Динамика плодородия лугово-черноземных почв в условиях орошения Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.45+631.67

ДИНАМИКА ПЛОДОРОДИЯ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ

С. В. Кизинёк, канд. с.-х. наук; А. Х. Шеуджен, доктор биол. наук, член-корреспондент РАСХН

ВНИИ риса, г. Краснодар; е-mail: [email protected]

Прослежены изменения основных агрохимических свойств почв в динамике за 18 лет при различных уровнях химизации земледелия. Выявлены особенности кальциевого режима и кислотно-основных свойств лугово-черноземных почв различного гранулометрического состава. Выявлена эффективность известкования лугово-чернозёмной почвы и зависимость формирования урожая зерна риса от реакции почвенного раствора. Прослежено изменение агрохимических свойств почвы в условиях известкования и определен расход химического мелиоранта на сдвиг рН на 0,1 ед. Установлено положительное влияние известкования в сочетании с минеральными удобрениями.

Ключевые слова: плодородие, тип почвы, реакция среды, дозы мелиоранта, урожайность.

В структуре посевных площадей ФГУП РПЗ «Красноармейский» имени Майстрен-ко, расположенного в центральной части Красноармейского района, преобладают зерновые культуры - 75...80 % и кормовые -18...24 %. Среди зерновых культур большую площадь пахотных угодий занимает рис - 50 %. Кроме риса пашня хозяйства занята озимой пшеницей (7,5 %), кукурузой на зерно (12,5 %), однолетними (6,5 %) и

многолетними (6,4 %) травами и другими культурами. Большая часть территории, в результате строительства рисовой системы прорезана густой сетью оросительных и сбросных каналов и представлена рисовыми картами с резко выраженным микрорельефом (перепад в отметках чеков достигает 20.30.50 и более см).

За период с 1964 по 1998 год было проведено 7 туров агрохимического обследования почв хозяйства, в 2004 году - восьмой тур. Работы выполнены в соответствии с «Методическими указаниями по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения» (М., 2003). Смешанный образец составлялся из 20 индивидуальных проб, отобранных с 20-гектарного элементарного участка прямым маршрутным способом. В рисовой системе отбирался один образец с каждого чека площадью не более 10 га, число образцов удваивалось, если площадь чека превышала 15 га. Сравнительная оценка основных элементов питания в почве, проведенная между V - VIII турами обследования, позволила реально охарактеризовать динамику почвенного плодородия, основных элементов питания и дать представление о состоянии почв.

Одним из важнейших критериев оценки плодородия почв является содержание в ней органического вещества (гумуса), поскольку он сосредоточивает в себе большую часть питательных веществ, обуславливает влагоемкость, поглотительную способность и биологическую активность почв, а также эффективность применяемых средств химизации и продуктивность пашни. Обследуемые почвы хозяйства характеризуются большим колебанием показателя, что связано с различием по гранулометрическому составу, наибольшей величиной характеризуются тяжелосуглинистые разности.

Систематические наблюдения за содержанием гумуса в почве показали, что во все туры обследования в хозяйстве выявлены почвы с низким, средним и повышенным его содержанием, но преобладали с низким и средним. Результаты обследова-

ния 8-го тура показали, что большая часть площади сельскохозяйственных угодий -8085 га (71,6 %) - относится к почвам со средним содержанием гумуса, почвы с низким содержанием занимают 2763 га, или 24,5 %, и с повышенным - 443 га (3,9 %о). Средневзвешенный показатель содержания гумуса составил 3,24 % (табл. 1).

За анализируемый период существенные изменения гумуса произошли в перераспределении его по группам обеспеченности, причем не в лучшую сторону. Если в пятом туре почвы с повышенным содержанием гумуса составляли 9,8 %%, то в 2004 году - 3,8 %. Так же уменьшились площади почв со средним содержанием - с 77,6 °% до 73,1 °%, за счет этого произошло увеличение площадей с низким содержанием гумуса: с 12,6 °% в 1986 году до 23,1 °% в 2004 году. Следует отметить, что и по средневзвешенному значению так же наметилась тенденция к его снижению в почве - с 3,52 % в 1986 году до 3,24 °% в 2004 году. Таким образом, за 18 лет в среднем по хозяйству потеря гумуса составила 0,28 %, или 9,1 тонны с каждого гектара.

Одной из причин отмеченного факта является уменьшение объемов заготовки и применения органических удобрений, в результате чего складывается отрицательный баланс гумуса.

Исследования изменений содержания гумуса по почвенному профилю различных по гранулометрическому составу почв хозяйства показали, что с глубиной наблюдается постепенное уменьшение его содержания. Так, на глубине 40... 50 см у тяжелосуглинистых разностей содержание гумуса 3,11.3,22 %%, а в среднесуглинистых на той же глубине несколько меньше и определяется в интервале 2,12.2,85 %.

Таблица 1

Распределение площади сельскохозяйственных угодий по содержанию гумуса в почве

Вид с.-х. угодий Площадь, га Группировка почв по содержанию гумуса, % Ср. взвешенное содерж., %

низкое 2,1.3,0 среднее 3,1.4,0 повышенное 4,1.5,0 высокое 5,1.6,0

Пашня богарная га 1176 686 490 - - 2,97

% 13 58,3 41,7 - - -

Пашня орошаемая га 9763 1844 7498 421 - 3,3

% 87 18,9 76,8 4,3 - -

Всего га 10939 2530 7988 421 - 3,26

% 100,0 23,2 73,0 3,8 - -

Пастбища га 176 57 97 22 - 3,23

% 100,0 32,4 55,1 12,5 - -

Многолет. насажден. га 176 176 - - - 2,44

% 100,0 100,0 - - - -

Всего по хоз-ву га 11291 2763 8085 443 - 3,24

% 100,0 24,5 71,6 3,9 - -

Таблица 2

Распределение площади сельскохозяйственных угодий по содержанию подвижного фосфора в почве

Вид с.-х. угодий Площадь, га Группировка почв по содержанию подвижного фосфора, мг/кг Ср. взвешен. содерж., мг/кг почвы

среднее 16-30 повышенное 31-45 высокое 46-60 оч. высокое >60,0

Пашня богарная га 1176 - 35 681 460 58,3

% 13 - 3,0 57,9 39,1 -

Пашня орошаемая га 9763 - 1972 6735 1056 51,1

% 87 - 20,2 69,0 10,8 -

Всего га 10939 - 2007 7416 1516 51,9

% 100,0 - 18,3 67,8 13,9 -

Пастбища га 176 - - 120 56 74,9

% 100,0 - - 68,2 31,8 -

Многолетн. насаждения га 176 - - 134 42 56,6

% 100,0 - - 76,1 23,9 -

Всего по хозяйству га 11291 - 2007 7670 1614 52,4

% 100,0 - 17,8 67,9 14,3 -

По содержанию подвижного фосфора почвы хозяйства, как показали результаты последнего тура обследования, варьируют от повышенного до очень высокого: почвы с повышенным содержанием занимают площадь 2007 га (17,8 %), с высоким -7670 га (67,9 %) и очень высоким - 1614 га (14,3 %). Средневзвешенное значение составило 52,4 мг/кг (табл. 2).

Анализ динамики изменения данного параметра показал, что произошло резкое снижение площади с очень высоким содержанием фосфора: в 1986 году она составляла 65,6 %, а к 2004 году снизилась до 13,9 %. Площадь почв со средним, повышенным и высоким содержанием соответственно увеличилась. Так, площадь почв с повышенным содержанием увеличилась - с 7,4 до 18,3 %, а с высоким - с 25,8 до 67,8 %.

Средневзвешенное количество подвижного фосфора за этот период снизилось с 55,9 до 51,9 мг/кг.

В хозяйстве обеспеченность почв обменным калием варьирует от низкого до очень высокого: почвы с низким содержанием макроэлемента распространены на 105 га (0,9 %), со средним - 4526 га (40,1 %), повышенным - 5073 га (45,0 %), высоким -1518 га (13,4 %) и очень высоким - 69 га (0,6 %). Средневзвешенный показатель в целом по хозяйству составил 329 мг/кг (табл. 3).

Результаты сплошного обследования угодий выявили определенные изменения в перераспределении почв по группам обеспеченности их калием. Уменьшилась площадь почв с высоким и очень высоким содержанием элемента в 2004 году по сравнению с 1986 годом с 42,3 до 13,0 %. За

Таблица 3

Распределение площади сельскохозяйственных угодий по содержанию обменного калия в почве

Вид с.-х. угодий Площадь, га Группировка почв по содержанию обменного калия, мг/кг Ср. взвешен. содерж., мг/кг почвы

низкое 101.200 среднее 201.300 повышенное 301.400 высокое 401.600 оч. высокое >600,0

Пашня богарная га 1176 - 454 300 422 - 370

% 13 - 38,6 25,5 35,9 - -

Пашня орошаемая га 9763 9 4041 4710 973 30 323

% 87 0,1 41,4 48,2 10,0 0,3 -

Всего га 10939 9 4496 5010 1395 30 327

% 100,0 0,1 41,1 45,8 12,7 0,3 -

Пастбища га 176 - - 63 74 39 506

% 100,0 - - 35,8 42,0 22,2 -

Многолетн. насаждения га 176 96 31 - 49 - 263

% 100,0 54,6 17,6 - 27,8 - -

Всего по хозяйству га 11291 105 4526 5073 1518 69 329

% 100,0 0,9 40,1 45,0 13,4 0,6 -

счет этого произошло увеличение площадей почв со средним содержанием с 15,5 до 41,1 % и с повышенным - с 42,2 до 45,8 %. Так же уменьшился средневзвешенный показатель в целом по хозяйству -с 405 до 327 мг/кг. Таким образом, сельскохозяйственные угодья по содержанию обменного калия в почвах перешли из высокого класса обеспеченности в повышенный. Возможной причиной этого служит снижение доз и объемов внесения калийных удобрений.

Важнейшим фактором плодородия почв является их уровень кислотности. Кислая среда отрицательно влияет на физико-химические свойства почв, что обусловливает снижение продуктивности растений. При восьмом туре агрохимического обследования хозяйства установлено, что по уровню реакции почвенной среды слабокислые почвы занимают 3135 га (27,8 %%), близкие к нейтральным и нейтральные соответственно 5295 га (46,9 %) и 2861 га (25,3 %). В целом по хозяйству средневзвешенный показатель рН составил 5,8 (табл. 4).

При сравнительной оценке результатов туров обследования следует отметить, что произошло перераспределение почв по группам согласно градациям степени кислотности. Увеличилась площадь почв сельскохозяйственных угодий с рН 5,6.6,0 с 9,0 %% в 1990 году до 48,0 %% в 2004. В то же время произошло снижение площадей почв с нейтральной реакцией среды с 88,5 % в 1990 году до 23,6 %% в 2004 году. Отметим, что в 1990 году в хозяйстве 2,5 % площади занимали слабощелочные почвы с рН 7,1.8,0, в последующих турах таких почв не выявлено. Средневзвешенный по-

казатель рН к последнему туру обследования также снизился с 6,34 до 5,80 ед., что свидетельствует об устойчивом процессе подкисления почв.

Интенсивное применение кислых форм минеральных удобрений также обусловливает развитие процесса подкисления почв. На Кубани более трети черноземной площади нуждается в известковании. По данным агрохимической службы, на 01.01.2009 года в Краснодарском крае общая площадь пашни составляет 44441,5 тыс. га, из обследованных пахотных почв выявлено, что площадь сильнокислых почв с рН<4,5 составляет 2491 га, среднекислых почв с рН 4,6.5,0 - 15597 га, и слабокислых с рН 5,1.5,6 - 164946 га. Всего площадь почв, нуждающихся в известковании, составляет 183034 га.

Высокая урожайность риса достигается, главным образом, применением комплекса агротехнических и мелиоративных мероприятий. К числу важнейших элементов питания риса, незаменимых в течение всего вегетационного периода для его роста и развития, относится кальций. На формирование 1 т урожая зерна риса затрачивается 2,6 кг этого элемента. Из этого количества непосредственно зерном риса отчуждается 30 %% кальция (Шеуджен А. Х., 2005). В оросительной системе риса условия увлажнения обусловливают вымывание кальция из пахотного слоя, что приводит к отрицательному балансу этого элемента в почвах.

При затоплении рисового поля слой воды существенно влияет на условия воздушного режима почв, обусловливая тем самим резкие изменения окислительно-восстановительного потенциала почв [1, 2].

Таблица 4

Распределение площади сельскохозяйственных угодий по степени кислотности почв

Группировка почв по степени кислотности Ср.

Вид с.-х. угодий Площадь, почв, рН взвешен.

га слабокислые 5,1.5,6 близкие к нейтр. 5,6.6,0 нейтральные 6,1.7,0 показатель рН

Пашня га 1176 - 332 844 6,1

богарная % 13 - 28,2 71,8 -

Пашня га 9763 3103 4915 1745 5,7

орошаемая % 87 31,8 50,3 17,9 -

Всего га 10939 3103 5247 2589 5,8

% 100,0 28,4 48,0 23,6 -

Пастбища га 176 32 48 96 5,9

% 100,0 18,2 27,3 54,5 -

Многолетн. га 176 - - 176 6,5

насаждения % 100,0 - - 100,0 -

Всего га 11291 3135 5295 2861 5,8

по хозяйству % 100,0 27,8 46,9 25,3 -

По данным авторов, введение в технологию возделывания риса агромелиоративного приема известкования почв дает возможность стабилизировать этот параметр физико-химических свойств лугово-чернозем-ных почв. Вопрос о необходимости известкования черноземов дискутируется в научной литературе не один десяток лет, и до сих пор единого мнения по этому вопросу нет. В частности, в Краснодарском крае этот приём не нашёл широкого применения, и данных, доказывающих его экономическую и агрономическую целесообразность, недостаточно. Недостаточная изученность применения известковых удобрений под рис в зависимости от свойств почвы, ее кислотности, а также сочетания с внесением других видов минеральных удобрений не позволяла широко применять кальциевые удобрения на рисовых полях Кубани.

Целью настоящих исследований является изучение влияния известкования на формирование продуктивности риса и агрохимические свойства лугово-чернозёмных почв в условиях Кубани. Полевые опыты проводили на опытном участке в ФГУП РПЗ «Красноармейский» имени А. И. Май-стренко на лугово-чернозёмной тяжелосуглинистой почве, которая средне обеспечена подвижными и легкогидролизуемыми формами азота, средне обеспечена подвижными соединениями фосфора; содержание обменного калия повышенное: содержание гумуса (по Тюрину) в пахотном слое - 2,85 %, подвижного фосфора и обменного калия (по Мачигину) соответственно 54,8 мг/кг и 328,5 мг/кг, рН сол. 5,8 (по ГОСТ 26483-85), количество обменного кальция - 34,6 мг-экв./100 г почвы.

Погодные условия в годы проведения исследований были различными. Среднемесячные температуры воздуха в период вегетации риса в 2008 г. были близки к средним многолетним значениям, в 2007 и 2009 годах значительно превышали их. Предшественник - многолетние травы. По-вторность четырёхкратная, расположение делянок рендомизированное. Известняковую муку вносили перед посевом в дозах 0, 0,75, 1,5, 3,0 и 4,5 т/га поверхностно с

дальнейшей заделкой в почву на глубину 10.15 см. Исследование проводили на фоне минеральных удобрений, вносимых в почву ежегодно в дозе М12оРвоК6о. Азотные удобрения вносили дробно: 60 % - как основное удобрение и 40 % - при подкормках в фазу кущения. В качестве объекта исследований был выбран сорт риса Лиман. Сорт среднеспелый, продолжительность вегетационного периода 114.117 дней [3]. Норма высева семян 7 млн. всхожих зёрен на 1 га, способ посадки - рядовой на глубину 1,5.2,0 см. Режим орошения - постоянное затопление. Агротехника в опыте была общепринятой для данной зоны и соответствовала рекомендациям ВНИИ риса. Учёт урожая зерна риса проводили сплошным обмолотом каждой делянки с пересчётом на стандартную влажность и чистоту в соответствии с ГОСТ 30-4055.

Результаты исследований показывают, что известковое удобрение на лугово-чернозёмных почвах уже в первый год после внесения значительно изменяет уровень кислотности среды. Реакция почвенного раствора (рН) в зависимости от дозы мелиоранта увеличилась от 5,81 до 6,46. В последующие два года действие извести было нарастающим (табл. 5).

Таблица 5

Влияние известкования почвы на реакцию почвенного раствора

Доза, т/га рН среды

Вариант через 1 через 2 через 3

год года года

Контроль 0,00 5,81 5,80 5,85

Известняковая мука 0,75 5,92 6,00 5,97

1,50 6,04 6,10 6,12

3,00 6,13 6,21 6,31

4,50 6,46 6,50 6,61

НСР05, ед . рН 0,15 0,17 0,17

Доза мелиоранта 0,75 т/га обусловила увеличение рН среды в среднем с 5,8 до 6,0, дальнейшее увеличение дозы до 1,5, 3,0 и 4,5 т/га - соответственно до 6,1, 6,3 и 6,6. Расчёт показывает, что на лугово-чернозём-ной почве сдвиг рН на 0,1 единицу с уровня рН 5,8 обеспечивает доза извести 0,56 т/га.

Таблица 6

Влияние известкования почвы на формирование продуктивности растений риса

Показатель Вариант опыта НСР05

Контроль Известняковая мука, т/га

0,75 1,5 3,0 4,5

Высота растений, см 88,0 93,1 94,4 95,8 93,9 2,1

Кустистость 1,7 2,0 2,2 2,3 2,0 0,26

Число колосков с 10 растений, шт. 1795 1899 2090 2134 2119 67

Отношение зерно: солома 1:1 1,3:1 1,5:1 1,5:1 1,4:1

Таблица 7

Зависимость урожайности риса от дозы известкового удобрения (в среднем за три года)

Вариант опыта Доза, Урожай зерна в среднем Прибавка урожая зерна

т/га за три года, ц/га ц/га %

Контроль 0,00 60,2 - -

0,75 64,1 3,9 6,5

Известняковая 1,50 66,6 6,4 10,6

мука 3,00 66,9 6,7 11,1

4,50 66,4 6,2 10,3

НСР05, ц/га 1,7

Внесение известковых удобрений под рис изменяет реакцию почвенного раствора и создает благоприятный окислительно-восстановительный и пищевой режим, улучшая условия произрастания семян и тем самым способствуя формированию оптимальной густоты стояния растений (табл. 6).

Анализируя данные табл. 6, можно видеть, что известкование положительно влияет на рост и развитие растений риса. Применение извести способствовало увеличению высоты растений риса на 5,0.7,8 см, в среднем за три года с 88,0 см на контроле до 95,8 см на фоне дозы 3,0 т/га, количества корней на 13,5.18,5 шт./раст., увеличения кустистости, а также формирования более продуктивной метелки вследствие увеличения числа колосков в среднем на 143.308 шт./10 растений, а также некоторого увеличения массы 1000 зерен - до 30.32 г. Хотя наибольшие величины отмеченных показателей наблюдались в варианте с дозой мелиоранта 3,0 т/га, однако разница с вариантом, где вносили 1,5 т/га не столь значительна. Увеличение дозы извести до 4,5 т/га было нецелесообразным, значимого увеличения продуктивности культуры не отмечалось.

Благодаря лучшему росту и развитию растений урожайность риса на известкованном фоне была значительно выше, чем на неизвесткованном. В зависимости от дозы мелиоранта урожайность риса по отношению к контролю возрастала в среднем на 3,9.6,7 ц/га (табл. 7). Наибольший эф-

фект достигался при внесении дозы 1,5 т/га, дальнейшее увеличение дозы не привело к достоверному росту урожая. Различия между вариантами с дозой 1,5 т/га и 3,0.4,5 т/га недостоверны.

Результаты исследований позволяют заключить, что известкование рисовых полей обеспечивает благоприятные условия для формирования продуктивности риса. Наиболее эффективной была доза мелиоранта 1,5 т/га. Внесение известковых материалов также будет способствовать поддержанию положительного баланса кальция в почве. Периодичность известкования и ассортимент известковых материалов для рисовых полей - вопросы дальнейшего исследования.

Литература

1. Алешин, Е. П. Изучение влияния способов и сроков известкования на урожай риса / Е. П. Алешин, В. Н. Паращенко // Физиологию растений - на службу урожаю. -Краснодар, 1975. - С. 14-17.

2. Паращенко, В. Н. Рост и продуктивность риса при совместном внесении извести, азотных и фосфорных удобрений / В. Н. Паращенко // Тр. Куб. СХИ. - 1978. -Вып. 162(190). - С. 41-43.

3. Шиловский, В. Н. Селекция и сорта риса на Кубани / В. Н. Шиловский, Е. М. Харитонов, А. Х. Шеуджен. - Майкоп, 2001. -34 с.

4. Шеуджен, А. Х. Агрохимия и физиология питания риса / А. Х. Шеуджен. - Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2005. - 1012 с.