CC BY
36рис. 4. Урожайность озимых в сравнении с районным
-55,1.
Важно использовать материальные стимулы (доплаты) за накопление навоза и качество работ с удобрениями. Применение удобрений должно окупаться прибавками урожаев зерна:
0,6 ц, 1 кг д.в. минеральных удобрений - не менее 6-7 кг (зерн. ед.).
В условиях модернизации экономики агроном хозяйства (землепользователь) не только намечает лучшие доходные культуры, но и выбирает с учетом финансовой возможности (реальной государственной поддержки) соответствующую технологию для получения запланированной урожайности. От этого зависят дозы, сроки и способы внесения удобрений, а также их агрономическая и экономическая эффективность.
1 т подстилочного навоза - не менее
G.N. Nenajdenko, S.V. Gerasimov. FERTILIZER, FERTILITY, CROP (EXPERIENCE OF YURYEV-POLSKY VARIETY TESTING STATE AREA)
Summarized many years of experience in the use of fertilizers in crop rotation, ways to improve their effectiveness. Analyzed the effect of fertilizers on the yield of crops, the balance of major nutrients and fertility of gray forest soils. Recommendations on the rational use of local organic fertilizers are given.
Keywords: gray forest soils, the size of the application of fertilizers, the yield of crops, the balance of major nutrients, rational methods of fertilizer application.
УДК 631.872+631.874:631.46
изменение микробиологических показателей плодородия дерново-подзолистой почвы при использовании соломы и пожнивного сидерата
И.В. Русакова, к.б.н., Н.П. Шабардина — ВНИИОУ Россельхозакадемии
E-mail: [email protected]
На территории Владимирской области дерново-подзолистые почвы занимают около 65 % площади пашни, более половины из них характеризуются легким гранулометрическим составом, повышенной кислотностью, неудовлетворительным структурно-агрегатным состоянием, низким содержанием органического вещества. В условиях дефицита традиционных органических и минеральных удобрений одним из наиболее существенных по объему ресурсов воспроизводства плодородия пахотных почв являются легко возобновляемые биоресурсы агроценозов - корне-пожнивные остатки, нетоварная часть урожая зерновых и зернобобовых культур.
Ключевые слова: плодородие почвы, удобрение, солома, сидераты, микробиологические показатели.
Согласно Целевой программе «Воспроизводство плодородия почв Владимирской области на 2008 - 2012 годы», применение излишков соломы непосредственно на удобрение планируется довести до 72 тыс. т (36 % валового сбора) на площади 28,0 - 32,0 тыс. га. Запашка соломы обеспечит возврат в почву с каждой тонной в среднем 5 кг азота, 2 кг фосфора, 11 кг калия, 40 кг углерода, что в целом позволит дополнительно внести в пахотный слой 1296 т питательных элементов и 71,3 тыс. т органического вещества. Еще одним существенным биологическим фактором и ресурсом воспроизводства плодородия пахотных почв области может служить фитомасса сидеральных культур, в том числе по-укосных и пожнивных, возможности для возделывания которых имеются во
втором и третьем агроклиматических районах в центральной и южной частях Владимирской области, где пожнивный период составляет 71-78 дней с суммой активных температур 840-9300 и 135-149 мм осадков.
Свежее органическое вещество и элементы питания, возвращенные в почву с соломой и фитомассой сидера-тов, выполняют важнейшие агроэколо-гические функции: создают благоприятные эдафические условия и служат важнейшим энергетическим и трофическим ресурсом для гетеротрофных почвенных микроорганизмов. Несмотря на то, что результаты научных исследований свидетельствуют о том, что при использовании растительной биомассы послеуборочных остатков и сидератов в качестве удобрения улучшаются биологические, физические,
агрохимические показатели плодородия пахотных почв, повышается урожайность сельскохозяйственных культур [1-5], микробиологический аспект проблемы использования растительных остатков на удобрение все еще остается недостаточно изучен.
В длительном полевом опыте на опытном поле ГНУ ВНИИОУ с 1997 г. изучается влияние применения соломы зерновых и зернобобовых культур на воспроизводство плодородия дерново-подзолистой супесчаной почвы и продуктивность культур зернопропаш-ного севооборота: озимая пшеница -люпин - картофель - ячмень - однолетние травы (люпин + овес). Севооборот развернут в двух полях в трехкратной повторности в пространстве. В 20082010 гг. исследования проводили в звене севооборота (3-я ротация): ози-
№ 1 (59) 2012
Владимгрскт Земледелец!)
12
□ после озимой пшеницы ср.2008-2009 г.г. ■ после люпина ср.2009-2010 г.г.
фО^
рис. 1. Запасы мортмассы в пахотном слое почвы после озимой пшеницы (ср.2008-2009 г.г.) и люпина (ср.2009-2010 гг.)
1. Поступление органического вещества и элементов питания в почву с растительной биомассой
Вид биомассы Внесено в почву
сухого вещества, т/га С N Р2О5 К2О С : N
кг/га
Биомасса пожнивного сидера-та, в т.ч. 2,48 950 58,7 24,8 61,4 16,2
- надземная 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
мая пшеница - люпин (2008-2009 гг.)
- картофель (2009-2010 гг.). Удобрения вносили по схеме: 1. Контроль - без удобрений; 2. NPK - фон (N30P60K -под люпин, N90P90K120 - под картофель); 3. фон + солома озимой пшеницы (СОП), люпина (СЛ) по 3 т/га; 4. фон + СОП + пожнивной сидерат (ПС) + СЛ; 5. фон + СОП 3 т/га + ПС. Минеральные удобрения вносили весной под предпосевную культивацию. В качестве сидеральной культуры использовали горчицу белую, которую высевали после уборки зерна озимой пшеницы, измельчения и заделки соломы в верхнюю часть пахотного слоя тяжелой дисковой бороной БДТ-3. Сидераль-ная масса в варианте 4 была запахана плугом в начале октября, в варианте 5
- весной следующего года.
В данной работе рассматриваются вопросы, касающиеся количественных параметров изменения показателей биологического состояния дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайности люпина и картофеля при использовании в качестве удобрения соломы озимой пшеницы и люпина, раздельно и в сочетании с биомассой
g/iaSuMipckiü ЗемдеШеЩ)
пожнивного сидерата.
Биологическое состояние исследуемой дерново-подзолистой почвы оценивали по следующим показателям: запасы мортмассы (ММ) - учитывали по методике [6]; численность основных физиологических групп микроорганизмов (ФГМ)- методом учета на плотных и жидких питательных средах [7]; суммарную относительную биологическую активность (БА), когда за 100 % принимается контроль без удобрений [8]; коэффициент минерализации (КАА/МПА); содержание микробной биомассы - Смб [9]; нитрификацион-ную способность (НС) - по Кравкову. Математическую обработку экспериментальных данных и построение графиков проводили с использованием компьютерных программ Ехе1 и Statistica 6,0.
Согласно полученным данным, заделка в почву соломы озимой пшеницы, люпина и сидеральной фитомассы горчицы значительно увеличила поступление органического вещества и элементов питания в пахотный слой дерново-подзолистой почвы (табл. 1).
Обеспеченность агроэкосистем органическим веществом и источниками энергии зависит главным образом от запасов мортмассы, в составе которой преобладают мертвые растительные остатки, свежие и подвергшиеся первичной минерализации и являющиеся потенциальными источниками образования гумусовых веществ. Минеральные удобрения, увеличивая запасы элементов питания в почве, не могут обеспечить агроценозы
необходимой энергией.
Полученные данные продемонстрировали высокую чувствительность этого показателя к внесению соломы и сидеральной массы. Так, запасы ММ в пахотном слое почвы, учтенные после озимой пшеницы и составившие 3,37 и 3,04 т/га на контроле и фоновом варианте (соответственно), увеличились до 5,63 т/га при внесении 3 т/га СОП (вариант 3) и до 6,35 т/га на варианте СОП + ПС (рис.1). На следующий год после заделки соломы люпина на вариантах 3 и 4, запасы ММ были на 2,55 и 4,89 т/га выше, чем на варианте NPK. Увеличение содержания ММ можно рассматривать как положительный эффект, свидетельствующий о лучшей обеспеченности почвенной биоты трофическими ресурсами, источниками энергии и гумусообразования.
Солома озимой пшеницы с широким соотношением С и N (76,9) и зеленая масса пожнивной горчицы с высоким содержанием азотистых соединений представляют довольно контрастные по биохимическому составу и биодоступности органические субстраты. С учетом этого использование соломы зерновых культур в комбинации с зеленой массой сидератов более оптимально по сравнению с раздельным их внесением. При их сочетании и совместном внесении соотношение углерода и азота в фитомассе становится более благоприятным (28,9) для жизнедеятельности почвенной микрофлоры, в результате чего с одной стороны снижается слишком высокая интенсивность минерализации сидеральной биомассы, с другой - лигнинно-целлю-лозный комплекс в соломе становится более доступным для микрофлоры.
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: протеолитических - в 1,93-1,5; амилолитических - в 1,71-1,25; целлюлозоразлагающих - в 1,94-1,59; нитрифицирующих бактерий - в 1,881,38 раза по сравнению с контролем и фоном NPK. Дополнительное внесение биомассы ПС, характеризующейся более высоким содержанием доступных органических веществ с узким соотношением C:N, как уже упоминалось выше, создало более благоприятные условия для почвенной сапрофитной микрофлоры. В варианте 4 с осенней заделкой ПС пахотный слой характеризовался максимальными показателями численности определяемых ФГМ и суммарной биологической активности (табл. 2). Увеличение численности анаэробных азотфиксирующих бактерий Clostridium pasteurianum в 10 раз по сравнению с контролем свидетельствует о том, что обогащение пахотного
№ 1 (59) 2012
2. Показатели биологического состояния дерново-подзолистой почвы при использовании на удобрение СоП и ПС
органического вещества собственно гумусовые соединения и способствующих их деструкции.
Внесение соломы озимой пшеницы и люпина на фоне минеральных удобрений снизило уровень этого показателя до 1,53 и 1,55; заделка соломы в сочетании с СПС - до 1,43
- 1,47. Микробная биомасса может служить важным показателем, характеризующим биологическое состояние пахотных почв и репрезентативным диагностическим критерием биологического качества почвенного органического вещества [1, 12]. Согласно результатам исследований, содержание С в пахотном слое дерново-подзолистой почвы опыта в среднем за вегетационные сезоны 2о08
- 2009 гг. и 2009 -2010 гг. составило 323 и 312 мг/кг на контроле. Применение минеральных удобрений сопровождалось увеличением С до 367 - 348 мг/кг (на 22 - 25%), НСР -31 мг/кг. Внесение сидеральной массы с высоким содержанием азота и
легкодоступных органических соединений хотя и активизирует биологические процессы в почве и приводит к вспышке биологической активности, однако не дает устойчивого, долговременного повышения микробной биомассы. По нашим данным, при совместном внесении СОП и ПС отмечены максимальные в опыте значения содержания микробной биомассы и в год действия, и в первый год последействия - 430 и 452 мг/кг почвы, что в 1,4 раза выше контроля (рис.2).
Внесение соломы в почву часто сопровождается таким негативным явлением, как снижение способности почвы к нитратообразованию в результате интенсификации биологической иммобилизации азота микроорганизмами, участвующими в ее разложении, особенно в начальные сроки разложения. В наших исследованиях, по данным определения НС почвы в начале вегетационного периода, перед посевом культур, значения этого показателя при использовании соломы озимой пшеницы были выше по сравнению с контролем на 9-35 %, при внесении СОП+ПС - на 21-31% (рис.2). То есть 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 пахотного слоя обеспечили увеличение эффективного плодородия почвы и получение достоверных прибавок урожайности люпина и картофеля по отно-
Вариант Численность микроорганизмов, тыс. КОЕ/г почвы Суммарная относи-тельная БА, % Коэф-фи-циент мине-рали-зации
проте-олити-ческих ами-лоли-тиче-ских цел-люло-золи-тиче-ских микро-ми-цетов ни-три-фи-циру-щих С1. рaste-ипапит
1.Без удобрений 5615 4351 9700 7134 19 25 58 41 82 5,5 175 100 100 1,73 1,64
2^РК-фон 7200 6584 13320 10800 23 35 99 61 11,2 12,6 200 141 159 1,85 1,64
3.Фон +СОПСЛ 10817 9867 16584 15267 39 49 83 68 15,4 19,4 508 175 216 1,53 1,55
4.Фон +СОП +ПС+СЛ 13834 13687 20308 19207 42 54 106 69 21,0 19,9 1725 220 248 1,47 1,40
5.Фон +СОП+ПС 13484 8867 19250 13867 41 49 100 69 20,7 21,6 950 213 215 1,43 1,56
НСР05 2800 3200 13 26 5,5 180 Над че ртой - ср. 2008-2009 гг., под чертой - ср. 2009-2010 гг.
] НС 2008-2009 ■ НС 2009-2010 -Смик 2008-2009
рис. 2. Содержание микробной биомассы и нитрификационная способность в пахотном слое почвы
слоя свежим органическим веществом растительных остатков в виде соломы и сидеральной биомассы способствует накоплению биологического азота, которое может достигать 2-15 кг на 1 т соломы. Стимулирующее действие соломы и пожнивных сидератов в отношении микробиологических процессов и значительная активизация размножения анаэробных азотфикса-тров р.Clostridium также отмечалась в вегетационных и длительных полевых опытах на дерново-подзолистых почвах [2, 10]. Положительное влияние СОП и ПС сохранилось и на следующий год, в последействии, когда численность изучаемых ФГМ на варианте 5 была в 1,28-1,71 раз выше, чем на варианте NPK, а показатель суммарной относительной БА составил 215 %. На
варианте 4 в 2009-2010 гг. совместное кумулятивное влияние последействия СОП и ПС и действия СЛ проявилось максимальными в опыте показателями численности всех ФГМ и суммарной относительной БА. Исследования Ильиной Л.В. и др.[11] также подтверждают значение сидератов как фактора, обеспечивающего взаимодействие в сообществах почвенных микроорганизмов в процессе разложения соломы, улучшающих ее удобрительные свойства. Для контрольного варианта и фона NPK установлены самые высокие в опыте значения коэффициента минерализации, что может служить косвенным свидетельством более глубоко протекающих процессов минерализации, затрагивающих в условиях недостаточного поступления свежего
№ 1 (59) 2012
8лаЭишрскт ЗемлеШецЧ)
3. Урожайность люпина и картофеля при использовании на удобрение соломы и пожнивного сидерата
Люпин (зерно) (в ср. 2008-2009 гг.) Картофель (в ср. 2009-2010 гг.)
Вариант урожай- прибавка урожай- прибавка
ность, ц/га ц/га % ность, ц/га ц/га %
1.Без удобрений 8,3 - - 122 - -
2^РК-фон 9,0 0,7 8 178 56 46
З.Фон+СОП, СЛ 10,3 2,0 24 204 82 67
4.Фон+СОП+ПС+СЛ 11,3 3,0 36 222 100 82
5.Фон+СОП+ПС 11,0 2,7 33 202 80 66
НСРоз 1,2 25
4. Корреляционная матрица показателей биологического состояния почвы и
Показатель 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 1,00 0,71 0,96 0,88 0,95 0,96 0,96 0,96 0,77 0,98
2 0,71 1,00 0,84 0,92 0,77 0,77 0,77 0,83 0,50 0,80
3 0,96 0,84 1,00 0,95 0,98 0,99 0,96 0,97 0,65 0,99
4 0,88 0,92 0,95 1,00 0,93 0,90 0,95 0,96 0,56 0,94
5 0,95 0,77 0,98 0,93 1,00 0,98 0,97 0,94 0,58 0,98
6 0,96 0,77 0,99 0,90 0,98 1,00 0,94 0,94 0,63 0,98
7 0,96 0,77 0,96 0,95 0,97 0,94 1,00 0,98 0,64 0,98
8 0,96 0,83 0,97 0,96 0,94 0,94 0,98 1,00 0,68 0,98
9 0,77 0,50 0,65 0,56 0,58 0,63 0,64 0,68 1,00 0,69
10 0,98 0,80 0,99 0,94 0,98 0,98 0,98 0,98 0,69 1,00
Отмеченные жирным курсивом корреляции значимы на уровне р <,05 Примечание: 1 - продуктивность (люпин+картофель); 2 - ММ; 3 - С мик; 4 -НС; с 5 по 9 -численность микроорганизмов: 5 - протеолитических; 6 - амилолити-ческих; 7 - целлюлозолитических; 8 - нитрифицирующих; 9 - микромицетов; 10 - суммарная относительная БА.
шению к контролю и варианту NPK. Максимальное увеличение урожайности этих культур, составившее для люпина 3.0 ц/га (36 %), для картофеля 100 ц/га (82 %), отмечено на варианте 4 с осенней заделкой СОП и ПС (табл. 3).
В годы исследований отмечена тесная корреляционная связь продуктивности звена севооборота со всеми определяемыми показателями, за исключением запасов мортмассы и численности микроскопических грибов (табл. 4), что свидетельствует о том, что общий уровень биогенности дерново-подзолистой супесчаной почвы в значительной степени определяет уровень ее эффективного плодородия.
Таким образом, использование на удобрение фитомассы соломы озимой пшеницы и люпина, раздельно и в сочетании с заделкой пожнивного сиде-рата, в значительной степени оптимизировало биологическое состояние дерново-подзолистой супесчаной почвы и позволило получить прибавки урожайности люпина и картофеля не только по отношению к контролю, но и к фону минеральных удобрений.
Литература
1. Семенов В.М., Ходжаева А.К. Аг-роэкологические функции растительных остатков в почве // Агрохимия. -2006. - № 7. - С. 63-81.
2. Лошаков В.Г., Иванова С.Ф., Франк Эллмер, Синих Ю.Н. Изменение некоторых показателей плодородия дерново-подзолистой почвы в специализированных зерновых севооборотах и при бессменном возделывании зернофуражных культур с использованием пожнивного сиде-рата и соломы в качестве удобрения //Известия ТСХА. 1995. вып. 1. С. 3-15.
3. Левин Ф.И., Белозеров С.М., Ди-ваченко В.С. Изменение параметров биологического круговорота азота, фосфора и калия при использовании промежуточных культур на дерново-подзолистых почвах // Агрохимия. -1985. - № 9. - С. 68-75.
4. Лыков А.М., Сафонов А.Ф. Биологические показатели плодородия дерново-подзолистой почвы и урожайность зерновых культур при длительном применении удобрений и севооборота // Известия ТСХА. - 1985. - Вып. 5. - С. 3-11.
5. Синих Ю.Н. Длительная пожнивная сидерация и фитосанитарное состояние почвы // Земледелие. - 2008.
- № 6. - С. 27-28.
6. 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.
7. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. - М.: Агропромиздат. -1987.
- 239 с.
8. Карягина Л.А. Микробиологические основы повышения плодородия почв. - Мн.: Наука и техника. - 1983. -181 с.
9. Благодатский С.А.,Благодатская Е.В., Горбенко А.А., Паников Н.С. Регидрата-ционный метод определения биомассы микроорганизмов в почве // Почвоведение. - 1987. - №4. - С. 71-81.
10. Емцев В.Т., Ницэ Л.К., Покровский Н.П., Брук М.Х. Развитие микрофлоры и урожайность сельскохозяйственных растений при внесении соломы в почву // Известия ТСХА. -1980. - Вып. 2. - С. 93-104.
11. Ильина Л.В., Ушаков Р.Н., Воз-няковская Ю.М., Аврова Н.П. Использование растительной биомассы для повышения плодородия почв и продуктивности земледелия // Земледелие. -1998. - № 6. - С. 42-43.
12. Семенов В.М., Кравченко И.К., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В., Семенова Н.А., Гисперт М., Пардини Дж. Экспериментальное определение активного органического вещества в некоторых почвах природных и сельскохозяйственных экосистемах // Почвоведение. - 2006. - №3. - С. 282-292.
I.V.Rusakovа,N.P.Shabardina. CHANGE OF MICROBIOLOGICAL INDICATORS FERTILITY OF SOD-PODZOLIC SOIL USING GREEN MANURE AND CROP STRAW In the Vladimir region of sod-podzolic soils occupy about 65% of arable land, Bole half of them are characterized by easy grading, high acidity, poor structural state of aggregation, a low content of organic matter. Given the shortage of traditional organic and mineral fertilizers by one of the most significant resources in terms of reproductive fertility of arable soils are easily renewable bio-resources of agricultural lands - the root-crop residues, non-monetized part of the harvest of grains and legumes.
Key words: soil fertility, fertilizer, straw, green manure, microbiological indicators.
ВлаЭимгрскт Земле toity
№ 1 (59) 2012
