Научная статья на тему 'Плодородие почвы и основные пути его регулирования'

Плодородие почвы и основные пути его регулирования Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
2122
239
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЛОДОРОДИЕ / СОЛОМА / НАВОЗ / СИДЕРАТЫ / МНОГОЛЕТНИЕ ТРАВЫ / ТЕХНОЛОГИЯ / ГУМУС / FERTILITY / STRAW / MANURE / GREEN-MANURE / PERENNIAL GRASSES / TECHNOLOGIES / HUMUS

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Чекалин Сергей Григорьевич, Фартушина Мария Максимовна

В статье представлен анализ результатов применения основных приёмов повышения плодородия тёмно-каштановых почв в сухостепной зоне Западного Казахстана за многолетний период исследований. Показано, что широкое использование средств биологизации земледелия существенно ослабляет темпы падения почвенного плодородия, вызванные ограниченным применением навоза и минеральных удобрений. Использование соломы в качестве органического удобрения в зернопаровых севооборотах с озимыми культурами на фоне ресурсосберегающих технологий позволяет поддерживать содержание гумуса в почве на бездефицитном уровне. В целом обеспечение расширенного воспроизводства плодородия почвы необходимо осуществлять с помощью посевов многолетних трав, лучшими из которых являются сложные злаково-бобовые агрофитоценозы и люцерна. За четырёхлетний период пребывания на выводном поле севооборота эти агрофитоценозы обеспечили увеличение содержания гумуса на 0,35 и 0,46%, или на 11,9 и 15,7 т/га соответственно. Замена традиционной технологии обработки пласта трав под посев зерновых культур на минимальную и нулевую позволяет значительно продлить срок продуктивного использования накопленного травами органического вещества в последействии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SOIL FERTILITY AND THE MAIN WAYS OF ITS REGULATION

The results of using the basic methods of dark chestnut-color soil fertility increase in the dry steppe zone of Western Kazakhstan over the many years lasting period of studies have been analyzed in the article. It is shown that the wide use of means of crop farming biologization has significantly contributed to slowing down soil fertility decline caused by limited application of manure and mineral fertilizers. The use of straw as organic fertilizer in grain-fallow crop rotations, including winter crops, on the base of resource saving technologies stimulates the maintenance of an adequate humus content level in soil. In all, the extended soil fertility reproduction should be provided by means of sowing perennial grasses, the most effective of which are leguminous agro-phytocenoses and alfalfa. Over the four-years of growing in the system of crop rotation these agrophytocenoses contributed to the increase of humus content in soil at 0.35 and 0.46% or at 11.9 and 15.7 t/ha respectively. The use of minimum and zero soil treatment for grain crops sowing instead of the traditional cultivation technologies allows the term of productive utilization of organic substances accumulated by grasses to be significantly extended.

Текст научной работы на тему «Плодородие почвы и основные пути его регулирования»

Плодородие почвы и основные пути его регулирования

С.Г. Чекалин, к.с.-х.н, СХОС;

М.М. Фартушина, к.б.н, профессор, Западно-Казахстанский ГУ

Основу сельскохозяйственного производства Казахстана составляют почвы со средним и низким содержанием гумуса. В структуре пахотных угодий на их долю в общей сложности приходится 71,3% [1]. Аналогичная ситуация с плодородием почв наблюдается и в Западном Казахстане, где преимущественное распространение имеют тёмно-каштановые тяжело- и среднесуглинистые почвы [2].

Ранее существующая практика применения минеральных и органических удобрений на больших площадях в настоящее время прекратила свое положительное воздействие на воспроизводство почвенного плодородия. В результате сельскохозяйственное производство стало терять устойчивость к проявлению неблагоприятных погодных воздействий, что выражается в снижении темпов роста урожайности важнейших зерновых культур и деградации почвенного покрова.

В сложившихся социально-экономических условиях текущего времени наиболее перспективным выходом из существующей ситуации является переход традиционной системы земледелия на

биологическую основу, которая включает в себя не только ослабление антропогенной нагрузки на агроэкосистему, но и обеспечивает максимум условий для полноценного использования её собственного биопотенциала.

Исследования проводились в сухостепной зоне Западного Казахстана на стационарах Уральской сельскохозяйственной опытной станции за период с 2005 по 2012 г.

Почвы опытного участка тёмно-каштановые, тяжелосуглинистые, карбонатные. Наблюдения показали, что наиболее доступным и широко распространённым приёмом биологизации в современном земледелии является переход на энергоресурсосберегающие технологии возделывания культур. Помимо сокращения прямых затрат и топлива специфическая особенность этих технологий состоит в обязательном сохранении всех растительных остатков на поверхности поля.

По существующим оценкам 1 т соломы эквивалентна 3 т подстилочного навоза, и систематическое её внесение на фоне минимализации основной обработки почвы направлено на стабилизацию содержания гумуса в почве. Проведённые на Уральской сельскохозяйственной опытной станции расчёты показывают, что в зернопаровых севооборотах при полном освоении энергоресурсосберегающих тех-

нологий возделывания культур равновесие между процессами минерализации и органического синтеза в основном достигается за счёт замены чистого пара на химический, а также обязательного посева по пару озимых культур.

В процессе весенне-летнего ухода за паровым полем полная замена механических обработок на химические позволяет не только значительно сэкономить расход энергетических средств в борьбе с сорняками, но и сократить процессы минерализации органического вещества в слое 0—40 см почвы почти в 2 раза.

Посев озимых культур вместо яровой пшеницы обеспечивает как увеличение продуктивности гектара в 1,5—2,0 раза, так и возврат органического вещества в почву. Тем не менее в данном случае речь может идти только о бездефицитном балансе гумуса. Дальнейший перевод динамики гумуса в русло расширенного его воспроизводства возможен благодаря вовлечению дополнительных средств биологизации, которые состоят из внесения навоза, пополнения органики почвы за счёт фитомассы сидеральных культур, введения в полевые севообороты выводных полей с многолетними травами.

Давая оценку каждому в отдельности вышеупомянутому средству в повышении плодородия почвы, следует отметить, что возможности расширенного воспроизводства гумуса на тёмно-каштановых почвах Западного Казахстана в пятипольном зернопаровом севообороте с озимыми культурами обеспечиваются при внесении 80 т/га полуперепре-вшего навоза с запашкой его в паровое поле. В этом случае происходит пополнение гумуса до 2400 кг/га и 636 кг/га за счёт растительных остатков. При этом потери его составляют всего лишь 1052 к/га.

Навоз является самым традиционным средством повышения плодородия почвы, однако при существующем резком сокращении поголовья скота это удобрение стало использоваться крайне ограниченно и в основном в прифермерских кормовых севооборотах.

Практика применения сидеральных культур показывает, что по степени воздействия на урожайность зерновых культур сидераты приближаются к подстилочному навозу, используемому в дозе 20—30 т/га. Сидераты выполняют важную функцию защиты природной среды от загрязнения, ослабляют эрозионные процессы, повышают урожайность зерновых в среднем на 4—5 ц/га, а с учётом последействия — до 7—8 ц/га.

Для степных и сухостепных условий Западного Казахстана в качестве сидеральной культуры рекомендуется использовать донник жёлтый. Запашка вегетативной массы донника под чёрный пар обеспечивает благоприятные условия не только для её разложения, но и повышает урожайность озимых на 6,4 ц/га по сравнению с вариантами без донника [3].

В то же время практика использования сидераль-ных культур, так же как и навоза, не имеет своего широкого применения в регионе, поэтому главным направлением в экологизации землепользования и основным фактором в повышении плодородия почвы являются многолетние травы.

При полном соблюдении технологии возделывания посевы многолетних трав представляют собой устойчивые агрофитоценозы, которые в зависимости от видового подбора культур могут использоваться как в сенокосном, так и пастбищном направлении.

Высокая реализация потенциала сеяных многолетних трав, выраженная в высокой степени их сохранности и продуктивности на протяжении длительного времени, напрямую связана с хорошо отработанной в зональном отношении технологии их посева [4].

Степная и сухостепная зоны — это прежде всего зоны неустойчивого увлажнения. В данных природно-климатических условиях продуктивность культур во многом зависит от погодных условий периода их вегетации. В связи с этим высокая урожайность травосмеси и её продуктивное воздействие на почву по сравнению с одновидовыми агрофитоценозами достигается за счёт того, что различные виды трав по-разному используют атмосферные осадки периода их вегетации. Так, если в случае проявления ранневесенней засухи может наблюдаться низкая продуктивность злаковых трав, то увеличение использования био-климатических ресурсов региона вполне может быть компенсировано бобовыми агрофитоценозами, которые с максимальной эффективностью могут использовать последующие летние осадки и наоборот.

В биологическом отношении бобовые агрофитоценозы обладают уникальной способностью усваивать азот атмосферы и за счёт симбиотической деятельности с клубеньковыми бактериями накапливать его в почве.

Увеличение содержания азота и органического вещества в почве за счёт биологической деятельности трав значительно повышает уровень плодородия почвы и снижает необходимость дальнейшего приобретения и использования минеральных и органических удобрений. Так, по данным Уральской сельскохозяйственной опытной станции, из органики, накопленной пятилетней люцерной в слое почвы 0—20 см, образовалось 6440 кг гумуса и 448 кг азота на 1 га. Корневая система двулетней люцерны, произрастающей в более благоприятных условиях, обеспечила образование 8960—10080 кг гумуса и 588—700 кг на 1 га азота [5].

Из бобовых культур, кроме люцерны, в полевом травосеянии Западного Казахстана также могут иметь широкое применение эспарцет и донник, которые по уровню азотофиксации превосходят люцерну [6].

Результаты наблюдений показывают, что чем выше урожайность наземной массы агрофитоценоза, тем большее влияние он оказывает на плодородие почвы. Лидирующее место в накоплении гумуса принадлежит злаково-бобовой травосмеси и люцерне. За четырёхлетний период пребывания на выводном поле севооборота эти агрофитоценозы обеспечили увеличение содержания гумуса на 0,35 и 0,46%, или на 11,9 и 15,7 т/га соответственно (табл. 1).

Главным направлением в повышении плодородия почвы за счёт многолетних трав является правильный подбор фитоценоза. Адаптивная направленность видового состава трав позволяет не только хорошо решать вопросы кормопроизводства, но и за короткий срок обеспечить восстановление и расширенное воспроизводство органического вещества в почве.

В то же время важное значение имеет и грамотная реализация накопленной многолетними травами органики, определяемая выбором технологии её использования зерновыми культурами в севообороте.

Имеющиеся материалы позволяют проанализировать дальнейшую динамику в содержании гумуса в почве под воздействием различных технологических приёмов обработки в использовании пласта многолетних трав.

Так, сравнительная оценка различных технологий возделывания зерновых культур по пласту многолетних трав показала, что за четыре года применения ежегодной вспашки значение гумуса в почве не только не вернулось, но и стало несколько ниже исходного уровня его содержания до посева трав (табл. 2).

Интенсивное уменьшение запасов гумуса на этом варианте опыта связано, на наш взгляд, с активной деятельностью аэробных бактерий, для развития которых на вспашке создавались идеальные условия.

Переход на минимальную и нулевую технологии обработки пласта трав и последующего их применения под зерновые культуры позволяет значительно снизить падение гумуса. Отказ от классической вспашки пласта трав и его замена на другие технологии подъёма не приводят к ухудшению агрофизических свойств почвы и снижению продуктивности культур [7]. Однако более плотное сложение в слое почвы 0—30 см обеспечивает снижение в ней общей порозности, а следовательно, и активной зоны аэрации. В результате на этих вариантах обработки почвы складываются более благоприятные условия для сохранения и использования накопленного травами органического вещества.

Процесс снижения органического вещества почвы под зерновыми культурами наблюдался по всем вариантам ранее созданного на выводном поле севооборота агрофитоценоза. Однако большую сохранность гумуса после злаково-бобовой травосмеси следует рассматривать как один из лучших приёмов, обеспечивающих устойчивость земледелия в регионе.

Вывод. Таким образом, с учётом дефицита органических удобрений и высокой стоимости минеральных основным источником стабилизации содержания гумуса в почве является солома урожая, а источником его расширенного воспроизводства — посевы многолетних трав на выводном поле севооборота.

1. Накопление и содержание гумуса в слое почвы 0—30 см различными видами трав и травосмесей на выводном поле севооборота за 2005—2008 гг. (исходное содержание гумуса перед посевом трав 2,85%)

Агрофитоценоз Средняя урожайность трав за 4 года, ц/га Содержание гумуса перед распашкой трав Прирост содержания гумуса

% т/га % т/га

Житняк 26,8 3,09 105,7 0,24 8,2

Житняк + донник 33,8 3,12 106,7 0,27 9,2

Эспарцет 33,4 3,17 108,4 0,32 10,9

Люцерна 45,2 3,31 113,2 0,46 15,7

Житняк + донник + эспарцет + люцерна 42,3 3,20 109,4 0,35 11,9

2. Динамика содержания гумуса в слое почвы 0—30 см на поле многолетних трав в зависимости от технологии его использования под зерновые культуры за период с 2009 по 2012 г.

Агрофитоценоз Содержание гумуса (%) перед Основная обработка пласта трав под зерновые культуры

посевом трав распашкой трав вспашка на 25-27 см плоскорез на 12-14 см без обработки

Житняк 2,85 3,09 2,75 2,84 2,98

Житняк + донник 2,85 3,12 2,79 2,87 3,03

Житняк + донник + 2,85 3,20 2,95 3,06 3,12

эспарцет + люцерна

Посевы многолетних трав позволяют не только приостановить истощение почвенного плодородия, но и за короткий период обеспечить расширенное его воспроизводство. Лучшими вариантами трав на выводном поле севооборота являются бобовые и злаково-бобовые агрофитоценозы.

Минимальная и нулевая технологии обработки пласта многолетних трав под посев зерновых культур позволяют значительно продлить срок его продуктивного использования по сравнению с классической вспашкой.

Литература

1. Елешев Р.Е. Современная концепция развития отраслей земледелия // Перспективные направления стабилизации и развития агропромышленного комплекса Казахстана в современных условиях. Уральск, 2001. С. 15—18.

2. Фартушина М.М. Экологическая оценка состояния экосистем Западно-Казахстанской области // Экология и степное природопользование. Уральск, 2005. С. 31—35.

3. Шульмейстер К.Г., Беленков А.И., Лисниченко И.И. и др. Повышение плодородия почвы в сухой и полупустынной степях Паволжья и Приуралья // Вестник сельскохозяйственной науки. 1991. № 4. С. 95-101.

4. Чекалин С.Г. Агроэкологическое значение полупокровного способа посева многолетних трав // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2012. № 2 (26). С. 79-85.

5. Орловский Н.В. Исследования почв Сибири и Казахстана. Новосибирск: Наука, 1979. 326 с.

6. Мейрман Г.Т. Проблемы кормопроизводства и пути их решения // Агроэкологические основы повышения продуктивности и устойчивости земледелия в XXI веке: сб. матер. междунар. науч.-практич. конф., посвящ. 100-летию со дня рождения К.Б. Бабаева. Алмалыбак, 2013. С. 45-50.

7. Чекалин С.Г., Лиманская В.Б., Иманбаева Г.К. и др. Энергосберегающие способы обработки пласта многолетних трав на выводном поле севооборота в сухостепной зоне Приуралья // Наука и образование. 2009. № 4 (17). С. 33-38.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.