CC BY
23
Вестник Курганской ГСХА № 4, 2017 Стмкоэсозяжтжмьш науки 17
УДК 631.4
А. А. Ахтямова
ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЗАПАХАННОЙ СОЛОМЫ
ПОД ДЕЙСТВИЕМ АГРОХИМИКАТОВ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕВЕРНОГО
ЗАУРАЛЬЯ», ТЮМЕНЬ, РОССИЯ
A. A. Ahtyamova
CHANGES IN THE CHEMICAL COMPOSITION OF STRAW PLOWED UNDER THE ACTION
OF AGROCHEMICALS FEDERAL STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION «NORTHERN TRANS-URAL STATE AGRARIAN UNIVERSITY», TYUMEN, RUSSIA
Анастасия Андреевна Ахтямова
Anastasia Andreevna Akhtyamova [email protected]
Аннотация. Почвы Сибири характеризуются неблагоприятным температурным и водным режимом, что негативно сказывается на активности почвенной микрофлоры. Это приводит к снижению темпов трансформации запахиваемых растительных остатков. Поэтому интерес к использованию препаратов, ускоряющих трансформацию растительных остатков поступающих в почву, многократно увеличивается. Исследования изменения химического состава соломы под действием агрохимикатов проводили на опытном поле кафедры почвоведения и агрохимии ГАУ Северного Зауралья, которое находится в лесостепной зоне Зауралья. Установлено, что запашка на глубину 10 см обработанной водой, мочевиной и гуминовым препаратом «Росток» соломы привела к уменьшению содержания азота на 13-17% относительно исходных значений в осенний период. Отношение С^ в этих растительных остатках увеличилось на 9-13 ед. в сравнении с исходными данными. Обработка соломы ферментативным препаратом «Компостный чай», наоборот, привела к увеличению содержания азота в ней на 7% относительно исходных значений. В нижележащих слоях прослеживалась аналогичная тенденция. Вымывание азота из соломы, обработанной Ростком, мочевиной и водой начинается уже в первый месяц после её запашки и продолжается до июня следующего года. За 12 месяцев экспозиции положи-
Введение. В современных условиях интенсификации сельского хозяйства предусматривает активное использование минеральных удобрений, внесение которых позволяет существенно увеличить урожайность зерновых культур при малых затратах. В связи с низкой экономической эффективностью органических удобрений хозяйства от них отказались Этому также способствовало появление хозяйств с узкой специализацией, в которых отсутствует животноводство. Это привело к появлению дефицита вносимых органических удобрений в почву и, следовательно, к снижению гумуса [1-2].
Использование соломы в качестве органических удобрений позволяет равномерно распределять её по полям независимо от их удалённости от хозяйства, при этом затраты на её заготовку и транспортировку отсутствуют [3]. Солома зерновых культур изначально бедна азотом и содержит большое количество лигнина, который трудно поддаётся разрушению почвенной микрофлорой [4]. Почвы Сибири в целом характеризуются неблагоприятным темпе-
тельное влияние на изменение химического состава запахиваемой соломы оказал ферментативный препарат «Компостный чай». Обработка соломы этим агрохимикатом способствовала увеличению в ней азота, содержание которого за 12 месяцев экспозиции достигло 1,09% от массы. Это в 1,6 раза больше относительно исходных значений. Использование остальных препаратов не оказало достоверного влияния на изменение химического состава запаханных растительных остатков.
Ключевые слова: запашка соломы; чернозём выщелоченный; агро-химикаты; Росток; Компостный чай; мочевина; содержание азота; отношение углерода к азоту.
Abstract. The soils of Siberia are characterized by adverse temperature and water regime. This adversely affects the activity of soil microflora. This leads to a reduction in the rate of transformation of plowing plant residues. Therefore, interest in the use of agrochemicals, accelerating the transformation of plant residues entering the soil, multiplied. Study changes in chemical composition of straw under the action of agrochemicals was carried out at the experimental field of chair of soil science and agrochemistry State agrarian University of Northern Zauralye, which is located in the forest-steppe zone of Zauralye. It is established that plowing to a depth of 10 cm treated water, urea and a sprig of straw led to decrease of nitrogen content to 13-17% relative to the initial values in the autumn. The ratio of C:N in these residues increased by 9 to 13 in comparison with the original data. Straw agrochemical "Compost tea" has led to an increase in the nitrogen content in it is 7% relative to the initial values. In the underlying layers was observed a similar trend. Leaching of nitrogen from straw, processed by the "Rostock", urea and water starts already in the first month after plowing and continues until June of next year. For 12 months of exposure positive influence on the change of chemical composition plowing straw had the enzymatic preparation of "Compost tea". Treatment of agrochemical straw that contributed to the increase of nitrogen, the content of which in the 12 months of the exposition made up 1.09% of the mass. This is 1.6 times more relative to the original values. The use of other preparations has not had a significant effect on the change in chemical composition of plant residues plowed.
Keywords: plowing straw; leached Chernozem; agrochemicals; Rostock; Compost tea; urea; nitrogen content; the ratio of carbon to nitrogen.
ратурным и водным режимом, что негативно сказывается на активности почвенной микрофлоры. Поэтому необходимость применения агрохимикатов, ускоряющих трансформацию растительных остатков поступающих в почву, многократно увеличивается [5].
В исследованиях многих российских и зарубежных учёных установлено, что применение биопрепаратов позволяет ускорить процессы трансформации растительных остатков в почве, а также снизить фитотоксичность продуктов её разложения и увеличить урожайность сельскохозяйственных культур [6-9].
Целью наших исследований было изучение влияние агрохимикатов на химический состав разлагающейся соломы.
Методика исследований. Исследования проводили на опытном поле кафедры почвоведения и агрохимии ГАУ Северного Зауралья, которое находится около д. Утешёво Тюменского района.
Исследования выполняли в зерновом севообороте (горохо-овсяная смесь - яровая пшеница - овёс) с 2013
по 2016 годы. Размеры делянки - 4х25 м (100 м2), учётная площадь - 50 м2. Размещение делянок последовательное, в четырёхкратном повторении. Солому зерновых культур измельчали и разбрасывали по вариантам. Учёт массы соломы яровой пшеницы и отбор её на опыт выполняли при сноповом анализе. Обработку почвы (отвальная), проводили после уборки культур на глубину 20-22 см. Весной при наступлении физической спелости почвы боронили в 4 следа. Непосредственно перед посевом почву культивировали на глубину 10 см. После посева почву прикатывали.
Почва - чернозём выщелоченный, тяжёлосуглини-стый, сформировавшийся на покровном суглинке с типичными для лесостепной зоны Зауралья признаками [10]. Содержание гумуса в пахотном слое варьировало от 7,65 до 9,05%, постепенно убывая с глубиной до 2% от массы почвы. Степень насыщенности основаниями варьировало по профилю в пределах 89-92% [11]. Запасы воды в метровом слое 0-100 см перед началом посевных работ достигали 185 мм.
Погодные условия в годы исследований были удовлетворительными для возделывания зерновых культур. Температура воздуха за вегетационный период 2015 и 2016 гг. превышала среднемноголетние значения в 1,3 и 1,5 раза соответственно. Количество выпавших осадков в 2014 и 2015 гг. соответствовало 365 и 344 мм, что выше нормы на 13 и 8%. Осадков в 2016 г выпало на 61 мм меньше сред-немноголетних значений - характер их распределения был неравномерным.
1. Предварительно высушенную и нарезанную (длиной не более 5 см) солому яровой пшеницы, массой 15 г помещали в пакеты из стеклоткани, после чего её обрабатывали следующими агрохимикатами:
2. Контроль, обработка соломы водой;
3. Раствор мочевины (1-процентный) - диамид угольной кислоты, распространенное азотистое удобрение с массовой долей азота 46%;
4. Натуральный гуминовый препарат «Росток» в концентрации 0,1%, стимулирующий рост и развитие растений, адаптируя их к природным и техногенным воздействиям [12, 13];
5. Экстракт продуктов жизнедеятельности дождевых чер-
Таблица 2 - Влияние агрохимикатов на динамику со,
вей (Soil improver 1%), содержащий ферменты и биологически активные вещества. «Компостный чай». Находится на стадии разработки и внедрения кафедрой общей биологии ГАУ Северного Зауралья.
Образцы размещали на поверхности почвы, прижимая металлическими штырями к её поверхности, для более тесного контакта. Закладку образцов соломы выполняли в третьей декаде сентября, после основной обработки почвы (таблица 1). Перед культивацией (май) образцы с глубины 0-10 см извлекали и опять заделывали после проведения всех агротехнических мероприятий (посев и прикатывание).
Таблица 1 - Схема закладки и извлечения соломы из почвы
Наименование Периоды экспозиции
I II III IV V
Закладка Сентябрь Сентябрь Сентябрь Сентябрь Сентябрь
Извлечение Октябрь Май Июнь Июль Сентябрь
Срок экспозиций, месяцев 1 8 9 10 12
Максимальная экспозиция длилась 12 месяцев на делянке, занятой под яровой пшеницей. После извлечения образцов остатки земли аккуратно сметали щёткой, а солому промывали в минимальном количестве холодной воды. Отмытую массу соломы помещали в термостат и сушили при температуре 105°С, после чего в ней определяли необходимые показатели: органическое вещество (ГОСТ 2798088); азот (ГОСТ 13496.4-93).
Результаты исследований. Запашка на глубину 10 см обработанной водой, мочевиной и Ростком соломы привела к уменьшению содержания азота на 13-17% относительно исходных значений в первый месяц экспозиции (таблица 2). Отношение С^ в этих растительных остатках увеличилось на 9-13 единиц в сравнении с исходными данными (таблица 3). Это объясняется вымыванием азота из соломы в осенний период года. Обработка соломы Компостным чаем, привела к увеличению содержания азота в ней на 7% относительно исходных значений. Это объясняется тем, что ферменты, входящие в состав Компостного чая, облегчают процесс питания почвенной микрофлоры, тем самым стимулируя её нарастание.
:ржания азота в запаханной соломе, %, 2013-2016 гг.
Варианты (фактор А) Глубина, см Исходное содержание Период экспозиции (фактор В)
I II III IV V
Контроль 10 0,69 0,57 0,53 0,64 0,81 0,92
20 0,40 0,35 0,52 0,63 0,49
30 0,37 0,29 0,51 0,57 0,56
Мочевина 10 0,69 0,57 0,48 0,42 0,45 0,50
20 0,59 0,37 0,37 0,37 0,33
30 0,61 0,32 0,33 0,32 0,32
Росток 10 0,69 0,60 0,62 0,61 0,70 0,76
20 0,67 0,67 0,57 0,64 0,72
30 0,66 0,66 0,58 0,66 0,70
Компостный чай 10 0,69 0,74 0,82 0,88 0,93 1,09
20 0,82 0,91 0,92 1,10 1,09
30 0,72 0,90 1,00 1,14 1,14
Период экспозиции: I - сентябрь-октябрь; II - сентябрь- май; III - сентябрь-июнь; IV - сентябрь-июль; V - сентябрь-сентябрь НСР05 по фактору А=0,03; НСР05 по фактору В=0,04; НСР05 по взаимодействию АВ=0,04
В соломе, обработанной мочевиной и запаханной на зиции (июль-сентябрь) содержание азота в ней увеличи-глубину 10 см, на протяжении июня происходило умень- лось с 0,42 до 0,50% от массы. Та же динамика содер-шение содержания азота. В последние 3 месяца экспо- жания азота прослеживалась и на варианте с соломой,
Вестник Курганской ГСХА № 4, 2017 аппыжахазтстт^ науки 19
обработанной Ростком, что достигло 0,76% от массы. Лидером по увеличению содержания азота стал вариант с соломой обработанной раствором Компостного чая, что доказывает преимущество ферментативного перед химическими препаратами в условиях лесостепной зоны Зауралья.
Запашка соломы на глубину 20 см оказала больший эффект на динамику содержания азота в ней. В соломе, обработанной раствором воды (контроль) и мочевины, в осенне-весенний период (1-2 экспозиция) содержание азота уменьшилось на 49 и 46% относительно исходных значе-
В слое почвы 20-30 см снижается биологическая активность в сравнении со слоем 0-20 см, что подтверждается в исследованиях Н.И. Владыкиной [14]. Обработка растительных остатков Компостным чаем простимулировала микрофлору, что обусловливает повышение содержания азота в соломе независимо от глубины её запашки, достигая 1,09-1,14% от массы. На вариантах с обработанной Ростком соломой освоение микрофлорой наблюдалось через 10 месяцев экспозиции. В исследованиях О.С. Безугловой (2001) и В.В. Тихонова с соавторами (2010) было установлено, что обработка гуми-новыми препаратами увеличивает микробиологическую активность почвы, данный факт отмечается и другими учеными [15-18]. В вариантах с обработкой соломы водой и мочевиной происходило вымывание азота из неё на протяжении всего года.
Выводы. Обработка запахиваемой соломы Компостным чаем оказало положительное влияние на почвенную микрофлору уже в осенний период, содержание азота в ней увеличилось с 0,69 до 0,82% от массы. Раствор мочевины и Ростка не оказали достоверного влияния на изменение химического состава запаханной соломы в процессе ее разложения.
Список литературы
1 Ерёмин Д.И., Ерёмина Д.В., Уфимцева М.Г. Состояние старопахотных чернозёмов лесостепной зоны Зауралья. Аграрная наука. 2014. №6. С. 8-10.
2 Ерёмин Д.И., Ахтямова А.А. Возможности ускорения разложения соломы яровой пшеницы в условиях лесостепной зоны Зауралья. Агропродовольственная политика России. 2015. №4. С. 35-38.
3 Ерёмин Д.И., Ахтямова А.А. К вопросу стабилизации гумусного состояния пахотных чернозёмов за счёт запашки соломы зерновых культур. Вестник Красноярского госу-
ний, что составило 0,35 и 0,37% соответственно. При этом отношение С^ в соломе увеличилось на 19 и 28 единиц относительно исходных значений, что обусловлено вымыванием азота из неё. Обработка растительных остатков Ростком не оказала влияния на динамику азота - отклонения были в пределах ошибки опыта. Обработка соломы Компостным чаем способствовала увеличению в ней азота, достигнув за 12 месяцев экспозиции 1,09% от массы, что в 1,6 раза больше относительно исходных значений. Компостный чай способствует увеличению микроорганизмов, накапливая аммонийные формы азота.
дарственного аграрного университета. 2017. №4 (125). С. 32-38.
4 Ерёмин Д.И., Ахтямова А.А. К вопросу о стабилизации питательного режима за счёт запашки соломы зерновых культур. Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2016. №4 (35). С. 21-26.
5 Ерёмин Д.И., Ахтямова А.А. Регулирование скорости разложения запахиваемой соломы в лесостепной зоне Зауралья. Агропродовольственная политика России. 2016. №12 (60). С. 54-57.
6 Русакова И.В., Воробьёв Н.И. Использование биопрепарата Баркон для инокулирования соломы, применяемой в качестве удобрения. Достижения науки и техники АПК. 2011. №8. С. 25-28.
7 Елихин И.В. Ультрагумат как альтернатива азотным удобрениям при запашке соломы. Проблемы механизации агрохимического обеспечения сельского хозяйства. 2013. №5. С. 130-134.
8 Abro S., Tian X., Youle D., Ba Y., Li M., Wu F. Influence of microbioal inoculants on soil response to properties with and without straw under different temperature regimes. Affican Journal of Microbiology Research. 2011. No. 4 (19). Pp. 3054-3061.
9 Gaind S., Nain L. Chemical and biological properties of wheat soil in response to paddy straw in corporation and its Biodegradation by fungal inoculants. Biodegradation. 2007. No. 18 (4). Pp. 495-503.
10 Абрамов Н.В., Ерёмин Д.И. Формирование профиля чернозёмов выщелоченных Северного Зауралья в условиях длительной распашки. Достижения науки и техники АПК. 2012. № 3. С. 7-9.
11 Ерёмин Д.И., Ерёмина Д.В., Фисунова Ж.А. Физические свойства выщелоченных чернозёмов Северного Зауралья в условиях длительного сельскохозяйственного использования. Аграрный вестник Урала.
Таблица 3 - Влияние агрохимикатов на соотношение углерода к азоту в запаханной соломе, ед., 2013-2016 гг.
Варианты Глубина заделки, см Исходное значение Экспозиция
I II V
Контроль 10 67 80 86 48
20 113 131 89
30 122 158 79
Мочевина 10 67 80 95 86
20 78 122 131
30 74 140 134
Росток 10 67 76 73 56
20 68 68 61
30 68 68 62
Компостный чай 10 67 62 55 40
20 55 50 40
30 63 51 38
Период экспозиции: I - сентябрь-октябрь; II - сентябрь-май; V - сентябрь-сентябрь.
2009. № 4. С. 60-65.
12 Грехова И.В. Гуминовый препарат из низинного торфа. Теоретическая и прикладная экология. 2015. №1. С. 87-90.
13 Дерябина Ю.М., Грехова И.В., Тихова В.Д. Анализ состава и структурных особенностей коммерческого гуминового препарата «Росток». В сборнике: Аналитика Сибири и Дальнего Востока. Материалы Х Всеросий-ской научной конференции международным участием. 2016. С. 127.
14 Владыкина Н.И. Активность целлюлозоразлагаю-щих микроорганизмов дерново-подзолистой почвы в севообороте. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014. №6 (43). С. 32-36.
15 Безуглова О.С. Гумусное состояние почв юга России. Ростон-на-Дону, 2001. 228 с.
16 Тихонов В.В. Якушев А.В., Завгородная Ю.А., Бы-зов Б.А., Демин В.В. Действие гуминовых кислот на рост бактерий. Почвоведение. 2010. №3. С. 333-341.
17 Mosley R. The effects of humates on remediation of hydrocarbon and salt contaminated soils. Proc. of the 5-th International Petroleum Environmental Cnference, Albuqerque, New Mexico, October 20 th-23 rd. 1998.
18 Безуглова О.С. Лыхманов В.А., Горцов А.В., Поли-енко Е.А. Влияние гуминового удобрения на структуру и микробиологическую активность чернозема южного под различными культурами. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. Т. 17. №6. С. 164-168.
References
1 Eremin D.I., Eremina D.V., Ufimceva M.G. State long-arable chernozems of forest-steppe zone of the Urals. Agrarnaya nauka (Agricultural science). 2014. No. 6. Pp.8-10 (in Russ.).
2 Eremin D.I., Ahtyamova A.A. the possibility of accelerating the decomposition of straw of spring wheat in conditions of forest-steppe zone of the Urals. Agroprodovol'stvennaya politi-ka Rossii (Agri-food policy in Russia). 2015. No. 4. Pp. 35-38 (in Russ.).
3 Eremin D.I., Ahtyamova A.A. To the question of stabilization of the humus status of arable topsoil due to plowing of straw of grain crops. Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvenno-go agrarnogo universiteta (Vestnik Krasnoyarsk state agrarian University). 2017. No. 4(125). Pp. 32-38 (in Russ.).
4 Eremin D.I., Ahtyamova A.A. To the question of stabilization of the nutrient regime due to the plowing of straw of grain crops. Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Vestnik Krasnoyarsk state agrarian University). 2016. No. 4(35). Pp. 21-26 (in Russ.).
5 Eremin D.I., Ahtyamova A.A. Regulation of the rate of decomposition zapihivanie straw in the forest-steppe zone of Zauralye. Agroprodovol'stvennaya politika Rossii (Agri-food policy in Russia). 2016. No. 12 (60). Pp. 54-57 (in Russ.).
6 Rusakova I.V., Vorobyev N.I. The use of a biological product Barkon for insulinopenia straw, used as fertilizer. Dostizheniya nauki i tekhniki APK (The achievements of science and technology of APC). 2011. No. 8.
Pp. 25-28 (in Russ.).
7 Elihin I.V. Ultrahuman as an alternative to nitrogen fertiliser in zapaska straw. Problemy mekhanizacii agrohimichesk-ogo obespecheniya sel'skogo hozyajstva (Problems of mechanization of agrochemical support of agriculture). 2013. No. 5. Pp. 130-134 (in Russ.).
8 Abro S., Tian X., Youle D., Ba Y., Li M., Wu F. Influence of microbioal inoculants on soil response to properties with and without straw under different temperature regimes. Affican Journal of Microbiology Research. 2011. No. 4 (19). Pp. 3054-3061.
9 Gaind S., Nain L. Chemical and biological properties of wheat soil in response to paddy straw in corporation and its Biodegradation by fungal inoculants. Biodegradation. 2007. No. 18 (4). Pp. 495-503.
10 Abramov N.V., Eremin D.I. Formation of the profile of leached Chernozem of Northern Urals in conditions of continuous cultivation. Dostizheniya nauki i tekhniki APK (The achievements of science and technology of APC). 2012. No. 3. Pp. 7-9 (in Russ.).
11 Eremin D.I., Eremina D.V., Fisunova J.A. Physical properties of leached chernozems of the Northern Urals in long-term agricultural use. Agrarnyj vestnik Urala (Agrarian Bulletin of the Urals). 2009. No. 4. Pp. 60-65 (in Russ.).
12 Grekhova I.V. Humic preparation from lowland peat. Teoreticheskaya i prikladnaya ehkologiya (Theoretical and applied ecology). 2015. No. 1. Pp. 87-90 (in Russ.).
13 Deryabina Y.M.,. Grekhova I.V, Tihova V.D. Analysis of the composition and structural characteristics of a commercial humic preparation "Rostock". V sbornike: Analitika Sibiri i Dal'nego Vostoka. Materialy H Vserosijskoj nauchnoj konferencii mezhdunarodnym uchastiem (In the collection: Analytics of Siberia and the Far East. Materials of X all-Russian scientific conference with international participation). 2016. P. 127 (in Russ.).
14 Vladykina N.I. Calculatorului activity of microorganisms in sod-podzolic soil in crop rotation. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka (Agricultural science Euro-North-East). 2014. No. 6(43). Pp. 32-36 (in Russ.).
15 Bezuglova O. S. Humus status of soils of South of Russia. Roston-on-don, 2001. 228 p. (in Russ.).
16 Tikhonov V.V., Yakushev A.V., Zavgorodniy Y.A., Byz-ov B.A., Demin V.V. Effect of humic acids on the growth of bacteria. Pochvovedenie (Soil science). 2010. No. 3. Pp. 333-341 (in Russ.).
17 Mosley R. The effects of humates on remediation of hydrocarbon and salt contaminated soils. Proc. of the 5-th International Petroleum Environmental Cnference, Albuqerque, New Mexico, October 20 th-23 rd. 1998.
18 Bezuglova O.S., Lichmanov V.A., Gorcow A.V., Po-lienko E.A. Influence of humic fertilizer on the structure and microbiological activity of the southern black soil under different crops. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk (Proceedings of the Samara scientific center Russian Academy of Sciences). 2015. V. 17. No. 6. Pp. 164168 (in Russ.).
