структурного состояния почвы относительно контроля не выявлено. С увеличением дозы вносимого удобрения наблюдается тенденция возрастания количества агрономически ценных агрегатов, а их содержание в изучаемых слоях соответствуют отличному агрегатному состоянию. Повышение уровня интенсивности использования дерново-подзолистой супесчаной почвы (высокоинтенсивный органоминеральный) при функционировании агроэкосистемы позволяет сохранять количество агрономически
ценных агрегатов и коэффициент структурности на уровне контрольного варианта (лес).
Подобную закономерность можно объяснить возрастанием количества мортмассы, поступающей ежегодно в пахотный слой. Органоминеральные коллоидные системы, образующиеся при ее микробиологической и биохимической трансформации, способны агрегировать почвенные отдельности. Благоприятное воздействие на структурообразование оказывает и корневая система растений, плотность которой в почве выше на фонах применения удобрений.
Таким образом, в агроэкосистемах, сформированных при длительном воздействии ежегодной отвальной вспашки и различного уровня применения удобрений, достоверные изменения в структурном состоянии дерново-подзолистой супесчаной почвы выявлены (в сравнении с естественными биоценозами) на фоне бессменного пара и нулевого фона. Коэффициенты структурности в этих вариантах в 2 раза и более ниже, чем в почве контроля. В целом показатели структурного состояния почвы были выше при внесении удобрений. Повышение уровня интенсивности агроэкосистемы (высокоинтенсивный органоминеральный фон) позволило сохранить коэффициент структурности и количество агрономически ценных агрегатов на уровне контроля.
Литература
1. Зинченко С.И., Зинченко В.С. Формирование плужной подошвы при различных приёмах основной обработки серой лесной почвы// Владимирский земледелец,2015, № 1 (71).- С.2-6.
2. Зинченко С.И. Основы обработки чернозёмов- М., 2006. - 248 с.
3. Зинченко В.С., Петрова З.М.
8лаЭимгрсШ ЗемлеЗЪдеф
№ 1 (75) 2016
Антропогенное преобразование серой лесной почвы // Агрохимический вестник, 2009, № 1.- С.36-37.
4. 4.Почвоведение [под ред. И.С. Кауричева]. -М., 1989. - 719с.
5. Борин А.А., Лощинина А.Э. Зависимость урожайности зерновых культур от приемов агротехники// Владимирский земледелец, № 2 (72), 2015. - С.2-6.
6. Борин А.А. Эффективность различных технологий обработки почвы под зерновые культуры// Владимирский земледелец, 2010, № 1-2.- С.27-28.
7. Лукин С.М. Агроэкологическое обоснование систем применения удобрений в севооборотах на дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почвах. Авто-реф. дис. доктора биологических наук. - М., 2009.- 49с.
8. Методическое руководство по изучению почвенной структуры. [под ред. И.Б. Ревута и А.А. Роде.] - Л., 1969.- 528с.
9. Доспехова В.А. Методика полевого опыта.- М., 1965. - 424с.
S.I. Zinchenko, I.M. Schukin, S.M. Schukin, A.A. Borin
ANTHROPOGENIC IMPACT ON STRYCTURE OF TURF-PODZOLIC SOILS IN AGROECOSYSTEMS OF THE UPPER VOLGA REGION
The use of annual mouldboard tillage and non-mouldboard treatment in the layer of 20-22 cm in case the intensity is normal decreases in the layer of 0-20 and 0-30 cm the level of aggregates valuable in agroeconomy (compared to natural analogs) by 18,0 and 7,6, 20,4 and 6,2% respectively when applied in agroecosystems on turf medium-podzolic light-loamy soil. The lowest structure rates were formed in the agroecosystem with mouldboard tillage. Its application on turf-podzolic sandy-loam soil during 44 years is bound to decrease the quantity of aggregates valuable in agroeconomy as well as the structure rate in the agroecosystem of continuous fallow and zero background. Increase of agroecosystem intensity by means of organic and mineral fertilizers application helps maintain the structure rate and the quantity of aggregates valuable in agroeconomy according to the control level (forest) provided that the agroecosystem functions.
Keywords: agroecosystem, structure rate, turf-podzolic light-loamy soil, devices of principle treatment.
УДК 631.4322/631.51.01
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЛАГИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЕЙ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ ОПОЛЬНОЙ ЗОНЫ
С.И. Зинченко, д.с.-х.н.— Владимирский НИИСХ
E-mail: mail@vnish.org
Исследования проводили на серой лесной почве в длительном полевом опыте по фонам основных обработок: ежегодная основная плоскорезная обработка на 6-8 см; ежегодная основная плоскорезная обработка на 20-22 см; ежегодная отвальная вспашка на 20-22 см. За вегетационный период влага атмосферных осадков полностью используются на всех фонах обработки. В агроэкосистеме с основной обработкой на 6-8 см, за счёт активного испарения из слоя 0-30 и капиллярного поднятия воды из слоя 40-50 см, произошли значительные потери воды - 30,7 и 30,3 мм. В более глубоких слоях почвы (60-100 и 110-150 см) снижение запасов влаги происходит за счёт потребление её корневой системой растений. От колошения к созреванию из-за высокой плотности сложения почвы снижается впитывание атмосферных осадков, что вызвало увеличение содержания воды в слое 0-30 см на 25,1 мм. В варианте с рыхлением на 20-22см происходит снижение содержание воды в слое почвы 0-30 см на 4,3-6,7 мм, а в слое 40-50 см на 0,3-20,3 мм. На фоне ежегодной отвальной вспашки из-за расположенной в слое 30-40см плужной подошвы вода атмосферных осадков задерживалась и общие запасы влаги в слое почвы 40-50 см увеличивались на 14,4 мм. При одинаковом уровне урожая яровой пшеницы из слоя почвы 0-30см наименьшее использование воды на формирование одного центнера зерна расходовалось при рыхлении на 6-8 см -10,8 мм. Наиболее эффективно использование воды на формирование одного центнера зерна из более глубоких слоёв почвы (0-50, 0-100, 0-150 см) отмечено с ежегодной отвальной вспашкой на 20-22см -11,5 -11,8 мм.
Ключевые слова: агроэкосистема, способы обработки почвы, яровая пшеница, запасы влаги в почве, атмосферные осадки, урожайность, коэффициент водопотребления.
№ 1 (75) 2016
Владимгрскш ЗешеШецТз
