CC BY
15
doi: 10.24412/0044-3913-2023-5-37-41 УДК 630»*» 913:631.417.2:631.524.84
Динамика органического углерода почвы в пахотном слое и продуктивность культур почвозащитного агролесоландшафтного комплекса в ЦЧР*
В течение 9 лет в зерновом севообороте также отмечена тенденция к снижению содержания органического углерода в почве: в контроле — на 0,19 %, а в условиях агролесоландшафтного комплекса — на 0,08 %. Запасы органического углерода в пахотном слое почвы на водосборе с лесными полосами к 2020 г. было на 4,6 т/га больше, чем без противоэрозионных элементов. Наибольшая прибавка продуктивности отмечена при возделывании гречихи и гороха — 18 и 19 % соответственно, а наименьшая в посевах кукуруры на зеленый корм — 2,0 %.
Ключевые слова: чернозем, органический углерод почвы, запасы гумуса, агролесоландшафтный комплекс, продуктивность.
Для цитирования: ПодлесныхИ. В., Тарасов С. А., Рубаник Ю. О. Динамика органического углерода почвы в пахотном слое и продуктивность культур почвозащитного агролесоландшафтного комплекса в ЦЧР // Земледелие. 2023. № 5. С. 37-41. doi: 10.24412/0044-39132023-5-37-41.
Почва служит неотъемлемой частью наземных экосистем, обеспечивая связь веществ в малом биогеохимическом круговороте [1]. Как часть биосферы она выступает фильтром и буфером на пути миграции химических веществ в гидрографическую сеть, регулирует газовый состав атмосферы. Активное использование почвы человеком для получения продуктов питания и сырья для промышленности влияет на её ключевое свойство — плодородие, которое определяется содержанием и запасами органического углерода (Сорг) [2]. В последнее время ученые уделяют пристальное внимание круговороту углерода в экосистемах [3, 4], так как он служит основой существования не только почвенной экосистемы, но и биосферы в целом. В связи с явными нарушениями в функционировании биосферы, углерод и почвенное органическое вещество становятся активными объектами
исследования ученых, занимающихся вопросами сельского хозяйства. Отрицательные изменения в почвенных экосистемах проявляются в уменьшении содержания органического углерода из-за сельскохозяйственной деятельности человека. В пахотном слое обрабатываемых почв запасы органического вещества уменьшаются не только в результате эрозии, но и активной его минерализации. Недостаточное использование органических удобрений в современном земледелии не позволяет восполнить запасы органического углерода даже в черноземных почвах [5]. Используемые в сельскохозяйственном производстве почвы содержат на 25...75 % меньше С
И. В. ПОДЛЕСНЫХ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: podlesnichigor@rambler.ru) С. А. ТАРАСОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Ю. О. РУБАНИК, инженер-исследователь, аспирант
Курский федеральный аграрный научный центр, ул. Карла Маркса, 70 б, Курск, 305021, Российская Федерация
Исследование проводили с целью оценки влияния почвозащитного агролесоландшафтного комплекса на содержание органического углерода (С ) в черноземе и продуктивность культур в условиях ЦЧР. Стационарный опыт заложен в 1985 г. на эрозионно-опасном склоне западной экспозиции. Почвозащитный комплекс состоял из расположенных поперек склона водорегулирующих двухрядных лесных полос с водоулавливающей канавой в междурядье и валом по нижней опушке. В качестве контроля использовали пашню на водосборе без лесных полос. Почва — чернозём типичный среднемощ-ный малогумусный тяжелосуглинистый. В период наблюдений (1985-2020 гг.) в опыте реализовывали несколько севооборотов: с 1985 г. — зернотравяно-пропашной; с 1993 г. — зернотравяной; с 2012 г. — зерновой. В контрольном водосборе за 35 лет использования почвы содержание органического углерода уменьшилось на 0,48 %, а в варианте с агролесомелиоративным комплексом — лишь на 0,19 % относительно исходного. На фоне внесения минеральных и органических удобрений в зернотравянопропашном севообороте в контроле снижение содержания С почвы, в сравнении с исходным, составило 0,08 %, тогда как в условиях почвозащитного комплекса потерь углерода не наблюдали. За период ведения зернотравяного севооборота убыль органического углерода почвы в контроле составила 0,21 %, в условиях агролесоландшафтного комплекса — 0,12 %.
*работа выполнена в рамках государственного задания ФБГНУ «Курский федеральный аграрный научный центр» по теме № FGZU-2022-0002.
, чем естественные экосистемы [6]. Почвы с наибольшим содержанием органического вещества отличаются повышенным потенциальным плодородием и позволяют получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур.
Центрально-Чернозёмный регион (ЦЧР) Российской Федерации — важный аграрный район страны с интенсивно развивающимся земледелием и животноводством, обладающий большим потенциалом сельскохозяйственного производства. Однако деградация земельных ресурсов — это серьезная угроза для агроландшафтов, связанная с потерей органического углерода из-за активной сельскохозяйственной деятельности и проявления эрозионных процессов на почвах склоновых рельефах, которые преобладают в регионе [7].
Курская и Белгородская области имеют в составе сельскохозяйственных угодий более 70 % склоновых земель, в то время как Липецкая — 51 %, Воронежская — 49 % и Тамбовская область — 29 %, в среднем по региону на склоновые земли приходится 52 % [8, 9].
Вследствие высокой степени распаханности склоновых земель, частого выпадения осадков ливневого характера в весенне-летний период, относительно большого процента пропашных культур в структуре посевных площадей, почвы ЦЧР подвержены процессам водной эрозии. Наибольшее количество подверженных водной эрозии и дефляции сельскохозяйственных угодий в Белгородской области, где этот показатель достигает 50,7 %, в Курской области — 34,4 % и Воронежской — 26,7 %. Наименьшие количество эродированных сельскохозяйственных угодий в ЦЧР в Липецкой и Тамбовской областях — 19,6 и 12,8 % соответственно (табл. 1) [8]. Смыв почвы при интенсивном развитии эрозионных про-
со
(D 3 ь
(D
д
(D Ь 5
(D
сл 2 о м Ы
1. Эродированность сельскохозяйственных угодий ЦЧР, %
Область Подверженные водной эрозии Подверженные дефляции Подверженные совместной водной и ветровой эрозии Всего
всего из них
слабо средне сильно
Белгородская 48,7 32,4 12,1 4,2 1,6 0,4 50,7
Воронежская 21,9 15,3 5,3 1,3 4,1 0,7 26,7
Курская 25,5 19,3 4,7 1,5 7,1 1,8 34,4
Липецкая 16.6 11,4 3,5 1,7 2,4 0,6 19,6
Тамбовская 10,2 7,0 1,2 2,0 2,0 0,6 12,8
Итого по ЦЧР 23,7 16,5 5,2 2,0 3,6 0,8 28,1
цессов неизбежно приводит к потерям органического углерода из ее пахотного слоя.
В условиях всхолмленного рельефа, преобладающего на территории ЦЧР, наличии сложных по конфигурации склонов с участками различной длины, линий стока, крутизны, степени эродированности почв, применяют широкий спектр противоэрози-онных мероприятий для сокращения водно-эрозионных процессов,которые представлены разнообразными агроприемами в севооборотах сельскохозяйственных культур [10]. Однако лесные полосы, как элемент почвозащитного агролесоландшафт-ного комплекса, занимают пока незначительные площади на склоновых землях и не получили широкого применения в борьбе с водной эрозией почв. Тем не менее они, наряду с тем, что вносят биоразнообразие в антропогенный ландшафт и формируют агролесоландшафтный комплекс, который по структуре и свойствам соответствует природному аналогу [11], служат одним из наиболее эффективных противоэрози-онных элементов.
Агролесомелиорация — это система мероприятий, направленная на улучшение условий ведения сельского хозяйства с помощью лесных насаждений [12]. Основная задача защитных лесных насаждений состоит в том, чтобы обеспечить защиту сельскохозяйственных земель от ветровой и водной эрозии, повышение их плодородия для получения более высоких урожаев полевых культур [13]. Совокупность лесных насаждений и сельскохозяйственных земель формирует агролесоландшафтные комплексы, способствующие снижению скорости ветра, лучшему распределению снега, задержанию и регулированию поверхностного стока, кольма-п тажу твердых частиц, уменьшению о смыва и размыва почвы, и снижают м потери из почвенного профиля ор-^ ганического вещества [14].
Цель исследования — определить 5 изменение содержания органиче-§ ского углерода в пахотном слое чер-Ч ноземной почвы на склонах и уровня продуктивности сельскохозяйствен-| ных культур во времени (в течение СО 35 лет), в зависимости от степени
организации противоэрозионной защиты почвы на территории водосборов.
Работа выполнена на эрозионно-опасных склонах западной экспозиции стационарного полевого опыта по контурно-мелиоративному земледелию (КМЗ) ФГБНУ «Курский ФАНЦ», заложенном в 1985 г Почва опытного участка — чернозем типичный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на лёссовидных суглинках (WRB — Haplic Hortic Chernozems). Среднее содержание общего гумуса в слое 0...20 см составляло 4,7 % (ГОСТ 26213-91), подвижного фосфора и калия — 161 мг/кг и 203 мг/кг соответственно (по методу Чирикова в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26204-91). Реакция почвенной среды слабокислая — рНКС|=5,2 (ГОСТ 26212-91). Водосборы, на которых вели мониторинговые исследования, с ложбинно-балочным рельефом, отличаются вариантами противоэрозионной организации территории. Один из водосборов (44,3 га)характеризуется отсутствием специальных противо-эрозионных элементов (контроль), на другом водосборе (46,6 га) организована противоэрозионная защита территории в виде агроле-
соландшафтного комплекса, который представлен расположенными по контуру поперек склона тремя линейными рубежами в виде водорегулирующих двухрядных лесных полос с расстоянием междурядий 3 м. Лесные полосы однопородные, представлены тополем евроамери-канским гибридом Робуста (Populus euramericana Robusta).
Средний уклон контрольного водосбора составляет 3,1о, водосбора с агролесоландшафтным комплексом — 2,5о. Лесные полосы посажены на расстоянии 216 м друг от друга. Каждая лесополоса для повышения противоэрозионного эффекта усилена водоулавливающей канавой в ее центре между рядами деревьев, а также водоудерживающим валом по нижней опушке. Глубина канавы при закладке опыта составляла 1,5 м, к 2020 г она уменьшилась до 0,8 м. Средняя высота древостоя — 30 м.
Ключевые участки размером 10 м2 в трехкратной повторности располагались в средней части склонов. На водосборе с агролесоландшафтным комплексом склон длиной 1100 м, в контрольном водосборе — 750 м.
В опыте изучали варианты: водосбор (фактор А) — контроль (без почвозащитного комплекса), агролесоландшафтный комплекс; годы (фактор В) — 1985, 1993, 2004, 2011, 2016 и 2020 гг.
В пределах каждого водосбора реализовывали севообороты: с 1985 г зернотравянопропашной — яровой ячмень, клевер луговой, озимая пшеница, сахарная свекла, кукуруза на зеленый корм, вика посевная; с 1993 г зернотравяной — горох посевной, яровой ячмень, клевер
Рис. 1. Изменение содержания органического углерода почвы в пахотном горизонте (0...20 см) в средней части склона западной экспозиции (НСРд5 фактора А — 0,03; фактора В — 0,06), %: ■ — контроль; ■ — с агролесоландшафтным комплексом.
2. Оценка влияния агролесоландшафтного комплекса на поверхностный сток и смыв почвы с пашни за 1985-2020 гг.
Вариант водосбора Период Поверхностный сток, мм Смыв почвы, т/га
Контроль 1985-1992 27,2 2,76
1993-2011 16,5 2,27
2012-2020 32,3 1,93
Агролесо- ландшафтный комплекс 1985-1992 11,1 1,35
1993-2011 5,0 0,10
2012-2020 14,5 0,05
луговой, озимая пшеница; с 2012 г. зерновой — озимая пшеница, гречиха, яровой ячмень, гречиха. Из-за низкой противоэрозионной устойчивости после 1993 г. кукуруза и сахарная свекла были исключены из севооборота, а в связи с закрытием животноводческого направления, как основного потребителя зеленых кормов, с 2012 г. из севооборота выведены травы. На сегодняшний день в условиях опытного поля КМЗ ведется третья ротация укороченного четырехпольного зернового севооборота. Технология возделывания культур на экспериментальных водосборах — общепринятая в регионе. В период ведения зер-нотравянопропашного севооборота в качестве удобрений использовали минеральные (аммофос, суперфосфат, аммиачная селитра, хлористый калий) и органические (навоз из расчета 30 т/га за период севооборота). В последующие годы вносили только минеральные.
Образцы почвы отбирали ежегодно в трехкратной повторности в сентябре после уборки урожая возделываемых культур из слоя 0.20 см для определения содержания органического углерода в почве (по Тюрину, ГОСТ 26213-91). Плотность сложения почвы (для расчета запасов гумуса) в пахотном слое устанавливали буровым методом, основанным на взятии образца почвы ненарушенного сложения с помощью цилиндра-бура определенного объема (по Н. А. Качинскому). Расчет запасов гумуса проводили по авторской методике, разработанной в ФГБНУ Курский ФАНЦ (Методика ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе. Курск: ЮМЕКС, 1999. 48 с.).
Учет урожая кукурузы на зеленый корм проводили согласно действующей методике (Доспехов Б. А., Васильев И. П., Туликов А. М. Практикум по земледелию. М.: Агропромиздат, 1987. 383 с.), с площади 10 м2, а вегетативной массы клевера — с метровых учетных площадок в 3-х кратной повторности. Сбор урожая гороха, гречихи и озимой пшеницы осуществляли методом прямого комбайниро-вания с последующим взвешиванием и пересчетом полученной массы на 14 %-ную влажность.
В опыте рассчитывали количество побочной продукции и растительных остатков, поступивших в почву в качестве основного источника пополнения углеродных запасов почвы (Методика ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе. Курск: ЮМЭКС, 1999. 48 с.).
Эрозионно-гидрологические показатели, такие как поверхностный смыв почвы, определяли методом водороин, а поверхностный сток — расчетным методом на основе данных снегомерной съемки (Барабанов А. Т., Гаршинев Е. А., Кулик К. Н. Способ прогнозирования поверхностного стока талых вод // Патент РФ № 2347222 С2, 20.02.2009).
Гидротермический коэффициент (ГТК) определяли методом Г. Т. Се-лянинова. Для расчетов применяли данные по температурному режиму и количеству выпадающих осадкой ближайшей метеорологической станции «Курск». Из используемой в исследовании выборки лет, три года (1985, 1993 и 2004 гг.) были с обеспеченным увлажнением (ГТК 1,25; 1,15 и 1,30 соответственно), два года (2011 и 2020 г.) с недостаточным (ГТК 0,91 и 0,95) и один год (2016) с избыточным увлажнением (ГТК 1,35).
Статистическую обработку данных проводили методами диспер-
сионного анализа и с использованием программного обеспечения Microsoft Office Excel 2010.
Эродированные чернозёмные почвы при сегодняшних темпах использования практически невозможно восстановить без агролесомелиоративного комплекса [15]. Несмотря на то, что противоэрози-онные мероприятия не позволяют полностью остановить процесс водной эрозии почв, они значительно его замедляют, что подтверждают долговременные наблюдения за изменением содержания органического углерода в почве.
За 35 лет активного использования черноземных почв содержание органического углерода относительно исходного уменьшилось в контрольном водосборе на 0,48 %, а в водосборе с агролесомелиоративным комплексом всего на 0,19 % (рис. 1).
Анализ содержания С почвы за годы ведения зернотравянопро-пашного севооборота (1985-1993 гг.) в контрольном водосборе выявил его потери — на 0,08 % относительно исходного, а на водосборе с агролесо-ландшафтным комплексом за этот же период уменьшения количества углерода не наблюдали.
В течение 18 лет ведения зер-нотравяного севооборота (19932011 гг.) также происходило понижение содержания органического углерода почвы: в контроле на 0,21 % относительно 2011 г, а на водосборе с элементами про-тивоэрозионного комплекса — на 0,12 %. За 9 лет зернового севооборота (2012-2020 гг.) количество Сорг почвы контрольного водосбора отмечено на 0,19 % ниже уровня 2012 г., а в варианте с агролесо-ландшафтным комплексом лишь на 0,08 %.
Рис. 2. Запасы органического углерода в пахотном горизонте (0...20 см) в средней части склона западной экспозиции в вариантах водосбора (НСР05 фактора А — 1,45; фактора В — 2,52), т/га: ■ — контроль; ■ — с агролесоландшафтным комплексом.
3. Влияние агролесоландшафтного комплекса на продуктивность сельскохозяйственных культур
Вариант водосбора Год Возделываемая Продуктивность,
(фактор А) (фактор В) культура тыс. зерн.ед./га
Контроль 1985 кукуруза 7,20
на зеленый корм
1993 клевер 3,20
на зеленый корм
2004 гречиха 1,27
2011 горох на зерно 2,10
2016 озимая пшеница 4,27
2020 озимая пшеница 5,63
С агролесоландшафтным 1985 кукуруза 7,33
комплексом на зеленый корм
1993 клевер 3,37
на зеленый корм
2004 гречиха 1,50
2011 горох на зерно 2,50
2016 озимая пшеница 4,40
2020 озимая пшеница 6,00
НСР05 фактора А 0,14
НСР05 фактора В 0,24
НСР05 для частных различий 0,34
Снижение потерь органического углерода на водосборе с лесными полосами,в сравнении с контролем, объясняется сокращением уровня проявления таких эрозионно-гидрологических показателей, как поверхностный сток и смыв почвы.
На водосборе с агролесоландшафтным комплексом с 1985 по 1992 гг. сокращение поверхностного стока и смыва почвы, в сравнении с водосбором без элементов противоэрозионной защиты,составило 51 % по обоим показателям (табл. 2). За период ведения зер-
нотравяного севооборота на водосборе с лесными полосами поверхностный водный сток со склонов уменьшился на 70 %, смыв почвы — на 96 %, в сравнении с контролем. В условиях зернового севооборота на водосборе с агролесоландшафтным комплексом сток снизился на 55 %, смыв почвы на 98 % относительно контроля.
Влияние агролесоландшафтного комплекса на снижение потерь органического углерода почвы, в сравнении с контролем без про-тивоэрозионных элементов, можно
Рис. 3. Масса побочной продукции и корневых остатков, поступивших в почву на склоне западной экспозиции в вариантах водосбора (НСР05 фактора А — 0,37; фактора В — 0,65), ц/га: ■ — контроль; ■ — агролесоландшафтный комплекс.
проследить и по динамике запасов органического углерода в слое почвы 0...20 см (рис. 2).
За 35-летний период наблюдений на водосборе без противоэрозион-ной защиты снижение запасов органического углерода от исходного в слое почвы 0.20 см составило 13,2 т/га (или на 14 %), на водосборе с агролесоландшафтным комплексом — 5,4 т/га (или на 6,0 %). Использование почвозащитного комплекса позволило снизить потери запасов органического углерода почвы на 59 %, в сравнении с контрольным вариантом.
Элементы агролесоландшафтного комплекса влияют не только на снижение водно-эрозионных процессов и, как следствие, на уменьшение потерь Сорг почвы, но и на повышение продуктивности возделываемых культур.
На водосборе с агролесоландшафтным комплексом в различные годы продуктивность культур на 2.19 % выше, в сравнении с водосбором без противоэрозионной защиты (табл. 3). Самая низкая прибавка продуктивности (2 %) на фоне лесополос относительно контроля зафиксирована в 1985 г. при возделывании кукурузы на зеленый корм. Максимальный в опыте рост продуктивности (19 %) достигнут в результате влияния агролесоландшафтного комплекса в 2011 г. при выращивании гороха на зерно (на 0,4 тыс. зерн. ед./га выше контроля).
Влияние почвозащитного агролесоландшафтного комплекса на повышение продуктивности сельскохозяйственных культур можно объяснить формированием благоприятного микроклимата для роста и развития растений в межполосном пространстве, а также поступлением побочной продукции в почву, которая служит основным источником пополнения ее углеродных запасов.
В опыте отмечена тенденция увеличения массы побочной продукции в посевах кукурузы и озимой пшеницы 2016 г. на водосборе с агролесоландшафтным комплексом (0,3.0,7 %) относительно контроля (рис. 3). По остальным культурам рост величины показателя достоверен (с учетом НСР фактора А=0,37 ц/га). Наибольшие различия по вариантам водосбора наблюдали при возделывании гречихи — 12,8 %(или 2,21 ц/га относительно контроля).
Прогноз динамики углерода на 50 лет выявил, что при существующей технологии возделывания сельскохозяйственных культур без дополнительного внесения органических удобрений снижение содержания углерода на склоне с агролесомелиоративным комплексом составит 14 %. В контрольном во-
Federal Agricultural Kursk Research Center, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation
досборе потери углерода будут интенсивнее на 5 % в результате эрозионных процессов [15].
Таким образом, почвозащитный агролесоландшафтный комплекс обеспечил существенное снижение потерь органического углерода почвы на фоне различных по годам метеорологических условий и возделываемых культур. На водосборе с агролесоландшафтным комплексом за период с 1985 по 1992 гг. в зернотравянопропаш-ном севообороте потери органического углерода почвы снизились относительно контроля в 9 раз, с 1993 по 2011 гг. в зернотравяном севообороте — в 2,6 раза и с 2012 по 2020 гг. в зерновом севообороте — в 2,5 раза. Запасы органического углерода в пахотном слое почвы на водосборе с лесными полосами к 2020 г. были на 4,6 т/га больше, чем без противоэрозион-ных элементов. В условиях водосбора с агролесоландшафтным комплексом благодаря более высокой продуктивности культур (от 0,13 тыс. зерн. ед./га при выращивании кукурузы до 0,4 тыс. зерн. ед./га при возделывании гречихи, относительно контроля) и большему количеству послеуборочных растительных остатков (от 0,10 ц/га кукурузы до 2,21 ц/га гречихи), поступающих в почву, возникает возможность дополнительно пополнить запасы органического углерода почвы.
Литература
1. Adhikari K., Hartemink A. E. Linking soils to ecosystem services — A global review // Geoderma. 2016. Vol. 262. P. 101-111.
2. Land degradation: multiple environmental consequences and routes to neutrality / F. A. Leal Pacheco, L. F. Sanches Fernandes, R. F. Valle Junior, et al. // Current Opinion in Environmental Science & Health. 2018. Vol. 5. P. 79-86.
3. Масютенко Н. П. Трансформация органического вещества в черноземных почвах ЦЧР и системы его воспроизводства: монография. М.: Российская академия сельскохозяйственных наук, 2012. 150 с.
4. Chemical structure of soil organic matter and its role in aggregate formation in haplic chernozem under the contrasting land use variants / Z. Artemyeva, N. Danchenko, B. Kogut, et al. // Catena. 2021. Vol. 204. P. 105403. doi: 10.1016/j. catena.2021.105403.
5. Влияния способов обработки почвы, минеральных и органических удобрений в различных севооборотах на содержание гумуса в чернозёме типичном / С. И. Тютюнов, В. Д. Соловиченко, А. С. Цыгуткин и др. // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 5. С. 7-12. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10501.
6. Lal R. Managing Soils and Ecosystems for Mitigating Anthropogenic Carbon Emissions and Advancing Global Food Security // Bioscience. 2010. Vol. 60. P. 708-721. doi: 10.1525/bio.2010.60.9.8.
7. Lukin S. V. Dynamics of the agrochemical fertility parameters of arable soils in the southwestern region of Central Chernozemic zone of Russia // Eurasian Soil Science. 2017. Т. 50. № 11. Р. 1323-1331. doi: 10.1134/S1064229317110096.
8. Соловиченко В. Д., Тютюнов С. И., Уваров Г. И. Воспроизводство плодородия почв и рост продуктивности сельскохозяйственных культур ЦентральноЧерноземного региона. Белгород: Отчий дом, 2012. 256 с.
9. Схемы чередования сельскохозяйственных культур для севооборотов эрозионно-опасных агроландшафтов Центрального Черноземья / В. И.Турусов, В. М. Гармашов, О. А. Богатых и др.// Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 10(52). Ч. 4. С. 164-166. doi: 10.18454/ IRJ.2016.52.105.
10. Kulik A. V., Gordienko O. A. Conditions of Snowmelt Runoff Formation on Slopes in the South of the Volga Upland // Eurasian Soil Science. 2022.Vol. 55. P. 3644. doi: 10.1134/S1064229322010094.
11. Михин В. И., Михин Е. А. Особенности лесомелиоративных комплексов Центрально-Черноземного региона России // Успехи современного естествознания. 2020. № 12. С. 18-32. doi:10.17513/ use.37531.
12. Полуэктов Е. В. Эрозия почв и плодородие: монография. Новочеркасск: Лик, 2020. 229 с.
13. Захаров В. В., Кретинин В. М. Агролесомелиоративное земледелие Волгоград: ВНИАЛМИ, 2005. 217 с.
14. Узолин А. И., Кулик А. В. Эффективность защитных лесных полос в формировании и перераспределении снежного покрова на водосборах // Известия Нижневолжского Агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 2. С. 100-106.
15. Подлесных И. В., Прущик А. В., ЗаруднаяТ. Я. Новый методический подход к оценке влияния агролесоланд-шафтного комплекса на почву и урожайность сельскохозяйственных культур // Земледелие. 2022. № 6. С. 16-21. doi: 10.24412/0044-3913-2022-6-16-21.
Dynamics of soil organic carbon in the arable layer and the productivity of crops of the soil-protective agroforestry and landscape complex in the Central Chernozem region
I. V. Podlesnykh, S. A. Tarasov, Yu. O. Rubanik
Abstract. The study aimed to assess the effect of the soil-protective agroforest-ry and landscape complex on the content of organic carbon (Corg ) in the chernozem and crop productivity under the conditions of the Central Chernozem Region. The stationary experiment was established in 1985 on an erosion-prone slope with a western exposure. The soil protection complex consisted of water-regulating two-row forest belts located across the slope with a water-catching ditch in the row-spacing and a rampart along the lower edge. 4s a control, arable land in the catchment area without forest belts was used. The soil was a typical medium-thick low-humus heavy-loamy chernozem. During the observation period (1985-2020), several crop rotations were implemented in the experiment: since 1985 — grain-grass row; since 1993 — grain-herbal; since 2012 — grain. In the control watershed, over 35 years of soil use, the content of organic carbon decreased by 0.48 %, and in the variant with the agroforestry complex — only by 0.19 % relative to the initial one. Against the background of the application of mineral and organic fertilizers in the grain-grass row crop rotation in the control, a decrease in the content of Corg soil, in comparison with the initial one, was 0.08 %, while no carbon losses were observed under the conditions of the soil protection complex. During the period of grain-grass crop rotation, the decrease in soil organic carbon in the control was 0.21 %, in the conditions of the agroforestry and landscape complex — 0.12 %. Within 9 years, in the grain crop rotation, there was also a tendency to reduce the content of organic carbon in the soil: in the control — by 0.19 %, and in the conditions of the agroforestry and landscape complex — by 0.08 %. By 2020, the reserves of organic carbon in the arable soil layer in the watershed with forest belts were 4.6 t/ha more than without anti-erosion elements. The greatest increase in productivity was observed in the cultivation of buckwheat and peas — 18 and 19 %, respectively, and the smallest in the crops of corn for green fodder — 2.0 %.
Key words: chernozem; soil organic carbon; humus reserves; agroforestry and landscape complex; productivity.
Author Details: I. V. Podlesnykh, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow, (e-mail: podlesnichigor@rambler.ru); S. A. Tarasov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; e Yu. O. Rubanik, research engineer, post S graduate student. ®
For citation: Podlesnykh IV, Tarasov ^ SA, Rubanik Yu O. [Dynamics of soil organic u carbon in the arable layer and the productiv- <D ity of crops of the soil-protective agrofor- Z estry and landscape complex in the Central dd Chernozem region]. Zemledelie. 2023; (5): 0 37-41. Russian. doi: 10.24412/0044-3913- 3 2023-5-37-41. ■ W
