CC BY
42
УДК 631.452:631.82
ПЛОДОРОДИЕ ЧЕРНОЗЕМА ВыщЕЛОЧЕННОГО ДЕГРАДИРОВАННОГО И ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМОй
пшеницы в севообороте при различных способах обработки и системах удобрения
A.А. РОМАНЕНКО, академик Россельхозакадемии, директор
B.М. КИЛЬДЮШКИН, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник
В.А. КУЛИК, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом
А.Г. СОЛДАТЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Е.Г. ЖИВОТОВСКАЯ, старший научный сотрудник Краснодарский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: kniish@kniish.ru
Резюме. Интенсивное освоение земель в течение XX-XXI вв. привело к значительным изменениям показателей плодородия почвы. Содержание гумуса и азота снизилось на 30...35 %, произошло декальцинирование почвы, выросла ее кислотность, уменьшилась буферность. Так, в полевом севообороте с многолетними травами на черноземе выщелоченном содержание гумуса за 80 лет (с 1928 по 2008 гг.) в слое 0.8 см уменьшились с 4,98 до 3,04 %, а в слое 40.45 см - с 3,92 до 3,27%, азота - на 35,9 и 22% соответственно. Содержание поглощенного СаО снизилось по упомянутым горизонтам на 0,12 и 0,11%, что привело к уменьшению рН (водной) с 6,9.7,1 до 6,1.6,4. Содержание гумуса в почве по вспашке под пропашные культуры на глубину25.27см оставалось на исходном уровне — 3,3 %, а при разноглубинной обработке (чизелевание на 38.40 см 1 раз в три года под пропашные культуры + поверхностная на 8.10 см под зерновые колосовые) и безотвальной на 14. 16 см отмечен некоторый рост - с 3,26до 3,32 и 3,28% соответственно. Внесение мелиоранта (дефеката) еще больше повысило величину этого показателя - до 3,37 и 3,33% соответственно. Самое значительное воспроизводство гумуса в почве по всем изучаемым технологиям наблюдалось при внесении удобрений и мелиоранта — до 3,44.3,51% на фоне NPK(85I и 3,61.3,65% при NPK(tgt), одновременно плотность сложения снизилась с 1,42до 1,31.1,37 г/см3, а доля агрономически ценных агрегатов увеличилась с 59.61 до 69. 77%. Внесение кальция привело к уменьшению гидролитической кислотности с 5,5.6,2 до 3,8. 4,7 мгэкв./100 г почвы. Из изучаемых технологий наиболее эффективными на черноземе выщелоченном оказались традиционная (вспашка на 25.27см под пропашные культуры+поверхностная на 8.10 см под зерновые колосовые) и разноглубинная (чизелевание под пропашные на 38.40 см один раз в 3 года + поверхностная на 8.10 см под зерновые колосовые) Ключевые слова: обработка почвы, плотность, структура, гумус, кальций (мелиорант), гидролитическая кислотность, удобрения, урожайность.
Благоприятные природные условия Северного Кавказа на протяжении многих веков позволили сформировать мощный и сверхмощный чернозем с гумусовым горизонтом 1,2...1,8 м при относительно невысоком (4...6%) содержании гумуса в пахотном слое [1.3 и др.].
Интенсивное использование земель в течение прошлого и начале нынешнего века привело к значительным изменениям исходных показателей плодородия почвы [4...6]. Так, в полевом севообороте с многолетними травами на черноземе выщелоченном содержание гумуса за 80 лет (с 1928 по 2008 гг.) в слое 0.8 см уменьшилось с 4,98 до 3,04%, в слое 40.45 см - с 3,92 до 3,27%, а азота - на 35,9 и 22,1 % соответственно [7].
Еще один из факторов, определяющих плодородие почвы, - плотность. Решение проблемы чрезмерного
уплотнения возможно с помощью агротехнических приемов, в частности механической обработки.
Сегодня ведется активный поиск ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур, возможностей сокращения глубины и кратности обработок почвы, сохранения ее плодородия [8, 9].
Цель наших исследований — определить влияние различных систем основной обработки почвы и удобрения, а также известкования на показатели плодородия почвы и продуктивность озимой пшеницы в зернотравопропашном севообороте на черноземе выщелоченном Краснодарского края.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2001-2010 гг. в центральной зоне Краснодарского края. Почва опытного участка — чернозем выщелоченный малогумусный сверхмощный легкоглинистый деградированный сильно уплотненный. Агрохимическая характеристика почвы: содержание общего гумуса — 3,27 %, азота нитратного и аммиачного — 3,2 и 3,8 мг/кг соответственно (низкое), доступного фосфора — 42 мг/ кг и обменного калия — 369 мг/кг (повышенное). Реакция почвенного раствора слабокислая рНсол - 5,3.
Схема опыта предусматривала изучение трех систем основной обработки почвы (традиционная -вспашка под пропашные на 25.27 см + поверхностная обработка под остальные культуры на 8.10 см; разноглубинная — чизелевание под пропашные на 38.40 см + поверхностная обработка под озимые колосовые на 8.10 см; безотвальная — рыхление без оборота пласта под все культуры севооборота на 14.16 см), четырех уровней насыщения удобрениями (контроль - на 1 т пожнивных остатков под озимую пшеницу после пропашных культур; минимальная доза — ^0Р30К30; средняя доза - N .--Р-.К ■ повышенная доза — N .„Р,,К„) на
" 100 60 30' " 150 II 55'
фоне внесения кальция в виде дефеката и без него.
Фосфорные и калийные удобрения вносили под основную обработку почвы, азотные в виде аммиачной селитры — 34 кг/га с осени, остальную часть рано весной по результатам почвенной диагностики. Дефекат применяли 2 раза за ротацию в 2000 и 2005 гг. при норме 12,7 т/га из расчета нейтрализации 0,5 гидролитической кислотности.
Чередование культур в севообороте: люцерна 1-го и 2-го года пользования - озимая пшеница — озимая пшеница — озимый ячмень — кукуруза на зерно — озимая пшеница — подсолнечник — озимая пшеница — горох — озимая пшеница.
Метеоусловия в годы исследований характеризовались высокой контрастностью, что позволило объективно оценить влияние различных элементов технологии на плодородие чернозема. Так, в 2001-2003 гг. они были благоприятными при большом запасе влаги в почве и хороших весенне-летних условиях, что позволило получить высокий урожай зерна по предшественнику подсолнечник. В 2003-2004 сельскохозяйственном году по этому же предшественнику при мягкой зиме, но в условиях недостатка влаги урожайность пшеницы была невысокой, 2004-2005 сельскохозяйственный
Таблица 1. Изменение содержания общего гумуса в слое 0...30 см слое чернозема менного калия. Концентра-
выщелоченного деградированного в 10-польном зернотравопропашном севообо роте при различных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур
Содержание гумуса, %
Система Вне- исхо- в конце ротации (2010 г.)
основной обра- сение дное, % кон- минималь- средняя повышен- сред-
ботки почвы Са (2000 г.) троль ная (NPK -85 кг/га) (NPK -135 кг/га) ная (NPK -181 кг/га) нее
Традиционная Са 3,3 3,29 3,33 3,44 3,47 3,48 3,54 3,55 3,61 3,44 3,49
Разноглубинная Са 3,26 3,32 3,37 3,46 3,51 3,49 3,57 3,57 3,65 3,46 3,52
Безотвальная - 3,26 3,28 3,43 3,49 3,58 3,45
Са 3,35 3,48 3,56 3,62 3,5
год был на 2,1 0С теплее предыдущего, а хорошие осенне-зимние запасы влаги в почве и трехкратная норма осадков в марте (139 мм) позволили получить высокий урожай зерна по предшественнику горох. В
2005-2006 сельскохозяйственном году метеоусловия для пшеницы по предшественнику горох, несмотря на очень низкие температуры воздуха в III декаде января (до -30.. ,35°С), благодаря хорошему снежному покрову складывались благоприятно до июня месяца. В начале июня, в фазе налива зерна установилась очень жаркая погода с температурой воздуха 42...45°С. Кроме того, перед уборкой прошли обильные дожди, что в сумме отрицательно сказалось на урожайности и качестве зерна, особенно на повышенном фоне удобрений. В
2006-2007 сельскохозяйственном году условия были не очень благоприятными для озимой пшеницы из-за недостаточных осенне-зимних запасов влаги в почве и малого количества осадков в весенне-летний период. Поэтому, несмотря на хороший предшественник, урожайность зерна оказалась невысокой. В 2008-2009 сельскохозяйственном году теплая зима и хорошие запасы влаги способствовали получению высокой урожайности озимой пшеницы по предшественнику люцерна.
Результаты и обсуждение. Содержание гумуса в почве (слой 0.30 см) мало зависело от системы обработки почвы. Внесение удобрений и мелиоранта (СаСО3 в форме дефеката) заметно улучшало величину этого показателя, особенно при сочетании чизельной и поверхностной обработки почвы, повышая ее до 3,37%, при этом наименьший прирост гумуса наблюдали по вспашке.
Самое значительное воспроизводство гумуса в почве при всех системах обработки почвы произошло на повышенном фоне удобрения (NPK - 181 кг/га), особенно при комбинированной разноглубинной обработке с внесением кальция - до 3,65 %. В вариантах с традиционной и безотвальной обработкой величины этих показателей на фоне кальция были практически одинаковыми — 3,61 и 3,62% (табл. 1).
С повышением дозы минеральных удобрений в наших исследованиях прямо пропорционально возрастала величина гидролитической кислотности. Внесение кальция снижало ее при всех технологиях до 3,8.4,7 мг-экв./100 г почвы.
Системы основной обработки почвы не оказывали большого влияния на содержание нитратного азота, доступного фосфора и об-
ция нитратного азота в слое почвы 0.30 см в начале вегетации весной во все годы была низкой из-за вымывания его осенне-зимними осадками в нижние горизонты и колебалась от 1,5 до 3 мг/кг. При дополнительном внесении минерального азота согласно схеме опыта величина этого показателя достигала 6.9 мг/кг почвы. Применение удобрений заметно повышало содержание в почве доступного фосфора и обменного калия по всем технологиям. По мере увеличения их дозы, концентрация фосфатов возрастала до 58.65 кг/га, обменного калия - до 430.442 кг/га.
Наиболее высокая биологическая активность почвы без внесения минеральных удобрений отмечена по предшественнику люцерна при вспашке и безотвальном рыхлении (табл. 2), а наименьшая - после подсолнечника в вариантах с этими же системами обработки (соответственно 6,3 и 5,0; 4,1 и 3,2 мкг лейцина на 1 г ткани). На фоне мелиоранта (СаСО3) она возросла до 8,2 и 7,2 мкг, а при внесении средней дозы NPK до 13,4 и 11,2 мкг соответственно. В целом биологическая активность почвы имела тенденцию большего роста при традиционной системе обработке почвы, по сравнению с безотвальной, особенно на удобренном фоне с мелиорантом, что положительно сказалось на урожайности пшеницы. Так, в контрольных вариантах она варьировала от 30,0.35,1 ц/га после подсолнечника до 42,0.44,5 ц/га после люцерны, а на фоне средней дозы NPK с кальцием - от 58,5 ц/га при безотвальной обработке до 71,6 ц/га при традиционной.
Из изучаемых элементов технологий наибольшее влияние на урожайность озимой пшеницы оказали удобрения (табл. 3). В среднем по технологиям в зависимости от доз удобрений сбор зерна увеличивался с 41,6 ц/га в контроле до 54,0.65,6 ц/га на разных фонах удобрений. Прибавка зернаот их внесения в варианте с низким фоном составила 13,3 ц/га (37%), со средним -20,9 ц/га (50%), с высоким - 24,0 ц/га (58%).
Из 24-х изучаемых вариантов самыми эффективными на черноземе выщелоченном оказались технологии со вспашкой на глубину 25.27 см или чизелеванием на 38.40 см под пропашными культуры в сочетании с поверхностной обработкой почвы на 8.10 см под озимые колосовые и внесением повышенной дозы удобрения на фоне мелиоранта, а наименее эффективной - тех-
Таблица 2. Биологическая активность почвы под озимой пшеницей в зернотравопропашном севообороте в зависимости от технологии возделывания (2004-2007 гг.)
Предшественник Внесение СаСО3 Система основной обработки почвы
традиционная безотвальная
контроль NJ средняя доза (N97P60K34) контроль NJ средняя доза (WM
БАП урожайность, ц/га БАП урожайность, ц/га БАП урожайность, ц/га БАП урожайность, ц/га
Многолетние - 6,3 44,5 10,2 69,3 5,0 42,0 8,6 66,5
травы Са 8,2 46,3 13,4 71,6 7,2 44,0 11,3 69,1
Подсолнечник - 4,1 35,1 7,5 60,1 3,2 30,0 5,6 56,8
Са 6,4 38,3 9,1 62 5,3 31,9 7,4 58,5
Озимая - 4,8 43,1 8,3 65,5 3,7 40,0 6,5 63,4
пшеница Са 7,5 44,5 11,2 68,7 6,6 42,3 8,4 64,8
НСР 05 - 0,02%
05 '
Таблица 3. Влияние различных технологий на урожайность озимой пшеницы (ц/га) в зернотравопропашном севообороте на черноземе выщелоченном деградированном (среднее за 4 года с 2001 по 2010 гг, КНИИСХ)
Система основной обработки почвы Внесение Са Доза удобрений Прибавка от мелиоранта, ц/га
контроль минимальная средняя повышенная
Традиционная - 41 55,8 62,8 66,5 -
Са 45,2 58,4 65,4 69 4,2
Разноглубинная - 39,9 53,2 61,2 64,0 -
Са 42,7 55,5 63,3 66,4 2,8
Безотвальная - 39,2 52,2 60,1 62,8 -
Са 41,8 54,1 62,1 65,0 2,6
Среднее - 40,0 53,7 61,4 64,4 -
Са 43,2 56,0 63,6 66,8 3,2
Среднее по опыту 41,6 54,9 62,5 65,6
Прибавка от удобре-
ний, ц/га 13,3 20,9 24,0
НСР,
2,2 ц/га; доля влияния факторов: обработка почвы - 1,4%, удобрения - 71%.
качества. Самое высокое содержание клейковины установлено в варианте с повышенной дозой удобрения на фоне мелиоранта (СаСО3) со вспашкой, а наименьшее (19,0 %) - в контроле (^6) без кальция по безотвальной обработке почвы.
выводы. В связи с изложенным, можно сделать заключение, что наибольшее воспроизводство гумуса в почве происходит на фоне повышенной дозы минеральных удобрений ^РК - 181 кг/га) с внесением кальция из расчета нейтрализации 0,5 гидролитической кислотности при разноглубинной обработке почвы. Внесение мелиоранта (СаСО3) снижает гидролитическую кислотность до 3,8.4,7 мг-экв./100 г почвы. Наиболее высокая биологическая активность почвы наблюдается после люцерны при традиционной обработке почвы, а наименьшая после подсолнечника по безотвальной — соответственно 6,0 и 3,2 мкг лейцина на 1 г ткани. Самыми эффективными, на наш взгляд, можно считать технологии со вспашкой (на 25.27 см) и чизелеванием (на 38.40 см) под пропашные в сочетании с поверхностная обработкой почвы (на 8.10 см) под зерновые колосовые на повышенном фоне минерального питания ^26Р77К51 с внесением мелиоранта, при использовании которых урожайность составила 69,0.66,4 ц/га
СаСО3 - 19,9%.
нология с бессменной безотвальной обработкой почвы под все культуры севооборота на 14.16 см без кальция и удобрений. Средняя урожайность озимой пшеницы за ротацию севооборота в этих вариантах составила соответственно 69,0 и 39,2 ц/га.
На качество продукции наибольшее влияние также оказало внесение удобрений. В среднем по агрохимическим фонам количество клейковины в зерне росло с 19,6% в контроле до 22,5% на минимальном фоне, 24,5% на среднем и 25,8% на повышенном. Способы основной обработки почвы слабо влияли на величину этого показателя. В то же время при системе с традиционной обработкой почвы она была несколько выше, чем в варианте с безотвальной (23,9% против 22,2%). Индекс деформации клейковины (ИДК) в среднем по опыту составил 73 единицы, что соответствует I группе
Литература.
1. Блажний Е.С. Почвы дельты реки Кубани и прилегающих пространств. Краснодар, 1971. С. 273
2. Докучаев В.В. Органическое вещество пахотных почв: науч. тр. М., 1987. С. 113-126.
3. Кириченко К.С. Почвы Краснодарского края. Краснодар, 1952 г.
4. Лукин С.В. Динамика основных агрохимических показателей плодородия почв Центрально-Черноземных областей России // Агрохимия. 2011. №6. С.11-18
5. Оценка временной динамики структуры агроландшафтов и показателей плодородия почв степной зоны Алтайского края/Г.Г. Морковкин, Т.В. Байкалова, Н.Б. Максимова, В.И. Овцинов, Е.А. Литвиненко, И.В. Дёмина, В.А. Дёмин//Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. №9 (107). С. 33-42.
6. Чекмарев П.А., Обущенко С.В., Троц Н.М. Влияние системного применения минеральных удобрений на содержание гумуса в черноземе обыкновенном //Достижения науки и техники АПК. 2013. №6. С. 32-34.
7. Захаров Б.А., Леплявченко Л.П. Изменение плодородия почв во времени//Сб. науч. трудов Краснодарского НИИСХим. П.П. Лукьяненко «Технология возделывания зерновых культур в Краснодарском крае». Краснодар, 1980. Вып.22. С. 43-48.
8. Гребенникова В.В., Чуманова Н.Н. Оценка изменения агрофизических и гидрологических свойств чернозема выщелоченного при различных системах обработки почвы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. №8 (106). С. 35-39.
9. Формирование объёмной массы серой лесной почвы в зависимости от антропогенного влияния в агроэкосистемах / С.И. Зинченко, А.А. Безменко, И.М. Щукин, Д.А. Талева //Достижения науки и техники АПК. 2013. №4. С. 11-13.
FERTiLiTY OF LEACHED DEGRADED CHERNOZEM AND WiNTER WHEAT PRODUCTiViTY iN CROP
ROTATiON AT DiFFERENT TiLLERiNG PRACTiCES AND FERTiLiZATiON SCHEMES A.A. Romanenko, V.M. Kildushkin, V.A. Kulik, A.G. Soldatenko, E.G. Zhivotovskaya Krasnodar Lukyanenko Research Institute of Agriculture Russian Academy of Agricultural Sciences Summary. Intensive land reclamation during the last century and in the beginning of 21st century lead to significant changes in the base indices of soil fertility. Humus and nitrogen contents reduced by 30-35%, soil was decalcified, its acidity grew and the buffering decreased. Thus, in the crop rotation with perennial grasses, humus content in 0-8 cm soil layer reduced in 80 years (1928-2008) from 4,98 to 3,04 % or by 39 %, and in the 40-45 layer - from 3,92 down to 3,27 % or by 30,1 %, nitrogen content reduced by 35,9 and 22% respectively. Absorbed СаО content reduced by 0,12 and 0,11% respectively, that caused water pH reduction from 6,9-7,1 to 6,1-6,4. It has been observed that while humus content in soil when ploughed at 25-27 cm depth remained at the initial level of 3,3%, when ploughed at different depths (chisel ploughing at 38-40 cm once in three years before row crops + surface tillering at 8-10 before cereal crops) and at subsoil tillage at 14-16 cm a little growth was observed from 3,26 to 3,32 and 3,28 respectively. Ameliorant application (defecate) significantly increased humus content at different depth tillering to 3,37 and at subsoil tillering - to 3,33%. The biggest humus reproduction was achieved at fertilization and ameliorant application - up to 3,-3,51% at minimal NPK (85) and up to 3,61-3,65% at high NPK(181) application, texture density significantly decreased from 1,42 to 1,31-1,37 g/sm3, soil health aggregates share improved from 59-61 to 69-77 %. Calcium application significantly reduced hydrolytic acidity from 5,5-6,2 down to 3,8-4,7 mg equ./100g of soil. It has been determined that out of all studied practices the most effective practice for leached chernozem is the traditional technology (ploughing at 25-27 cm before cropping + subsoil tillering at 8-10 см before cereals) and decompressing (chisel ploughing before row crops at 38-40 cm once in three years + subsoil tillering at 8-10 cm before cereals). Keywords: soil cultivation, density, texture, humus, calcium (ameliorant), hydrolytic acidity, fertilizers, yielding.
