CC BY
9УДК 631.861
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА В АГРОЦЕНОЗАХ С БЕССМЕННЫМ ВОЗДЕЛЫВАНИЕМ КОСТРЕЦА БЕЗОСТОГО
Сообщение 4. Влияние регулярного применения бесподстилочного навоза на органическое вещество дерново-подзолистой почвы в агроценозах с бессменным возделыванием многолетних трав
С.И. Тарасов, к.б.н., М.Е. Кравченко, к.б.н., Т.А. Бужина, И.Р. Макарихина, ВНИИОУ, Б.М. Когут, д.с.-х.н., Почвенный институт им. В.В. Докучаева 601390, Владимирская область, Судогодскийрайон, п. Вяткино, ул. Прянишникова,1; тел.: (4922) 426035; факс: (4922) 426010, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 2; тел.: (495) 9537628
Регулярное применение различных доз бесподстилочного навоза в агроценозах с бессменным 32-летним возделыванием костреца безостого обусловило увеличение содержания органического вещества дерново-подзолистой почвы, повышение его качества. С увеличением доз удобрения возрастало потенциальное и эффективное плодородие почвы.
Ключевые слова: бесподстилочный навоз, бессменные посевы, кострец безостый, дерново-подзолистая почва, органическое вещество, содержание, качество.
На протяжении всего периода эксплуатации предприятия индустриального животноводства вынуждены ежегодно применять удобрения на основе бесподстилочного навоза, помета в интенсивном режиме на одних и тех же полях, что обусловлено причинами экономического, технологического характера, ограниченностью имеющихся в хозяйствах земель. Исследования по изучению агроэколо-гических последствий длительного применения различных доз бесподстилочного навоза, помета малочисленны [1,7]. В литературе имеются сведения, основанные на результатах краткосрочных полевых опытов по изучении влияния высоких доз бесподстилочного навоза на величину и качество урожая сельскохозяйственных культур, изменение свойств почвы [3, 4, 6, 13]. Вместе с тем, согласно требованиям ГОСТ 17.4.3.06-86, краткосрочные исследования не позволяют достоверно определить влияние систематического применения различных доз бесподстилочного навоза на изменение физических, агрохимических, токсикологических, биологических свойств почвы, экологическую ситуацию в зонах его утилизации. В соответствии с существующими нормативными документами репрезентативность результатов исследований по влиянию различных видов удобрений на продуктивность, видовой состав растительных сообществ, уровень экологических нагрузок, изменение свойств почвы повышается с увеличением продолжительности проведения полевых опытов.
В рамках «Программы длительных опытов географической сети по комплексному применению удобрений и других средств химизации» на опытном поле ВНИИОУ в долгосрочном опыте (опыт № 02.11.17.105.04, регистрационный № 088 в «Реестре аттестатов длительных опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами РФ»), начиная с 1983 г. изучаются агроэкологические последствия систематического длительного применения различных доз бесподстилочного навоза в интенсивном режиме на одном и том же поле с бессменным травостоем. В представленном сообщении приведены результаты 32-летних исследований (1983-2014 гг.) по изучению влияния регулярного применения различных доз бесподстилочно-
го навоза на содержание и качество органического вещества дерново-подзолистой почвы в агроценозах с бессменным возделыванием многолетних трав.
Почва участка - дерново-подзолистая супесчаная на мощной суглинистой морене. Перед закладкой опыта почва (0-20 см) имела следующие агрохимические показатели: рНсол 4,9, содержание гумуса (по Тюрину) 1,34 %, подвижных фосфора и калия (по Кирсанову), соответственно, 56-68 и 147 мг/кг, Нг (по Каппену) 1,9 мг-экв/100 г, 8 (по Каппену, Гильковицу) 3,7 мг-экв/100 г. Схема опыта, условия его проведения приведены в сообщении 1 [14]. Содержание органического вещества в почве определяли по методу Тюрина [5]. Групповой и фракционный состав гумуса - методом Тюрина в модификации Пономаревой-Плотниковой [9]. Подвижный гумус - экстракцией органического вещества почвы 0,1 н. №ОН [12]. Водорастворимый гумус - методом Тюрина [8]. Препаративное выделение гуминовых и фуль-вокислот - по методу Орлова и Гришиной [11].
В соответствии с результатами 32-летних исследований регулярное применение удобрений обусловило заметное изменение содержания органического вещества в почве (табл. 1).
1. Динамика содержания гумуса в почве (0-20 см) при систематическом применении удобрений, %
Вариант опыта Годы
1982/1983 1987/1988 1992/1993 1997/1998 2002/2003 2006/2007 2011/2012 2014
Контроль 1,34 1,43 1,55 1,64 1,76 1,76 1,79 2,02
Бесподстилочный навоз, N300 1,34 1,74 2,22 2,72 3,22 3,31 3,34 3,22
Бесподстилочный навоз, N400 1,34 1,83 2,29 2,76 3,24 3,33 3,36 3,53
Бесподстилочный навоз, N500 1,34 1,83 2,31 2,81 3,29 3,33 3,41 3,34
Бесподстилочный навоз, N700 1,34 - - 3,00 3,55 3,60 3,65 3,81
Минеральные удобрения -МзооРК 1,34 1,57 1,79 2,03 2,26 2/26 2,31 2,48
Наибольшее его увеличение отмечено при применении бесподстилочного навоза. По максимальной дозе жидкого навоза, навозных стоков (N700) ежегодное увеличение содержания гумуса в почве (в среднем за 32 года) составило 0,08%. Систематическое применение бесподстилочного навоза в дозе N300 повышало содержание в почве органического вещества в среднем на 0,06% в год. Заметный рост содержания гумуса обусловлен, вероятно, ежегодным поступлением в почву
органического вещества в составе бесподстилочного навоза, пожнивно-корневых остатков многолетних трав. При средней урожайности зеленой массы многолетних трав 319 ц/га (по дозе N300), 416 ц/га (N700) накопление в почве пожнивно-корневых остатков составляло, соответственно, 255 и 333 т/га (в пересчете на сухое вещество), органического вещества 244 и 318 т/га. Поступление в почву органического вещества в составе бесподстилочного навоза за период с 1983 по 2014 гг. превысило при дозах N300 - 218 т/га; N700 - 507 т/га. Суммарное поступление в почву органического вещества в составе пожнивно-корневых остатков, бесподстилочного навоза за 32 года исследований равно 462 (N300) и 825 (N700) т/га. Коэффициенты минерализации поступившего органического вещества в почву вариантов с внесением бесподстилочного навоза в дозах N300, N700 соответствовали 88 и 91%.
Согласно результатам исследований, ежегодное увеличение содержания гумуса в почве контрольного варианта составило в среднем 0,02%, а в варианте с регулярным применением минеральных удобрений - 0,04%. Это обусловлено, вероятно, поступлением органического вещества в составе пожнивно-корневых остатков (70 т/га на контроле, 235 т/га при систематическом применении минеральных удобрений). Коэффициенты минерализации органического вещества в почве контрольного варианта опыта составляли в среднем 84%, в почве варианта с систематическим применением минеральных удобрений - 91%.
Как следует из результатов исследований, регулярное применение удобрений способствовало увеличению содержания гумуса не только в пахотном, но и в нижележащих горизонтах почвы (табл. 2).
2. Содержание гумуса в различных горизонтах почвы под влия-_ннем регулярного применения удобрений, % (2014 г.)_
Горизонт почвы, см Вариант опыта
Контроль (без удобрений) Бесподстилочный навоз Минеральные удобрения -N300PK
N300 N700
0-20 2,02 3,22 3,81 2,48
20-40 0,6 0,82 0,94 0,56
40-60 0,24 0,52 0,81 0,32
60-80 0,24 0,36 0,4 0,26
80-100 0,21 0,34 0,42 0,22
Наибольшее содержание гумуса в почве в верхнем пере гнойно-аккумулятивном горизонте. Запасы гумуса в почве контрольного варианта превысили 60 т/га, вариантов опыта с систематическим применением бесподстилочного навоза в дозах N300, N700, соответственно, 96,7 и 114,3, варианта с регулярным применением минеральных удобрений - 67,8 т/га. Максимальное содержание гумуса в почве пахотного слоя всех вариантов опыта обусловлено, очевидно, сосредоточением здесь основной биомассы корневой системы многолетних трав, поступлением всего количества органического вещества в составе пожнивно-корневых остатков, бесподстилочного навоза. В сравнении с пахотным горизонтом содержание гумуса в подпахотном горизонте (20-40 см) во всех вариантах резко снизилось. Однако, в подпахотном слое почвы вариантов опыта с использованием удобрений содержание гумуса было заметно больше по сравнению с контрольным вариантом. Наибольшее содержание гумуса в почве горизонтов 20-40, 40-60 см отмечено в вариантах с использованием бесподстилочного навоза в дозе N700. Увеличение содер-
жания гумуса в почве в нижележащих горизонтах (2040, 40-60 см) вариантов опыта с применением удобрений связано, вероятно, с ростом их влияния на биомассу корневой системы многолетних трав, миграцию подвижных органических соединений из верхнего пере-гнойно-аккумулятивного горизонта.
В соответствии с результатами исследований темпы прироста гумуса по различным периодам наблюдений (1983-2014 гг.) в пределах каждого варианта опыта не снижались. Это обусловлено, вероятно, регулярным поступлением органических веществ в составе удобрений, пожнивно-корневых остатков, бессменным возделыванием многолетних трав с преобладанием анаэробных условий в почве вследствие отсутствия механических ее обработок.
Согласно результатам исследований, длительное систематическое применение удобрений обусловило изменение не только содержания гумуса в почве, но и его качественного состава (табл. 3).
3. Влияние систематического применения различных доз бесподстилочного навоза, минеральных удобрений на содержание и _групповой состав гумуса_
Показатель Вариант опыта
Контроль Минеральные удобрения - N30oPK Бесподстилочный навоз
N300 N700
Валовое содержание углерода, % 1,17 1,44 1,87 2,21
Содержание гумуса, % (С х 1,725) г) 2,02 2,48 3,22 3,81
Увеличение за 32 года (1983-2014),% 0,68 1,14 1,88 2,47
Ежегодное увеличение содержание гумуса, %, 0,02 0,04 0,06 0,08
Суммарное содержание углерода гуминовых и фульвокислот % 0,54 0,7 0,95 1,2
% К Собщ. 46,2 48,6 50,8 54,3
Содержание гуминовых кислот % 0,18 0,29 0,41 0,55
% К Собщ. 15,2 20,1 22,0 24,9
Содержание фульвокислот % 0,36 0,41 0,54 0,65
% К Собщ. 31,0 28,5 28,8 29,4
Сгк-Сфк 0,5 0,7 0,75 0,84
Тип гумуса Фульватный Гуматно-фульватный
Степень гумификации Очень высокая Сверх высокая
Водорастворимый гумус С мг/100 г 48,0 56,2 116,3 144,4
% К Собщ 4,1' 3,9 6,2 6,5
Лабильный гумус С мг/100 г 162,0 185,0 228,0 303,0
% К Собщ 13,8 12,8 12,2 13,7
Гумус пахотного слоя характеризовался низким содержанием извлеченных щелочью гидролизуемых веществ (менее 44%) и высоким - негидролизуемого остатка (более 56%), прочно связанного с минеральной частью почвы. Наибольшее содержание негидролизуемого остатка в почве вариантов опыта с регулярным применением бесподстилочного навоза в дозах N300, N700. Систематическое применение органических удобрений повышает содержание стабильного (консервативного, закрепленного) гумуса и, как следствие, обусловливает рост потенциального плодородия дерново-подзолистой почвы [2]. Регулярное внесение органических удобрений в дозах N300, N700 значительно увеличило абсолютное содержание в почве углерода гуминовых и фульвокислот по сравнению с почвой контрольного варианта опыта, соответственно, на 10 и 17%. В составе
гумусовых кислот дерново-подзолистои супесчаной почвы всех вариантов опыта преобладали фульвокис-лоты. Их содержание в зависимости от варианта опыта в 1,3-2,0 раза было больше, чем гуминовых кислот. Регулярное применение бесподстилочного навоза в дозах N300, N700 способствовало достоверному увеличению доли гуминовых кислот, соответственно, на 45 и 65%. Согласно литературным данным, это свидетельствует о возрастании степени гумификации органического вещества почвы [10]. Регулярное длительное применение минеральных удобрений также повышало содержание негидролизуемого остатка, долю гуминовых кислот в составе органического вещества почвы, но в значительно меньшей степени по сравнению с использованием органических удобрений. Внесение бесподстилочного навоза способствовало заметному увеличению в органическом веществе почвы отношения Сгк: Сфк, вследст-
вие чего фульватный тип гумуса (контрольный вариант) трансформировался в гуматно-фульватный. При использовании удобрений, степень гумификации органического вещества в почве всех вариантов опыта оценивалась как очень высокая и сверхвысокая [10].
В соответствии с результатами исследований, под влиянием удобрений изменяются не только содержание гуминовых и фульвокислот в составе гумуса, но и свойства самих кислот (табл. 4). Исследования их фракционного состава показали, что систематическое применение бесподстилочного навоза, особенно в дозе N700, сопровождалось заметным увеличением содержания наиболее важных в определении потенциального плодородия почв гуминовых кислот, связанных с кальцием и полуторными оксидами (фракции ГК2; ГК3). Влияние удобрений на фракционный состав фульвокислот было незначительным.
4. Влияние систематического применения различных доз бесподстилочного навоза, минеральных удобрений
Вариант опыта Гуминовые кислоты (ГК) Фульвовые кислоты (ФК)
ГК1 свободные ГК2 ГКз связанные с ФК1а агрес- ФК1 свобод- ФК2 свя- ФК3
и связанные с связан- глинистыми сивные сво- ные и свя- занные с связанные с
подвижными ные с Са минералами и бодные и занные с Са глинистыми
полуторными устойчивыми связанные с подвижны- минералами,
оксидами полуторными оксидами подвижными полуторными оксидами ми полуторными оксидами устойчивыми полуторными оксидами
Контроль 0,17 0 0,03 0,07 0,14 0,09 0,06
Бесподстилочный
навоз N300 0,26 0,02 0,13 0,06 0,25 0.09 0,14
Бесподстилочный
навоз N700 0,33 0,03 0,19 0,06 0,33 0,14 0,12
Минеральные удобрения - МзооРК 0,22 0,02 0,05 0,07 0,15 0,09 0,1
Регулярное многолетнее применение бесподстилочного навоза (N300, N700) увеличило в почве содержание водорастворимых и лабильных гумусовых соединений - промежуточных продуктов трансформации органического вещества бесподстилочного навоза, пожнивно-корневых остатков (см. табл. 3). Согласно современным представлениям, водорастворимые и лабильные гумусовые вещества определяют эффективное плодородие почв, являются наиболее доступными источниками питания растений, почвенных микроорганизмов, повышают устойчивость сельскохозяйственных культур к стрессовым условиям произрастания [2].
Выводы. 1. Регулярное применение бесподстилочного навоза в агроценозе с бессменным 32-летним возделыванием костреца безостого обусловило ежегодное увеличение содержания гумуса в дерново-подзолистой супесчаной почве при дозах N300, N700, соответственно, на 0,06 и 0,08%, что свидетельствует о повышении потенциального плодородия почв.
2. За период исследований (1983 - 2014 гг.) в вариантах опыта с внесением бесподстилочного навоза в дозах N300, N700 в почву поступило органического вещества в составе пожнивно-корневых остатков и навоза, соответственно, 462 и 825 т/га. Коэффициенты минерализации поступившего органического вещества в почве данных вариантов опыта составили, соответственно, 88 и 91%.
3. При использовании бесподстилочного навоза содержание гумуса повышалось как в пахотном, так и в нижележащих горизонтах почвы. Максимальной дозе бесподстилочного навоза (N700) соответствовало наибольшее увеличение содержания органического вещества в нижележащих горизонтах. Это обусловлено, ве-
роятно, миграцией подвижных органических веществ из верхнего перегнойно-аккумулятивного горизонта, ростом биомассы корневой системы трав.
4. Длительное ежегодное применение бесподстилочного навоза повысило качество органического вещества почвы: увеличилось абсолютное содержание в ней гуминовых и фульвокислот. В результате заметного увеличения содержания углерода гуминовых кислот в вариантах с применением бесподстилочного навоза тип гумуса трансформировался из фульватного в гуматно-фульватный.
5. Регулярное применение бесподстилочного навоза повысило качество гуминовых кислот: увеличилось содержание наиболее ценных гуминовых кислот, связанных с кальцием и полуторными оксидами (фракции ГК2, ГК3).
6. Систематическое применение бесподстилочного навоза увеличило содержание в почве водорастворимых и лабильных гумусовых соединений, повысило ее эффективное плодородие.
Литература
1. Агроэкологические основы и технологии использования бесподстилочного навоза/Г.Е. Мерзлая [и др.]. -М.: Россельхозакадемия - ГНУ ВНИПТИОУ, 2006.-463 с.
2. Бакина Л.Г. Лабильность гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы северо-запада России при известковании/ Л.Г. Бакина, Т.А. Плотникова, О.Ж.Митина// Агрохимия.-1997.-№6.-С.27-31.
3. Береснев Б.Г. Влияние систематического внесения возрастающих доз бесподстилочного навоза в севообороте на плодородие дерново-подзолистой почвы/ Б.Г. Береснев, И.А. Нестерович, Т.П. Матюшина// Агрохимия. - 1989.-№9.-С.50-60
4. Гришина Л.А. Гумусообразование и гумусное состояние почв/Л. А. Гришина.-М.: Изд-во МГУ, 1986.-243 с.
5.ГОСТ 26213-91. Почвы. Методы определения органического вещества,- Взамен ГОСТ 26213-84; введ. 1993-06-30.-М.: Издательство стандартов, 1992.-6 с.
6. Летяго C.B. Влияние жидкого навоза на плодородие почвы и урожайность культур/ C.B. Летяго, А.Г.Таразевич, Л.И.Кузнецова// Бюллетень ВИУ А.-1991.-Вып. 107.-С.21-27
7. Лыков A.M. Органическое вещество пахотных почв Нечерноземья/ А.М.Лыков, А.И.Еськов, М.Н. Новиков.-М.: Россельхозакадемия -ГНУ ВНИПТИОУ. 2004.-630 с.
8. Мамонтов В.Г. Практикум по химии почв/ В.Г. Мамонтов.-М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2014.-283 с.
9. Мартынова H.A. Химия почв: органическое вещество почв: учебно-методическое пособие/ H.A. Мартынова.-Иркутск: Изд-во ИГУ, 2011.-255 с.
10. Орлов Д.С. Система показателей гумусного состояния почв/ Д.С.Орлов, О.Н. Бирюкова// Методы исследований органического вещества почв: сб. науч.тр./Россельхозакадемия-ГНУ ВНИПТИОУ. -М.. 2005.-С. 6-17.
11. Орлов Д.С. Практикум по химии гумуса/ Д.С.Орлов, Л. А. Гриши-на.-М.:Изд-во МГУ. 1981.-272 с.
12. Практикум по агрохимии. Учебное пособие. 2-е издание/ В.Г. Минеев [и др.]. - М.: Изд-во МГУ. 2001.-689 с.
13. Семенов П.Я. Бесподстилочный навоз и воспроизводство гумуса/ П.Я.Семенов// Агрохимия.-1987.-№2.-С. 105-111.
14. Тарасов СЛ. Эффективность длительного применения бесподстилочного навоза в агроценозах с бессменным возделыванием костреца безостого. 1. Влияние длительного применения бесподстилочного навоза на ботанический состав и урожай костреца безостого /С.И.Тарасов, М.Е.Кравченко, Е.А.Бужина// Плодородие. - 2015.-№6,- С. 27-30.
15. Хемдан ILM. Мабрук. Изменение плодородия дерново-подзолистой почвы при внесении животноводческих стоков/ Мабрук И.М. Хемдан, A.B. Шуравилин, B.C. Меркурьев// Мелиорация и водное хозяйство.-2004.-№6.-С.21-22.
EFFICIENCY OF THE LONG-TERM USE OF LIQUID MANURE IN AGROECOSYSTEMS WITH CONTINUOUS CULTIVATION OF BROMEGRASS:
4. The effect of regular application of liquid manure on the organic matter of soddy-podzolic soils in agrocenoses with the permanent
cultivation of perennial grasses
S.I. Tarasov', M.K Kravchenko1, T.A. Bushina1,I.R Makarikhina1, B.M. Kogut 1All-Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat (FGBNU I XffOL) Vyatkino, Sudogda raion, Vladimir oblast,
601390 Russia, E-mail: tarasov.s.i((i>mailru 2Dokucliaev Institute of Soil Science, Pyzlievskii per. 7/2 Moscow 119017 Russia, E-mail: kogutb@mailru
Regular application of liquid manure at different rates in agroecosystems with the continuous cultivation of bromegrass during 32 years increased the content of organic matter in soddy-podzolic soils and improved its quality. The potential and effective soil fertility increased with increasing rates of fertilizers.
Keywords', liquid manure, permanent crop, bromegrass (Bromopsis inermis L.), regulatory compliance, soddy-podzolic soil, organic matter, content, quality
УДК 631.811.1:633.13:632.125
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЗОТА УДОБРЕНИЙ ЯЧМЕНЕМ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ВНЕСЕНИЯ АЗОТНОГО УДОБРЕНИЯ В УСЛОВИЯХ
ЭРОЗИОННОГО ЛАНДШАФТА
(IIротация с l?N)
Н.Я. Шмырева, к.б.н., O.A. Соколов, д.б.н.,А.А. Завалин, акад. РАН, В.А. Литвинский, ВНИИА
На дерново-подзолистой почве склона более экологичный баланс азота удобрения складывался при локальном способе внесения удобрений под яровой ячмень. Ячмень использовал 34% азота удобрений в приводо-раздельной части склона (2-3°) и 24% - в нижней части склона (5-7°), закреплялось в почве 32 и 25%, терялось 34 и 51% соответственно.
Ключевые слова: стабильный изотоп азота, элемент склона, баланс азота удобрения, эрозионный ландшафт.
В эрозионном агроландшафте на дерново-подзолистых почвах склонов уровень продуктивности сельскохозяйственных культур определяется, главным образом, количеством усвоенного растениями азота почвы и азота внесенных удобрений. С увеличением степени смытости почв урожайность полевых культур на них, по сравнению с несмытыми почвами, снижается на 10-60% и более [5].
В Смоленской области на эродированной средне-смытой дерново-подзолистой почве по сравнению с не эродированной наиболее эффективно азотное удобрение. Применение аммиачной селитры в дозе 60 кг/га (на фоне РбоКбо) под предпосевную культивацию позволило получить в среднем за два года прибавку урожая зерна ячменя (сорт Московский 121) 7,5 ц/га, а при внесении полного минерального удобрения прибавка со-
ставляла 10,4 ц/га [21].
По данным В.В. Жилко [4], урожай зерна ячменя на среднесмытых почвах Белоруссии снижается по сравнению с несмытой почвой с 19,9 до 16,2 ц/га без применения удобрений и с 30,0 до 27,7 ц/га при применении ^оРсадКс,,).
На дерново-подзолистых почвах склонов со средним содержанием в пахотном слое подвижного фосфора и калия наибольший урожай ячменя на уровне 30 ц/га в почвозащитном севообороте при отвальной и плоскорезной обработках обеспечивался при внесении НюРвоКбо [5].
Неиспользованный азот удобрений претерпевает в почве ряд превращений: иммобилизуется почвой, улетучивается в атмосферу и вымывается в нижние горизонты почвенного профиля, а на склонах мигрирует с поверхностным и латериальным стоками талых и ливневых вод, что приводит к увеличению потерь к загрязнению природной среды [2, 4-6, 11-13, 19, 21, 22, 25].
Цель исследований - с помощью меченых 15]Ч удобрений определить степень использования азота удобрения ячменем в зависимости от элемента склона и способов внесения азотного удобрения.
Методика приведена в ж. «Плодородие» №6 (2014 г.) на стр. 16. Норма высева ярового ячменя (сорт Носовский 9) - 5,5 млн всхожих зерен на 1 га.
