CC BY
22УДК 631.45:631.582
Кененбаев С.Б., Бастаубаева Ш.О., Бекбатыров М.Б.
ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ПРИ ОРГАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства», 040909, Казахстан, Алматинская область, Карасайский р-н, п. Алмалыбак,ул. Ерлепесова 1,
е-таН: kazniizr@mail.ru Аннотация. Представлены результаты исследовании по улучшению основных условии воспроизводства плодородия почв, повышения продуктивности орошаемых земель и получение экологически чистои продукции в системе биологизированных севооборотов.
Ключевые слова: плодородие почвы, севооборот, органическое удобрение, биологизация, гумусовые вещества.
ВВЕДЕНИЕ
Концепция по переходу Республики Казахстан к «зеленой экономике» закладывает основы для глубоких системных преобразовании с целью перехода к экономике новои формации посредством повышения благосостояния народа, качества жизни населения Казахстана и вхождение страны в число 30-ти наиболее развитых стран мира при минимализации нагрузки на окружающую среду и деградации природных ресурсов. Сельскохозяи-ственное производство на
современном этапе развития, нуждается в систематическом и повсеместном повышении плодородия орошаемых земель Казахстана.
На территории Казахстана, по данным аэрокосмическои съемки и экспертнои оценки, среднедегра-дированные почвы составляют 35 %, сильнодеградированные - до 15 %. Поэтому, вопросы улучшения экологическои обстановки в современных агроландшафтах, поддержание и воспроизводство в них плодородия почв и повышение продуктивности культур приобрели в настоящее время особую актуальность. Возникла необходимость в создании не только экологически устоичивых и безопасных технологии и приемов, но и ведении систем земледелия в целом.
Цель настоящего исследования -выявить эффективные пути улучшения основных условии воспроизводства плодородия почв, повышения продуктивности орошаемых земель и получение экологически чистои продукции в системе биологи-зированных севооборотов на юго-востоке Казахстана.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Изучение влияния различных средств биологизации и культур на плодородие и биохимические своиства светло-каштановых почв проводилось в сидеральном звене 8-польного травянозернопропашного (озимая пшеница + люцерна, люцерна 2 года жизни, люцерна 3 года жизни, озимая пшеница (б/у; ^оР5оКмо; сидерат-8,9 т/га; навоз-20 т/га), сахарная свекла, соя, сахарная свекла, кукуруза) и 3-польного зернопропашного севообо-ротов (озимая пшеница + сидераты, сахарная свекла, соя).
В 8-польном травянозерно-пропашном севообороте органические и минеральные удобрения вносили под сахарную свеклу, высеваемую после озимои пшеницы по обороту пласта люцерны 3 лет стояния. В опыте изучались варианты с внесением навоза, расчетнои дозы минеральных удобрении (на 500 ц/га корнеплодов), а также запашка сидерата (горох) их деиствии и последеиствии под
культурами, наиболее продуктивно использующими вегетационныи
период для максимального накопления органического вещества. Первыи контроль-вариант без внесения удобрении. Вторым контролем служит вариант с внесением под сахарную свеклу минеральных удобрении в дозах, рассчитанных балансовым методом. Принцип расчета доз удобрении заключался в следующем: по среднеи за ряд лет урожаиности культур, полученнои при внесении рекомендуемых доз удобрении, дальнеишую прибавку урожая определяли путем дополнительного применения удобрении.
В 3-польном зернопропашном севообороте после озимои пшеницы выращивали викоовсяную смесь (сидерат), а затем ее зеленую растительную массу, в количестве 10 т/га, запахивали в почву.
Активность гумусных ферментов (полифенолоксидаза и перокси-даза) определялась по методу К.А. Михаиловскои и Л.А. Карягинои на фотоэлектрокалориметре (ФЭК). Содержание гумуса определялось по методу И.В. Тюрина
В опытах применялась агротехника, рекомендованная для орошаемои зоны юго-востока Казахстана.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Активность ферментов отражает генетические особенности почвенных процессов. Одним из источников ферментов являются почвенные микроорганизмы. Имея значительныи уровень метаболизма, они выделяют в окружающую среду большое количество активных ферментов. Ферменты, в свою очередь, высвобождаются из клеток
микроорганизмов в процессе их автолиза и переходят в почву. Высокая активность ферментов свидетельствует об энергичнои жизнедея-
тельности микрофлоры и активности происходящих в почвах биологических процессов. Поэтому ферментативную активность можно рассматривать как важныи показатель биологическои активности почв и их
производительнои способности.
Гумификация органических
веществ, представляющая основу почвообразования и плодородия почв, осуществляется бактериями, грибами, актиномицетами и сопровождается проявлением высокои активности фенолоксидаз, в частности
полифенолоксидазы, благоприят-
ствующеи реакциям полимеризации и новообразованию полисахаридов,
аминокислот, полифенолов и других веществ. Пероксидаза активизирует реакции минерализации, вследствие чего, почва обогащается
минеральными веществами, необходимыми для роста и развития растении. Для характеристики динамики накопления гумуса в почвах используется отношение активности полифенолоксидазы к активности пероксидазы, выраженное в процентах и условно названное коэффициентом накопления гумуса.
Биохимические исследования показали, что в почве под сахарнои свеклои (8-польныи севооборот) процессы как гумусообразования, так и его использования проходят менее энергично. Данные свидетельствуют, что в среднем за вегетацию активность полифенолоксидазы в почве контрольного варианта составляет 3,7 мг бензохинона за 30 мин. инкубации, пероксидазы- 4,8 мг. Коэффициент гумусонакопления не превышает 77 %. При внесении в почву органических удобрении под сахарную свеклу процессы преобразования гумусовых веществ активизируются. Наибольшая активность полифенолоксидазы
отмечена в почве варианта, где вносилось зеленое удобрение - 5,5 мг. В
данном варианте наиболее энергично протекает и процесс минерализации гумуса - 5,7 мг. Однако, в среднем за вегетацию коэффициент гумусо-накопления высокии - 96 %.
Возделывание сои после сахарнои свеклы способствует усилению процессов полимеризации и
утилизации гумусовых веществ. Согласно показателям активности ферментов в почве контрольного варианта полифенолоксидазная
активность варьирует в течение вегетации от 4,1 мг до 5,2 мг, пероксидазная - от 4,7 мг до 6,2 мг, а коэффициент гумусонакопления
составляет от 68 до 87 %. Подобная закономерность установлена и в почве варианта последеиствия минеральных удобрении. В течение двух лет сохраняется положительное влияние органических удобрении на процессы образования компонентов гумуса, особенно в варианте, где запахивалась зеленая масса гороха. Процессы минерализации гумуса снижаются. Коэффициент гумусонакопления в течение вегетации сои в почве данных вариантов варьирует от 114 до 130 % и от 92 до 113 % (соответственно последеиствия минеральных удобрении и навоза).
На третии год после внесения удобрении, деиствие их на процессы накопления гумуса в почве снижается. Возделывание сахарнои свеклы после сои, в среднем за вегетацию по вариантам, обеспечивает активность полифенолоксидазы от 3,7 до 4,8 мг, пероксидазы от 3,5 до 5,6 мг. При этом коэффициент гумусонакопления
составляет от 80 до 109 %. Следует отметить, что только в почве варианта, где учитывалось последеиствие навоза интенсивность процессов гумусо-преобразовании значительно ниже. Активность полифенолоксидазы не превышает 3,0-4,0 мг, пероксидазы -3,4-3,6 мг, но коэффициент
гумусонакопления наибольшии. В течение всего вегетационного периода он варьирует от 86 до 117 %.
В 3 - польном севообороте поступление в почву большого количества растительных остатков озимои пшеницы и легкогид-ролизуемых викоовсянои смеси резко активизировали процессы гумусооб-разования и минерализации органического вещества. Осенью активность полифенолоксидазы и пероксидазы повышается до 4,6-4,8 мг. Гумусонакопление за вегетационныи период составило - 98-111 %.
Под сахарнои свеклои активность полифенолоксидазы и пероксидазы постепенно нарастает от посева к уборке урожая корнеплодов. Однако, в почве контрольного варианта более активно проходят процессы
минерализации гумуса. Активность пероксидазы превышает интенсивность процессов полимеризации на 0,2 мг. Коэффициент накопления гумуса составляет 89-90 %. Применение элементов биологизации способствует созданию условии для образования соединении - компонентов гумуса. В почве данного варианта коэффициент накопления гумуса в течение вегетации варьирует от 99 до 105 %.
Под соеи, идущеи после сахарнои свеклы, проходит интенсивныи процесс гумусообразования и умеренныи процесс его минерализации, особенно летом и осенью, что видимо, связано с активным выделением соеи эксудатов и началом минерализации клубеньков, опада и отмерших корешков, богатых азотом. Наибольшая активность полифенолоксидазы (4,2 мг) отмечена в почве последеиствия сидерата. Запашка бобово-злаковои травосмеси под сахарную свеклу в течение двух лет обеспечивает благоприятные условия для накопления гумуса и стабилизации плодородия почвы в 3-польном зернопропашном севообороте.
Анализ значении коэффициентов корреляции показывает, что активность полифенолоксидазы и пероксидазы положительно коррелирует с урожаиностью сахарнои свеклы (г=0,73; 0,77) только при возделывании ее без внесения удобрении, что свидетельствует об интенсивном использовании гумуса для создания урожая.
В вариантах при внесении минеральных удобрении и 20 т навоза под сахарную свеклу установлена отрицательная корреляционная связь активности гумусных ферментов с численностью всех физиологических и таксономических групп микронаселения почвы (г=-0,66; 1,0). В почве данных вариантов весь микробоценоз, участвующии в трансформации растительных и минеральных соединении работает на обеспечение растении основными элементами питания. При запашке зеленого удобрения активность полифенолок-сидазы и пероксидазы положительно коррелирует (г=0,65; 0,99) с общеи биологическои активностью почвы. Следовательно, применение сидератов способствует повышению содержания гумуса и общего уровня плодородия почвы.
Воспроизводство плодородия пахотных почв является однои из первоочередных проблем современного земледелия. На орошаемых землях юга и юго-востока Казахстана это осуществляется посредством трехлетнего возделывания люцерны. Увеличение содержания гумуса под многолетними травами объясняется в первую очередь направленностью в почве процессов, обеспечивающих восстановление нарушенного баланса между поступлением органического вещества и его разложением. При отсутствии интенсивных механических обработок на посевах многолетних трав, поступление органического
вещества в почву превалирует над его разложением, что определяется увеличением активности биохимических процессов в сторону оптимальных режимов гумусообра-зования.
В наших опытах состояние почв под многолетними травами
складывалось близкое к вышеприведенным условиям. Так, в весеннии период отмечалось сочетание благоприятного увлажнения почвы с температурными режимами, затем в июне наступает период дефицита влаги, сменяемыи июльскими осадками, после которых следует августовская засуха и все это проявляется на фоне уплотненного состояния почвы. На полях многократные механические
обработки, повышая аэрацию почвы, усиливали аэробные процессы, разрушающие органические соединения, участвующие в образовании гумуса. Как показали наши исследования динамика содержания гумуса в почве в различные годы, а также в течение одного вегетационного периода постоянно варьирует в зависимости от складывающегося комплекса метеорологических условии и агроприемов.
Исходное содержание гумуса перед закладкои опыта 8-польного севооборота было 1,96 %. После распашки 3-летнеи люцерны гумус увеличился на 0,8-0,9 %, то есть составил - 2,0 %. При посеве озимои пшеницы, идущеи по пласту многолетних трав отмечено повышение гумуса до 2,1 %. То есть в первом звене отмечается увеличение содержания гумуса в почве (данные отдела агроэкологии почв).
Внесение органических и минеральных удобрении после уборки озимои пшеницы по-разному влияло на содержание гумуса в почве. С сидератами в почву поступает
значительное количество свежеи органическои массы и происходит существенная активизация гумусо-образования. С биомассои зеленого удобрения в почву поступает 132 кг/га азота, 52,9 кг/га фосфора и 176 кг/га калия.
В процессе ее разложения эти питательные элементы пополняют почвенныи фонд питательных веществ, что обеспечивает дополнительное питание для последующих культур севооборота. Так, последеиствие запашки гороховои смеси обеспечило увеличение гумуса на последующих посевах сахарнои свеклы до 2,2 %. Такои же результат был получен и от внесения 20 т/га навоза. После сахарнои свеклы на посевах сои содержание гумуса в почве варьировало в зависимости от последеиствия удобрении - 2,0-2,3 %. Данные таблицы свидетельствуют об эффективности возделывания зерно-бобовои культуры (в данном случае - сои). Соя по данному показателю плодородия почвы является хорошим предшественником для других культур.
Полученные результаты свидетельствуют, что в 8-польном травянозернопропашном севообороте за ротацию в почве складывается положительныи бездефицитныи баланс гумуса в почве. Это достигнуто, в основном, благодаря возделыванию люцерны в первом звене, запашке органических удобрении и сои перед завершающимися культурами севооборота.
В севообороте с короткои ротациеи (3-х польныи) более частые запашки сидерата и возделывание сои -зернобобовои культуры также способствовали повышению гумусного потенциала изучаемых светло-каштановых почв. Запашка на сидерат викоовсянои смеси позволила поддерживать в течение двух лет оптимальное содержание гумуса в
почве, особенно в 2005 году, которыи отличался засушливои веснои, что, вероятно, способствовало усилению в почве процессов гумификации.
Содержание гумуса в почве во многом определяется возделываемои культурои и предшественником, а его динамика и сезонныи баланс климатическими условиями года.
Полученные результаты свидетельствуют, что на орошаемых светло-каштановых почвах поддержание гумусного потенциала обеспечивается возделыванием люцерны, сои и применением средств биологизации. Люцерна обеспечивает более высокое содержание гумуса в почве, что благоприятно сказывается для высеваемых культур по ее пласту и обороту.
В 8-польном и 3-польном биологизированных севооборотах за ротацию сложился положительныи баланс гумуса. Это позволяет заключить, что использование сидерации в системе: почва - органические удобрения - растение может обеспечивать бездефицитныи баланс органического вещества при орошаемом земледелии.
ВЫВОДЫ
1. Органические удобрения (зеленая масса гороха -11,7 т/га, навоз -20 т/га), внесенные под сахарную свеклу первого звена 8-польного севооборота обеспечивают активизацию в почве процессов полимеризации и новообразования гу-мусных компонентов. Активность полифенолоксидазы увеличивается от 3,7 до 5,5 мг, активность пероксидазы не превышает - 5,7 мг. Коэффициент гумусонакопления в пахотном горизонте почвы данных вариантов составляет от 92 до 123 %, содержание гумуса увеличивается от 1,9 до 2,0 %.
2. В 3 - польном севообороте процессы синтеза и минерализации
гумуса проходят менее интенсивно, но более сбалансировано. Запашка викоовсянои смеси способствует увеличению активности полифе-нолоксидазы до 3,9 мг, снижению
активности пероксидазы до 3,8 мг, увеличению коэффициента гумусо-образования 107 %, сохранению содержания гумуса в почве на уровне 1,82 % до конца ротации.
TYfflH
Кененбаев С.Б., Бастаубаева Ш.О., Бекбатыров М.Б. ОРПАНИКАЛЫК ЕГ1Н ШАРУАШЛЬ^Ы ЖУЙЕСШДЕП АШЫК КОЦЫР ТОПЫРАК
К;¥НАРЛЫЛЬ^ЫНЫН, 0ЗПЕРУ1 ЖШС «К,азак, егшшшк жэне eciMdiK шаруашылыгы гылыми-зерттеу институты», 040909, К^азакстан, Алматы облысы, Карасай районы, Алмалыбак ауылы, Ерлепесова квшеС 1, e-mail: kazniizr@mail.ru Мак;алада биологиялык; ауыспалы епстж жYЙесiнде топырак; кунарлылыгын к;алпына кел^рудщ негiзгi жагдайларын жак;сарту, суармалы жерлердщ eнiмдiлiгiн арттыру жэне экологиялык; таза eнiм алу боиынша зерттеулердщ нэтижелерi келтiрiлген.
ТYйiндi свздер: топырак; кунарлылыгы, ауыспалы егiстiк, органикалык; тыцайт;ыш, биологизация, гумусты заттар.
SUMMARY
Kenenbaev S.B. Bastaubaeva Sh.O., Bekbatyrov M.B. CHANGE OF LIGHT-BROWN SOILS FERTILITY IN ORGANIC FARMING SYSTEM LLP "Kazakh Research Institute of Agriculture and Plant growing", 040909, Kazakhstan, Almaty region, Karasay district, Almalybak village, Erlepesova street, 1,
e-mail: kazniizr@mail.ru Results of researches on improvement of the basic conditions of reproduction of fertility soils, increases of efficiency of the irrigated grounds and reception ecologically are presented to a net production in system crop rotations.
Key words: soil fertility, crop rotation, organic fertilizer, biologization, humic substances.
