МОНИТОРИНГ ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ В ОСУШАЕМОМ АГРОЛАНДШАФТЕ Текст научной статьи по специальности «Сельскохозяйственные науки»

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПЛОДОРОДИЯ

УДК 631.63.;631.452;633.26/29 DOI: 10.25680/S19948603.2024.139.09

МОНИТОРИНГ ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ В ОСУШАЕМОМ АГРОЛАНДШАФТЕ

М.В. Рублюк, к.с.-х.н., Д.А. Иванов, чл.-кор. РАН, Л.Н. Пак, к.с.-х.н.

Федеральный исследовательский центр "Почвенный институт им. В.В. Докучаева"

119017, г. Москва, Пыжевский пер., д. 7, стр. 2, E-mail: 2016vniimz-noo@list.ru

Изучены динамика плодородия почв и продуктивность многолетних трав в длительно эксплуатируемом сельскохозяйственном угодье. Мониторинг агрохимических свойств почв и урожайности одновидовых и смешанных посевов кормовых культур проводили в многолетнем (1998-2023 г.) стационарном полевом эксперименте ВНИИМЗ, расположенном на территории конечно-моренного холма в Тверской области. Установлено, что заметного подкисления почвы в результате 25-летнего опыта не произошло. Важно отметить значительное понижение содержания подвижного фосфора и обменного калия (на 187-612 и 13-135 мг/кг почвы соответственно) в пахотных горизонтах почв опытных участков. Наиболее значительные потери фосфора (63,4 %) и калия (58 %) зафиксированы в среднем фрагменте южного склона конечно-моренного холма. Содержание органического вещества в почве увеличилось на 0,12-1,22 %. Максимальная урожайность изучаемых видов многолетних трав получена в разных частях южного склона: козлятника восточного (4,32 т/га к. е.) - в расположении вершины холма, а бобово-злаковой травосмеси (1,83 т/га к. ед.) - в центральной зоне склона.

Ключевые слова: мониторинг, плодородие, агроландшафт, осушение, агрохимические показатели, органическое вещество, почва, смешанные посевы, козлятник восточный.

Для цитирования: Рублюк М.В., Иванов Д.А., Пак Л.Н. Мониторинг плодородия дерново-подзолистой почвы при возделывании многолетних трав в осушаемом агроландшафте// Плодородие. - 2024. - №4. - С. 42-45. DOI: 10.25680/S19948603.2024.139.09.

Нечерноземье Российской Федерации - исторически традиционный регион травосеяния, что обусловлено высокой экологической пластичностью разнообразных видов многолетних трав, которые превосходно приспосабливаются к его климатическим и почвенным особенностям. Это позволяет получать значительные урожаи зеленых кормов, сена и сенажа, семян и других видов кормовой продукции. Наиболее распространены в регионе многовидовые фитоценозы, обеспечивающие продуктивное долголетие травостоя, улучшающие качество корма и получение высокого и качественного урожая трав [1, 11]. Одна из наиболее перспективных многолетних кормовых культур - козлятник восточный, культивирование которого обеспечивает получение корма в нескольких укосах в течение вегетационного периода культуры, формирует высокую урожайность, хорошо поддается силосованию и при этом обогащает почву азотом и насыщает большим количеством органических остатков. Возделываемый козлятник восточный, по сравнению с фитоценозами трав, на глубокооглеенной почве, широко распространенной в Нечерноземной зоне, обеспечивает более высокую урожайность [3]. В целом для этой зоны различные исследователи отмечают преимущество по урожайности бобово-злаковых травосмесей по сравнению с чисто злаковыми, особенно при внесении минеральных удобрений [8].

Агрохимические показатели почв изменяются как в зависимости от мелиоративного состояния, так и в процессе длительного сельскохозяйственного использования земель [6]. Долговременное использование земель в агропроизводстве без применения удобрений приводит к повышению кислотности пахотных горизонтов почвы, уменьшению в них содержания углерода, значительному снижению обеспеченности подвижным фосфором

и обменным калием [2, 7, 9]. При выращивании длительно козлятника восточного в монокультуре без внесения фосфорных удобрений происходят серьезное подкисление почвенного раствора и значительный вынос подвижного фосфора [4].

Установлено, что одновидовые и смешанные посевы многолетних бобовых трав в целом положительно влияют на плодородие почвы, повышая в ней содержание азота, и, тем самым, увеличивают урожайность последующих культур [10]. При произрастании бобовых и злаковых трав в почве накапливается большое количество растительных остатков со значительным содержанием питательных веществ [5].

Большая пестрота почвенно-ландшафтных условий Нечерноземья обусловливает особенности взаимодействия фитоценозов многолетних трав и почв в различных видах ландшафтов, которые могут быть выявлены на основе долговременного мониторинга плодородия почв и урожайности возделываемых культур.

Цель наших исследований - изучить результаты долговременного мониторинга дерново-подзолистой почвы при возделывании одновидовых и смешанных посевов многолетних трав в осушаемом агроландшафте.

Методика. Исследования осуществлялись в 1998-2023 г. на агрополигоне Губино ВНИИМЗ (Тверская обл.). Слежение за изменением показателей плодородия почвы выполняли на выводном поле, на котором с 1998 по 2011 г. возделывали козлятник восточный, а с 2012 по 2023 г. -бобово-злаковую травосмесь на сено без внесения удобрений. Опытный участок охватывает вершину холма, его склоны и находящиеся на холме межхолмные депрессии. Крутизна южного склона составляет 50, северного - 20. Протяженность южного склона 400 м, северного - 700 м. Вариантами опыта являются агромикроландшафты холма

(фактор А): - 1. Т-Аю - транзитно-аккумулятивный, расположенный в нижней части южного склона; 2. Тю -транзитный, занимающий середину южного склона; 3. Э-Тю - элювиально-транзитный - в верхней части южного склона; 4. Э-А -элювиально-аккумулятивный (вершина холма); 5. Э-Тс - элювиально-транзитный северного склона; 6. Тс - транзитный северного склона; 7. Т-Ас -транзитно-аккумулятивный северного склона. На территории опытного участка почва глееватая остаточно-карбонатная дерново-сильноподзолистая. Гранулометрический состав почвенных разностей на южном склоне и вершине супесчаный, а в северной части суглинистый. Опытный участок имеет слабую эродированность: почвы слабосмытые - на склонах, намытые - в понижениях склонов. Участок осушен, расстояние между дренами в транзитных и транзитно-аккумулятивных вариантах и на вершине - 40, 30 и 20 м соответственно. Учетная площадь опытной делянки 288 м2, повторность четырехкратная.

Подвижный фосфор и обменный калий в почвенных разностях определяли по методу Кирсанова, содержание

органического вещества - методом Тюрина, обменную кислотность - потенциометрическим методом. Статистическая обработка результатов исследований выполнена корреляционным и дисперсионным методами с использованием компьютерных программ -STATGRAFICS, EXCEL 2007. В двухфакторном дисперсионном анализе фактором А являются агромикроландшафты: (Т-Аю, Тю, Э-Тю, Э-А, Э-Тс, Тс, Т-Ас), фактором В - годы (1998-2011 и 2012-2023).

Результаты и их обсуждение. Мониторинг агрохимических показателей в почвенном горизонте 0-20 см осуществляли на выводном поле экспериментального полигона, где возделывали козлятник восточный и бобово-злаковую травосмесь. По результатам агрохимического обследования почвы в 1998 г. обменная кислотность почвы в пределах агроландшафта колебалась от слабокислой до нейтральной (рН 5,23-6,25 ед.). Достоверного изменения величины этого показателя за годы наблюдений не выявлено (табл.).

Агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы при возделывании одновидовых и смешанных посевов многолетних трав

в осушаемом агроландшафте (в среднем за 1998-2023 г.)

Варианты Обменная кислотность (рНКа) Подвижный фосфор (Р2О5), Обменный калий (К2О), мг/кг почвы

опыта мг/кг почвы

1998 г. (исходное) 2011 г. 2023 г. +/- к исходному 1998 г. (исходное 2011 г. 2023 г. +/- к исходному 1998 г. (исходное) 2011 г. 2023 г. +/- к исходному

Т-Аю 5,73 5,69 5,34 -0,39 777 306 295 -482 190 121 101 -89,0

Тю 5,84 5,09 4,95 -0,89 965 405 353 -612 232 ON О 97,0 -135

Э-Тю 5,63 4,94 4,81 -0,82 626 313 131 -495 239 193 146 -93,0

Э-А 6,25 4,84 4,68 -1,57 606 229 184 -422 243 144 143 -100

Э-Тс 5,23 4,56 4,36 -0,87 265 193 61,0 -204 201 109 99,0 -102

Тс 5,74 5,02 4,83 -0,91 319 135 88,0 -231 141 94,0 90,0 -51,0

Т-Ас 5,74 5,02 4,83 -0,91 283 199 96,0 -187 101 99,0 88,0 -13,0

Среднее 5,74 5,02 4,83 -0,91 548 254 172 -376 192 124 ON О -83,0

Различия недостоверны НСР05 для частных различий - 533; для НСР05 для частных различий- 38,2; для фак-

фактора А - 308; для фактора В - 201 тора А - 22,1; для фактора В - 14,4

В самом начале закладки эксперимента содержание подвижного фосфора было довольно высоким во всех вариантах - от 265 до 965 мг/кг почвы. Более высоким его количество было на южном склоне холма и на вершине, и заметно сокращалось в вариантах северного склона. За период с 1998 по 2011 г. при произрастании козлятника восточного отмечалось снижение этого показателя на 72560 мг/кг почвы. Максимальная убыль фосфора (на 58 %) была в транзите на южном склоне холма. При выращивании клеверотимофеечной травосмеси с 2012 по 2023 г. содержание фосфора снизилось на 11-182 мг/кг почвы. Максимальное падение содержания фосфора (58 %) обнаружено в элоювиально-транзитном микроландшафте южного склона. В целом за период исследований с 1998 по 2023 г. зафиксирована убыль подвижного фосфора на 187-612 мг/кг почвы. Максимальные потери данного элемента (63,4 %) обнаружены в транзите южного склона моренного холма. Установлено, что после сельскохозяйственного использования земель на северном склоне аг-рорландшафта наблюдался переход почвы из категории с высоким содержанием фосфора в среднее.

Количество обменного калия в 1998 г. (исходное) составляло 101-243 мг/кг почвы, при этом наибольшее его содержание наблюдалось на южном склоне в элювиально-аккумулятивного варианте и оказалось больше среднего по опыту на 51 мг/кг почвы. По сравнению с южным склоном на его аналоге (варианте) - северном склоне отмечено возрастание калия на 18,9 %. Содержание калия в нижней части северного склона (в Т-Ас) на 91 мг/кг меньше среднего по опыту. В других вариантах

опытных исследований этот показатель колебался от 141 до 232 мг/кг почвы.

При произрастании козлятника восточного с 1998 по 2011 г. в результате выноса с урожаем и потери на склонах из-за эрозии почвы наблюдалось весьма существенное снижение содержания обменного калия в пределах агроландшафта на 2-123 мг/кг. Максимальная потеря калия (53 %) отмечалась на южном склоне (в Тю). В нижней части северного склона убыль калия была минимальная (2 мг/кг), что объясняется пополнением там калия вследствие протекания почвенных эрозионных процессов. В других изучаемых вариантах отмечено снижение калия в почве в диапазоне 46-99 мг/кг почвы. За весь следующий период наблюдений с 2012 по 2023 г. при возделывании смешанных посевов бобово-злаковых трав потери обменного калия составили 1-47 мг/кг почвы. Максимальное снижение величины данного показателя (на 32 %) также наблюдалось на южном склоне (в Э-Тю).

Результаты мониторинга в 2023 г. показали, что использование земель на протяжении 25 лет при возделывании одновидовых и смешанных многолетних трав приводило к снижению содержания обменного калия в целом на 13-135 мг/кг почвы. Максимальные выявленные потери калия (58 %) отмечены на южном склоне (в Тю). В нижней части северного склона (в Т-Ас) они были незначительными и составили всего 12,8 %. По содержанию калия в 2023 г. наблюдалась тенденция к возрастанию его на вершине и в верхней части южного склона (в Э-Тю) и снижению на склонах.

Динамика содержания органического вещества почвы в осушаемом агроландшафте показана на рисунке 1.

Исходное количество органического вещества в дерново-подзолистой почве при закладке опыта (1998 г.) колебалось от 1,74 % (в Т-Аю) до 2,89 % (в Т-Ас.). Вершина холма по содержанию гумуса занимала промежуточное

положение - 2,16 %. При выращивании козлятника восточного на протяжении 13 лет (1998-2011 г.) установлено в целом повышение доли органического вещества почвы на 0,23-1,18 %. Максимальное возрастание органического вещества выявлено на северном склоне (в Т-Ас).

Т-Аю

Тю Э-Тю Э-А Э-Тс

Агромикроландшафты

Тс

Т-Ас

—^—1998 г. —^2011 г. —^2023 г.

НСР05 для частных различий составляет 0,84%, для фактора А — 0,49, для фактора В — 0,32 %.

Рис. 1. Динамика содержания органического вещества дерново-подзолистой почвы в осушаемом агроландшафте

Возделывание смешанных посевов многолетних трав в течение 2012-2023 г. способствовало незначительной прибавке органического вещества в почве нижней части южного склона и на вершине холма - на 0,29 и 0,34 % соответственно и снижению на 0,58 % в элювиальнотранзитном варианте опыта южного склона.

Результаты проведенных исследований в 2023 г. показали, что содержание органического вещества в пределах агроландшафта варьировало от 2,26 до 3,91 %. По сравнению с исходными результатами 1998 г.

содержание гумуса к 2023 г. увеличилось на 0,12-1,22 %. Достоверный рост содержания органической составляющей в почвах наблюдался только в средних и нижних частях северного склона.

На выводном поле с 1998 по 2011 г. возделывали козлятник восточный как монокультуру, а далее на этом же месте с 2012 г. по 2023 г. выращивали смесь бобово-злаковых трав. Динамика урожайности многолетних трав в пределах осушаемого агроландшафта представлена на рисунке 2.

4,5

4,32

щ 4 3,8

01 зс л

3,99

3.5 3

2.5

2

I

>s

Л „ 1,5 о о.

1

0,5

1,63

1,83

4,08

3,76

1,46

[

1,42

\

3,78 3,82

1,14

I

1,44

1,58

Т-Аю Тю Э-Тю Э-А Э-Тс Тс Т-Ас Агромикроландшафты

■ Козлятник (1998-2011 г.)

■ травосмесь (2012-2023 гг.)

НСР05 для частных различий 0,54, для фактора А — различия недостоверны, для фактора В — 0,20. Рис. 2. Динамика урожайности многолетних трав в осушаемом агроландшафте

Урожайность козлятника восточного, выраженная в кормовых единицах, в среднем за 1998-2011 г., составляла от 3,76 до 4,32 т/га. Наиболее высокий урожай этой культуры получен в элювиально-транзитном варианте южного склона - 4,32 т/га к.е. По сравнению со средней по опыту

его увеличение составило 0,39 т/га к.е. На вершине холма и в транзите на северном склоне продуктивность козлятника была наиболее низкой. По другим вариантам величина данного показателя была средней по опыту.

Урожайность бобово-злаковой травосмеси в среднем за 11 лет (2012-2023 г.) варьировала в агроландшафте от 1,14 до 1,83 т/га к. е. Максимальный ее показатель получен в варианте южного склона - в Тю, а прибавка по сравнению со средней по опыту составила 0,33 т/га к.е. В элювиально-транзитном варианте северного склона урожайность травосмеси была самой низкой. При этом ее снижение по сравнению со средней по опыту составило 0,36 т/га к.е. Вариабельность урожайности одновидовых и смешанных посевов многолетних трав была, соответственно, 8,6 и 21,7 %. По сравнению с одновидовыми посевами вариабельность урожайности смешанных посевов возрастала на 13,1 %. По урожайности в одновидовых посевах многолетних трав установлена прямая корреляционная зависимость с содержанием в почве калия и фосфора (г = 0,49 и r = 0,45 соответственно). В смешанных посевах бобово-злаковой травосмеси отмечена корреляция урожайности с содержанием фосфора (г = 0,81) и кислотностью почвы (г = 0,76).

Выводы. При возделывании одновидовых и смешанных посевов многолетних трав наблюдалась трансформация агрохимических показателей дерново-подзолистой почвы в пределах агроландшафта и по периодам наблюдений.

1. В ходе исследований выявлено отсутствие достоверного изменения кислотности почв при длительном выращивании многолетних трав без применения удобрений на дерново-подзолистых почвах типичного агроландшафта Нечерноземья.

2. Содержание подвижного фосфора за период исследований (с 1998 по 2023 г.) снизилось на 187-612 мг/кг почвы. Максимальные его потери (63,4 %) отмечены в транзитном варианте южного склона.

3. Использование земель на протяжении 25 лет при возделывании одновидовых и смешанных посевов многолетних трав способствовало снижению содержания обменного калия на 13-135 мг/кг почвы. Максимальные потери калия (58 %) обнаружены в транзитном варианте южного склона.

4. Длительное возделывание одновидовых и смешанных посевов многолетних трав (1998-2023 г.) способствовало увеличению органического вещества почвы на 0,12-1,22 %. Максимальная прибавка данного показателя (1,22 %) получена в транзитно-аккумулятивном варианте северного склона.

5. Урожайность козлятника восточного составляла в среднем за 1998-2011 г. 3,76-4,32 т/га к.е., бобово-злаковой травосмеси (за 2012-2023 г.) - 1,14-1,83 т/га к. е. Максимальная урожайность одновидовых и смешанных

посевов многолетних трав получена на южном склоне: козлятника восточного - в Э-Тю, бобово-злаковой травосмеси - в Тю и составила, соответственно, 4,32 и 1,83 т/га к. е.

6. Вариабельность урожайности одновидовых посевов многолетних трав была ниже по сравнению со смешанными посевами на 13,1 %.

7. По урожайности одновидовых посевов многолетних трав установлена прямая корреляционная связь с содержанием в почве калия и фосфора (г = 0,49 и г = 0,45 соответственно), а у смешанных посевов - с содержанием фосфора и кислотностью почвы (г = 0,81 и г = 0,76 соответственно).

Литература

1. Беляк В. Б., Тимошкин О.А. Совершенствование набора культур и структуры кормовых угодий для мясного скота в лесостепной зоне // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2019. - № 1. - С. 4952. DOI: 10.24411/2587-6740-2019-11013

2. ЗавьяловаН.Е., ВасбиеваМ.Т., Шишков Д.Г., Иванова О.В. Агрохи-

мические показатели, содержание и запасы подвижных и необменных форм калия в профиле пахотной дерново-подзолистой почвы длительного опыта при внесении возрастающих доз NPK // Российская сельскохозяйственная наука. - 2022. - №5. - С. 54-59. DOI:

10.31857/S2500262722050106, EDN: KJRUKJ

3. Капсамун А.Д., Павлючик Е.Н., Иванова Н.Н. Продуктивность и питательная ценность одновидовых и смешанных посевов козлятника восточного на осушаемых почвах // Кормопроизводство. - 2023. - №7. -С. 22-26. DOI: 10.25685/КРМ.2023.004

4. Лазарев Н. Н., Кухаренкова О. В., Куренкова Е. М., Бойцова А. Ю. Изменение урожайности и агрохимических показателей почвы при долголетнем возделывании козлятника восточного (Galega orientalis Lam.) // Кормопроизводство. - 2021. - №8. - С. 26-31. DOI: 10.25685/КРМ2021.8.2021.005

5. Мудрых Н.М. Биологизация земледелия - основа сохранения плодородия почв Нечерноземной зоны // Вестник Алтайского государственного университета. - 2017. - №9. - С. 28-32.

6. ПоляковаН.В., ЛавриноваМ.Г., ВолодинаЕ..Н. Органическое вещество аллювиальных почв разной степени гидроморфизма // Плодородие. - 2016. - № 3 - С. 13-15.

7. РублюкМ.В., Иванов Д.А. Мониторинг агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы мелиорированных агроландшафтов // Плодородие. - 2019. - №2. - С. 28-30. D0I:10.25680/S19948603.2019.107.09.

8. Черкасов Г.Н. Многолетние травы - важнейший ресурс повышения почвенного плодородия и продуктивности земель // Кормопроизводство. - 2017. - №1. - С. 18-22.

9. Шафран С.А., Кирпичников Н.А. Научные основы прогнозирования содержания подвижных форм фосфора и калия в почвах // Агрохимия. - 2019. - № 4. - С. 3-10. DOI: 10.1134/S0002188119040112

10. Эседуллаев С.Т. Влияние одновидовых и смешанных посевов многолетних трав на плодородие дерново-подзолистой почвы и продуктивность последующих культур // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2019. - №6. - С. 29-36. DOI: 10.18551/issn1997-0749.2019-06

11. Debska B. Content and changes in dissolved organic matter in meadow and arable soils over time. Polish Journal of Soil Science. 2019. Vol. 52. No. 2. P. 183. https://doi.org/10.17951/pjss.2019.52.2.183

MONITORING THE FERTILITY OF SODDY-PODZOLIC SOIL DURING THE CULTIVATION OF SINGLE-SPECIES AND MIXED CROPS OF PERENNIAL GRASSES IN A DRAINED AGRICULTURAL LANDSCAPE

M. V. Rublyuk, D.A Ivanov, L.N. Pack, Federal Research Centre V. V. Dokuchaev Soil Science Institute,

Pyzhevsky per., 7, bld 2,119017, Moscow, Russia, E-mail: E-mail: 2016vniimz-noo@list.ru

The purpose of the work was to study the dynamics of soil fertility and the productivity of forage crops within long-term exploited land. Monitoring of agrochemical properties of soils and grass yields was carried out in 1998-2023 in a stationary field experiment located within a terminal moraine hill in the Tver region. As a result, it was established that no significant acidification of the soil occurred over 25 years. A significant decrease in the content of available phosphorus and exchangeable potassium in the arable horizons was noted (by 187-612 and 13-135 mg/kg of soil, respectively). The most significant losses ofphosphorus (63.4%) and potassium (58%) were recorded in the middle part of the southern slope of the hill. The content of organic matter in the soil increased by 0.12-1.22%. The maximum yield of various types ofperennial grasses was obtained in different parts of the southern slope: eastern goat's rue (4.32 t/ha unit) - at the top of the hill, and legume-cereal grass mixture (1.83 t/ha unit) - in the central part of the slope.

Key words: monitoring, fertility, agricultural landscape, drainage, agrochemical indicators, organic matter, soil, mixed crops, oriental goat's rue.