CC BY
18
ПЛОДОРОДИЕ
Оценка связи показателей плодородия чернозема типичного с урожайностью озимой пшеницы и его оптимальные параметры
doi: 10.24412/0044-3913-2023-4-31-35 УДК 631.452:631.445.4:633.11«324»
Н. П. МАСЮТЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: vninp@mail.ru) А. В. КУЗНЕЦОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник М. Н. МАСЮТЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Т. И. ПАНКОВА, кандидат биологических наук, научный сотрудник
М. А. ПРИПУТНЕВА, младший научный сотрудник
Курский федеральный аграрный научный центр, ул. Карла Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация
Исследования выполняли в 2020-2021 гг. с целью оценки связи показателей плодородия чернозема типичного с урожайностью озимой пшеницы и выявления его оптимальных параметров для изучаемой культуры в условиях Курской области. Объекты исследований - черноземы типичные тяжелосуглинистые и озимая пшеница сорта Леонида. В системе почва-растение информационно-логическим анализом установлены характер, направленность и сила связи показателей гумусного и агрохимического состояния почвы с урожайностью озимой пшеницы. Тесная связь урожайности в 2020 г. выявлена с содержанием в почве подвижного фосфора и с соотношением подвижных гуми-новых кислот (ПГК) к гумусу: коэффициент эффективности передачи информации (Кэ) 0,23 и 0,22 соответственно. Связь урожайности с соотношением микробной биомассы (МБ) к ПГК составила 0,19, с содержанием обменного кальция - 0,18, с соотношением МБ к подвижным гумусовым веществам (ПГВ) - 0,17. В засушливых условиях 2021 г. и низких показателях почвенного плодородия при одинаковой агротехнологии возросла роль в формировании урожая озимой пшеницы сорта Леонида доли МБ в ПГК (Кэ=0,31) и в гумусе (Кэ=0,28), содержания в почве гумуса (Кэ=0,20) и качества ПГВ (Кэ=0,19). Оптимальные параметры плодородия чернозема типичного, позволившие сформиро-
вать в условиях достаточного весеннего увлажнения и полузасушливого июля 5,58...7,47т/га озимой пшеницы, следующие: 5,0...5,1 % гумуса, рНводн. 5,9.6,0; 83.119 мг/кг почвы подвижного фосфора, 103.121 мг/кг калия; соотношение ПГК/Г - 5,9.6,5; МБ/ПГК - 34,0.40,5; МБ/ПГВ -13,2.16,5; Ca/Mg - 4,2.4,4; ПГВ/Г- 11,0.12,0; ПГК/ПФК- 0,93.1,00; 5100.5500 мг/кг почвы углерода ПГВ; 2920.3200 мг/кг углерода ПГК; 860.990 мг/кг углерода МБ. Более низкий уровень плодородия почвы(гумус4,90.5,05 %; ПГК/Г - 4,8.5,3, МБ/ПГК - 33,8.40,5; МБ/ПГВ - 14.17; ПГК/ПФК - 0,93.1,00; углерод МБ - 510.800 мг/кг почвы) и сухие погодные условия снизили уровень урожайности озимой пшеницы сорта Леонида до 3,34. 5,28 т/га.
Ключевые слова: чернозем типичный, оценка связи, оптимальные параметры, урожайность озимой пшеницы, гумус, подвижные гумусовые вещества, подвижные гуминовые кислоты, подвижные фульво-кислоты, микробная биомасса, агрохимические показатели.
Для цитирования: Оценка связи показателей плодородия чернозема типичного с урожайностью озимой пшеницы и его оптимальные параметры / Н. П. Ма-сютенко, А. В. Кузнецов, М. Н. Масютенко и др. // Земледелие. 2023. №4. С. 31-35. doi: 10.24412/0044-3913-2023-4-31-35.
Одним из важнейших факторов, влияющих на формирование урожая сельскохозяйственных культур, служит плодородие почвы [1, 2, 3]. В свою очередь его определяют гумусное состояние и агрохимические свойства почвы [4, 5, 6]. Для управления процессом воспроизводства плодородия и обеспечения высокой урожайности растений актуально выявление наиболее значимых для сельскохозяйственной культуры показателей почвенного плодородия и определение их оптимальных параметров [7, 8, 9]. В связи с этим необходим мониторинг показателей плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур [10, 11, 12].
Проведенные ранее в этом направлении исследования с использованием предложенного нами подхода реализованы при более низких уровнях урожайности, на другом сорте озимой пшеницы и без учета влияния погодных условий [13, 14].
Цель исследований - оценка связи показателей плодородия чернозема типичного с урожайностью озимой пшеницы для определения его оптимальных параметров для изучаемой культуры в условиях Курской области.
Работу выполняли в 2020-2021 гг. на опытном поле ФГБНУ «Курский ФАНЦ» (Курская обл., Медвенский р-н, с. Панино) в посевах озимой пшеницы. Объектами исследований были черноземы типичные тяжелосуглинистые, сформированные на лессовидных отложениях суглинистого гранулометрического состава и озимая пшеница (ТгШсит aestivum L.) сорта Леонида. Агрохимическая характеристика почвы: содержание гумуса по Тюрину - 4,83.. .5,12 %; азота щелоч-ногидролизуемого (по Корнфилду) -157,0. .168,0 мг/ кг; подвижных (по Чири-кову) фосфора - 113,6.165,4 мг/кг и калия - 93,8.123,0 мг/кг; реакция среды среднекислая (рНКС| - 4,8.5,0).
Для определения оптимальных параметров почвенного плодородия и связи его показателей с урожайностью озимой пшеницы во время вегетации в поле, находящемся на водораздельном плато, были намечены 30 площадок размером 1 м2 способом случайного отбора, в 2020 и 2021 гг.-разные, так, чтобы растения в них отличались высотой, густотой и др., примерно по 10 площадок с низкой высотой и густотой, средней и высокой (в соответствии с требованиями информационно-логического метода). В период уборки урожая культуры на каждой площадке растения срезали и взвешивали, зерно обмолачивали. В пахотном слое (0.20 см) отбирали образцы почвы, в которых устанавливали содержание органического вещества по методу Тюрина (ГОСТ 26213-91), содержание и состав подвижных гумусовых веществ - в 0,1 н вытяжке NaOH из почвы без декальцирования (Рекомендации для исследования баланса и трансформации органического веще- 3 ства при сельскохозяйственном исполь- | зовании и интенсивном окультуривании е почв / составитель К. В. Дьяконова. М.: д Почвенный институт им. В. В. Докуча- § ева, 1984. 96 с.) с предварительным е компостированием, содержание угле- 2 рода микробной биомассы в свежих 4 почвенных образцах - регидратаци- ю
--м
*работа подготовлена по теме государственного задания № FGZU-2022-0001. W
1. Гидротермический коэффициент вегетационного периода 2019-2021 гг.
Год Апрель Май Июнь Июль Апрель-июль Сентябрь Октябрь Сентябрь-октябрь
2019 - - - - 0,40 0,72 0,51
2020 4,58 2,54 1,02 1,62 1,83 0,16 0,77 0,37
2021 0,71 2,12 1,06 0,91 1,23 - - -
со сч о
СЧ
Ф
S ^
ш
4
ш ^
5
о т
онным методом (Регидратационный метод определения биомассы микроорганизмов в почве / С. А. Благодат-ский, Е. В. Благодатская, А. Ю. Горбенко и др. // Почвоведение. 1987. № 4. С. 64-71), щелочногидролизуемый азот (^ - по Корнфилду; рН - потенцио-метрическим методом, рНКС| - в 1.0 н КС1 вытяжке (ГОСТ 26483-85); содержание обменного кальция (Са) и магния (Мд) -по ГОСТ 26487-85, подвижного фосфора (Р) и калия (К) - по методу Чирикова (ГОСТ 26204-91).
В работе использовали информационно-логический анализ, основанный на теории информации, позволяющий установить форму и тесноту связи. Он обеспечивает количественную оценку зависимости изучаемого явления от набора входящих в анализ факторов, позволяя выделить из них главные и второстепенные [13]. Количество информации (Т), поступающей от параметра (показателя почвенного плодородия) к явлению (урожайности озимой пшеницы) оценивается в битах.
Для количественной оценки связи использовали значения коэффициента эффективности передачи информации (Кэ) от фактора к явлению. Чем больше величина Кэ, тем сильнее влияние фактора на явление. Связь оценивали по следующей шкале [10]: Кэ > 0,25 - очень сильная(очень тесная); 0,16...0,25 - сильная (тесная); 0,08.. .0,15 - средняя; <0,08 - слабая (низкая).
Информационно-логический анализ позволяет выявить параметры почвенных свойств и их сочетания, специфичные наивысшим и наименьшим уровням урожая сельскохозяйственных культур. За основу выделения оптимальных параметров были приняты следующие положения [10]: ранг параметра плодородия почвы специфичный наивысшему рангу урожая сельскохозяйственной культуры служит оптимальным для данных почвенно-климатических условий и системы земледелия.
Характер связи описывали функциями многозначной логики: дизъюнкции (V), конъюнкции (Л), нелинейного произведения (®). При дизъюнктивной (прямой) связи более высокому значению показателя плодородия почвы будут специфичны более высокие уровни урожая сельскохозяйственных культур, который и будет оптимальным, при конъюнктивной (обратной) связи, наоборот. Нелинейное произведение А = В®С показывает, что значение функции есть среднеарифметическое из суммы аргументов. Для данной логической функции характерно, что со-
стоянию наименьшей информативности соответствует направление связи (специфичность) в область средних ранговых значений функции (явления), а максимальная информативность наблюдается у состояний, связь от которых направлена к минимальному или максимальному ранговому значению.
Экспериментальные данные обработаны методами математической статистики с использованием программных средств Microsoft office EXCEL, STATISTIKA, STATGRAF и информационно-логического анализа (Пузаченко Ю. Г., Карпачевский, Л.О., Взнуздаев, Н. А. Возможности применения информационно-логического анализа при изучении почвы на примере ее влажности // Закономерности пространственного варьирования свойств почв и информационно-статистические методы их изучения. М.: Наука, 1970. С. 103-121.).
Гидротермические условия в период посева и в фазе всходов озимой пшеницы в 2019 г. были более благоприятными, чем в 2020 г., хотя и засушливыми. ГТК по Селянинову в сентябре-октябре 2019 г. выше, чем в 2020 г. (табл. 1). В мае-июле 2020 г. ГТК=1,60, при этом только в июне отмечали обеспеченное увлажнение, а в другие месяцы - избыточное, что усложнило уборку урожая в июле. В мае-июне 2021 г. наблюдали погодные условия с обеспеченным увлажнением, однако в июле они были засушливыми.
При сопряженном изучении показателей гумусного и агрохимического состояния чернозема типичного и урожайности озимой пшеницы на иссле-
дуемых площадках в пахотном слое оценено количество информации (Т) и эффективность передачи информации (Кэ) от изучаемых показателей к урожайности озимой пшеницы в 2020 и 2021 гг. В 2020 г. наблюдали тесную связь урожайности с содержанием в почве подвижного фосфора и с соотношением подвижных гуминовых кислот (ПГК) к гумусу (Г): коэффициент эффективности передачи информации составил 0,23 и 0,22 соответственно (табл. 2). Аналогичную тесноту связи, варьирующую в пределах 0,19.0,17, обнаружили с соотношением микробной биомассы (МБ) к ПГК, содержанием обменного Са и с соотношением МБ к подвижным гумусовым веществам (ПГВ). Средняя теснота связи отмечена между урожаем озимой пшеницы и отношением Са/Мд (Кэ=0,15), соотношением ПГВ/Г (Кэ=0,11), а также с качеством ПГВ (ПГК/ПФК), содержанием гумуса, щелочногидролизуемого азота, ПГВ и ПГК (Кэ=0,15...0,08). Близка к средней связь урожайности пшеницы с рНводн и содержанием подвижного калия (0,06 и 0,07 соответственно); слабая - с обменным магнием, подвижными фульвокислотами и микробной биомассой (по 0,04).
По направленности и характеру выявлена прямая связь дизъюнкция между урожайностью культуры и содержанием в почве ПГК, доли их в гумусе (ПГК/Г), соотношением МБ/Г; обратная связь - логическая функция конъюнкции - с содержанием подвижного фосфора, отношением МБ/ ПГВ, Са/Мд, щелочногидролизуемым азотом, ПГВ и МБ. Логическая функция нелинейного произведения установлена между урожайностью озимой пшеницы и соотношениями МБ/ПГК, ПГВ/Г, обменным кальцием, качеством ПГВ, содержанием в почве гумуса, а также при слабой связи с рНводн, подвижным калием, обменным магнием, ПФК. Это
2. Оценка связи урожайности озимой пшеницы с показателями гумусного и агрохимического состояния чернозема типичного
Показатель Количество информации (Т), бит Коэффициент эффективности передачи информации (Кэ) Направленность связи
2020 г. 2021 г 2020 г. 2021 г. 2020 г. 2021г.
P подвижный 0,37 0,32 0,23** 0,20** Л Л
ПГК/Г иг /ПГ1/ 0,35 0,20 0,22** 0,12* V Л
МЬ/1 11К МБ/ПГВ 0,31 0,27 0,49 0,22 0,19** 0,17** 0,31*** 0,14* ® Л ® Л
Са обменный Ca/Mg 0,27 0,24 0,27 0,22 0,18** 0,15** 0,18** 0,14* ® Л Л Л
МБ/Г ПГВ/Г 1/пилг.тпл ПГО nri/yriftlli' 0,22 0,17 л if; 0,44 0,20 0,14** 0,11* П Л Г\* 0,28*** 0,03 А Л О** V ® ® Л
качество П1В — п1к/пфк Гумус 0,16 0,16 0,30 0,32 0,10 0,10* 0,19 0,20** 09 ® 09 ®
N щелочногидролизуемый Подвижные гумусовые 0,14 0,09 0,09* 0,06 Л Л
вещества 0,13 0,02 0,08* 0,02 Л Л
Подвижные гуминовые
кислоты 0,12 0,04 0,08* 0,02 V ®
рн водн 0,11 Г\ ПО 0,09 0,07 0,06 ® ® Л
K подвижный Mg обменный 0,09 0,07 0,05 0,08 0,06 0,04 0,03 0,05 09 ® Л Л
Подвижные фульвокислоты Микробная биомасса 0,06 0,06 0,07 0,20 0,04 0,04 0,04 0,12* ® Л ® Л
Сила связи: *** очень тесная; ** тесная; * средняя.
Показатель Гумус, ПГВ ПГК ПФК | МБ Спгк/Спфк ПГВ/Г ПГК/Г ПФК/Г МБ/Г
% мг/кг почвы
Средние значения ± стандартное отклонение
2020 г. 4,97±0,14 5696±440 2799±279 2897±238 1042±140 0,97±0,09 11,48±0,94 5,64±0,61 5,84±0,48 2,10±0,29
2021 г. 4,98±0,18 5009±505 2204±275 2806±375 780±150 0,80±0,13 10,07±1,23 4,43±0,61 5,64±0,87 1,57±0,33
Разность значений (А) между 2020 г. и 2021 г., %
А -0 14* 27* 3 34* 22* 14* 27* 3 34*
Стандартное отклонение (О), %
О 3 10 12 13 20 16 12 14 15 21
Коэффициент вариации, %
2020 г. 2,8 7,7 10,0 8,2 13,5 9,7 8,2 10,8 8,1 13,7
2021 г. 3,5 10,1 12,5 13,4 19,9 16,3 12,2 13,7 15,4 21,3
* различия значимы.
означает, что высокому рангу урожайности озимой пшеницы будут специфичны средние значения показателя почвенного плодородия.
В 2020 г. по степени влияния на урожайность озимой пшеницы изучаемые показатели плодородия почвы можно ранжировать в следующей последовательности: фосфор подвижный > ПГК/Г > МБ/ПГК > МБ/ПГВ > кальций обменный > Са/Мд > МБ/Г > ПГВ/Г > ПГК/ПФК = Г > азот щелочногидролизуемый.
В условиях 2021 г. сила и направленность связи показателей плодородия почвы и урожайности озимой пшеницы изменились. Наибольшая в опыте очень тесная связь выявлена между урожайностью и отношением МБ/ПГК и МБ/Г, то есть большее влияние на формирование урожая оказывала доля микробной биомассы в ПГК и в гумусе (Кэ=0,31. .0,28). Тесная связь установлена с содержанием в почве гумуса, подвижного фосфора, качества ПГВ, содержанием обменного кальция (Кэ=0,20.. .0,18). Среднюю наблюдали между урожайностью и отношением Са/Мд, МБ/ПГВ, МБ, ПГК/Г, ПГВ/Г (Кэ= 0,14. 0,12).
Направленность связей показателей плодородия почвы и урожайности озимой пшеницы в 2021 г., по сравнению с 2020 г., у 11 из 18 изучаемых параметров осталась прежней, то есть они характеризуются как устойчивые. И только у семи (38,9 %) направленность связей изменилась: с соотношением ПГК -с дизъюнкции на конъюнкцию, то есть меньшие значения этого показателя обеспечивают высокий ранг урожайности; с обменным Са, отношением ПГВ/Г, содержанием подвижного К, обменного Мд - с нелинейного произведения на конъюнкцию, то есть высокий ранг урожайности обеспечивается при 4. Статистические характеристики
меньших их значениях; с соотношением МБ/Г, содержанием ПГК - с дизъюнкции на нелинейное произведение, то есть высшему рангу урожайности озимой пшеницы стал специфичен средний ранг этих показателей.
По степени влияния на урожайность озимой пшеницы в 2021 г. и по силе связи с ней от большего к меньшему показатели плодородия почвы расположились в последовательности: МБ/ПГК > МБ/Г > Г = подвижный фосфор > ПГК/ПФК > обменный кальций > Са/Мд = МБ/ПГВ > МБ = ПГК/Г = ПГВ/Г.
В 2021 г. исследования проводили на участках с почвой со значимо меньшим средним содержанием ПГВ, ПГК, МБ, низким соотношением ПГВ/Г, ПГК/Г, МБ/Г, а также количеством щелочногидролизуемого азота и подвижного калия, чем в 2020 г. При этом различий в содержании гумуса по годам не отмечали, оно составило 4,97...4,98 % (табл. 3). Наиболее существенные различия отмечены в активном пуле органического вещества почвы. Так, содержание ПГК в почве на площадках 2020 г. было на 26,9 %, МБ - на 33,6 %, Спгк/Спфк - на 21,2 %, ПГК/Г - на 27,3 %, МБ/Г - на 39,1 % больше, чем на площадках 2021 г. Следует отметить большую вариабельность показателей гумусного состояния в почве в 2021 г. относительно 2020 г. Их коэффициенты вариации в почве в 2021 г. увеличились: ПГВ и ПГК/Г -в 1,3 раза, ПФК и МБ/Г - в 1,6, МБ - в 1,5, Спгк/ Спфк - в 1,7, МБ/Г - 1,9 раза. Содержание щелочногидролизуемого азота в 2020 г. в почве на изучаемых площадках было средним, а в 2021 г. оно уменьшилось на 24,8 мг/кг почвы (низкое) (табл. 4). Количество подвижного калия в 2020 г. в почве оце-
агрохимических показателей чернозема типичного под озимой пшеницей
нивали от повышенного до высокого (93,8.133,0 мг/ кг), а в 2021 г. оно уменьшилось на 18,7 мг/кг почвы и варьировало от среднего до повышенного (78,3.111,1 мг/ кг). Обеспеченность фосфором в 2020 г.- повышенная, а в 2021 г.- высокая (на 25 мг/кг почвы больше). По степени кислотности, определяемой в солевой вытяжке, почва в 2020 г.- среднекислая (рНКС|=4,9), а в 2021 г.- слабокислая (рНКС| увеличился на 0,3). При этом среднее содержание обменного кальция и соотношение Са/Mg в почве в 2021 г. были выше.
Следовательно, в более сухих условиях 2021 г. при одинаковой агро-технологии и сорте озимой пшеницы значения некоторых показателей плодородия изучаемой почвы были более низкими. С этим, очевидно, связаны и уровни урожайности озимой пшеницы, достигнутые в эти годы. В 2020 г. параметры третьего наивысшего ранга урожайности озимой пшеницы составляли 5,58.7,47 т/га, что выше, чем в 2021 г., на 41.67 %.
На основе информационно-логического анализа при установлении специфичных параметров показателей плодородия чернозема типичного, наиболее тесно связанных с урожайностью озимой пшеницы, выделены их оптимальные параметры (табл. 5).
Величины ряда параметров плодородия чернозема типичного были близкими в 2020 и 2021 гг.: по содержанию подвижного фосфора, соотношению МБ/ПГК, МБ/ПГВ, Ca/Mg. Однако, в 2021 г. возросла роль МБ в формировании урожайности озимой пшеницы, высокий ранг которой обеспечивался при содержании в почве МБ 510.680 мг/кг почвы. Роль же содержания в почве щелочногидролизуемого азота, ПГВ, ПГК в формировании
Показатель pH ~ водн. pH KCl N P2O5 K2O Обменные основания Са/Mg
Ca2+ Mg2+
мг/кг почвы мг-экв./100 г почвы
Средние значения ± стандартное отклонение
2020 г. 6,0±0,1 4,9±0,1 163,0±5,0 134,5±20,9 113,4±19,6 20,21±0,64 4,46±0,26 4,54±0,25
2021 г. 6,1±0,4 5,2±0,3 138,2±6,6 159,5±20,3 94,7±16,4 22,43±0,76 4,58±0,44 4,90±0,26
Разность величины показателей (А) между 2020 г. и 2021 г., %
А -0,1 -0,4 18* -16* 20* -10* -3 -7*
Стандартное отклонение (О), %
О 6 6 5 13 17 3 10 5
Коэффициент вариации, %
2020 г. 5,9 6,6 4,0 15,1 14,4 3,8 9,9 5,7
2021 г. 5,8 6,3 4,8 12,8 17,3 3,4 9,6 5,3
* различия значимы.
5. Оптимальные параметры плодородия чернозема типичного для озимой пшеницы сорта Леонида
Показатель 2020 г. 2021 г.
P подвижный, мг/кг почвы 83.119 90.120
ПГК/Г 5,9.6,5 4,8.5,3
МБ/ПГК 34,0.40,5 33,8.40,5
МБ/ПГВ 13,2.16,5 14.17
Ca обменный, мг-экв/кг 199.205 193.199
Ca/Mg 4,20.4,45 4,20.4,45
ПГВ/Г 11,0.12,0 *
Качество ПГВ - ПГК/ПФК 0,93.1,00 0,76.0,84
Гумус, % 5,00.5,10 4,90.5,05
N щелочногидролизуемый, мг/кг почвы 155.160 *
Подвижные гумусовые вещества, С мг/кг почвы 5100.5500 *
Подвижные гуминовые кислоты, С мг/кг почвы 2920.3200 *
Микробная биомасса, С мг/кг почвы * 510.680
*слабая связь.
п
СЧ О СЧ
Ф
S ^
ш
4
ш ^
5
о т
урожайности озимой пшеницы в 2021 г. снизилась до слабой.
Установлено, что в условиях достаточного увлажнения в весенний период и полузасушливом июле почвы (2020 г.), обладающие оптимальными параметрами плодородия, обеспечивают урожайность озимой пшеницы Леонида наивысшего ранга 5,58.7,47 т/га.
В более сухих погодных условиях 2021 г. в формировании урожая возросла роль микробной биомассы, что позволило определить её оптимальные параметры, так как связь МБ с урожайностью озимой пшеницы увеличилась со слабой в 2020 г. до средней в 2021 г. Отметим, что значения оптимальных параметров ПГК/Г, ПГК/ПФК, гумуса в 2021 г. были ниже, чем в 2020 г. Возможно с этим связано снижение урожайности озимой пшеницы Леонида в 2021 г. и значений его наивысшего ранга до 3,34.5,28 т/га.
В формировании урожая озимой пшеницы важно влияние не только фактического содержания в почве гумуса, ПГВ, ПГК, ПФК и МБ, но и их соотношений, что подтверждается очень тесной, тесной и средней связью.
Наибольшие в опыте значения урожайности озимой пшеницы при прочих разных условиях обеспечиваются в 2020-2021 гг. при близких величинах оптимальных параметров содержания в почве подвижного фосфора, обменного кальция, соотношений МБ/ПГК, МБ/ПГВ, Ca/Mg.
Таким образом, тесная связь урожайности озимой пшеницы сорта Леонида в благоприятных условиях 2020 г. установлена с содержанием в почве подвижного фосфора (Кэ=0,23), с соотношением подвижных гуминовых кислот к гумусу (Кэ=0,22), микробной биомассы к подвижным гуминовым кислотам (Кэ=0,19), содержанием обменного кальция (Кэ=0,18) и соотношением микробной биомассы к подвижным гумусовым веществам (Кэ=0,17). Недостаточное увлажнение вегетационного периода и пониженный уровень плодородия почвы (2021 г.) изменили силу и, в 7 параметрах из 18, направленность связи в основном в сторону конъюнкции показателей плодородия почвы и урожайности озимой пшеницы: возросла
роль доли микробной биомассы в подвижных гуминовых кислотах (Кэ=0,31) и гумусе (Кэ=0,28), содержания в почве гумуса (Кэ=0,20) и качества подвижных гумусовых веществ (Кэ=0,19).
Оптимальные параметры плодородия чернозема типичного, позволившие сформировать в условиях достаточного весеннего увлажнения и полузасушливого июля 5,58.7,47 т/га озимой пшеницы, следующие: 5,0.5,1 % гумуса, рН 5,9.6,0; 83.. .119 мг/кг почвы подвижного фосфора, 103. .121 мг/кг калия; соотношение ПГК/Г - 5,9.6,5; МБ/ПГК - 34,0.40,5 МБ/ПГВ - 13,2. .16,5; Ca/Mg - 4,2.4,4 ПГВ/Г - 11,0. .12,0; ПГК/ПФК - 0,93. .1,00; 5100.5500 мг/кг почвы углерода ПГВ; 2920.3200 мг/кг углерода ПГК; 860.990 мг/кг углерода МБ. При более низком уровне плодородия почвы (гумус 4,90.5,05 %; ПГК/Г - 4,8.5,3, МБ/ПГК - 33,8.40,5; МБ/ПГВ - 14.17; ПГК/ПФК - 0,93.1,00; углерод МБ -510.800 мг/кг почвы) и сухих погодных условиях наибольшая в опыте урожайность озимой пшеницы сорта Леонида составила 3,34.5,28 т/га.
При различающихся гидротермических условиях и уровне почвенного плодородия в разные годы устойчивостью отличались значения оптимальных параметров содержания в почве подвижного фосфора, соотношений МБ/ПГК, МБ/ПГВ, Ca/Mg и подвижного кальция.
Литература
1. Мониторинг основных агрохимических показателей плодородия пахотных почв в центрально-черноземном районе России / Fl В. Некрасов, С. В. Лукин, Д. А. Куницын и др. // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т 35. № 9. С. 4-10.
2. Русакова И. В. Микробиологические и экофизиологические показатели дерново-подзолистой почвы при длительном внесении соломы и минеральных удобрений, связь с урожайностью // Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55. № 1. С. 153-162. doi: 10.15389/agrobiology.2020.1.153.
3. Soil quality and soil fertility status in major soil groups at the Tombel area, Southwest Cameroon / C. Nguemezi, P. Tematio, M.Yemefack, et al. // Heliyon. 2020. Vol. 6. No. 2. P. 03432. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e03432.
4. Challenges for soil organic carbon research / A. V. McBrathey, U. Stockmann, D. A. Angers et al. // Soil carbon. Springer International Publishing Switzerland. 2014. Vol. 1. P. 3-16. doi: 10.1007/978-3-319-04084-4_1.
5. Soil fertility and its significance to crop productivity and sustainability in typical agroecosystem: a summary of long-term fertilizer experiments in China / Q. Shang, N. Ling, X. Feng, et al. // Plant and Soil. 2014. Vol. 381(1-2). P. 13-23. doi: 10.1007/s11104-014-2089-6.
6. Семенов В. М., Когут Б. М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 223 с.
7. Масютенко Н. П. Трансформация органического вещества в черноземных почвах ЦЧР и системы его воспроизводства. М.: Россельхозакадемия, 2012. 150 с.
8. Агроэкологическое обоснование связи свойств почв с урожайностью зерновых культур в сухостепной зоне / С. А. Теймуров, М-Р.А. Казиев, С. Н. Имашова и др. // Плодородие. 2022. № 3. С. 46-48. doi: 10.25680/ S19948603.2022.126.13.
9. Аверкина С. С. Региональные особенности и оценка методов определения подвижных фосфатов в почвах Новосибирской области // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). 2019. № 3 (52). С. 7-16..
10. Корчагин В. И., Кошелев Ю. А., Мя-зин Н. Г. Мониторинг агрохимических показателей плодородия почв и урожайность основных сельскохозяйственных культур Воронежской области // Плодородие. 2016. № 3. С. 2-4.
11.Нитрификационная способность почвы как интегральный показатель мониторинга почвенного плодородия / Л. Б. Сай-фуллина, З. М. Азизов, И. Г. Имашев и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2022. № 3. С. 51-55.
12. Суринов А. В. Динамика плодородия пахотных черноземов лесостепной зоны центрально-черноземных областей России // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021. Т. 16. № 1 (61). С. 57-61.
13. Панкова Т. И., Масютенко Н. П., Кол-тышева Е. В. Возможности моделирования плодородия почв на основе информационно-логического анализа // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 4. С. 8-16.
14. Связь показателей гумусного состояния чернозема типичного с урожайностью озимой пшеницы / Н. П. Масютенко, А. В. Кузнецов, М. Н. Масютенко и др. // Земледелие. 2019. № 8. С. 26-29.
Evaluation of the relationship between the fertility indicators of typical chernozem and the yield of winter wheat and its optimal parameters
N. P. Masyutenko, A. V. Kuznetsov, M. N. Masyutenko, T. I. Pankova,
M. A. Priputneva
Federal Agricultural Kursk Research Center, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out in 2020-2021 to assess the relationship between the fertility indicators of typical chernozem and the yield of winter wheat and to identify its optimal parameters for the crop under study under the conditions of the Kursk region. The objects of research were typical heavy loamy chernozems and winter wheat of the Leonida variety. In the soil-plant system, information-logical analysis established the nature, direction and strength of the relationship between the indicators of the humus and agrochemical state of the soil and the yield of winter wheat. A close relationship between yields in 2020 was found with the content of mobile phosphorus in the soil and with the ratio of mobile humid acids (MHA) to humus: the information transfer efficiency coefficient (Ce) was 0.23 and 0.22, respectively. The relationship of productivity with the ratio of microbial biomass (MB) to MHA was 0.19, with the content of exchangeable calcium - 0.18, with the ratio of MB to mobile humid substances (MHS) - 0.17. In the dry conditions of2021 and low levels of soil fertility, with the same agricultural technology, the role in the formation of the winter wheat crop of the Leonida variety of the share of MB in the MHA (Ce = 0.31) and in humus (Ce = 0.28), the content of humus in the soil (Ce=0.20) and MHS quality (Ce=0.19). The optimal fertility parameters of a typical chernozem, which made it possible to form 5.58-7.47 t/ha of winter wheat under conditions of sufficient spring moisture and semi-arid July, were the following: 5.0-5.1 % humus, pH aq. 5.9-6.0; 83-119 mg/kg soil mobile phosphorus, 103-121 mg/kg potassium; the ratio of MHA/G - 5.9-6.5; MB/MHA -34.0-40.5; MB/ MHS - 13.2-16.5; Ca/Mg - 4.2-4.4; MHS/G -11.0-12.0; MHA/MFA - 0.93-1.00; 5100-5500 mg/kg of soil carbon MHS; 2920-3200 mg/kg carbon MHA; 860-990 mg/kg carbon MB. Lower level of soil fertility (humus 4.905.05 %; MHA/G - 4.8-5.3; MB/MHA - 33.840.5; MB/MHS - 14-17; MFA - 0.93-1.00; MB carbon - 510-800 mg/kg of soil) and dry weather conditions reduced the yield of winter wheat variety Leonida to 3.34-5.28 t/ha.
Keywords: typical chernozem; relationship assessment; optimal parameters; winter wheat yield; humus; mobile humid substances; mobile humid acids; mobile fulvic acids; microbial biomass; agrochemical indicators.
Author Details: N. P. Masyutenko, D. Sc. (Agr.), chief research fellow, (e-mail: vninp@ mail.ru); A. V. Kuznetsov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; M. N. Masyutenko, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; T. I. Pankova, Cand. Sc. (Biol.), research fellow; M. A. Priputneva, junior research fellow.
For citation: Masyutenko NP, Kuznets AV, Masyutenko MN, et al. [Evaluation of the relationship between the fertility indicators of typical chernozem and the yield of winter wheat and its optimal parameters]. Zemledelie. 2023;(4):31-35. Russian. doi: 10.24412/00443913-2023-4-31-35.
doi: 10.24412/0044-3913-2023-4-35-39 УДК 631.417.2
Влияние длительного сельскохозяйственного использования на запасы органического углерода в черноземе выщелоченном
Д. И. ЕРЕМИН1, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: gambitn2013@yandex.ru) Е. А. ДЁМИН2, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
1 Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северного Зауралья - филиал Тюменского научного центра СО РАН,
ул. Бурлаки, 2, пос. Московский, Тюменский р-н, Тюменская обл., 625501, Российская Федерация
2 Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Рощинское ш., 18, Тюмень, 625041, Российская Федерация
В рамках проекта по снижению негативного воздействия антропогенных выбросов парниковых газов разработана концепция «4 промилле», которая предусматривает увеличение поглощения углерода пахотными почвами. Исследование проводили с целью определения влияния длительного сельскохозяйственного использования на содержание органического углерода в черноземе выщелоченном Северного Зауралья. Стационарный опыт был заложен в 1968 г. на участке целины, половину которого после взятия образцов почвы перевели в пашню. В 1990, 2006 и 2020 гг. был проведен отбор почвенных проб до глубины 110 см через каждые 10 см для определения содержания органического углерода методом Тюрина в модификации ЦИНАО. С 1968 по 1990 гг. на пахотном участке был развернут зернопропашной севооборот, с 1990 по 2006 гг. - зернопаровой, с 2016 - зернотравяной. Основная обработка почвы предусматривала вспашку. Целинные черноземы способны накопить до 306 т/ га органического углерода. В дальнейшем почвы из-за предела насыщения приходят в динамическое равновесие. Вовлечение чернозема выщелоченного в пашню негативно сказалось на запасах органического углерода, в зернопропашном севообороте его ежегодные потери достигали 0,6 т/га из-за снижения поступления растительных остатков и усиления аэрации почвы. В зернопа-ровом севообороте потери органического углерода в почве возрастали до 0,8 т/ га в год. Вовлечение в структуру посевных площадей многолетних трав благоприятно действовало на почвообразовательный про -цесс, запасы органического углерода повы-
шались до 267 т/га благодаря увеличению количества корневых остатков и снижению процесса минерализации при отсутствии вспашки в период их возделывания.
Ключевые слова: чернозем выщелоченный, целина, пашня, севооборот, запасы органического углерода, растительные остатки.
Для цитирования: Еремин Д.И., Дё-мин Е.А. Влияние длительного сельскохозяйственного использования на запасы органического углерода в черноземе выщело-ченном//Земледелие. 2023. № 4. С.35-39. doi: 10.24412/0044-3913-2023-4-35-39.
Активное развитие отечественного сельского хозяйства, переход на научно-обоснованную систему удобрений и защиты растений способствовали повышению урожайности сельскохозяйственных культур в зоне рискованного земледелия, в том числе в Западной Сибири. Как следствие, антропогенная нагрузка на почву многократно возросла. Это привело к существенному изменению уровня ее плодородия, основополагающим показателем которого принято считать гумусовое состояние почв. Основные факторы плодородия (питательный режим, агрофизические свойства, активность микробиоты) связаны с запасами гумуса и его качественной характеристикой [1, 2, 3].
Углерод служит важным элементом, участвующим в круговороте системы почва-растение-атмосфера. В результате роста и развития растений углекислый газ, благодаря фотосинтезу, накапливается в наземной и корневой массе. Часть углерода в зависимости от направления использования сельскохозяйственных культур отчуждается с основной продукцией, а оставшаяся, которая сосредоточена в корневых и пожнивных остатках, путем сложной биохимической трансформации переходит в гумусовые вещества. Однако, как показали исследования Л. В. По- и мазкиной (2013) и Ю.С.Ларионова | (2019), на пашне значительное коли- е чество органического углерода теря- д ется по причине минерализации расти- § тельных остатков и гумуса до диоксида е углерода [4, 5]. 2
п Ю
В последние годы исследования, ^ направленные на изучение трансфор- ю
мации углерода в агроэкосистемах, 2 набирают все больший интерес. Это ы
