CC BY
34
001: 10.24411/0044-3913-2018-10503 УДК 631.58:631.417(571.54)
Отклик гумусного состояния каштановой почвы на многолетнее воздействие агротехнологических приемов в земледелии сухой степи Бурятии
А. К. УЛАНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail: [email protected]) Л. В. БУДАЖАПОВ, доктор биологических наук, директор А. С. БИЛТУЕВ, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
гумуса, фракционно-групповой состав, экспоненциальное уравнение.
Для цитирования: Отклик гумусного состояния каштановой почвы на многолетнее воздействие агротехнологических приемов в земледелии сухой степи Бурятии /А. К. Уланов, Л. В. Будажапов, А. С. Билту-ев и др.//Земледелие. 2018. №5. С. 11-15. ОО/: 10.24411/0044-3913-2018-10503.
сбалансированных агроландшафтов /
H. П. Масютенко, Н. А. Чуян, А. В. Кузнецов и др. // Достижения науки и техники АПК. 2015. № 8. С. 10-14.
22. Инновационное земледелие - приоритетное направление развития отрасли / Д. И. Файзрахманов, Р. Ф. Байбеков, Е. И. Залтан и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2015.Т. 10. №1.С. 11-14.
23. Иванов А. Л. Проблемы и перспективы освоения технологий возделывания сельскохозяйственных культур без обработки почв // Материалы Всероссийской научной конференции. Ставрополь: Ставропольский ГАУ, 2015. 284с.
Current Problems in Agriculture
I. G. Pykhtin1, D. V. Dubovik2, A. Ya. Aidiev2
1 All-Russian Research Institute of Farming and Soil Protection from Erosion, ul. Karla Marksa, 70b, Kursk, 305021, Russian Federation 2Kursk Research Institute of Agroindustrial Production, pos. Cheremushki, 10, Kurskiir-n, Kurskaya obi., 305026, Russian Federation
Abstract. Negative results of a continuous decrease in humus content in the soil and insufficient volume of liming in the country leading to the violation of ecological balance ofagricultural landscapes are presented. The way out of this situation is possible by allocating a part of the funds from the sums of state support to agriculture to paying for the application of organic fertilizers, carrying out liming and compensating for the sowing of green manure crops. The obtaining of the maximal yields of cereal crops is inexpedient, as it is connected with the inevitable subsequent fall in prices for grain products, which makes its production unprofitable for farms. The solution to this problem lies in the state regulation of grain production volumes and prices, which ensure cost-effective production management with the sale of excess volumes in the free market. The use of no-till systems is associated with the need for obligatory application of fertilizers and highly effective herbicides to the surface layer with completely unclear environmental consequences. The experience of their use showed inconsistent results across Russia and the answer about the advisability of using such systems can only be obtained on the basis of a serious comprehensive study in different soil and climatic zones of the country. Irrational use and insufficient replenishment of agro-ecological resources lead to negative consequences related to the violation of the ecological balance ofagricultural landscapes.
Keywords: grain crops; grain products; fertility; liming; organic fertilizer; agricultural landscapes.
Author Details: I. G. Pykhtin, D. Sc. (Agr.); D. V. Dubovik, D. Sc. (Agr.), acting director; A. Ya. Aidiev, Cand. Sc. (Agr.), head of research group.
For citation: Pykhtin I. G., Dubovik D. V., Aidiev A. Ya. Current Problems in Agriculture. Zemledelie. 2018. No. 5. Pp. 8-11 (in Russ.). DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10502.
М. Н. СОРДОНОВА,
кандидат сельскохозяйственных
наук, зам. директора
Бурятский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Третьякова, 25 з, Улан-Удэ, 670045, Российская Федерация
По результатам многолетних исследований (1967-2008 гг.) в типичных условиях сухой степи сделан обобщенный анализ отклика гумусного состояния почвы на традиционные приемы возделывания культур. Исследования проводили в трех стационарных многолетних полевых опытах Бурятского научно-исследовательского института сельского хозяйства на каштановой почве. Комбинированная обработка почвы в традиционном зернопаровом севообороте (пар чистый - пшеница - овес - овес на зеленую массу) позволила поддерживать близкое к исходному гумусное состояние почвы за счет вновь образованных гумусовых веществ с хорошим качественным составом. Одновременно происходило увеличение мощности гумусового горизонта. Бездефицитный и по -ложительный баланс гумуса в зернопаровом севообороте обеспечивали только варианты с внесением навоза. Повышение содержания общего углерода и расширение отношения гуминовых кислот к фульвокислотам росло в ряду вариантов: без удобрений ^ N40P40K40 ^ 10 т/га навоза + NsюP2£K6Ю(эквивaлeнт 10т/ га навоза) ^ навоз 20 т/га ^ навоз 40 т/га. Занятые и сидерапьные донниковые пары по своему влиянию на содержание и качество гумуса не уступали традиционному виду органических удобрений - навозу в дозе 10 т/га севооборотной площади. Динамика изменения содержания гумуса каштановой почвы в зависимости от вида и длительности (п = 28...42) сельскохозяйственного использования аппроксимируется экспоненциальными уравнениями с низкими средними ошибками, отличающимися высокой прогностической значимостью.
Ключевые слова: длительные стационары, каштановая почва, обработка почвы, удобрения, севообороты, содержание
Значимость показателей плодородия пахотных почв в многолетнем и длительном ряду определяется, главным образом, динамикой изменения качественных и количественных характеристик органического вещества. На сегодняшний день накоплен обширный экспериментальный материал по изменению гумусного состояния почв при сельскохозяйственном использовании и применении различных агротехнологий. Несмотря на неоднозначный подход к изучению почвенного углерода, результаты многолетних исследований позволили раскрыть особенности и своеобразие природы органического вещества агроцено-зов, процессов гумусообразования и гумификации, изменения содержания и состава гумуса при различных воз-действиях[1,2,3]. На основе большого экспериментального материала, накопленного в длительных стационарных опытах, выявлен тренд изменения содержания органического углерода в основныхтипахпочв России, втом числе пространственная вариабельность, сезонная и многолетняя изменчивость гумусовых веществ, разработана шкала степени гумусированности; изучена динамика запасов почвенного углерода с прогнозом изменения на краткосрочную и долгосрочную перспективу; рассмотрены теоретические подходы к моделированию динамики ы содержания органического вещества о почв; предложена концепция воспро- | изводства гумуса в пахотных почвах, ^ основанная на определении критиче- ® ского уровня содержания углерода; | апробированы методики определения 2 содержания и состава ЛОВ в почвах, ™ расчета степени выпаханности почв, м активных компонентов в составе гу- ® муса[4,5,6,7]. »
В специфических климатических условиях Бурятии подобные критерии оценки и диагностики изменения гу-мусного состояния мерзлотных почв единичны [8]. В связи с чем, обобщение экспериментального массива результатов исследований по изчению влияния многолетней нагрузки основных приемов земледелия на гумусное состояние почвы позволяет рассматривать их в качестве обширной базы данных для оптимизации органического вещества агроландшафтов.
Цель исследований - совершенствование теоретических основ и практических приемов индикации и прогноза гумусного состояния пахотной каштановой почвы сухой степи Бурятии.
Многолетние стационарные полевые опыты заложены на отдельных земельных контурах в разные годы и ко времени обобщения данных прошло от 28 до 42 лет систематических наблюдений.
В многолетнем опыте «Удобрение» (МО-1, заложен в 1967 г.) в течение девяти ротаций полевого севооборота (п = 42) изучали следующие варианты: без удобрений - контроль; 1М40Р40К40; навоз 20 т/га; навоз 40 т/га; навоз 10 т/га + М50Р25К60 (эквивалент 10 т/га навоза).
В многолетнем опыте «Обработка почвы» (МО-2, заложен в 1972 г.) в течение девяти ротаций севооборота (п = 37) изучали четыре системы обработки почвы: вспашка на 20...22 см; плоскорезная обработка на 20...22 см; плоскорезная обработка на 12...14см; комбинированная обработка в пару (с весны плоскорезная на 12...14 см и летом глубокая вспашка на 28...30 см) и плоскорезная на 12...14см под вторую и третью культуры на фоне без удобрений.
В многолетнем опыте «Севообороты» (МО-3, заложен в 1981 г) в течение семи ротаций (п = 28), изучали следующее чередование культур: пар чистый - пшеница - овес - овес на зеленую массу; пар занятый (донник) -пшеница -овес - овес + донник на зеленую массу; парсидерапьный (донник) - пшеница - овес - овес + донник на зеленую массу. Эти исследования проводили на фоне трех систем удобрения: без удобрений; минеральная (пар и под вторую культуру 1М40, под третью - 1М60); органо-минеральная 5? (пар - навоз 40 т/га, под вторую куль-о туру - 1М40, под третью - 1М60). и? В стационарах МО-1 и МО-2 иссле-££ дования проводили в четырехпольном о зернопаровом севообороте: пар чи-| стый- пшеница -овес -овес на зеле-^ ную массу. Опыты во всех стационарах ® развернуты во времени и пространстве 5 в трех-, четырехкратной повторности, $ учетная площадь делянок - 100...250
м2. Повсеместно высевали районированные сорта яровых зерновых культур, агротехника соответствовала принятой в регионе зональной системе земледелия [9]. Количественные и качественные характеристики гумуса определяли по И.В. Тюрину: содержание в модификации Симакова [10], фракционно-групповой состав в модификации Пономоревой-Плотниковой [11]. Статистический анализ проводили с использованием классических и современных методик [12].
Известно, что длительность и система обработки почвы значительно влияет на характер трансформации органического вещества и содержания гумуса [13,14,15]. Причем степеньта-кого воздействия оценивается неоднозначно. Так, по мнению И. Н. Шаркова [16], даже самые крайние варианты минимизации обработки не обеспечивают значительного накопления и поддержания гумуса в почве. В наших опытах в равных условиях (зернопаро-вой севооборот, без удобрений) при ежегодных и типичных для сухой степи обработках почвы (п = 37) содержание гумуса, вне зависимости от системы, повсеместно снижалось (табл. 1).
Ежегодная на протяжении почти сорока лет вспашка с оборотом пласта сопровождалась наибольшим снижением содержания гумуса, по сравнению с исходным состоянием, в среднем до величины 1,36 ± 0,02 % с нижним пределом 1,32 % и высокой устойчивостью уменьшения. Одновременно произошло сужение ГК:ФК до 0,84 против 0,94 в исходной почве, что отражает более интенсивную минерализацию лабильных и гидролизуемых фракций гумуса. Аналогичную картину при ежегодной весенней вспашке наблюдали В.Б. Бохиев и соавт. [17]. Динамика снижения содержания гумуса почвы под систематической нагрузкой от вспашки аппроксимировалась экспоненциальным регрессионным уравнением, которое отличалось высокой прогностической значимостью при скоростной константе изменения к = 0,004 год -1:
у, % = 1,573е-°'004', А = 0,41 % (1), где е - иррациональное число; I -порядковый номер года; А - средняя ошибка аппроксимации.
В отличие от вспашки, ежегодная плоскорезная обработка почвы, вызы-
вала меньшее снижение содержания гумуса в среднем до 1,45 ±0,02 и 1,40 ± 0,02 % при обработке соответственно на глубину 20-22 см и 12-14 см. При мелкой плоскорезной обработке почвы снижение гумуса было достоверно более выраженным, в сравнении с обработкой на 20-22 см, с нижним пределом 1,35 %, который вполне сопоставим с минимальной границей в варианте с весенней вспашкой. По соотношению ГК:ФК (0,89) почва на плоскорезном фоне была ближе к исходной. В этом случае кинетика снижения гумуса в почве оказалась ниже, чем по вспашке, и составила к = 0,002 год1:
у, %= 1,587е 0002\ А = 0,78 % (2). Лучший отклик почвы в отношении изменения содержания гумуса наблюдали при комбинированной обработке, многолетнее воздействие которой определяло достоверно меньшее снижение, по сравнению со вспашкой и плоскорезными обработками, и составило в среднем 1,48 ± 0,04 % с верхней границей на уровне 1,54 %. Кроме того, в этом варианте наблюдали заметноеулучшение качественного состава гумуса почвы - со-
отношение ГК:ФК = 0,91. Возможно, такой характер воздействия этой системы связан с новообразованием гумусовых веществ под воздействием периодической глубокой вспашки в пару, увеличивающим высокое присутствие углерода фракции ГК-1, подвижных фракций ФК и снижающим содержание негидролизуемого остатка. Кинетика (к) уменьшения гумуса в почве в этом варианте составила к = 0,002 год1:
у, % = 1,586е 0'0021, А = 0,71 % (3). В скоростном проявлении можно констатировать, что изменение содержания гумуса под воздействием спектра классических обработок не всегда сопровождался соответствующим количественным откликом. Последнее скорее обусловлено более «глубинными» в этом отношении процессами гумификации и изменения качественных параметров гумуса. Снижение содержания гумуса в почве в зависимости от системы ее обработки можно представить в следующем ряду: комбинированная обработка (1,48 ± 0,04 %) — плоскорезная (1,40 ± 0,03 %) —> вспашка отвальная (1,36
1.Изменение содержания гумуса в зависимости от обработки почвы в контрольном варианте, 0...20 см (п = 37)
Вариант гк Содержание, % Запасы, т/га
ФК Х±в- X Ит Х±в- X
Исходная почва 0,94 1,57 ± 0,05 1,47.. 1,67 44,9 ± 1,4
Вспашка 20...22 см 0,84 1,36 ± 0,02 1,32.. 1,40 38,9 ± 0,6
Плоскорезная 20...22см 12...14см 0,89 0,89 1,45 ± 0,02 1,40 ± 0,03 1,41.. 1,35.. 1,49 1,45 41,5 + 0,6 40,0 ± 0,9
Комбинированная 0,91 1,48 ± 0,04 1,42.. 1,54 42,3 ±1,1
НСР05 0,07 2,0
± 0,02 %). При этом скоростные параметры были не так выражены: при комбинированной и плоскорезной обработке установлена равная кинетика снижения (к = 0,002 год -1), которая была слабее, чем при отвальной вспашке (к = 0,004год и).
Положительное влияние минеральных и, особенно, органических удобрений на гумусное состояние почвы доказано в серии классических длительных опытов [18, 19, 20] и в обобщениях современных исследователей [4, 21,22].
В условиях высокой аридности территории, ограниченного поступления свежего органического материала, слабой микробиологической активности каштановой почвы подобная оценка требует детального уточнения на основе большого достоверного массива данных. Результаты более чем сорокалетних наблюдений за изменением содержания гумуса в почве при ежегодном систематическом внесении минерапьныхи органических удобрений в МО-1 позволяют интерпретировать ряд ключевых позиций, которые раскрывают панораму отклика почвы на использование этого элемента агротехнологий.
Наиболее значимое уменьшение содержание гумуса в почве выявлено в варианте без удобрений - до 0,96 ± 0,02 % с узким диапазоном лимитов и высокой устойчивостью к вариабельности (табл. 2).
За годы исследований почва в неудобренном варианте потеряла 10,4 т/ га гумуса со среднегодовыми потерями 247 кг/га. При этом после первых шестнадцати лет (1967-1982 гг.) среднегодовая убыль составляла 393 кг/га, в следующие четырнадцать (1983-1996 гг)- 192 кг и в последние двенадцать (1997-2008 гг) - 98 кг/га. Тренд изменения содержания гумуса почвы в контрольном варианте характеризует следующее экспоненциальное регрессионное уравнение: у, %=1,323 е-°'008\ А =1,15 % (4). Полученные результаты свидетельствуют о том, что содержание гумуса в почве в неудобренном варианте практически достигло своего минимального уровня. По мнению ряда исследователей [2, 4, 23], такое его количество можно отнести к категории
«базисного минимума» и рассматривать как точку отсчета при оптимизации факторов плодородия. Содержание критического, или инертного гумуса определяет, главным образом, гранулометрический состав почвы и количество в ней физической глины. При этом провинциальные особенности гумусообразования изучаемой почвы (наличие длительной сезонной мерзлоты, общая низкая биологическая активность, неравномерное распределение осадков при сильном иссушении поверхностных горизонтов в весенний и раннелетний периоды), по мнению Г. Д. Чимитдоржиевой [8], определяют наличие постоянного количества консервативных форм гумуса. Кроме того, в результате современных исследований [4] установлено, что кумулятивный эффект циклов высушивания, увлажнения, замораживания, оттаивания проявляется не столько в убыли валового содержания С почвы, сколько в уменьшении
орг ' 1
минерализационного потенциала почвенного органического вещества.
Это подтверждают темпы распада гумуса в варианте с минеральными удобрениями. Ежегодное внесение полного минерального удобрения (ЫРК) в течение более чем 40 лет сопровождалось значительно меньшим снижением содержания гумуса в почве - в среднем до 1,19 ± 0,04 % с верхней границей 1,25 % при незначительной вариабельности величины
этого показателя. За весь период потери составили 3,6 т/га со среднегодовой убылью 85 кг, в том числе за 1967-1982 гг. ежегодные потери составляли 131 кг/га, за 1983-1996 гг. -107 к^ а в 1997-2008 гг. убыль гумуса не отмечали. Следовательно, среднегодовое поступление корневых и пожнивных остатков в варианте с полным минеральным удобрением после 30 лет исследований компенсировало потери гумуса и стабилизировало его содержание на уровне 1,19 %. Кинетика снижения гумуса почвы (у, %) в этом варианте оказалась почти в 3 раза ниже и аппроксимировалась моделью экспоненциальной регрессии с константой скорости к=0,003 год -1: у, % = 1,300 е-°'003\ А =1,16 % (5). Бездефицитный и положительный баланс гумуса обеспечивали только
варианты с внесением навоза. Так, на фоне с органоминеральной системы (10 т/га навоза + ЫРК эквивалентно 10 т/га навоза) содержание гумуса возросло относительно исходного уровня после сорока двух лет до 1,43 ± 0,04 % с верхним лимитом 1,49 % при вариабельности - 4,6 %.
Независимо от дозы, среднее содержание гумуса в вариантах с навозом достоверно превышало исходный уровень, а также диапазоны и значения лимитов на неудобренном и минеральном фоне. При внесении более высокой дозы оно достигло 1,50 ± 0,04 %, что выше исходного количества на 0,19 %. Подобный характер воздействия органического удобрения на накопление гумуса связан с привнесением в почву как готовых форм гумусовых веществ, так и полуразложившихся органических остатков [24, 25]. С позиций современных взглядов и оценокэто отражает фундаментальные принципы стационарности: при поступлении извне дополнительных источников энергии (навоз) почва стремилась максимально улучшить свое низкое энергетическое (гумусное) состояние путем увеличения содержания гумусовых веществ, ослабляя тем самым негативные факторы своего функционирования (биологические потери гумуса).
Константа скорости пополнения гумуса почвы в варианте с 20 т/га составила к = 0,002 в год при характере модели в виде функции экспоненты:
у, % = 1,305 е°'002\ А = 0,52% (6).
Многолетняя динамика (п = 42) в варианте без удобрений соответствовала перманентно-минимальному тренду, с минеральными удобрениями (1М40Р40К40) - равновесно-сбалансированному и с 20т/га навоза -аккумуляционно-насыщающему.
Изучение влияния длительного применения удобрений (п = 42) на фракционно-групповой состав гумуса почвы подтвердило, что внесениеудо-брений способствовало увеличению содержания подвижных органических компонентов, расширению соотношения ГК:ФК, относительно контроля, при более выраженном влиянии навоза, чем промышленных туков. В контроле отношение ГК:ФК составило 0,75, на минеральном фоне - 0,79 и в вариантах с внесением навоза -0,88...0,93 (табл. 3). ы
Под влиянием навоза возрастала о доля 1-й фракции гуминовых кислот | при стабильно высоком содержании ^ ГК и ФК, связанных с Са, что свиде- ® тельствует не только о постоянном | обновлении гумусовых кислот, но и об 2 их усложнении в силу длительности ™ опыта и постоянного внесения опреде- м ленного количества гумусообразова- ® телей. Подобная оценка согласуется со
2. Изменение содержания гумуса в почве при длительном внесении минеральныхи органическихудобрений, 0...20см (п = 42)
Вариант Содержание, % Запасы, т/га
Х±в- X Ит Х±в- X Ит
Исходная почва(1967 г.) 1,31 ±0,05 1,22.. 1,40 38,8 ± 1,5 36,1...41,4
Безудобрений 0,96 ± 0,02 0,91.. 1,01 28,4 ±0,6 26,9...29,9
ЫРК 40 40 40 1,19± 0,04 1,13.. 1,25 35,2 ± 1,2 33,5...37,0
Навоз 20 т/га 1,48 ± 0,03 1,43.. 1,52 43,8 ±0,9 42,3...45,0
Навоз 40 т/га 1,50 ± 0,04 1,44.. 1,56 44,4 ± 1,2 42,6...46,2
10 т/га навоза + 1Ч50Р25Ке0 1,43 ± 0,04 1,37.. 1,49 42,3 ± 1,2 40,6...44,1
НСР05 0,10 3,0
3. Фракционно-групповой состав гумуса почвы под влиянием длительного применения удобрений
(0...20 см, п = 42), % от Собщ
с « , % общ' Гуминовые кислоты /львокислоты НО* ГК
1 I 2 3 I сумма 1а I 1 2 3 I сумма ФК
0,56 4,2 13,9 11,6 29,7 Безудобрений 2,7 2,7 16,1 18,0 39,5 30,8 0,75
0,69 5,4 13,6 9,0 28,0 N Р К 40 40 40 2,0 3,5 17,1 11,9 35,5 36,5 0,79
Навоз 20 т/га
0,86 6,2 19,0 8,3 33,5 2,6 4,1 18,7 10,1 36,5 30,0 0,92
Навоз40т/га
0,87 7,0 17,8 8,1 32,9 3,5 3,5 17,9 10,3 35,2 31,9 0,93
10 т/га навоза + М50Р25К60 (эквивалент 10 т/га навоза)
0,83 7,2 14,2 8,9 30,3 3,0 3,4 17,3 10,8 34,5 35,2 0,88
*НО - негидролизуемый остаток
с данными модельных опытов Г.Д. Чимитдоржиевой [8], в которых после длительного компостирования (36 мес.) каштановой почвы с навозом увеличивалось содержание общего углерода и гуминовых кислот (ГК-1 ГК-2), а тип гумуса характеризовался какустойчиво фульватно-гуматный.
Повышение содержания общего углерода и расширение отношения гуминовых кислот к фульвокислотам росло в ряду вариантов: без удобрений
^ М40Р40К40^ 10 Т/Га НЭВ03а + М50Р25К60
(эквивалентно 10 т/га навоза) ^ навоз 20 т/га ^ навоз 40 т/га. Следовательно, под влиянием длительного систематического внесения навоза в паровом поле (п = 42), как отдельно,
(МО-3) подтвердило результаты исследований в МО-1 с систематическим внесениемудобрений. Так, в севообороте с чистым неудобренным паром содержание гумуса сократилась, по сравнению с исходным уровнем, до1,31 ± 0,02 % с нижним лимитом 1,25 % и высокой устойчивостью уменьшения (табл. 4). Темпы его минерализации составили 162 кг/га в год, то есть в среднем за ротацию 4-польного зернопарового севооборотатерялось 0,65 т/га. Динамика уменьшения содержания гумуса в севообороте с чистым неудобренным паром аппроксимировалась экспоненциальным регрессионным уравнением:
у, % = 1,437 е-°'003\ А =1,57 % (7).
4. Изменение содержания гумуса в почве под различными паровыми предшественниками (0...20см, п = 28)
Вариант ГК Содержание, % Запасы, т/га
ФК Х±в- X Ит Х±в- X Ит
Исходнаяпочва, 1981 г. 0,95 1,45 ± 0,03 1,37.. .1,54 41,5 ± 0,9 39,2...44,0
Пар чистый
Безудобрений 0,84 1,31 ±0,02 1,25.. .1,36 36,9 ± 0,6 35,3...38,4
N4» Навоз 40 т/га 0,86 1,43 ± 0,03 1,37.. .1,50 40,3 ± 0,9 38,6...42,3
0,94 1,55 ± 0,03 1,48.. .1,62 43,7 ± 0,9 41,7...45,7
Пар занятый
Донник 0,93 1,53 ± 0,04 1,44.. .1,62 43,7 ±1,1 40,6...45,7
Донник + 1Ч40 0,94 1,56 ± 0,03 1,49.. .1,63 44,0 ± 0,9 42,0...46,0
Донник + навоз 40 т/га 0,95 1,71 ±0,03 1,65.. .1,77 48,2 ± 0,9 46,5...49,9
Донник Пар сидеральный 0,95 1,58 ± 0,03 1,52.. .1,64 44,6 ± 0,9 42,9...46,3
Донник + 1Ч40 Донник + навоз 40 т/га 0,96 1,62 ± 0,03 1,56.. .1,68 45,7 ± 0,9 44,0...47,4
0,96 1,76 ± 0,03 1,70.. .1,82 49,6 ± 0,9 47,9...51,3
НСР05 0,08 2,3
так и совместно с минеральными удобрениями стабилизировалось и повышалось содержание гумуса в почве, улучшался его качественный состав.
Ограниченность запасов навоза и других органических удобрений, а также высокие затраты на их внесение делают очевидной необходимость поиска альтернативных путей под-$2 держания гумусного статуса почв ° Бурятии. Для аридного земледелия 1Л сухой степи с этой целью предложено возделывание в паровом поле культур, о обогащающихпочвуорганическим ве-| ществом, в частности донника на корм исидерат[17].
Определение содержания гумуса 5 после семи ротаций (п = 28) на ста-$ ционаре по изучению севооборотов
Применение минеральных удобрений в чистом пару сдерживало указанные негативные процессы. В этом варианте содержание гумуса в почве по истечении 28 лет практически сохранилось на уровне исходного -1,43±0,03%.
Воспроизводство гумуса в севообороте с традиционным чередованием культур и чистого пара во времени и пространстве обеспечивало только внесение в паровом поле навоза в дозе 40 т/га — 1,55 ± 0,03. Экспоненциальная модель пополнения гумуса носила следующий характер:
у, % = 1,491 е°'003\ А = 2,61 % (8). В севооборотах с донником, высеваемым в замыкающем поле, содержание гумуса в период исследований
возросло до уровня варианта с внесением навоза в чистом пару. Средние величины этого показателя находились в одном диапазоне 1,53 ± 0,04... 1,58 ± 0,03 %, с интервалом лимитов 1,44...1,62 % и пространственной вариабельностью 3,7...5,3 %. Константа скорости пополнения гумуса почвы в севооборотах с занятым и сидераль-ным паром составила к = 0,003 в год при характере моделей в виде экспо-ненциапьныхуравнений: у (пар занятый донник, %) = = 1,575е°'003\ А = 2,70% (9),
у (пар сидерапьный донник, %) = = 1,523 е0003', А = 3,14 % (10). В севообороте чистым неудобренным паром тренд многолетней динамики гумуса складывался как перманентно-минимальный, с регулярным поступлением органического вещества - циклически-флуктуационный, тогда как органической системе почвы свойственно относительное равновесие с детерминированно-стохастическими колебаниями.
Внесение удобрений, особенно навоза, в занятом и сидеральном донниковом пару еще больше стимулировало воспроизводство гумуса. Если использование минерапьныхудо-брений увеличивало его содержание относительно неудобренных вариантов на 0,03 и 0,04%, то применение навоза - на 0,18 и 0,18 % соответственно. В целом за 7 ротаций рост запасов гумуса в слое 0...20 см в чистом пару от внесения навоза составил 6,8 т/га, в занятом -4,5, в сидеральном -5,0т/ га. Большее положительное влияние навоза в чистом пару, относительно занятого и сидерального, вполне закономерно, так как коэффициент его гумификации в почве с низким содержанием гумуса значительно выше, чем при дополнительном внесении свежего органического вещества в виде надземной и подземной массы донника.
Определение влияния севооборотов с различными видами пара на фракционно-групповой состав гумуса после 28 лет показало, что изменения, произошедшие в его качестве, прежде
23. Завьялова Н. Е. Методические подходы к изучению гумусного состояния пахотных почв // Плодородие. 2006. № 1. С. 11-15.
24. Александрова Л. Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 288 с.
25. Тейт Р. Органическое вещество почвы. М.: Изд-во «Мир», 1991.399 с.
Response of Humus State of Chestnut Soil on Long-Term Impact of Agrotechnological Methods in Agriculture of Dry Steppe of Buryatia
A. K. Ulanov, L. V. Budajapov, A. S. Biltuev, M. N. Sordonova
Buryatiya Research Agricultural Institute, ul. Tret'yakova, 25z, Ulan-Ude, 670045, Russian Federation
всего, связаны с наиболее мобильными фракциями. В вариантах с внесением в поле чистого пара навоза, запашкой подземной и надземной массы донника без удобрений и с их применением отношение гуминовых кислот к фульво-кислотам расширялось, приближаясь в самом насыщенном органическим веществом (пар сидерапьный с внесением навоза) варианте к единице. Более ранние исследования [8], также показали существенное повышение содержания углерода при внесении в почву растительных остатков в виде зеленой массы и корневых остатков донника с тенденцией изменения характера гумуса в сторону гуматности.
Высокое содержание фракции ГК-1 (7,5...8,8 %) в вариантах с внесением органического материала после семи ротаций севооборота, с одной стороны, обусловливало улучшение соотношения ГК:ФК, с другой, свидетельствовало о постоянном обновлении гумусовых кислот. По истечении 28 лет в этих вариантах отмечали рост содержания гуминовых кислот, связанных с Са, при достаточной доли подвижных ГК, что демонстрирует не только постоянное обновление гумуса, но и некоторое его усложнение. То есть при длительном внесении свежего органического вещества происходило улучшение качественного состава гумуса изучаемых почв.
Таким образом, воспроизводство содержания гумуса при сохранении его качественного состава в зернопаровых севооборотах сухой степи Бурятии обеспечивает внесение в паровом поле навоза в дозе 40 т/га, или возделывание в нем донника, как на сидерат, так и на кормовые цели. Комбинированная система обработки почвы в 4-польном зернопаровом севообороте позволяет в достаточной степени предотвращать потери гумуса и создает наиболее благоприятные условия для образования гумусовых веществ с относительно хорошим качественным составом при увеличении глубины гумусового горизонта. Изменение в содержании гумуса в старопахотных каштановых почвах в зависимости от систем севооборотов, обработки почвы и примененияудобрений определяет количество поступающего органического вещества и в тренде многолетней динамики выделяются все типы: аккумуляционно-насыщающий, перманентно-минимальный, равновес-но-сбапансированный и циклически-флуктуационный.
Литература.
1. Концепция оптимизации режима органического вещества в агроландшафтах / В. И. Кирюшин, Н. Ф. Ганжара, И. С. Каури-чевидр. М.: Изд-воМСХА, 1993.93 с.
2. Шарков И. Н. Совершенствование концепции воспроизводства органического
вещества в почвах зерновых агроценозов Сибири // Сибирский вестник с.-х. науки. 2003. № 2.С. 72-77.
3. Байбеков Р.Ф., Седых В.А., Поветкина Н.Л. Влияние на развитие дернового процесса высоких доз органическихудобрений //Плодородие. 2012. №4.С.7-9.
4. Семенов В. М., КогутБ. М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 233 с.
5. Борисов Б. А., Ганжара Н. Ф. Органическое вещество почв (генетическая и агрономическая оценка). М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2015.214с.
6. Методы определения активных компонентов в составе гумуса почв / В. Г. Сычев, В. В. Носиков, В. А. Романенков и др. М.: ВНИИА, 2010.32с.
7. Оптимизация содержания лабильного органического вещества в почвах лесостепи Поволжья/Н. Ф. Ганжара, Р. Ф. Байбеков, Б. А. Борисов и др.//Плодородие. 2010. № 5. С. 15-17.
8. Чимитдоржиева Г. Д. Органическое вещество холодных почв. Улан-Удэ: Изд-во БНЦСО РАН, 2016. 338 с.
9. Системаземледелия Бурятской АССР: рекомендации / Новосибирск: ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние БурНИИСХ, 1989. 332 с.
10. Александрова Л. Н., НайденоваО. А. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. Л.: Колос, 1986. 280с.
11. Орлов Д. С., Гришина Л. А. Практикум похимии гумуса. М.: МГУ, 1981. С. 44-46.
12.Дмитриев Е. Н. Математическая статистика в почвоведение. М.: Книжный дом «Либроком», 2009. 328 с.
13. Лыков А. М. Гумус и плодородие почвы. М.: Моск. рабочий, 1985. 191 с.
14. Обработка почвы как фактор регулирования почвенного плодородия / А. Ф. Витер, В. И. Турусов, В. М. Гармашов и др. Воронеж: «Истоки», 2011. 208 с.
15. Масютенко Н. П. Трансформация органического вещества в черноземных почвах ЦЧР и системы его воспроизводства. М.: Изд-во РАСХН, 2012. 150с.
16. Шарков И. Н. Минимизация обработки и её влияние на плодородие почвы // Земледелие. 2009. №3. С. 15-20.
17. Научные основы систем земледелия Бурятии / В. Б. Бохиев, А. П. Батудаев, Т.П. Лапухин и др. Улан-Удэ: Изд-во БГСХА им. В. Р. Филиппова, 2008. 480 с.
18. Шевцова Л. К. Гумусное состояние и азотный фонд основных типов почв при длительном применении удобрений: автореф. дис. ... д-рабиол. наук. М: МГУ, 1988.48 с.
19. Гамзиков Г. П., Кулагина М. Н. Изменение содержания гумуса в почвах в результате сельскохозяйственного использования: Обзорная информация. М.: ВНИИТЭИагропром, 1992.48 с.
20. Байбеков Р. Ф. Влияние длительного применения удобрений на агроэко-логическое состояние подзолистых и черноземных почв Европейской части России: автореф. дис. ... д-рабиол. наук. М., 2008. 32 с.
21. Шарков И. Н., Данилова А. А. Влияние агротехнических приемов на изменение содержания гумуса в пахотных почвах //Агрохимия. 2010. № 12. С. 72-81.
22. Мерзлая Г. Е. Биологические факторы в системах земледелия // Агрохимия. 2017. № 10. С. 24-36.
Abstract. Based on the results ofmanyyears ofresearch(1967-2008), theresponseofthehu-mus soilstate to traditional methods ofcultivation wasgenerally analyzed under typical conditions of the dry steppe. The investigations were carried out in three stationary long-term field experiments on the chestnut soil in Buryatia Research Agricultural Institute. Combined soil cultivation in a traditional grain-fallow crop rotation (bare fallow, wheat, oat, oat for green mass) allowed maintaining the humus condition close to the initial state due to newly formedhumicsubstanceswith good quality composition. Simultaneously the thicknessofthe humus horizon increased. A lack of deficit and a positive balance of humus in the grain-fallow crop rotation were provided only by variants with the application of manure. The increase in the content of total carbon and the expansion of the ratio of humic acids to fulvic acids increased in a number of variants: without fertilizers - N40P40K40 - 10 t/ha manure + N50P25K60 (the equivalent of 10 t/ha manure) - manure 20 t/ha - manure 401/ ha. Seeded and green manure fallow were not inferior to the traditional type of organic fertilizers - manure in a dose of 10 tons per hectare of crop rotation area in their influence on the content andqualityofhumus. The dynamics ofthe humus content of the chestnut soil, depending on the type and duration (n=28-42) ofagricultural use, isapproximatedbyexponentialequationswithlow mean errors, whichare highlypredictive.
Keywords: long-term field experiment; chestnut soil; soil cultivation; fertilizers; crop rotation; humus content; fractional and group composition; exponential equation.
Author Details: A.K. Ulanov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: global@ burniish.ru); L.V. Budazhapov, D. Sc. (Biol.), director; A.S. Biltuev, Cand. Sc. (Biol.), senior ^ research fellow; M.N. Sordonova, Cand. Sc. 2 (Agr.),deputydirector. J
For citation: Ulanov A. K., BudajapovL. V., fi Biltuev A. S., Sordonova M. N. Response of § Humus State of Chestnut Soil on Long-Term |§ Impact of Agrotechnological Methods in z Agriculture of Dry Steppe of Buryatia. Zem-ledelije. 2018. No. 5. Pp. 11-15 (in Russ.). ¡^ DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10503.
■ «
