CC BY
93
Изменения гумусного состояния каштановой и светло-каштановой почвы в севооборотах
В.Ю. Мисюряев, к.пед.н., Волгоградский ГАУ
Темпы снижения содержания гумуса неодинаковы в различных почвенно-климатических зонах. Общепринятыми показателями плодородия почвы являются запасы в ней гумуса и азота. Полевые культуры значительно различаются по их влиянию на процессы минерализации — новообразования гумуса в почве.
Наибольшие ежегодные потери гумуса, как правило, отмечаются под чистыми парами и пропашными культурами (1,5—2,5 т/га), средние — под зерновыми культурами и однолетними травами (0,4—1 т/га) [1].
Если выращивать многокомпонентные смеси с достаточной густотой посева и на высоком фоне питания, то они по влиянию на почвенное плодородие приблизятся к многолетним травам. Под многолетними травами при достаточном уровне их продуктивности (не менее 35—40 ц/га сена) сокращение запасов гумуса, по существу, не происходит, а отмечается даже его увеличение.
Накопление гумуса в почве является процессом длительным и сложным. В каштановых и светло-каштановых почвах в результате их иссушения сокращается период биологической активности, а напряжённость биологических процессов на короткое время при достаточном количестве влаги в почве усиливается. При повышении температуры процессы минерализации поступающих в почву источников гумуса усиливаются, а процессы гумификации ослабевают. В условиях повышенных температур процессы минерализации протекают даже при низкой влажности. В то же время низкая влажность препятствует взаимодействию новообразованных гумусовых веществ с минеральной частью. При этом накапливаются только наиболее устойчивые к разложению гумусовые вещества, прочно связанные с минеральной частью почвы [2].
По мнению А.В. Дедова, процессы накопления и разложения органического вещества, а в итоге и баланс гумуса можно регулировать структурой посевных площадей и чередовани-
ем культур в севообороте, а именно — путём частичной замены чистого пара сидеральным, увеличением посевов многолетних трав, зернобобовых и озимых культур [3].
Важным фактором, определяющим степень влияния той или иной культуры на плодородие почвы, является количество растительных остатков, поступающих в почву после её уборки. По данным Всероссийского НИИ кормов и зональных научно-исследовательских учреждений, по количеству поступающего в почву органического вещества сельскохозяйственные культуры можно распределить в следующем порядке: многолетние травы, озимые зерновые культуры, кукуруза, однолетние травы, яровые зерновые и кормовая свёкла. Органическая масса остатков при этом по культурам достигает величин: клевер и его смеси — 3—3,5 т/га, люцерна — 3,5—4, злаковые травы — 3—3,5, озимые зерновые — 2,5—3, яровые зерновые — 1,4—1,9, однолетние травы — 1,5—1,7 т/га [4].
Вместе с тем поступление в почву растительных остатков происходит и в период вегетации за счёт отмирания корней и отдельных надземных органов. Потери фитомассы по зерновым культурам заметны уже с фазы кущения, когда отмирают отдельные растения. По усреднённым данным, потери фитомассы в посевах яровой пшеницы достигают 1,1—1,9, в посевах ярового ячменя — 1,1—2,7.
Интенсивность минерализации гумуса определяется комплексом факторов: почвенноклиматическими условиями, видовым составом и структурой посевных площадей, интенсивностью обработки почвы, уровнем химизации и т.д. Значительные потери органического вещества происходят вследствие развития эрозионных процессов, особенно при несоблюдении почвозащитных мероприятий.
Наименьшая минерализация гумуса в почве происходит под многолетними травами (в 2—6 раз меньше по сравнению с другими культурами и почти в 10 раз — по сравнению с чистыми парами). При этом, в отличие от других культур, чем выше урожайность трав, тем меньше потери гумуса, а при определённом уровне их урожайности за счёт растительных остатков можно достигнуть бездефицитного баланса гумуса в почве. На посевах трав почти полностью исключаются эрозионные процессы. Соответственно полевое травосеяние является главным фактором, определяющим сохранение почвенного плодородия.
По общему объёму потерь гумуса вследствие ежегодной минерализации выделяется группа зерновых культур, пропашных и технических, а также чистых паров. По группе зерновых культур большой объём потерь гумуса связан прежде всего с высоким удельным весом в структуре посевов, по пропашным культурам — с интен-
сивной обработкой почвы во время вегетации, а по чистым парам — с расширением их площадей и многократной механической обработкой почвы при отсутствии растительности. По системе адаптивно-ландшафтного земледелия по Волгоградской области площадь чистых паров должна быть на уровне 1,5 млн га [5].
Наряду с минерализацией в почве происходит образование гумуса из органической массы, поступающей с растительными остатками сельскохозяйственных культур и вносимыми органическими удобрениями. Анализ расчётов по образованию гумуса в почве даёт основание считать, что растительные остатки и органические удобрения компенсируют потери гумуса вследствие его минерализации.
Решение проблемы сохранения и повышения почвенного плодородия тесно связано с более широким использованием органических удобрений во всех возможных формах (навоз, компосты, зелёное удобрение, солома и т.д.). Чтобы обеспечить бездефицитный баланс гумуса в почвах, требуется дополнительное внесение органических удобрений в расчёте на 1 га пашни в целом по Волгоградской области от 3,6 до 6,0 т [6].
Важнейшим направлением повышения почвенного плодородия является расширение посевов многолетних трав. В последнее десятилетие такая тенденция довольно отчётливо проявляется по всей России. За счёт этого можно достичь объёмов поступления растительных остатков в почву 65—72,3 млн т, азота с растительными остатками — 966—1159 тыс. т, в том числе биологического — 654—802 тыс. т.
Для того чтобы обоснованно и с максимальным эффектом проводить агротехнические мероприятия по повышению почвенного плодородия, необходимо определить оптимальные параметры свойств и режимов почв, их долевое участие в формировании продуктивности агробиоценозов.
При современном уровне развития сельскохозяйственного производства необходим нормативно-технологический подход к управлению плодородием почвы. С этой целью разрабатываются модели, технологически достаточно простые и доступные для широкого использования, с минимальным числом управляемых факторов. Из биологических факторов — это содержание гумуса и фитосанитарное состояние почвы и посевов (наличие сорняков, вредителей и болезней); из агрохимических — содержание подвижных форм фосфора и калия, а также реакция почвенного раствора; из агрофизических — мощность пахотного слоя, фракционный состав, структура и плотность сложения почвы.
В отличие от традиционного способа обработки почвы (вспашка на 0,25—0,27 м) при ресурсосберегающих (поверхностная и безотвальная) основное количество растительных остатков
Динамика изменения агрегатного состава светло-каштановой почвы под посевами озимой пшеницы (2011)
Вариант обработки почвы Структура почвы по результатам сухого рассева, % Коэффициент структурности (Кс) Структура почвы по мокрому рассеву, %
макро структура 10-0,25 мм микроструктура <0,25 мм ценная 3-0,25 мм коэффициент водопрочности
Небиологизированное звено (чёрный пар - озимая пшеница)
Отвальная (контроль) 67,9 16,2 2,1 4,7 10,1
Безотвальная 74,5 13,9 2,9 5,2 10,1
Мелкая 72,7 13,1 2,7 5,3 11,6
Биологизированное звено (эспарцетовый пар - озимая пшеница)
Отвальная (контроль) 69,0 16,1 1,7 5,5 12,2
Безотвальная 81,7 8,7 4,5 5,9 10,2
Мелкая 74,8 13,8 3,0 5,0 10,5
поступает в поверхностный слой 0—0,1 м, что при снижении темпов минерализации повышает его гумусированность и структурообразующую способность (табл.).
В качестве нормативной базы биологиза-ции севооборотов следует использовать такие свойства эспарцета песчаного, как способность улучшать структуру почвы. Особенно увеличивается коэффициент структурности при сидерации пара на фоне мульчирующих обработок почвы (в 1,1—1,6 раза). Одновременно возрастает и водопрочность структурных компонентов (табл.).
Использование органических и минеральных удобрений оказывает значительное влияние на количественное изменение органического вещества. Однако роль их принципиально различна: органические удобрения воздействуют прямо — их углерод частично переходит непосредственно в состав гумусных соединений почвы, минеральные удобрения оказывают действие косвенно — через увеличение количества отчуждаемой продукции и оставляемых на полях пожнивно-корневых остатков (ПКО), а также за счёт усиления минерализационных процессов.
Гумусное состояние почвы определяется размерами поступления органического вещества в почву и процессами его трансформации. Величина поступающего в почву органического вещества складывается из следующих составляющих: запаса надземной и подземной фитомассы культурных и сорных растений в момент уборки урожая; отмерших корней и выпавших из посева побегов и целых растений; отмерших и осыпавшихся на почву листьев культуры, семян сорняков и зёрен культурных растений; корневых выделений.
С учётом трудности значительного увеличения внесения навоза в ближайшей перспективе, важную роль в улучшении гумусового баланса могут играть совершенствование структуры посевных площадей, насыщение севооборотов бобовыми травами, максимальное использование соломы, пожнивных и промежуточных культур, зелёных удобрений.
Для ослабления потерь гумуса почвами необходимо также внедрение в полном объёме мер борьбы с водной и ветровой эрозией за счёт мульчирующих обработок почвы: широкое применение органических удобрений, внедрение и соблюдение почвозащитных севооборотов с насыщением их культурами, обеспечивающими поступление значительных количеств растительных остатков в почву, специальная организация территории (полосное или контурное размещение культур).
Литература
1. Овчинников А.С., Плескачёв Ю.Н., Гурова О.Н. Эволюция систем обработки почвы Нижнего Поволжья. Волгоград: ФГБОУ ВПО ВГСХА ИПК «Нива», 2011. 224 с.
2. Беленков А.И. Севообороты и обработка почвы в степной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья: монография. М.: ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2010. С. 10-14.
3. Дедов А.В. Воспроизводство органического вещества почвы в земледелии ЦЧР: автореф. дисс. ... докт. с.-х. наук. Воронеж, 2000. 39 с.
4. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: метод. руководство / под ред. В.И. Кирюшина, А.Л. Иванова. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 784 с.
5. Иванов А.Л. и др. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Волгоградской области на период до 2015 года. Волгоград: ИПК Волгоградской ГСХА «Нива», 2009. 304 с.
6. Плескачёв Ю.Н., Холод А.А., Шиянов К.В. Полевые севообороты, обработка почвы и борьба с сорной растительностью в Нижнем Поволжье: монография. М.: Изд-во «Вестник РАСХН», 2012. 357 с.
