CC BY
28
УДК 631.874;631.417.2
DOI 10.24411/0235-2516-2018-10010
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА СВЕТЛОСЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗНЫХ ПАРОВ
Н.А. Комарова
Нижегородский НИИСХ- филиал ФАНЦ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого,
e-mail: komnat2013@mail.ru
Изложены результаты исследований по изучению действия и последействия сидеральных и парозанимающих культур на содержание органического вещества светло-серой лесной почвы. Двухфакторный опыт заложен в 1999 г. на поле Нижегородского НИИСХ в четырехкратной повторности. В статье рассматриваются данные за четвертую ротацию севооборота (20112014 гг.). Установлено, что использование многолетнего люпина в качестве сидеральной культуры увеличивает содержание лабильного органического вещества в почве на 0,08 С% по сравнению с посевом озимой пшеницы по чистому пару. Запашка сидеральной массы многолетнего люпина и клевера лугового повышает содержание гумуса в почве под следующими культурами по сравнению с чистым паром без навоза и приводит к его положительному балансу, что способствует сохранению плодородия светло-серой лесной почвы.
Ключевые слова, пары (сидеральный, занятый, чистый), парозанимающая культура, лабильное органическое вещество, гумус, баланс гумуса.
DYNAMICS OF ORGANIC MATTER CONTENT IN LIGHT-GREY FOREST SOIL IN DEPENDENCE OF DIFFERENT FALLOWS
N.A. Komarova
Nizhny Novgorod Scientific-Research Institute for Agriculture -branch of the North-East Federal Agrarian Scientific Center, e-mail: komnat2013@mail.ru
The results of studies on the effect and aftereffect of green manure and break crops on organic content of the light-gray forest soil are presented. Two-factor experience was conducted in 1999 on the field of Nizhny Novgorod Research Institute of agriculture in four replications. The article presents the data for the fourth rotation of crop rotation (2011-2014). It is established that the use of perennial lupine as green manure crops increases the amount of labile organic matter in the soil by 0.08C% compared to sowing winter wheat on a bare fallow. The plowing green manure mass of perennial lupine and red clover to increase the humus content in the soil under the following crops compared to bare fallow without manure and leads to a positive balance, that contributes to the preservation of light-gray forest soil fertility.
Keywords: fallows (green manure, cropped, bare), break crop, labile organic matter, humus, humus balance.
Ежегодные потери гумуса в пахотном слое в среднем по России составляют 0,52 т/га и по отдельным регионам изменяются от 0,25 до 0,72 т/га. По данным агрохимической службы Нижегородской области, 47% серых лесных почв имеет низкую и очень низкую обеспеченность гумусом [1]. Снижение плодородия почв стало главной причиной несоответствия между потенциальной и фактической продуктивностью сельскохозяйственных культур. Уровень фактической урожайности современных сортов не превышает 30-40% от заложенного селекционерами потенциала [2]. Падение плодородия почв связано с тем, что за годы реформирования АПК в земледелии России в несколько раз уменьшилось применение минеральных удобрений и сложился острый дефицит органических удобрений — их применение за это время снизилось в 4 раза и в среднем
по стране опустилось до 0,9 т навоза на 1 га пашни [3]. В Нижегородской области на сегодняшний день насыщенность пашни органическими удобрениями составляет 1,1 т/га и для бездефицитного баланса гумуса не достигает даже минимума (8-10 т/га), в связи с чем в регионе остро стоит проблема сохранения почвенного плодородия [4]. Одним из способов ее решения является включение в севооборот различных видов сидеральных культур, которые служат альтернативным источником поступления в почву органического вещества и оказывает положительное действие на гумусное состояние почвы.
Цель работы - изучение влияния сидеральных и парозанимающих культур на содержание органического вещества светло-серой лесной почвы.
Объекты и методы исследования. Опыт заложен в Кстовском районе Нижегородской области в
1999 г. Почва участка светло-серая лесная средне-суглинистая по гранулометрическому составу, сформированная на лессовидных суглинках. Агрохимическая характеристика опытных участков на начало закладки следующая: pHKCl 5,0; Нг 3,40 мг-экв/100 г почвы; содержание P2O5 225 мг/кг, K2O 106 мг/кг; гумус 1,5%.
Исследования проводили в двухфакторном полевом опыте: фактор А - пары: чистый, унавоженный (40 т/га), сидеральные: люпиновые, клеверный, рапсовый; клевер, вика + овес, рапс на зеленый корм, отава на сидерат. Фактор В - минеральные удобрения: фосфорно -калийные (Р90К90), азотно-фосфорно-калийные (К60Р90К90). Используемые удобрения: гранулированный хлористый калий, гранулированный суперфосфат (26% Р2О5). Удобрения вносили поделяночно вручную под предпосевную культивацию. Контроль - вариант, где предшественником пшеницы был черный пар, а также чистый унавоженный пар. Исследования проводили в короткоротационном севообороте со следующим чередованием культур: яровая пшеница + травы; пары; озимая пшеница; овес. Все сорта районированы по Нижегородской области. Многолетние бобовые культуры - клевер луговой раннеспелый (сорт Трио), люпин многолетний (сорт Гренадер), вика яровая (сорт Цивилянка), овес (сорт Борец), озимая пшеница (сорт Московская - 39).
Солому зерновых культур убирали пресс-подборщиком «Mascar». Обработку полей с чистыми парами начинали с осени после уборки предшественника. Она состояла из лущения стерни на глубину 8-10 см и зяблевой вспашки на полную глубину пахотного слоя. В течение летнего периода, по мере прорастания сорняков и появления корки после дождей, в чистом пару проводили 4-5 куль-тиваций с боронованием на глубину 6-8; 8-10; 1012 см. Навоз вносили под зяблевую вспашку.
Агротехника сидеральных паров: клевер луговой и люпин многолетний высевали под покров яровой пшеницы сеялкой СЗТ-З,6. Весной второго года жизни клевера лугового и люпина многолетнего проводили боронование и внесение удобрений. После учета надземной массы и корней многолетнего люпина в фазе сизых бобиков проводили дискование в один след тяжелой дисковой бороной БДТ-3,0 и запашку плугом на глубину пахотного слоя 0-20 см. Клевер луговой на сидерат убирали в фазе бутонизации. Перед запашкой его скашивали с измельчением косилкой ККП-2, а затем после подсыхания через 2-3 дня проводили вспашку. Клевер луговой на корм скашивали косилкой ККП-2 в фазе бутонизации. Вспашку проводили после отрастания отавы, но за 2-3 недели до сева озимой пшеницы.
Агротехника викоовсяного занятого пара включает в себя осеннюю зяблевую обработку почвы (вспашка на 20 см). Весной проводят боронование с
целью предотвращения потери влаги из почвы, далее культивацию агрегатом КПС-4 на 5-6 см, а для выравнивания почвы - обработку комбинированным агрегатом АКШ-7,2. Посев викоовсяной смеси проводили сеялкой СЗТ-З,6 на глубину 4-5 см с последующим прикатыванием. Норма высева вики 2 млн. всхожих зерен, овса - 1 млн. Викоовсяную смесь на корм скашивали в фазе цветения. Пожнивно-корневые остатки запахивали на глубину 0-20 см.
Перед посевом озимой пшеницы все делянки культивировали КПС-4, затем выравнивали агрегатом АКШ-7,2 и проводили сев, а весной - боронование. Уборку вели поделяночно комбайном СК «Нива» с одновременным отбором зерновых проб.
Опыты закладывали в 4-кратной повторности при систематическом расположении делянок в повторно-сти. Общая площадь делянки с парозанимающими культурами составляет 245 м2 (7,2 х 34 м), учетной 75 м2. Количество лабильных форм гумуса определяли по методу Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой в вытяжке 0,1Н NaOH титрованием солью Мора. Учет количества надземной массы сидеральных культур, укосной массы и пожнивных остатков, а также учет урожая отавы и корней проводили на пробных площадках 1 м2 в шести местах делянок. В среднем растительном образце с каждой делянки определяли содержание основных элементов питания - азота, фосфора и калия из одной навески. Статистическую обработку результатов проводили по Б.А. Доспехову с использованием пакета программ Microsoft Office и программы Statist.
Агрометеорологические условия в годы проведения опыта в основном характерны для региона, но различались по количеству осадков и температуре воздуха. Согласно данным метеостанции «Ройка», среднемесячная температура с мая по август в 2013 и
2014 гг. находилась на уровне нормы. Температура воздуха в апреле 2015 г. в 3 раза превышала средне-многолетнее значение. В 2012 и 2015 гг. сумма осадков с мая по август составляла 262 и 277 мм, что выше среднемноголетнего значения (242 мм). Однако распределение осадков по отдельным месяцам было крайне неравномерным: вторая декада июля 2014 г. была резко засушливой, когда осадков выпадало очень мало, либо их не было совсем, что свидетельствует об острой нехватке влаги в наиболее значимые для формирования урожая фазы развития сельскохозяйственных культур, и в июле 2013 г, 2014 и
2015 г. выпало по две месячных нормы осадков.
Результаты. В 4-й ротации севооборота при запашке органической массы сидеральных культур в почву поступило: с люпином многолетним 43,445,1 т/га; с люпином узколистным 33,8-35,2 т/га; с клевером луговым 31,6-32,1 т/га; с рапсом яровым 24,7-28,6 т/га. Количество отавы и пожнивно-корне-вых остатков в вариантах занятых паров было следующее: клевер луговой 10,0-12,6 т/га, рапс яровой
1. Изменение содержания лабильного органического вещества (С%) в почве
в зависимости от вида пара на фоне Р90К90 в пахотном слое
Вид и разновидность паров Травы, 2012 г. Озимая пшеница, 2013 г. Овес, 2014 г.
всходы цветение возобновление вегетации колошение всходы колошение
Чистые без навоза 0,21 0,18 0,21 0,20 0,21 0,24
г навозом 0,21 0,20 0,22 0,22 0,20 0,28
Сидеральный люпин многолетний 0,27 0,25 0,29 0,25 0,24 0,28
люпин узколистный 0,23 0,21 0,22 0,22 0,23 0,25
клевер луговой 0,22 0,20 0,20 0,22 0,21 0,24
рапс яровой 0,21 0,20 0,23 0,20 0,23 0,21
Занятые клевер луговой 0,20 0,21 0,19 0,20 0,25 0,20
викоовсяный 0,24 0,20 0,23 0,20 0,22 0,22
рапс яровой 0,20 0,20 0,20 0,20 0,23 0,19
НСР05(А) 0,02 0,01 0,01 0,01 0,03 0,03
10,0-13,6 т/га, викоовсяная смесь 2,7-2,9 т/га. Количество запаханной массы было примерно одинаковым количеству биомассы, поступившей в почву в предыдущие ротации.
Сравнительная характеристика содержания лабильного органического вещества по травам и в зависимости от парозанимающей культуры показала на достоверное положительное влияние многолетнего люпина по сравнению с чистыми парами. В почве остальных паров содержание лабильного органического вещества меньше, чем в почве под люпином многолетним и находится примерно на одном уровне от 0,20 до 0,23 С%, что выше содержания лабильного органического вещества в почве чистых паров на 0,01-0,02 С% (табл. 1). В начале вегетации озимой пшеницы наибольшее количество лабильного органического вещества отмечалось по сидеральному многолетнему люпину - 0,29 С%, что выше на 0,08 С% варианта посева озимой пшеницы по чистому пару и на 0,07 по унавоженному. Достоверное повышение количества лабильных гумусовых веществ по сравнению с чистым паром без навоза наблюдается по всем парам, кроме клеверного занятого пара. По мере роста и развития озимой пшеницы происходит уменьшение содержания лабильных гумусовых веществ по всем вариантам, но наиболее высоким остается посеянный по сидеральному люпиновому пару и состав-
ляет 0,25 С%, что достоверно выше остальных паров.
Оценивая влияние паров и парозанимающих культур в последействии, следует отметить, что содержание лабильного органического вещества увеличивается в варианте с многолетним люпино-вым сидератом - 0,24 С% и занятым клеверным паром - 0,25 С% в фазе полных всходов овса, что выше, чем по чистому пару на 0,03 и 0,04 С% и унавоженному пару на 0,04 и 0,05 С%. К фазе колошения овса происходит увеличение количества лабильных органических веществ в вариантах унавоженного и люпиновых сидеральных паров и составляет 0,28; 0,28; 0,25 С% соответственно, что достоверно выше варианта чистого пара без навоза.
Органическая масса трав, благодаря быстрой минерализации, может рассматриваться как источник питательных веществ и мало способствует накоплению гумуса [5, 6]. Бобовые культуры, обеспечивая почву азотом, улучшают общую биоген-ность, способствуют сохранению и повышению гумуса [7, 8]. Отбор почвенных проб на содержание гумуса проводили осенью. Анализ показал, что в севообороте с чистым паром количество гумуса не изменяется, а его значение остается на уровне закладки опыта - 1,50% (табл. 2). Севооборот с унавоженным паром показал значительное увеличение содержания гумуса в почве под озимой пшеницей.
2. Изменение содержания гумуса в почве в зависимости от вида пара _на фоне Р90К90 в пахотном слое почвы, %_
Виды и разновидности паров Яровая пшеница + травы, 2011 г. Травы, 2012 г. Озимая пшеница, 2013 г. Овес, 2014 г.
Чистые без навоза 1,50 1,54 1,44 1,54
с навозом 1,54 1,67 1,85 1,79
Сидеральный люпин многолетний 1,71 1,78 1,95 1,68
люпин узколистный 1,78 1,83 1,84 1,67
клевер луговой 1,68 1,64 1,90 1,71
рапс яровой 1,59 1,55 1,99 1,57
Занятые клевер луговой 1,62 1,80 1,84 1,62
викоовсяный 1,61 1,62 1,75 1,56
рапс яровой 1,66 1,66 1,73 1,62
НСР05(А) пары 0,26 0,15 0,20 0,12
3. Запасы гумуса в звеньях севооборота в слое 0-20 см, т/га
Звено севооборота Пары Озимая пшеница Овес
Чистый пар - оз. пшеница - овес 40,0 40,8 44,5
Чистый пар + навоз, 40 т/га - оз. пшеница - овес 43,4 53,3 49,2
Многолетний люпиновый сидеральный пар - оз. пшеница - овес 46,3 56,2 43,0
Однолетний люпиновый сидеральный пар - оз. пшеница - овес 47,6 51,9 46,3
Клеверный сидеральный пар - оз. пшеница - овес 42,6 50,0 47,0
Рапсовый сидеральный пар - оз. пшеница - овес 40,3 51,1 43,8
Клеверный занятый пар - оз. пшеница - овес 46,8 49,3 44,9
Викоовсяный занятый пар - оз. пшеница - овес 42,1 48,1 42,9
Рапсовый занятый пар - оз. пшеница - овес 43,2 49,1 45,8
Пополнение почвы растительной органической массой при использовании в течении четырех ротаций 4-летнего севооборота положительно влияет на содержание гумуса [9]. В нашем опыте запашка сидеральной массы люпина многолетнего, клевера лугового и рапса ярового достоверно увеличивала содержание гумуса в почве по сравнению с его количеством в начале ротации. Дальнейшее наблюдение показало на снижение содержания гумуса в почве под овсом по всем парам. Наиболее высоким количество гумуса было в варианте унавоженного пара. Последействие сиде-ральных люпиновых и клеверного паров повышало содержание гумуса в почве по сравнению с чистым паром, а также удерживало его количество на уровне чистого пара с применением навоза (40 т/га). Использование занятых паров в севообороте способствовало сохранению гумуса в почве под овсом.
Влияние биомассы сидеральных культур на содержание гумуса в почве описывается квадратичным уравнением регрессии, согласно которому в посевах с озимой пшеницей содержание гумуса на 71% зависело от количества запаханной массы сидерата = 0,7151), а в посевах овса - на 66%.
Немаловажным показателем при оценке состояния органического вещества служат запасы гумуса в слое 0-20 см (табл. 3). Рассматривая различные виды паров, следует отметить, что максимальные запасы гумуса отмечаются в варианте с однолетним узколистным люпином - 47,6 т/га. После запашки паров, в почве под озимой пшеницей, запасы гумуса увеличились по всем парам. Наибольшее количество гумуса обеспечивает многолетний люпин на сидерат - 56,2 т/га, а наименьшее - чистый пар (40,8 т/га). Анализируя влияние паров в последействии, следует отметить, что наибольшее количество гумуса в почве под овсом наблюдается от внесения в чистый пар навоза и составляет 49,2 т/га, в клеверном и люпиновом (узколистный люпин) сидеральных парах соответственно 47,0 и 46,3 т/га. Во всех остальных вариантах запасы гумуса находятся на уровне варианта с чистым паром без навоза.
Важнейшим критерием оценки использования сидеральных, занятых и чистых паров служит расчет баланса гумуса в почве за ротацию севооборота. Для этого расчета вычислена ежегодная минерализация и восстановление за счет растительных остатков в среднем по севообороту (табл. 4). Отрицательный баланс гумуса сложился в севообороте с чистым паром (-1,40 т/га), что связано с его активной минерализацией (2,97 т/га) и недостаточным количеством органической массы, поступающей с пожнивно-корневыми остатками (1,58 т/га). Максимальное количество растительных остатков оставляет после себя однолетний и многолетний люпин, в
результате чего баланс складывается более активный (+1,45 и +1,19 т/га соответственно). Положительный (+1,09 т/га) баланс обеспечивает и клеверный сидеральный пар. Наибольший (+1,57 т/га) баланс отмечается в севообороте с внесением в чистый пар навоза 40 т/га.
Таким образом, результаты наблюдения за лабильным органическим веществом указывают на увеличение его содержания в почве при использовании в качестве предшественников люпина многолетнего и узколистного на сиде-рат. Запашка люпина многолетнего и клевера лугового способствует повышению содержания гумуса в почве под последующими культурами по сравнению с показателем в начале ротации. Использование сидеральных паров в севообороте приводит к положительному балансу гумуса и способствует сохранению плодородия.
Литература
1. Крымова Е.А., Шафронов О. Д. Состояние пахотных почв Нижегородской области // Агрохимический вестник, 2010, № 4. - С. 2-4.
2. Loshakov V.G. The Green Manure as a Factor of Agriculture Biologization and Nature - Similar Agrotechnology // Biogeosystem Technique, 2015, Vol. (6), Is. 4. - Р. 374-395.
3. Мерзлая Г.Е., Державин Л.М., Завалин А.А., Лошаков В.Г., Ваулина Г.И., Козлова А.В., Яковлева Т.А. Рекомендации по эффективному использованию соломы и сиде-ратов в земледелии: под ред. В.Г. Сычева. -М.: ВНИИА, 2012. - 44 с.
4. Абрамов А.И., Крымова Е.А. Состояние плодородия пахотных земель Нижегородской области https://agrohim-nn.ru/articles/47-sostoyanei-plodorodiya-pakhotnykh-zemel-v-nizhegorodskoj-oblasti.html
5. Куликова А.Х. Дифференциация севооборота по влиянию на режим органического вещества почвы // Вестник Ульяновской сельскохозяйственной академии, 2011, № 3. - С. 27-33.
6. Морковкин Г.Г., Демина И.В. Влияние сидератов на агрохимические свойства черноземов выщелоченных умеренно засушливой степи Алтайского края // Вестник Алтайского ГАУ, 2007, № 4 (30). - С. 16-19.
7. Кузьминых А.Н. Сидераты важный резерв сохранения плодородия почвы // Земледелие, 2011, № 4. - С. 41.
8. https://myzooplanet.ru/agrohimiya-agro-pochvovedenie-knigi/zelenoe-udobrenie-sideratyi -13687.html Зеленое удобрение (сидераты).
9. Яковенко О.П. Динамика содержания гумуса в светло-серой лесной почве в зависимости от способов обработки и удобрения // Вестник Брянской ГСХА, 2016, № 5 (57). -С. 44-49.
