CC BY
7
Научная статья УДК 631.445.12:631.436
Фосфатный режим торфянисто-глеевой почвы Северного Зауралья
Александр Севостьянович Моторин
Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
Аннотация. В рациональном использовании плодородия осушаемых торфянисто-клеевых почв важная роль принадлежит способам обработки и минеральным удобрениям, оказывающим существенное влияние на фосфатный режим. Изучение содержания доступного фосфора в зависимости от глубины обработки торфянисто-клеевой почвы и фосфорных удобрений проведено на низинном болоте Тарманское лесостепной зоны Северного Зауралья. Растениями-торфообразователями послужили осоки, тростник, гипнум и ряд др. Исходная плотность сложения торфяного горизонта (0,22 м) составляла 0,31 - 0,32 г/см3, твёрдой фазы - 1,62 - 1,72 г/см3, наименьшая влагоёмкость 0,2-метрового слоя - 120,6 мм, слабощелочная реакция - 7,5, гидролитическая кислотность - низкая (5,5 мг-экв/100 г почвы), ёмкость поглощения - высокая (142,9 мг-экв/100 г), степень насыщенности основаниями - 96,3 %. В результате исследования установлено, что максимальное количество доступного фосфора (33,2 мг/100 г почвы) в пахотном слое торфянисто-глеевой почвы содержится при глубине вспашки 0,37 м. Припахивание 0,15 м подстилающего торф грунта увеличивает количество фосфора на 37,2 % по сравнению со вспашкой на глубину 0,22 м. В среднем за четыре года исследования в подпахотном слое 0,2 - 0,4 м содержание фосфора повысилось на 3,1 мг/100 г почвы, без внесения удобрений количество фосфора снизилось при глубине вспашки 0,22 м на 25,3 мг, на варианте с припашкой грунта 0,15 м - на 27,3 мг/100 г почвы. Внесение 45 кг д.в. фосфорных удобрений увеличило содержание фосфора в 0,2-метровом слое в первый год от 36,8 до 48,7 мг/100 г почвы и оставалось примерно на этом уровне и в последующие годы. Двойная норма фосфора (90 кг д.в./га) повысила его содержание в почве под многолетними травами в сравнении с Р45 в среднем за три года на 37,3 %. Влияние минеральных удобрений под многолетними травами на содержание доступного фосфора в подпахотном слое практически отсутствовало.
Ключевые слова: торфянисто-глеевая почва, обработка, фосфорные удобрения, многолетние травы.
Для цитирования: Моторин А.С. Фосфатный режим торфянисто-глеевой почвы Северного Зауралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 3 (95). С. 17 - 21.
Original article
Phosphate regime of peaty-gley soil of the Northern Trans-Urals
Alexander S. Motorin
Northern Trans-Ural State Agricultural University, Tyumen, Russia
Abstract. In the rational use of the fertility of drained peaty-gley soils, an important role belongs to the methods of cultivation and mineral fertilizers, which have a significant impact on the phosphate regime. The study of the content of available phosphorus depending on the depth of processing of peaty-gley soil and phosphorus fertilizers was carried out in the Tarmanskoye lowland bog of the forest-steppe zone of the Northern TransUrals. Sedges, reeds, hypnum, and a number of others served as peat-forming plants. The initial density of the peat horizon (0.22 m) was 0.31 - 0.32 g/cm the lowest moisture capacity of a 0.2-meter layer is 120.6 mm, a slightly alkaline reaction is 7.5, hydrolytic acidity is low (5.5 meq/100 g of soil), absorption capacity is high (142.9 meq/100 g), the degree of saturation with bases is 96.3 %. As a result of the study, it was found that the maximum amount of available phosphorus (33.2 mg/100 g of soil) in the arable layer of peaty-gley soil is found at a plowing depth of 0.37 m. 2 % compared with plowing to a depth of 0.22 m. On average, over four years of research in the subsurface layer of 0.2 - 0.4 m, the phosphorus content increased by 3.1 mg/100 g of soil, without fertilization, the amount of phosphorus decreased at plowing depth of 0.22 m by 25.3 mg, in the variant with plowing of soil 0.15 m - by 27.3 mg/100 g of soil. Application of 45 kg a.i. phosphate fertilizer increased the phosphorus content in the 0.2-meter layer in the first year from 36.8 to 48.7 mg/100 g of soil and remained at about this level in subsequent years. The double rate of phosphorus (90 kg a.i./ha) increased its content in the soil under perennial grasses in comparison with P45 by an average of 37.3 % over three years. The effect of mineral fertilizers under perennial grasses on the content of available phosphorus in the subsurface layer was practically absent.
Keywords: peaty-gley soil, cultivation, phosphate fertilizers, perennial grasses.
For citation: Motorin A.S. Phosphate regime of peaty-gley soil of the Northern Trans-Urals. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 95(3): 17-21. (In Russ.).
«Ключом жизни» называют фосфор, так как он непосредственно участвует в большинстве жизненных процессов [1]. Все растения крайне чувствительны к фосфатному голоданию в самом раннем возрасте, когда усваивающая способность их неразвитой ещё корневой системы весьма слабая. Голодавшие в начале своего развития
культуры отрицательно реагируют на обильное фосфатное питание в дальнейшем [2].
Известно, что содержание фосфора в почве при прочих равных условиях в значительной степени определяется способом основной обработки почвы. Среди осушенных земель Северного Зауралья большие площади занимают
торфянисто-глеевые почвы. Слой торфа в них составляет 0,2 - 0,25 м, ниже которого расположен различной мощности водоупорный горизонт [3]. Основным приёмом обработки торфянисто-глеевых почв служит глубокая вспашка с припашкой торфяного слоя [4]. При мощности торфяного слоя до 0,3 м вспашку проводят на всю глубину его залегания с предварительным фрезерованием верхнего слоя. Припахивание 3 - 5 см минеральной почвы ниже лежащих слоёв к пахотному слою усиливает минерализацию торфа и закрепление гумусовых веществ [5]. На мелкозалежных торфяных почвах рекомендуется использовать минеральный грунт для повышения эффективного плодородия, улучшения структуры, агрофизических и агрохимических свойств [6].
Размеры биогенного накопления фосфора за счёт перераспределения его в почвенной толще и аккумуляции в верхнем корнеобитаемом слое невелики. Поэтому исключительно важную роль играют фосфорные удобрения [7]. Если в первый год использования осушенного болота под культуру не вносят фосфорные удобрения, то на них недополучают до 80 % урожая [8]. Применение повышенных доз фосфорных удобрений в течение трёх лет не обеспечивает достоверного увеличения содержания в почве подвижных соединений фосфора, так как он трансформируется в труднодоступные минеральные соединения фосфатов [9]. Освоение торфяных почв сопровождается возрастанием их способности к поглощению фосфатов [10]. Разработанная для агроторфяных почв базовая система применения удобрений [11 - 13], предусматривающая возмещение выноса фосфора и калия с планируемой урожайностью и дополнительное внесение для повышения их плодородия, не учитывает особенностей торфяно-минеральных почв разных стадий эволюции и нуждается в совершенствовании.
Анализ использования торфянисто-глеевых почв Северного Зауралья показывает, что выращивание сельскохозяйственных культур без учёта фосфатного режима не даёт должного эффекта. Влияние основной обработки торфянисто-глеевой почвы и фосфорных удобрений на содержание доступного фосфора изучено недостаточно. В связи с этим нами проведены многолетние исследования по данному вопросу.
Цель исследования - установить влияние глубины вспашки и доз фосфорных удобрений на содержание доступного фосфора в торфянисто-глеевой почве.
Материал и методы. Исследование по влиянию обработок и минеральных удобрений на фосфатный режим торфянисто-глеевой почвы проводили с 2010 по 2014 г. на опытном участке Решетниково, осушенного сетью открытых каналов с расстоянием между ними 200 м и глубиной 1,5 - 1,7 м. Опытно-мелиоративная система
Решетниково расположена в Тюменском районе Тюменской области в центральной части Тарман-ского болотного массива, занимающего площадь 125,8 тыс. га на второй озёрно-аллювиальной террасе р. Туры. Растениями-торфообразователями послужили осоки, тростник, гипнум и ряд др. Плотность сложения торфяного горизонта (0 - 22 см) составляла 0,31 - 0,32 г/см3, твёрдой фазы - 1,62 - 1,72 г /см3, наименьшая влаго-ёмкость в слое 0,2 м - 120,6 мм. Почва отличалась слабощелочной реакцией (7,5), низкой гидролитической кислотностью (5,5 мг-экв/100 г почвы), высокой ёмкостью поглощения (142,9 мг-экв/100 г), степень насыщенности основаниями составляла 96,3 %.
Схема опыта включала четыре уровня глубины вспашки: 0,22 м (контроль - без припахивания минерального грунта); 0,27 м; 0,32 м; 0,37 м. Отвальную вспашку выполняли плугом ПН-4-35 в агрегате с трактором ДТ-75 в первую половину вегетационного периода 2010 г. в сухую погоду при оптимальной влажности почвы. Через 3 дня после вспашки проводили обработку дисковой бороной БДТ-3,0 в два следа с целью перемешивания грунта с торфом. После дискования на опытном участке было выполнено боронование зубовыми боронами ЗБС-1,0. Перед посевом многолетних трав и после посева почву прикатывали лёгкими водоналивными катками ЗКВГ-1,4. На опытных делянках выращивали многолетние травы (клевер красный, 12 кг/га + тимофеевка луговая, 3 кг/га + овсяница луговая, 4 кг/га + кострец безостый, 6 кг/ га). Ежегодно проводили два учёта урожая многолетних трав в пересчёте на сено. Размер учётной делянки - 40 м2, повторность - четырёхкратная. Почвенные образцы отбирали буром АМ-16 на глубине 0 - 0,2 м и 0,2 - 0,4 м в основные фазы развития многолетних трав по методу «конверта». Анализ результатов проводили общепринятыми в агрохимии методами. Ежегодно весной вносили минеральные удобрения.
Результаты и обсуждение. Обогащение пахотного слоя торфянисто-глеевой почвы минеральным грунтом путём глубокой вспашки способствовало увеличению содержания доступного фосфора (табл. 1).
В среднем за четыре года исследования при глубине вспашки 0,37 м содержание фосфора было на 9,0 мг/100 г почвы (37,2 %) выше, чем в контроле. Без внесения удобрений происходило резкое снижение количества фосфора на всех вариантах обработки почвы. Так, содержание доступного фосфора при глубине вспашки 0,22 м снизилось в пахотном слое за исследуемый период от 36,8 до 11,5 мг/100 г почвы, т.е. в 3,2 раза. В варианте с глубиной вспашки 0,37 м содержание фосфора уменьшилось в 2,4 раза. Основная причина этого - вынос фосфора урожаем многолетних трав (табл. 2).
Многолетние исследования позволили установить существенное влияние глубины вспашки на запасы доступного фосфора в пахотном слое торфянисто-глеевой почвы (табл. 3).
Максимальные запасы доступного фосфора находились в пахотном слое почвы с припашкой 0,15 м подстилающего торф грунта. Здесь его количество в среднем за пять лет превышало контроль в 2,3 раза. Самые существенные различия (192,1 кг/га) установлены в первый год обогащения минеральным грунтом. Это указывает на высокое содержание фосфора в подстилающем грунте. С годами по мере роста и развития многолетних трав запасы фосфора резко снизились. На контрольном варианте без припашки грунта в течение пятилетнего периода запасы фосфора сократились в 3,8 раза, при глубине вспашки 0,37 м - в 2,8 раза.
Полученные результаты позволяют утверждать, что одной только вспашкой невозможно оптимизировать фосфатный режим почвы. В процессе окультуривания и сельскохозяйственного использования торфянисто-глеевой почвы необходимо предусматривать использование удобрений. При внесении 90 кг д.в./га фосфора его содержание увеличилось в пахотном слое в первый год на 26,3 мг/100 г почвы и оставалось примерно на этом уровне в последующие годы (табл. 4).
На контрольных делянках количество фосфора через три года снизилось практически в два раза. В подпахотном слое 0,2 - 0,4 м содержание фосфора почти не изменилось, что указывает на высокую его закрепляемость в почве.
Минеральные удобрения существенно увеличивают запасы доступного фосфора в пахотном
1. Влияние глубины вспашки торфянисто-глеевой почвы на содержание доступного фосфора под многолетними травами (среднее по срокам определения), мг/100 г почвы
Глубина вспашки, м Глубина, м Год
2010 2011 2012 2013
0,22 0 - 0,2 36,8 29,5 19,0 11,5
0,2 - 0,4 7,0 7,7 5,5 4,4
0,27 0 - 0,2 40,2 29,5 22,9 12,4
0,2 - 0,4 8,2 8,8 6,8 4,7
0,32 0 - 0,2 43,9 29,0 28,4 15,7
0,2 - 0,4 8,7 9,1 8,0 6,5
0,37 0 - 0,2 47,2 34,7 30,9 19,9
0,2 - 0,4 11,0 10,8 7,6 7,4
2. Вынос фосфора урожаем многолетних трав из торфянисто-глеевой почвы, кг/га
Глубина вспашки, м Урожайность сена за 2010 -2014 гг., т/га Содержание фосфора, % на абсолютно сухое вещество Вынос урожаем
всего из почвы
0,22 26,79 0,50 134 134
0,37 27,81 0,57 159 159
3. Влияние глубины вспашки торфянисто-глеевой почвы на запасы доступного фосфора в пахотном слое под многолетними травами (среднее по срокам определения), кг/га
Глубина вспашки, м Год
2010 2011 2012 2013 2014
0,22 176,6 141,7 91,4 60,7 45,8
0,27 208,4 153,3 119,2 52,3 41,0
0,32 349,4 220,7 216,0 96,5 81,9
0,37 368,4 326,2 290,5 92,4 133,2
4. Содержание доступного фосфора в торфянисто-глеевой почве под многолетними травами в зависимости от нормы минеральных удобрений (среднее по срокам определения), мг/100 г почвы
Вариант Глубина, м Год
2010 2011 2012
Без удобрении 0 - 0,2 36,8 29,5 19,0
0,2 - 0,4 7,0 7,7 5,5
^0Р45К30 0 - 0,2 8,7 44,0 38,9
0,2 - 0,4 8,7 9,7 8,9
^0Р90К60 0 - 0,2 63,1 60,7 57,0
0,2 - 0,4 7,1 6,9 9,3
5. Запасы доступного фосфора в торфянисто-глеевой почве под многолетними травами в зависимости от нормы минеральных удобрений (среднее по срокам определения), кг/га
Вариант Глубина, м Год
2010 2011 2012
Без удобрении 0 - 0,2 176,6 141,7 91,4
0,2 - 0,4 208,9 227,9 162,8
N30P45K30 0 - 0,2 185,8 211,2 201,3
0,2 - 0,4 219,0 208,6 204,9
N60P90K60 0 - 0,2 303,1 291,2 273,6
0,2 - 0,4 219,7 220,1 216,7
слое почвы. Просматривается прямая зависимость его содержания от нормы удобрений. Исключение должно быть сделано в отношении подпахотного слоя, где влияние минеральных удобрений под многолетними травами практически отсутствует. Хорошей закрепляемости фосфора в пахотном слое способствуют не только его особенности, но и корневая система многолетних трав (табл. 5).
Выводы
1. Максимальное количество доступного фосфора (33,2 мг/100 г почвы) в слое 0,2 м торфянисто-глеевой почвы содержится при глубине вспашки 0,37 м. Припахивание 0,15 м подстилающего торф грунта увеличивает количество фосфора на 9 мг/100 г почвы (37,2 %) по сравнению со вспашкой на глубину 0,22 м. В подпахотном слое (0,2 - 0,4 м) содержание фосфора повысилось в среднем за четыре года на 3,1 мг/100 г почвы (50,8 %).
2. Вынос фосфора урожаем трав без внесения удобрений снизило его содержание через четыре года на 25,3 мг при глубине вспашки 0,22 м и на 27,3 мг/100 г почвы на варианте с припашкой 0,15 м грунта. На контрольном варианте без припашки грунта в течение пятилетнего периода запасы доступного фосфора сократились в 3,8 раза, при глубине вспашки 0,37 м - в 2,8 раза. На глубине 0,2 - 0,4 м снижение количества фосфора на всех вариантах обработки проявлялось очень слабо (2,6 - 3,6 мг/100 г почвы).
3. Внесение фосфорных удобрений обеспечивает существенное повышение содержания доступного фосфора в 0,2-метровом слое. Его содержание при внесении 45 кг д.в./га увеличилось в первый год с 36,8 до 48,7 мг/100 г почвы и оставалось примерно на этом уровне в последующие годы. Двойная норма фосфора (90 кг д.в.) обеспечила повышение его содержания в почве в среднем за три года на 16,4 мг/100 г почвы (37,3 %). Влияние минеральных удобрений под многолетними травами на содержание фосфора в подпахотном слое практически отсутствовало.
Список источников
1. Скрынникова И.Н. Почвенные процессы в окультуренных торфяных почвах. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 285 с.
2. Петербургский А.В. Агрохимия и физиология питания растений. М.: Сельхозиздат, 1971. 253 с.
3. Моторин А.С. Влагообеспеченность многолетних трав на торфяных почвах Северного Зауралья // Аграрный вестник Урала. 2017. № 12. С. 48 - 53.
4. Гимбаржевский В.Р. Способы обработки торфяно-глеевых почв // Проблемы мелиорации Полесья: тез. докл. науч.-технич. конф. Ч. 2. Минск, 1970. С. 46 - 49.
5. Шевченко В.А., Соловьев А.М., Попова Н.П. Теоретические и практические аспекты влияния разноглубинных приёмов обработки почв и севооборотов, в том числе биологизированных, на показатели почвенного плодородия мелиорированных земель Нечернозёмной зоны. М.: ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова», 2019. 182 с.
6. Мажайский Ю.А., Курчевский С.М. Повышение продуктивности мелкозалежных торфяных почв при внесении минеральных добавок // Агрохимический вестник. 2015. № 1. С. 15 - 17.
7. Мееровский А.С. Проблемы использования и сохранения торфяных почв // Новости науки и технологий. 2012. № 4 (23). С. 3 - 9.
8. Моторин А.С. Плодородие торфяных почв Западной Сибири // Мелиорация и водное хозяйство. 2020. № 1. С. 16 - 22.
9. Семененко Н.Н., Каранкевич Е.В., Авраменко Н.М. Влияние комплекса агробиотехнологических приёмов на продуктивность культур севооборота, эффективность удобрений и плодородие торфяно-минеральных почв Полесья // Почвоведение и агрохимия. 2017. № 1 (58). С. 94 - 109.
10. Ефимов В.Н. Торфяные почвы и их плодородие. Л.: Агропромиздат, 1986. 264 с.
11. Система применения органических и минеральных макро- и микроудобрений в севооборотах: рекомендации / В.В. Лапа и др. Минск: Ин-т почвоведения и агрохимии, 2012. 56 с.
12. Телицын В.Л. Техногенная эволюция и оптимальное использование торфяных почв. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 264 с.
13. Моторин А.С. Последействие минеральных удобрений на торфяных почвах под многолетними травами в условиях Западной Сибири // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 3 (77). С. 20 - 24.
References
1. Skrynnikova I.N. Soil processes in cultivated peat soils. M.: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1961. 285 p.
2. Peterburgskiy A.V. Agrochemistry and physiology of plant nutrition. M.: Selkhozizdat, 1971. 253 p.
3. Motorin A.S. Moisture supply of perennial grasses on peat soils of the Northern Trans-Urals. Agrarnyi vestnik Urala. 2017; 12: 48-53.
4. Gimbarzhevsky V.R. Methods for processing peat-gley soils // Problems of melioration of Polesie: abstract. report scientific and technical conf. Part 2. Minsk, 1970. P. 46-49.
5. Shevchenko V.A., Soloviev A.M., Popova N.P. Theoretical and practical aspects of the influence of different-depth methods of tillage and crop rotations, including biological ones, on the indicators of soil fertility of reclaimed lands of the Non-Chernozem Zone. M.: FGBNU «VNIIGiM named after A.N. Kostyakov», 2019. 182 p.
6. Mazhaisky Yu.A., Kurchevsky S.M. Increasing the productivity of shallow peat soils with the introduction of mineral additives. Agrochemical Herald. 2015; 1: 15-17.
7. Meerovsky A.S. Problems of use and conservation of peat soils. News of Science and Technologies. 2012; 23(4): 3-9.
8. Motorin A.S. Fertility of peat soils of Western Siberia. Melioration and Water Management. 2020; 1: 16-22.
9. Semenenko N.N., Karankevich E.V., Avramenko N.M. Influence of a complex of agro-biotechnological methods on the productivity of crop rotation, fertilizer efficiency and fertility of peat-mineral soils of Polesie. Soil Science and Agrochemistry. 2017; 58(1): 94-109.
10. Efimov V.N. Peat soils and their fertility. L.: Ag-ropromizdat, 1986. 264 p.
11. Application system of organic and mineral macro-and microfertilizers in crop rotations: recommendations / V.V. Lapa et al. Minsk: Institute of Soil Science and Agrochemistry, 2012. 56 p.
12. Telitsyn V.L. Technogenic evolution and optimal use of peat soils. Novosibirsk: Publishing House of SO RAN, 2004. 264p.
13. Motorin AS The aftereffect of mineral fertilizers on peat soils under perennial grasses in Western Siberia. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2019; 77(3): 20-24.
Александр Севостьянович Моторин, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, a.s.motorin@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-5318-0015
Alexander S. Motorin, Doctor of Agriculture, Professor, a.s.motorin@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-5318-0015
Статья поступила в редакцию 27.03.2022; одобрена после рецензирования 18.04.2022; принята к публикации 11.05.2022.
The article was submitted 27.03.2022; approved after reviewing 18.04.2022; accepted for publication 11.05.2022. -♦-
Научная статья УДК 631.417
doi: 10.37670/2073-0853-2022-95-3-21-26
Пространственная вариабельность гумусового состояния собственно-серых лесных почв Северного Зауралья
Светлана Михайловна Каюгина, Диана Васильевна Ерёмина
Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
Аннотация. Изучено гумусовое состояние собственно-серых лесных почв Северного Зауралья. Проведена оценка пространственного варьирования анализируемых показателей. Объектом исследования стали целинные почвы подтаёжной и лесостепной зон юга Тюменской области. Было заложено и описано 111 почвенных разрезов. Результаты лабораторных исследований обработаны методами вариационной статистики с помощью надстройки «Анализ данных» MSExcel. Установлено, что в горизонте A\ собственно-серых лесных почв содержание гумуса составляет 3,24 ± 0,66 % от массы, пространственное варьирование оценивается как среднее (Cv = 20 %). Преобладают почвы с содержанием гумуса ниже среднего, что указывает на тенденцию снижения количества органического вещества в верхней части почвенного профиля. Содержание общего азота в горизонте Aj составляет 0,18 ± 0,05 % при соотношении C:N, равном 10,9 ± 1,30. Выявлено, что в большинстве исследованных почвенных образцов отношение углерода к азоту выше среднего, что указывает на тенденцию улучшения качества гумуса в ходе эволюции изучаемого подтипа. Запасы органического вещества в горизонте A\ изменяются в широком диапазоне от 23 до 123 т/га и в среднем по выборке составляют 74 т/га. Собственно-серые лесные почвы уступают по эффективному плодородию чернозёмам, однако при правильном их использовании они могут быть вовлечены в сельскохозяйственный оборот. Полученные результаты могут быть применены при разработке агрохимических мероприятий, направленных на повышение плодородия собственно-серых лесных почв Северного Зауралья.
Ключевые слова: серые лесные почвы, гумус, общий азот, отношение C:N, плодородие, почвообразование.
Для цитирования: Каюгина С.М., Ерёмина Д.В. Пространственная вариабельность гумусового состояния собственно-серых лесных почв Северного Зауралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 3 (95). С. 21 - 26. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-95-3-21-26.
