CC BY
26
ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ
УДК 631.872+631.874:631.46
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛОМЫ И ПОЖНИВНОГО
СИДЕРАТА ПОД ЛЮПИН
И.В. Русакова, к.б.н., Н.П. Шабардина
ВНИИ органических удобрений и торфа, e-mail: [email protected]
Представлены результаты экспериментальных исследований в полевом опыте по изучению влияния соломы озимой пшеницы раздельно и в сочетании с биомассой пожнивного сидерата на показатели биологического состояния дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайность люпина в звене зернопропашного севооборота. Соблюдение технологии возделывания, представленной в работе, позволит получать прибавку урожайности люпина 2,2-3,0 ц/га.
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, солома, пожнивной сидерат, микроорганизмы, мортмасса, нитрификационная способность.
EFFICIENCY OF STRAW AND GREEN MANURE USE FOR LUPINE CULTIVATION
PhD. I.V. Rusakova, N.P. Shabardina
All-Russian Scientific Research Institute for Organic Fertilizers and Peat, e-mail: [email protected]
The article results experimental research in the field experiment to study the effect of winter wheat straw, separately and in combination with green manure crop biomass indicators on biological condition of soddy-podzolic sandy soil and yield of lupine in grain row-crop crop rotation. Compliance with cultivation technology represented in the article will allow to receive an increase of lupine productivity 2,2-3,0 t/ha.
Keywords: soddy-podzolic soil, straw, stubble green manure, microorganisms, mortmass, nitrification capacity.
В последние годы значительно возрос интерес ученых и практиков к вопросам технологии возделывания люпина - ценной кормовой культуры с высокими средоулучшающими свойствами. В севообороте люпин рекомендуется размещать после озимых зерновых культур, послеуборочные остатки которых целесообразно использовать в качестве удобрения. Наряду с соломой дополнительным источником органического вещества для увеличения активности азотфиксации зернобобовых культур в почвенно-климатических условиях Нечерноземья может служить биомасса промежуточных сиде-ральных культур, выращиваемых пожнивно [1-4].
Цель работы - изучение количественных параметров изменения показателей биологического состояния дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайности люпина при использовании в качестве удобрения соломы озимой пшеницы раздельно и в сочетании с биомассой пожнивного сидерата в звене зернопропашного севооборота: озимая пшеница - люпин - картофель - ячмень - однолетние травы (люпин + овес).
Полевой опыт заложен в 1996-1997 гг. Почва -дерново-подзолистая супесчаная, подстилаемая моренным суглинком, характеризуется следующими агрохимическими показателями: Сорг. - 0,560,68%; pHKCl - 4,6-4,9 ед.; подвижный фосфор - 92-
118; обменный калий - 56-70 мг/кг почвы. В 20072009 гг. исследования проводили в 3-й ротации звена севооборота: озимая пшеница - горчица белая - люпин однолетний. Удобрения под люпин вносили по схеме: 1. Без удобрений; 2. ^^^^ -фон; 3. Фон + солома озимой пшеницы (СОП), 3 т/га; 4. Фон + СОП, 3 т/га + пожнивной сидерат (ПС) - запашка осенью; 5. Фон + СОП, 3 т/га + ПС - запашка весной; 6. СОП, 3 т/га. Минеральные удобрения вносили весной под предпосевную культивацию. В качестве сидеральной культуры использовали горчицу белую, которую высевали по-жнивно, в первой декаде августа после уборки озимой пшеницы, измельчения и заделки соломы в верхнюю часть пахотного слоя тяжелой дисковой бороной БДТ-3. Сидерат в фазе цветения в варианте 4 был запахан плугом в начале октября, в варианте 5 - весной следующего года.
Биологическое состояние почвы оценивали по следующим показателям: запасы мортмассы (ММ) по методике [5]; численность основных физиологических групп микроорганизмов (ФГМ) методом учета на плотных и жидких питательных средах [6]; содержание микробной биомассы - Смик регид-ратационным методом [7]; нитрификационную способность (НС) по Кравкову. Для обобщающей оценки биологического состояния почвы рассчиты-
вали интегральный показатель суммарной биологической активности (СБА) с использованием метода относительных величин: численность каждой группы микроорганизмов выражали в процентах, за 100% принимали наибольший показатель. Суммировали относительные значения по каждому варианту и рассчитывали значение показателя СБА относительно варианта без удобрений, который принимали за 100% [8].
В таблицах и на графиках представлены средние значения определяемых показателей в образцах почвы, отобранных в трехкратной повторности из слоя 0-20 см с каждой делянки опыта в два срока: весной до внесения минеральных удобрений и осенью после уборки урожая. Математическую обработку экспериментальных данных и построение графиков проводили с использованием компьютерных программ Excel.
Результаты и обсуждение. Растительные остатки в агрогеоценозах пополняют запасы морт-массы, которая служит местом колонизации, основным доступным энергетическим материалом, а также источником углерода и биогенных элементов для почвенной микрофлоры [9-11].
Согласно полученным данным, запасы ММ в пахотном слое почвы, составившие 2,6 и 3,23 т/га в
неудобренном и фоновом варианте (соответственно), увеличились до 5,14-5,35 т/га при внесении СОП, 3 т/га и до 7,23-8,11 т/га в варианте 4 (рис. 1). Увеличение содержания ММ свидетельствует о лучшей обеспеченности почвенной биоты трофическими ресурсами и источниками энергии.
При совместном внесении соломы озимой пшеницы и сидеральной массы, содержащей более 2% азота, соотношение С : N в фитомассе становится более благоприятным (28,9) для жизнедеятельности почвенной микрофлоры (табл. 1).
В результате изучения динамики численности ФГМ, участвующих в круговороте углерода и азота, установлено, что после заделки СОП (вар. 3) существенно повысилась численность агрономически полезных групп микроорганизмов: протеоли-тических - в 1,93 и 1,5 раза; амилолитических - в 1,71 и 1,25; целлюлозоразлагающих - в 1,94 и 1,59; нитрифицирующих бактерий - в 1,88 и 1,38 раза по сравнению с контролем и фоном NPK. В варианте 4 пахотный слой характеризовался максимальными показателями численности определяемых ФГМ и суммарной биологической активности (табл. 2). Увеличение численности анаэробных азотфикси-рующих бактерий Clostridium pasteurianum в 10 раз по сравнению с контролем свидетельствует о том,
1.Без 2^РК-фон З.Фон+СОП 4.Фон+СОП+ПС 5.Фон+СОП+ПС 6.СОП
удобрений (осень) (весна)
Рис. 1. Запасы мортмассы в пахотном слое почвы после заделки соломы озимой пшеницы и сидеральной биомассы
1. Поступление сухого вещества и элементов питания с соломой озимой пшеницы и биомассой пожнивного сидерата в пахотный слой дерново-подзолистой почвы
Вид биомассы Внесено в почву
сухого вещества, т/га С N Р2О5 К2О QN
кг/га
Пожнивной сидерат, в т.ч. 2,48 950 58,7 24,8 61,4 16,2
- надземная масса 1,96 763 50,3 20,6 52,9 15,2
- корни 0,52 187 8,4 4,2 8,6 22,3
Солома озимой пшеницы 3,00 1200 15,6 5,8 20,7 76,9
Всего 5,48 2150 74,3 30,6 82,1 28,9
2. Показатели биологического состояния дерново-подзолистой почвы при использовании
Вариант Численность микроорганизмов, тыс. КОЕ/г почвы СБА, %
протеоли-тические (ср. МПА) амилоли-тические (ср. КАА) целлюлозоли-тические (ср. Гетчинсона) микромице-ты (ср. Чапека) нитрифицирующие (ср. водный агар) Cl. pasteuri-anum
Без удобрений 5615 9700 19 58 8,2 175 100
NзoP6oK6o - фон 7200 13320 23 99 11,2 200 141
Фон + СОП, 3 т/га 10817 16584 36 83 15,4 508 175
Фон + СОП + ПС - осень 13834 20308 42 106 21,0 1725 220
Фон + СОП + ПС - весна 13484 19250 41 100 20,7 950 213
СОП, 3 т/га 6380 9700 30 85 12,8 480 148
Примечание. СОП - солома озимой пшеницы, ПС - пожнивный сидерат.
что обогащение пахотного слоя свежим органическим веществом способствует накоплению несим-биотически фиксированного биологического азота, которое может достигать 2-15 кг на 1 т соломы.
Микробная биомасса представляет собой часть органического вещества почвы, состоящую из живых микроорганизмов. Она характеризуется высокой чувствительностью к агротехническим воздей-
ствиям и служит ближайшим резервом биогенных элементов для высших растений, а также источником формирования гумусовых веществ, поэтому она характеризует биологическое состояние пахотных почв.
Содержание Смик в пахотном слое дерново-подзолистой почвы опыта за вегетационные сезоны 2008-2009 гг. в контроле составило в среднем 312
1.Без удобрений 2^РК-фон З.Фон+СОП 4.Фон+СОП+ПС 5.Фон+СОП+ПС 6.СОП
(осень) (весна)
Рис. 2. Содержание микробной биомассы и нитрификационная способность в пахотном слое почвы после заделки соломы и пожнивного сидерата
3. Урожайность люпина при использовании на удобрение соломы и пожнивного сидерата
Вариант Урожай- Прибав- Масса Клубеньки на корнях лю- Содержание Накопление азо-
ность, ка 1000 пина (среднее на 1 раст.) азота, % та в надземной
ц/га ц/га % зерен, г количество, шт. масса, мг зерно солома биомассе, кг/га
Без удобрений 8,3 - - 160,2 32 36 4,78 1,11 59
NзoP6oK6o - фон 9,0 0,7 8 168,5 40 73 4,92 1,08 69
Фон + СОП, 3 т/га 10,3 2,0 24 178,3 116 220 5,28 1,38 94
Фон + СОП + ПС-осень 11,3 3,0 36 180,4 120 236 5,18 1,25 103
Фон + СОП + ПС-весна 11,0 2,7 33 179,9 118 218 5,25 1,23 103
СОП, 3 т/га 10,5 2,2 26 181,2 110 209 5,12 1,23 89
мг/кг. Применение минеральных удобрений сопровождалось незначительным увеличением Смик на 36 мг/кг (на 12%), соломы озимой пшеницы - на 56 мг/кг (на 22%). При совместном внесении СОП и ПС отмечены максимальные значения содержания Смик - 398 (при весенней заделке сидерата) и 430 мг/кг (при осенней запашке), что в 1,4 раза выше контроля (рис. 2).
При внесении соломы зерновых культур часто отмечается снижение обеспеченности почвы нитратным азотом в результате интенсификации биологической иммобилизации азота микроорганизмами, участвующими в ее разложении. В начале вегетационного периода, перед посевом культур значения НС при использовании соломы озимой пшеницы были выше по сравнению с контролем на 35%, при внесении СОП + ПС - на 32-52% (рис. 2). Применение соломы и ПС несколько увеличило мобилизуемость азотного фонда дерново-подзолистой супесчаной почвы за счет дополнительного поступления доступных азотсодержащих органических веществ и активности нитрифицирующих бактерий.
Поступление в почву дополнительного количества элементов питания с биомассой соломы и ПС и оптимизация биологического состояния пахотно-
го слоя способствовали увеличению эффективного плодородия почвы и получению достоверных прибавок урожая люпина по отношению к контролю и варианту NPK. Максимальное увеличение урожайности люпина, составившее 3,0 ц/га (36%), отмечено при осенней заделке СОП и ПС. При этом зафиксировано значительное увеличение числа и массы клубеньков на корнях люпина по сравнению с контролем и вариантом NPK (табл. 3). Обогащение пахотного слоя свежей растительной биомассой соломы и сидерата, оказывая стимулирующее влияние на процессы симбиотической азотфикса-ции люпина [12, 13], сопровождалось увеличением концентрации азота в зерне и соломе люпина и накоплении его в надземной биомассе до 103 кг/га, что в 1,3-1,8 раза выше по сравнению с контролем и фоном
Таким образом, использование на удобрение соломы озимой пшеницы раздельно и в сочетании с заделкой пожнивного сидерата в значительной степени оптимизировало биологическое состояние дерново-подзолистой супесчаной почвы, активизировало процесс несимбиотической и симбиотической азотфиксации и позволило получить прибавки урожайности люпина 2,2-3,0 ц/га.
Литература
1. Лошаков В.Г., Иванова С.Ф., Эллмер Ф., Синих Ю.Н. Изменение некоторых показателей плодородия дерново-подзолистой почвы в специализированных зерновых севооборотах и при бессменном возделывании зернофуражных культур с использованием пожнивного сидерата и соломы в качестве удобрения // Известия ТСХА, 1995, № 1. - С. 3-15.
2. Русакова И.В. Воспроизводство плодородия почв на основе использования возобновляемых биоресурсов // Агрохимический вестник, 2013, № 4. - С. 7-12.
3. Семенов В.М., Ходжаева А.К. Агроэкологические функции растительных остатков в почве // Агрохимия, 2006, № 7. - С. 63-81.
4. Синих Ю.Н. Длительная пожнивная сидерация и фитосанитарное состояние почвы // Земледелие, 2008, № 6. -С. 27-28.
5. Власенко А.Н., Шарков И.Н., Шепелев А.Г., Самохвалова Л.М., Прозоров А.С. Баланс углерода в черноземе выщелоченном при использовании его в различных севооборотах лесостепи Приобья // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 2009, № 6. - С. 5-13.
6. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. - М.: Агропромиздат, 1987. -239 с.
7. Благодатский С.А., Благодатская Е.В. Горбенко А.А., Паников Н.С. Регидратационный метод определения биомассы микроорганизмов в почве // Почвоведение, 1987, № 4. - С. 71-81.
8. Карягина Л.А. Микробиологические основы повышения плодородия почв. - Минск: Наука и техника, 1983. -181 с.
9. Семенов В.М., Ходжаева А.К. Агроэкологические функции растительных остатков в почве // Агрохимия, 2006, № 7. - С. 63-81.
10. Pascault N., Nicolardot B., Bastían F., Thiébeau P., Ranjard L., Maron P.A. In situ dynamics and spatial heterogen eity of soil bacterial communities under different crop residue management // Microb. Ecol., 2010, V. 60(2). - P. 291-303.
11. Кураков А.В., Прохоров И.С., Костина Н.В., Махова Е.Г., Садыкова В.С. Стимуляция грибами азотфиксации в дерново-подзолистых почвах // Почвоведение, 2006, № 9. - С. 1075-1081.
12. Гатаулина Г.Г., Медведева Н.В., Цыгуткин А.С. Формирование урожая семян белого люпина в условиях Центрального Черноземья // Белый люпин, 2014, № 1. - С. 7-11.
13. Новиков М.Н. Белый люпин как фактор оптимизации биологии земледелия в Центральном районе Нечерноземной зоны // Белый люпин, 2014, № 1. - С. 12-14.
