CC BY
31
3. Урожайность культур в 2002 г.
Севооборот, поле Почва Культура Урожайность, ц/га
Полевой, поле № 10 Светло-серая лесная среднесуглинистая Озимая пшеница 31,4
То же Светло-серая лесная легкосуглинистая слабосмытая То же 28,5
Полевой, поле №7 Серая лесная среднесуглинистая Яровая пшеница 25,0
То же Серая лесная среднесуглинистая среднесмытая То же 23,1
Пропашной, поле №3 Темно-серая лесная среднесуглинистая Вико-овес 36,3
То же Темно-серая лесная среднесуглинистая слабосмытая То же 35,2
Снижение плодородия эродированных серых лесных почв отражается на их продуктивности. При одинаковой агротехнике урожайность всех культур на смытых видах почв была ниже, чем на несмытых аналогах (табл. 3). Учет урожая в 2002 г. показал снижение урожайности озимой пшеницы на смытых светло-серых лесных почвах на 2,9 ц/га, яровой пшеницы на серых лесных на 1,9 ц/га, викоовсяной смеси на темно-серых - на 0,9 ц/га.
Снижение урожайности на смытых почвах обусловлено несколькими причинами. Во-первых, уменьшением запасов продуктивной влаги за счет поверхностного стока; во-вторых, потерей питательных элементов и
гумуса из пахотного слоя и припашкой нижележащего менее плодородного горизонта. Наиболее значимые различия в урожайности культур при этом наблюдаются на светло-серых лесных почвах, наименее плодородных и неустойчивых к водной эрозии по сравнению с темно-серыми лесными, обладающими более мощным гумусовым слоем.
Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о деградации серых лесных почв в зоне развития водной эрозии и снижении их плодородия, что в конечном итоге отражается на урожайности сельскохозяйственных культур.
ПОЗДРАВЛЯЕМ С ЮБИЛЕЕМ
22 августа исполнилось 50 лет Генеральному директору ОАО «Грин-ПИКъ» Сергею Степановичу Конину. Он родился в пос. Тимирязево Томской области, окончил Новосибирское военно-политическое училище, служил 15 лет в Вооруженных силах СССР, в 1989 г. создал кооператив «ПИКъ», который за 17 лет вырос в объединение 22 предприятий «Грин-ПИКъ». Здесь работает более 900 человек.
Сегодня ОАО «Грин-ПИКъ» является мировым лидером экологического земледелия по переработке органических отходов дождевыми червями «Старатель» в удобрения нового поколения - биогумус и «Гумистар». Технология «Грин-ПИКъ» по производству биогумуса сократила производственный цикл в 140 раз, повысив качество продукции 1,5-2 раза.
С.С. Конин имеет более 30 научных публикаций в журналах и несколько патентов на изобретения в области биотехнологий. В 2005 г. ему присуждено почетное звание и знак «Рыцарь науки и искусств».
С.С. Конин - автор альтернативного национального проекта преобразования сельского хозяйства «Грин-ПИКъ-300 - экологическое земледелие». Конечная цель программы - перевод сельского хозяйства на экологическое земледелие и обеспечение потребности населения в продуктах исключительного качества.
С.С. Конин уверен, что реализация программы может ежегодно приносить России до 100 млрд. долларов США валютной выручки. Этих средств достаточно для осуществления программы модернизации всего сельского хозяйства, повышения уровня жизни сельского населения и общества в целом.
ФОРМИРОВАНИЕ БЕЗДИФИЦИТНОГО БАЛАНСА АЗОТА В ПОЧВЕ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ БОБОВЫХ КУЛЬТУР
Н.Н. Дубенок
ФГОУВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева В.В. Бородычев, М.Н. Лытов, Д.А. Пахомов
Волгоградский комплексный отдел ГНУ ВНИИГиМ
Для воспроизводства почвенного плодородия все большее значение приобретают севообороты с бездефицитным балансом азота, возможностью продуцирования биологических азотсодержащих соединений и повышенным углеродным питанием почвы. Наиболее перспективными и, одновременно, сложными культурами в этом отношении являются зернобобовые, в частности соя.
Светло-каштановые почвы сухостепной зоны Нижнего Поволжья, как правило, мало обеспечены доступными растениям формами азота (содержание общего азота -0,08-0,16 % от массы сухой почвы, легкогидролизуемого -27-42 мг/кг гумуса - не более 1,5-2,0 %). Каштановые и темно-каштановые почвы региона при содержании до
3,5 % гумуса, отличаются большей обеспеченностью общим (0,16-0,25 %) и легкогидролизуемым (до 62 мг/кг) азотом. Следовательно, насыщенные органикой почвы позволяют более надежно удовлетворять потребности культурных растений в элементах минерального питания (прежде всего - в азоте).
В 2000-2005 гг. на мелиорированных землях Быковского и Николаевского районов Волгоградской области изучали комплексное влияние удобрений, орошения на продуктивность сои разного срока созревания и возможность сохранения, а также расширенного воспроизводства плодородия почвы. Почвы опытных участков светло-каштановые. Плотность сложения пахотного слоя почвы 1,23-1,24 т/м3, общая порозность 51,6-51,8 %, наименьшая влагоемкость в слое 0,4 - 21,0 %, в слое 0,6
- 19,9 %. Грунтовые воды залегают на глубине 8-10 м. Содержание гумуса уменьшается вниз по профилю с 2,1 % в горизонте 0-0,1 м до 0,18 % на глубине 0,5 м. Емкость почвенно-поглощающего комплекса 18,4-22,2 мг-экв/100 г, на долю натрия приходится менее 2,5 %, рН (6,2-7,0) по профилю изменяется незначительно. Содержание легкогидролизуемого азота в пахотном слое почве низкое (0,34-0,44 мг/кг). Содержание подвижного фосфора и обменного калия в почве характеризуется как среднее, соответственно 25-35 мг/кг и 255-328 мг/кг.
В опыте I на фоне оросительных мелиораций изучали влияние трех уровней минерального питания (Р2оК20, М45Р90К80, М90Р160К140) на рост, развитие и продуктивность сои ультраранней (ВНИИОЗ-86), ранней (ВНИИ-ОЗ-76) и среднеранней (Волгоградка-1) групп спелости. В опыте II на посевах сои сорта Волгоградка-1 при орошении определяли наиболее эффективные соотношения минерального и биологического азота для различных уровней планируемой урожайности. Дозы азотного питания рассчитывали, исходя из трех уровней возмещения потребляемого элемента за счет деятельности азотофиксирующих бактерий (75, 50 и 25 % от потребности) при планируемой урожайности зерна сои 2, 3 и 4 т/га. Динамику ассимиляции растениями минерального и биологи-
ческого азота в разные онтогенетические периоды развития анализировали в зависимости от условий водного питания растений и удобрительного фона. Результаты анализа легли в основу работы по определению и управляемому формированию условий, обеспечивающих сохранение баланса азота в почве.
Исследованиями установлено, что в начальные периоды развития растения сои потребляют небольшое количество питательных веществ. Доля накапливаемого азота, рассчитанная в отношении к общему его потреблению за вегетацию, к моменту начала ветвления изменяется от 2,4 до 8,4 %. К началу фазы массового цветения (50-52 день после посева) соя потребляет не более 16,2 % азота. Интенсивное развитие растений сои обусловливает значительное повышение активности потребления элементов питания в фазы цветения, формирования и налива бобов. За период массового цветения посевов сои вносится 25,9-28,9% азота, так как наиболее интенсивно азот потребляется в фазе массового налива бобов. В это время растения сои выносят до 30,2% азота.
Формализовано потребление азота на формирование урожая сои выражается формулой математической регрессии вида:
ад = г1+м-12,
где: Д№) - параметр, характеризующий потребление азота посевами сои, кг/га; 1 - параметр, характеризующий период роста и развитии сои, °С накопленных температур воздуха; ] = агеы'У; g = а2-еЬ2'У, аъ Ь - эмпирические постоянные: а! - 0,05, а2 - 9,0Е-06, в! - -0,48, в2 -0,43; У - уровень планируемой урожайности. Корреляционное отношение зависимости, п = 0,93, определяет возможность ее прикладного применения при возделывании сои в условиях орошения.
Ключевым параметром в данных расчетах служит уровень планируемой урожайности, У. При планировании урожайности зерна 3,5 т/га вода на формирование урожая сои наиболее эффективно расходуется в посевах сорта ВНИИОЗ-76. При планировании урожайности зерна 2,5 и
1,5 т/га, что обеспечивается поддержанием дифференцированного порога предполивной влажности почвы на уровне 70-80-70 % НВ и внесением минеральных удобрений дозами соответственно М45Р90К80 и Р20К20, наименьшие значения коэффициента водопотребления формируются в посевах сорта ВНИИОЗ-86. В зависимости от погодных условий вегетационного периода затраты водных ресурсов на формирование урожая составляют 1660 м3/т (2,5 т/га) и 2691 м3/т (1,5 т/га). При производстве зерна сои с планируемой урожайностью 3,5 т/га экономически целесообразно использовать сорт Волгоградка-1 (индекс доходности затрат - 1,82). При возделывании сои сорта ВНИИОЗ-76 индекс доходности затрат снижается до 1,77. Производство зерна сои с планируемым уровнем урожайности 2,5 т/га
Основные статьи баланса азота в почве при возделывании инокулированной сои _____________ (сорт Волгоградка-1, среднее за 2001-2005 гг.)___________
Вариант Урожай- Потребление азота посевами Поступило азота в почву
ность, т/га общее, кг/га В т.ч. биологический азот Прочий азот, % с корневыми остатками с клубеньками с соломой с минеральными удобрениями
кг/га % кг/га % кг/га % кг/га % кг/га %
При поддержании порога предполивной влажности почвы, 70 % НВ
Без удобрений 0,90 74,1 11,8 15,9 84,1 7,1 9,6 16,7 22,5 28,3 38,2 0,0 0,0
Р 40К30 2,00 123,5 72,2 58,5 41,5 8,5 6,9 22,4 18,1 34,2 27,7 0,0 0,0
N30? 40К30 2,00 128,6 52,7 41,0 59,0 8,9 6,9 21,7 16,9 37,9 29,5 30,0 23,3
ад 40К30 2,10 133,7 42,8 32,0 68,0 9,1 6,8 17,2 12,9 41,1 30,7 60,0 44,9
При поддержании дифференцированного порога предполивной влажности почвы, 70-80-80 % НВ
^Ср10С>К90 2,60 148,9 79,8 53,6 46,4 9,6 6,4 24,7 16,6 42,1 28,3 30,0 20,1
^Ср10С>К90 3,00 174,0 67,0 38,5 61,5 11,5 6,6 22,5 12,9 48,0 27,6 70,0 40,2
^ісРі00К90 2,90 177,6 34,4 19,4 80,6 11,6 6,5 17,4 9,8 49,2 27,7 110,0 61,9
^5Р160Кі50 3,40 206,0 74,7 36,3 63,7 11,4 5,5 23,2 11,3 50,1 24,3 45,0 2 і ,8
^5Р160Кі50 4,00 247,3 66,2 26,8 73,2 13,0 5,3 20,1 8,і 55,9 22,6 95,0 38,4
^45Р16С>Кі50 3,60 262,6 31,2 11,9 88,1 13,1 5,0 15,1 5,8 55,4 21,1 145,0 55,2
наиболее эффективно использовать сорт ВНИИОЗ-86 (индекс доходности затрат составляет 1,54, ВНИИОЗ-76
- 1,47, Волгоградка-1 - 1,46). Инвестирование производства зерна сои при планировании урожайности на уровне 1,5 т/га связано с риском, индекс доходности затрат не превышает 1,02-1,08.
Другим важным параметром в приведенном уравнении является процесс потребления азота посевами, точнее - его интегральная характеристика. Интеграл вида /й /(Ы) определяет вынос азота посевами за определенный промежуток времени, в том числе за вегетационный период, если (0 - начало, а ^ - конец вегетационного периода. Этот показатель необходимо оптимизировать в направлении расширенной компенсации потребляемых объемов азота за счет внесения минеральных удобрений, биологической фиксации и поступления элемента в органических соединениях.
Данные, полученные в опыте II, показывают, что при инокуляции растения сои в симбиозе с клубеньковыми бактериями активно фиксируют атмосферный азот, за счет чего возмещается значительная часть его потребления посевами (таблица).
Поддержание порога предполивной влажности почвы на уровне 70 % НВ в опыте обеспечивало формирование 2 т/га зерна сои, для чего было достаточно вносить минеральные удобрения дозой М0-60Р40К30. Наибольшая доля (58,5%) биологического азота в общем потреблении его посевами сои при формировании такой продуктивности обеспечивалась на участках, где минеральный азот не вносили (Р40К30). При внесении минерального азота дозой до 60 кг д.в./га доля биологического азота в общем его потреблении посевами сокращалась до 32,0 %.
При формировании урожайности зерна сои 3 т/га, что обеспечивается поддержанием дифференцированного порога предполивной влажности почвы (70-80-80 % НВ в сочетании с М30-ц0Р100К90), доля биологического азота от общего выноса растениями снижается до 19,4-53,6 %. При этом наибольшая доля азота (53,6 %) из воздуха фиксировалась при внесении М30Р100К90. Для формирования урожайности на уровне 4 т/га требуется существенное усиление минерального питания сои за счет привлечения значительной части антропогенной энергии. Вовлечение этой энергии в форме минеральных удобре-
ний существенно сокращает азотофиксирующую деятельность симбиоза, вследствие чего доля биологической составляющей в общем потреблении азота посевами снижалась до 11,9-36,3 %.
Таким образом, если от интегральной суммы потребленного за вегетационный период сои азота вычесть биологическую составляющую, то остаются прочие источники питания растений этим элементом, численно составляющие 41,5-88,1 % от общего выноса. Для сохранения и расширенного воспроизводства почвенного плодородия необходимо, чтобы поступление азота в почву перекрывало расход этого элемента из прочих источников питания.
Значительная часть азота поступает в почву с корневыми остатками, клубеньками и соломой, причем химический состав последней ценен тем, что исключает дополнительную фиксацию азота из почвы при бактериологическом расщеплении. Доля азота, поступающего в почву за счет разложения корневых остатков, достигает 5,0-9,6 %, при отмирании клубеньков - 5,8-22,5 %, при запашке соевой соломы - 21,1-38,2 %.
Численный анализ экспериментального материала показал возможность формирования положительного баланса азота в достаточно широкой области сочетаний управляемых факторов. Положительный баланс азота (+13,8-36,5 кг/га) формировался при всех сочетаниях факторов, обеспечивающих урожайность зерна сои 2,0 т/га, а также на уровне 3,0 т/га (+37,3-45,0 кг/га). При формировании урожайности зерна сои 4,0 т/га положительный баланс азота (+2,9 кг/га) обеспечивался только в одном сочетании, при планировании возмещения потребляемых объемов азота за счет биологической составляющей не более 50 %. В этом случае значительная часть потребляемого азота (до 38,4 %) возмещается за счет внесения минеральных удобрений при ориентировочной дозе около 95 кг д.в./га. Повышение уровня минерального азотного питания свыше 95-100 кг д.в./га приводит к резкому снижению азотофиксирующей активности симбиоза, вследствие чего формируется отрицательный баланс азота в почве при возделывании зернобобовой культуры сои.
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЧВЕ КАМЕННОЙ СТЕПИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
