CC BY
20
мечаются при обработке плоскорезом-глубокорыхлителем ПГ-3-100.
Заключение. Наименьшие значения энергетических показателей: удельная мощность - 0,25 кВт/м2 и удельный расход топлива - 30,5 мг/м2 - установлены при обработке плоскорезом-глубокорыхлителем ПГ-3-100.
Литература
1. Кузыченко Ю.А., Кулинцев В.В. Оптимизация систем основной обработки почвы в полевых севооборотах на различных типах почв Центрального и Восточного Предкавказья: монография. Ставрополь: АГРУС Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2012. 168 с.
2. Кобозев А.К. Исследование эксплуатационных показателей тракторов Т-150 (К) на пахоте: автореф.дисс. ...канд. тех. наук. Ставрополь, 1978. 18 с.
3. Кузыченко Ю.А., Кулинцев В.В., Кобозев А.К. Обобщённая оценка дифференциации систем основной обработки почвы под культуры севооборота //Достижения науки и техники АПК. 2017. Т.31. № 8. С. 28 - 30.
4. ОСТ 70.4.1.-80. Испытание сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для глубокой обработки почвы. Программа и методы испытаний.
5. Нагорный Н.Н., Белоткач М.П. Энергетическая оценка почвообрабатывающих орудий //Тракторы и сельхозмашины. 1980. № 7. С. 12-13.
Кобозев Анатолий Кузьмич, кандидат технических наук, профессор кафедры «Машины и технологии в АПК» ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ, 355017, Российская Федерация, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12, тел. 89283280684, E-mail: stgau@stgau.ru
Кузыченко Юрий Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ», 356241, Российская Федерация, Ставропольский край, г. Михайловск, ул. Никонова, 49, тел. 89097677313, E-mail:smc.yuka@yandex.ru
Kobozev Anatoly Kuzmich, Candidate of Technical Sciences, Professor of the Department "Machines and Technologies in the Agroindustrial Complex" FSBEI HE Stavropol State Agrarian University, 355017, Russian Federation, Stavropol, Zootechnichesky, 12, tel. 89283280684, E-mail: stgau@stgau.ru
Kuzychenko Yuriy Alekseevich, Doctor of Agricultural Sciences, Chief Researcher of the FSBSI "North Caucasus FARC", 356241, Russian Federation, Stavropol Territory, Mikhailovsk, Ni-konov st, 49, tel. 89097677313, E-mail: smc.yuka@yandex.ru
D0I:10.25930/0372-3054-2018-1-11-41-500 УДК 631.445.4|.46:631.5633.112,,324"
ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПРИ РАЗНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ
Е.А. Менькина, А.А. Воропаева
Изучали влияние технологии прямого посева без обработки почвы (No-till) и общепринятую технологию для данной зоны края, эффект разных доз минеральных удобрений и различных предшественников на агрохимические показатели, реакцию почвенной среды и микробиологическую активность почвы. Установлено, что азотные удобрения оказывают положительное влияние на накопление нитратного азота в почве. Внесение аммиачной селитры N52 после предшественника кукуруза увеличивает содержание N03 на No-till в 8 раз, на традиционной обработке - в 6 раз. Содержание нитратного азота в почве на всех вариантах с традиционной технологией выше, чем на делянках с технологией без обработки почвы. По предшественнику горох показатель N03 в почве выше на 35%, чем по предшественнику кукуруза, кроме варианта с внесением N52, здесь проявил себя предшественник кукуруза (24,2 мг/кг по технологии No-
till и 19,8 мг/кг по традиционной технологии). Результаты исследований показали среднее содержание фосфора на вариантах опыта от 15,0 на контрольном варианте с технологией No-till до 30,1 мг/кг при внесении N12P52 на варианте без обработки почвы. Внесение полной дозы удобрений увеличивает содержание фосфора в почве, но наибольшее его количество отмечено на варианте с внесением N12P52 по предшественнику горох в системе No-till, что в два раза выше, чем на контрольном варианте. Под влиянием полной дозы удобрений N52P52K52 увеличивается количество калия в почве на 19,7%. Наибольшее содержание калия отмечено на вариантах по предшественнику горох - в среднем на 5%. Общая численность аммонифицирующих микроорганизмов колебалась в пределах от 39,5х105 КОЕ/г до 2329,5х105 КОЕ/г, аминоавтотрофных - от 54,1х105 КОЕ/г до 2312,1 х 105 КОЕ/г
Ключевые слова: традиционная технология, технология без обработки почвы, агрохимические показатели, удобрения, микроорганизмы
CHANGE OF AGROCHEMICAL AND MICROBIOLOGICAL PROPERTIES OF THE COMMON CHERNOZEM AT DIFFERENT TECHNOLOGIES OF WINTER WHEAT CULTIVATION
Е.А. Menkina, A.A.Voropayeva
The influence of direct seeding technology without tillage (No-till) and conventional technology for a given zone of this Territory, the effect of different doses of mineral fertilizers and various precursors on agrochemical indices, reaction of the soil environment and microbiological activity of the soil were studied. Nitrogen fertilizers exert positive impact on the accumulation of nitrate nitrogen in the soil. The application of N52 ammonium nitrate after the corn predecessor increases the content of NO3 by No-till by 8 times, by the traditional treatment it increases by 6 times. The content of nitrate nitrogen in the soil on all variants with traditional technology is higher, than on the plots with the technology without tillage. According to the pea predecessor NO3 indicator in the soil is 35% higher, than in the case of the corn predecessor, except for the variant with application of N52, the corn predecessor has proved itself here (24,2 mg/kg by No-till technology and 19,8 mg/kg by traditional technology). The results of researches have shown the average content of phosphorus in the trial versions from 15,0 on control variant with No-till technology to 30,1 mg/kg at application of N12P52 in the variant without tillage. The application of a full dose of fertilizers increases the content of phosphorus in the soil, but his largest amount is noted on the variant with the application of N12P52 according to the pea predecessor in the No-till system that is twice higher, than in the control variant. Under the influence of a full dose of the N52P52K52 fertilizers the amount of potassium in the soil increases by 19,7%. The largest content of potassium is noted in the variants for the pea predecessor on the average for 5%. The total number of ammonifying microorganisms ranged from 39,5*105 to 2329,5*105, aminoautotrophic from 54,1*105 to 2312,1x105 units.
Key words: traditional technology, technology without treatment of the soil, agro-chemical indicators, fertilizers, microorganisms
Введение. Важную роль в увеличении продукции растениеводства и оптимизации основных показателей плодородия почв принадлежит обработке почвы. Основная задача обработки почвы в черноземной зоне - сохранение влаги. При систематической обработке черноземов создается пахотный слой определенной мощности, в котором наблюдаются наиболее высокая динамика биологических процессов, обмен со средой, минерализация и гумификация органического вещества, оптимальные показатели эффективного плодородия [1]. В то же время обработка черноземов, наряду с положи-
тельным влиянием на их свойства и продуктивность, имеет и негативные последствия. Так, частые рыхления, активизируя биологические процессы и минерализацию органического вещества, приводят к ухудшению показателей гумусового состояния и физических свойств черноземов, а нередко и к развитию эрозии. Возделывание предшествующей культуры - не только средство повышения урожайности основной культуры, но также агротехнический прием по обогащению почвы органическим веществом - основным источником энергии для развития микрофлоры. Пожнивные растительные остатки - это практически единственный резерв поддержания и увеличения органического вещества в наших почвах.
Численность микроорганизмов в почве зависит от многих факторов: климатических условий, химического состава почвы и физических условий в ней, ее структуры, характера растительного покрова [3]. На численный состав микрофлоры оказывают влияние обработка почвы, предшественник, а также дозы вносимых удобрений.
Многочисленными исследованиями, проведенными как в нашей стране, так и за рубежом, установлено, что можно довольно быстро добиться интенсификации процессов, протекающих в почве [4, 5]. Применение минеральных удобрений увеличивает активность микробиологических процессов в почвах [6, 7, 8]. Для решения проблемы эффективного и рационального использования минеральных удобрений нужен комплексный подход, где важное значение будет принадлежать микробиологическим исследованиям.
Основным источником энергии для развития микрофлоры является органическое вещество. Возделывание предшествующей культуры влияет на обогащение почвы органическим веществом и повышение урожайности основной культуры. От количества пожнивных остатков и их состава зависит их влияние на плодородие почв и поч-венно-биологические процессы. Заделка растительных остатков после уборки урожая приводит к повышению численности микрофлоры независимо от типа почвы, причем важно установить, какие микроорганизмы развиваются и какие микробиологические процессы активируются. Это зависит в основном от состава и содержания азота в растительных остатках. Так, при наличии бедных азотом растительных остатков активируются процессы, приводящие к снижению количества усвояемого азота. Эти факторы следует учитывать при подборе предшественников и определении доз удобрений.
Материал и методы исследования. Исследования проводились в 2017 году на экспериментальном поле ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ», расположенном в зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья. Годовое количество осадков колеблется от 550 до 570 мм, за вегетационный период выпадает 350-400 мм, ГТК 0,91,1. Сумма эффективных температур 3000-32000С, продолжительность безморозного периода 180 дней. Лето довольно жаркое, со среднемесячной температурой июля 22-240С, максимальная температура может достигать +400С.
Почва опытного участка - чернозем обыкновенный среднемощный слабогуму-сированный тяжелосуглинистый на лёссовидных суглинках. Содержание гумуса (по Тюрину) - 3,42-3,67%; подвижного фосфора и обменного калия (по Мачигину) - 12-22 и 187-240 мг/кг почвы соответственно; количество нитратного азота (по Грандваль-Ляжу) зависело от предшественника: и находилось по гороху в пределах 9,4-15,1; по кукурузе - 2,2-7,5мг/кг; рН водной суспензии - 6,6-7,2.
В опыте изучались четыре варианта рядкового внесения разных видов и доз минеральных удобрений - контроль (без удобрений), N12P52 (аммофос, 1,0 ц/га), N52P52K52 (нитроаммофоска, 3,3 ц/га), N52 (аммиачная селитра, 1,5 ц/га).
Обработка почвы включала два варианта: прямой посев без обработки почвы (No-till) и общепринятая технология обработки почвы для данной зоны края.
Озимая пшеница высевалась по двум предшественникам - гороху и кукурузе.
Повторность опыта трёхкратная во времени и пространстве. Площадь делянки 132 м . Размещение вариантов опыта систематическое в двух ярусах.
При проведении исследований использовались общепринятые методики и существующие ГОСТы: рН почвенной суспензии (ГОСТ 26423-85); подвижные соединения фосфора и калия по Мачигину (ГОСТ 26205-91); нитратный азот - дисульфофеноловым методом по Грандваль-Ляжу; микроорганизмы выявляли по общепринятым методикам, использующие органические формы азота, методом подсчета колоний на плотной питательной среде на мясопептонном агаре (МПА); микроорганизмы (в том числе актино-мицеты), способные использовать минеральные формы азота, выявляли на среде Чапека [9]. Определение коэффициента минерализации органических веществ в почве по соотношению численности микроорганизмов, выросших на среде Чапека к микроорганизмам, выросшим на МПА; коэффициент микробиологической трансформации органического вещества (КМТОВ) рассчитывали по соотношению количества микроорганизмов, выросших на питательных средах, по формуле: (МПА+Чапека) X (МПА/Чапека) [10]; статистическая обработка экспериментальных данных выполнена с помощью дисперсионного и корреляционно-регрессионного методов математического анализа на персональном компьютере по Б.А. Доспехову [11].
Почвенные образцы отбирали в трехкратной повторности из слоя 0-20 см осенью, после посева озимой пшеницы.
Результаты исследования и их обсуждение. Важными показателями плодородия почв являются содержание нитратного азота, подвижного фосфора и калия. Результаты исследований показали, что варианты опыта отличаются между собой агрохимическими показателями (табл. 1).
Таблица 1 - Агрохимические показатели почв при разных способах обработки и по разным предшественникам
Вариант No-till Традиционная
горох кукуруза горох кукуруза
Содержание азота в почве, мг/кг
Контроль 4,8 2,9 5,5 3,4
N12P52 5,0 3,6 8,3 6,7
N52P52K52 9,8 6,3 16,7 10,1
N52 11,7 24,2 13,3 19,8
Содержание фосфора в почве, мг/кг
Контроль 15,0 16,0 16,9 19,0
N12P52 30,1 19,1 20,7 29,4
N52P52K52 19,9 19,9 28,9 22,8
N52 17,6 16,7 20,1 19,8
Содержание калия в почве, мг/кг
Контроль 230 219 277 268
N12P52 254 253 305 286
N52P52K52 308 257 317 308
N52 239 233 292 283
Содержание рН в почве
Контроль 6,54 6,29 6,25 6,39
N12P52 6,36 6,34 6,37 6,48
N52P52K52 6,26 6,20 6,28 6,23
N52 6,20 6,15 6,15 6,22
Основным источником поступления азота в почву являются отмершие остатки растений, животных и микроорганизмов. В процессе сельскохозяйственного использования почв дополнительное количество азота поступает с органическими и минераль-
ными удобрениями. Высокое содержание азота отмечено на вариантах с внесением аммиачной селитры N52 после предшественника кукуруза как на No-till, так и на традиционной обработке (24,2 и 19,8 мг/кг соответственно). При внесении N52 по гороху содержание азота в почве увеличилось по сравнению с контрольным вариантом в среднем в два раза.
Результаты исследований показали среднее содержание фосфора на вариантах опыта от 15,0 до 30,1 мг/кг. Внесение минеральных удобрений способствует его увеличению. Наибольшее количество отмечено на варианте с внесением N12P52 по предшественнику горох в системе No-till, что в два раза выше, чем на контрольном варианте. Если при применении аммиачной селитры количество фосфора увеличивается всего на 11%, то при внесении полной дозы удобрений N52P52K52 - на 38%, N12P52 - 48%.
Калий способствует поступлению воды в клетку и повышает тургор, осмотическое давление и водоудерживающую способность растений. Только при оптимальном калийном питании обеспечивается нормальная жизнедеятельность биоколлоидов, необходимая для протекания всех процессов обмена веществ в клетке. На контрольных вариантах содержание калия в почве колеблется от 219 до 277 мг/кг. Внесение полной дозы удобрений N52P52K52 увеличивает его количество в почве на 19,7%.
При оценке почв большое значение имеет реакция почвенной среды, что важно для характеристики среды обитания микробного сообщества (табл. 1). Исследования почвенных растворов показали в среднем слабокислую реакцию (6,15-6,54). Внесение азотных удобрений приводит к увеличению кислотности почвы.
Традиционно микробиологическая характеристика почв начинается с учета общей численности микроорганизмов. Проведено большое количество исследований, в которых оценка минеральных удобрений осуществлялась по изменению численности микроорганизмов. Анализ полученных данных по общей численности основных групп микроорганизмов показал, что почва на разных вариантах опыта характеризовалась достоверными различиями по данному показателю (табл. 2). Общая численность аммонифицирующих микроорганизмов колебалась в пределах от 39,5 х 105 КОЕ/г до 2329,5х105 КОЕ/г, аминоавтотрофных - от 54,1 х 105 КОЕ/г до 2312,1 х 105 КОЕ/г.
Таблица 2 - Численность микроорганизмов, 105 в 1 г АСП
Вариант No-till Традиционная
горох кукуруза горох кукуруза
МО, использующие органические формы азота
Контроль 47,8 39,5 62,8 52,4
N12P52 54,0 157,6 49,3 46,7
N52P52K52 1022,9 2329,5 392,3 1554,2
N52 679,4 1605,3 134,3 373,9
МО, использующие минеральные формы азота
Контроль 54,1 163,2 76,0 66,6
N12P52 109,7 93,5 150,6 80,5
N52P52K52 649,5 1632,9 666,7 522,6
N52 974,5 2312,1 309,9 236,7
Максимальная численность микроорганизмов была отмечена при дозе полного минерального удобрения На вариантах без обработки почвы активность поч-
венной микрофлоры выше, чем на вариантах с традиционной обработкой. При внесении полной дозы удобрения численность микроорганизмов по пропашным предшественникам была выше, чем по гороху.
Активность минерализации усиливается при интенсивном земледелии, и поэтому очевидна необходимость определения отношения численности микроорганизмов,
развивающихся на поздних стадиях минерализационного процесса и утилизирующих низкомолекулярные соединения и гумусовые вещества к численности микроорганизмов, разрушающих свежие растительные и животные остатки, иными словами, определение коэффициента минерализации (табл.3).
Высокий уровень минерализационных процессов обусловливает повышенную скорость разложения свежих растительных остатков и накопление самых разнообразных продуктов их промежуточной минерализации.
Таблица 3 - Показатели активности микробиологических процессов в почве
Вариант No-till Традиционная
горох кукуруза горох кукуруза
Коэффициент минерализации органических веществ в почве
Контроль 1,13 4,13 1,21 1,27
N12P52 2,03 0,59 3,05 1,72
N52P52K52 0,63 0,70 1,70 0,34
N52 1,43 1,44 2,31 0,63
Коэффициент микробиологической трансформации органического вещества
Контроль 90,03 49,06 114,69 93,63
N12P52 80,58 423,24 65,44 73,79
N52P52K52 2633,87 5652,77 623,14 6176,35
N52 1153,06 2719,87 192,50 964,53
Из таблицы 3 мы видим, что значение коэффициента минерализации почти на всех вариантах опыта выше единицы, это указывает на доминирование биохимических процессов распада органического вещества над его синтезом, что свидетельствует о снижении продуктивности и экологической устойчивости агроэкосистем.
Нами проведен трехфакторный дисперсионный анализ количества разных групп микроорганизмов (табл. 4). Факторами выступали способы обработки, предшественники и удобрения. Наиболее значимым было влияние удобрений, степень которого находилась в пределах от 37,4 до 53,9%. Остальные факторы достоверны, но оказывают незначительное влияние.
Таблица 4 - Результаты трехфакторного дисперсионного анализа количества разных групп микроорганизмов от факторов
Показатели Фактор Рфакт F05 Влияние, %
Микроорганизмы, использующие органические формы азота А - способ обработки 103,7 4,0 7,9
В - предшественник 134,5 4,0 10,3
С - удобрения 235,5 2,7 53,9
Для опыта данной группы микроорганизмов 82,0 1,8
Микроорганизмы, использующие минеральные формы азота А - способ обработки 142,0 4,0 15,4
В - предшественник 32,2 4,0 3,5
С - удобрения 115,1 2,7 37,4
Для опыта данной группы микроорганизмов 55,9 1,8
рН А - способ обработки 0,0 4,5 0,0
В - предшественник 0,0 4,5 0,1
С - удобрения 1,2 3,2 14,0
Для опыта рН 0,7 2,4
Продолжение таблицы 4
Азот А - способ обработки 2,5 4,5 2,2
В - предшественник 0,0 4,5 0,0
С - удобрения 23,1 3,2 60,1
Для опыта по азоту 6,55 2,4
Фосфор А - способ обработки 5,4 4,5 7,5
В - предшественник 0,4 4,5 0,6
С - удобрения 8,9 3,2 37,4
Для опыта по фосфору 3,56 2,4
Калий А - способ обработки 91,0 4,5 46,7
В - предшественник 10,2 4,5 5,3
С - удобрения 21,5 3,2 33,2
Для опыта по калию 11,98 2,4
На реакцию почвенной среды, содержание азота и фосфора оказали влияние только удобрения, тогда как на содержание калия в почве повлияла также обработка почвы.
Заключение. Азотные удобрения оказывали достаточно высокое положительное влияние на накопление нитратного азота в почве (в 2,5-8 раз), как за счет его поступления и иммобилизации, так и в результате большего накопления элемента с биомассой соломы, пожнивных и корневых остатков основных культур. Наибольшее содержание фосфора получено на вариантах с внесением аммофоса и нитроаммофоски, в среднем 4,8 и 22,9 мг/кг соответственно. В посевах озимой пшеницы по предшественнику горох содержание калия в почве выше, чем по кукурузе, также этот показатель при применении традиционной технологии превышает вариант без обработки почвы. Микробиологическая активность при внесении полной дозы удобрений показала хорошие результаты - от 392,3 до 2329,5 х105 КОЕ/г АСП, что значительно выше, чем на контрольном варианте. Коэффициент минерализации при внесении N52P52K52 не превышает единицы, что говорит об экологической устойчивости данного варианта.
Литература
1. Королев В.А., Громовик А.И., Боронтов О.К. Изменение основных показателей плодородия чернозема выщелоченного при разных способах основной обработки //Почвоведение. 2016.
№ 1.С. 107-114.
2. Дедов А.В. Земледелие Центрально-Черноземной зоны с основами почвоведения и агрохимии. Воронеж, 2008. 358 с.
3. Руссель С. Микроорганизмы и жизнь почвы. М. Колос, 1977. 222 с.
4. Котлярова Е.Г. Динамика органического вещества почвы в системе ландшафтного земледелия //Земледелие. 2015. № 3. С. 20-24.
5. Турусов В.И., Гармашов В.М., Нужная Н.А., Гармашова Л.В. Влияние обработки почвы, удобрений и гербицидов на микробный ценоз чернозема обыкновенного //Агрофизика. 2016. № 2. С. 10-17.
6. Менькина Е.А. Биологическая активность почв на разных подурочищах ландшафта в зависимости от дозы минеральных удобрений //Проблемы плодородия почв на современном этапе развития: Сб.матер. Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: РИО ПГСХА, 2002. С. 54-56.
7. Менькина Е.А. Активность почвенных микроорганизмов на разных типах угодий //Бюллетень Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства, 2012. №4. С. 298-301.
8. Менькина Е.А., Орлова А.А. Влияние минеральных удобрений на общую численность микроорганизмов на разных таксонах ландшафта Ставропольской возвышенности //Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса: Сб. матер. Всероссийская
конференция студентов и молодых ученых с элементами научной школы. - Астрахань, 2009. С. 118-121.
9. Методы почвенной микробиологии и биохимии /Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд -во Моск. ун-та, 1991. 304 с.
10. Муха В.Д., Картамышев Н.Н., Кочетов И.С. и др. Агропочвоведение - М: Колос, 1994. 528 с.
11. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). - Изд. 5-е доп. и перераб. - М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
Менькина Елена Александровна, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории почвоведения и агрохимии, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр», 356241, Ставропольский край, г. Михайловск, ул. Никонова, 49, тел. 8-918-747-49-97 E-mail: zzigen@list.ru
Воропаева Анастасия Анатольевна, аспирант, младший научный сотрудник лаборатории почвоведения и агрохимии, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр»,, 356241, Ставропольский край, г. Михайловск, ул. Никонова, 49, тел. 8-906-477-26-19, E-mail: sniish@mail.ru
Menkina Elena Aleksandrovna, Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher of Laboratory of Soil Science and Agrochemistry, Federal State Budgetary Scientific Institution "North Caucasus FARC", 356241, Stavropol Territory, Mikhaylovsk, Nikonov St., 49, ph. 8-918-747-49-97 E-mail: zzigen@list.ru
Voropayeva Anastasia Anatolyevna, graduate student, Junior Researcher of Laboratory of Soil Science and Agrochemistry, Federal State Budgetary Scientific Institution "North Caucasus FARC", 356241, Stavropol Territory, Mikhaylovsk, Nikonov St., 49, ph. 8-906-477-26-19, E-mail: sniish@mail.ru
