CC BY
18СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
РОЛЬ СИДЕРАТОВ В УЛУЧШЕНИИ АГРОФИЗИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БУРОЗЕМНО-ЛУГОВОЙ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ
Митрополова Л.В.
к.с.-х. н., доцент Коротких Э.В. к.т.н., доцент Павлова О.В. к.с.-х.н., доцент Иевлева О.Е. ст. преподаватель Дуденко Г.А. к.б.н., доцент
ФГБОУ ВО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия»,
г. Уссурийск, Приморский край, Россия
Аннотация. В последние годы с увеличением доли пропашных культур в структуре пашни, резким сокращением внесения органических удобрений встала проблема оптимизации содержания органического вещества и элементов питания в почве. Эту проблему в сложившихся условиях призваны решить сидеральные культуры, оказывающие положительное влияние на агрономически важные свойства почвы. В ФГБОУ ВО «Приморская ГСХА», расположенном в зоне распространения буроземно-луговой почвы, были проведены исследования по изучению влияния сидеральных культур на агрофизические свойства почвы. Плотность сложения буроземно-луговых почв, тяжелых по гранулометрическому составу непостоянна во времени, и зависит от влажности почвы. В исследованиях плотность почвы в посевах сидеральных культур была неодинаковой. Переувлажнение почвы в летний период, привело к уплотнению почвы в поверхностном слое 0-10 см, 10-20 см, хотя фацелия пижмолистная в большей степени чем другие сидеральные культуры, благодаря строению своей корневой системы, разрыхляла почву и снижала ее плотность. Общая порозность почвы была выше в вариантах с сидеральными культурами, по сравнению с паром чистым, не смотря на переувлажнение почвы в июне. Корневая система сидеральных культур способствовала оструктуриванию почвы, ее комковатостости, что способствовало повышению общей структурности почвы по всем ее слоям. Так в слое 0-10 см общая порозность под сидеральными культурами была выше по сравнению с паром чистым на 5,1- 3,6%. Наибольшее количество ценных, в агрономическом отношении агрегатов, сформировалось в почве после запашки фацелии пижмолистной в слое почвы от 0 до 30 см и составило 58,6 - 52,0 %. Количество водопрочных агрегатов после горчицы белой и ржи посевной +вика яровая составило в слое 0-10см 54,1 -55,0 %. Коэффициент структурности при запашке сидератов увеличился по сравнению с контролем в 1,5 -2 раза. В целом выращивание сидеральных культур улучшило агрофизические показатели буроземно-луговой почвы по сравнению с паром чистым.
Ключевые слова: сидеральные культуры, буроземно-луговая почва, плотность, структура, порозность, Приморский край.
Одной из главных задач земледелия в Приморском крае является сохранение, поддержание и воспроизводство почвенного плодородия. Основные площади пахотных земель в крае представлены бурыми отбеленными и буроземно-луговыми почвами, обладающими низким уровнем естественного плодородия. Отсутствие специальной почвозащитной системы земледелия в крае приводит к деградации пашни. Снижение содержания гумуса в почве приводит к разрушению структуры почвы, ухудшению её агрофизических свойств, интенсивному коркообразованию и последующему развитию эрозионно-дефляционных процессов (более 80,2% пахотных земель края эродированы) [11,15].
В большинстве сельскохозяйственных организаций, а также крестьянских (фермерских) хозяйствах Приморского края отсутствуют севообороты, применяется простое чередование двух - трех культур, что связано со сложившейся экономической ситуацией, когда главным фактором выступает получение прибыли, в то время как вопросы сохранения и воспроизводства почвенного плодородия отходят на второй план. Запашка растительных остатков и внесение органических удобрений позволяет лишь частично решить эту проблему [14].
Современные системы земледелия предполагают его биологизацию, т.е. отказ от применения легкорастворимых минеральных удобрений (особенно минерального азота), а также отказ от применения химических средств защиты растений, и в тоже время стимулирование биологической активности почвы. Это предполагает применение биологизированных севооборотов, позволяющих более эффективно использовать почвенно-климатические ресурсы, за счет создания безопасной и устойчивой 52
агроэкосистемы. В агроландшафтах должны внедряться технологии, которые позволяют без дополнительных затрат, повысить продуктивность агроценозов и предотвратить эрозию почвы. Актуально в этом случае использование в качестве источников пополнения органического вещества не только навоза и растительных остатков сельскохозяйственных культур, но и сидератов [2].
Сидерацию нужно рассматривать как многофакторный агротехнический прием земледелия, положительно влияющий на почву, продуктивность и качество возделываемых культур и окружающую среду. Сидераты оцениваются, во-первых, как источник азота и зольных элементов для питания растений, во-вторых, как источник органического вещества, являющегося энергетическим материалом для микробов, и, в-третьих, как исходный материал для образования гумуса [12].
Сидеральные культуры в большей степени, чем навоз, повышают содержание водопрочной структуры, порозности и влагоемкости, уменьшая плотность сложения, не только пахотного, но и подпахотного горизонта[8]. Заметно улучшается структура почвы, увеличивается количество водопрочных агрегатов на 3,5-10,4 % , по сравнению с черным и занятым парами. Поступившая растительная масса и корневые остатки повышают водопроницаемость пахотного горизонта. По сравнению с чистыми парами сидеральные культуры повышают количество доступной воды в слое 0 -20 см, на протяжении всего периода вегетации [4,16]. Малозатратность всей технологии сидерации состоит в том, что весь процесс от посева сидерата до его запашки в корнеобитаемый слой происходит на одном участке, и нет необходимости в транспортировке, но самое важное то, что отсутствуют потери биофильных элементов. Благоприятный комплекс почвенных условий, создающийся в глубоком пахотном слое, сильно влияет на развитие корневых систем растений и на урожай. Урожайность сельскохозяйственных культур на почвах с мощным пахотным слоем не только увеличивается, но и стабилизируется по годам[13].
Материал и методы. Исследования проводились в 2019 г. на коллекционном участке ФГБОУ ВО «Приморской ГСХА» г. Уссурийска. Почвы опытного участка буроземно - луговые. По гранулометрическому составу - суглинок средний. Мощность пахотного горизонта 25,6±1,5 см, при этом верхняя часть горизонта имеет мощность 15,4±0,6 см, нижняя-10,2±1,2 см. Плотность сложения верхнего слоя почвы 10-20 см составляет 1,12- 1,15г/см 3. Содержание гумуса от 2,5 до 3,0 %, содержание общего азота в пахотном горизонте 0,15-0,23 %, подвижного фосфора - 32-33 мг/кг почвы, обменного калия - 100 -110 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки 5-5,1.
Согласно градации агрохимических свойств почв, применительно к Приморскому краю, почвы имеют низкое содержание гумуса, среднеобеспечены подвижным фосфором и хорошо подвижным калием, реакция почвенного раствора - среднекислая[12,13]. В качестве сидеральных культур высевали: рожь посевная, вика яровая, фацелия пижмолистная, горчица белая, редька масличная. Агротехника в опыте общепринятая для выращивания сидеральных культур в условиях Приморского края. Сидеральные культуры высевали в третьей декаде апреля, рядовым способом. Заделку сидератов в почву проводили в фазе бутонизации -цветения. Наблюдения в опыте, анализ почвенных образцов проводили по общепринятым методикам. Результаты исследований оценены методом дисперсионного анализа [3].
Результаты и их обсуждение. Для почв тяжелого гранулометрического состава, к которым относятся буроземно-луговые отбеленные почвы, оптимизация физических условий почвенного плодородия - является основным фактором создания благоприятной среды обитания культурных растений. К основным показателям физических условий плодородия относятся: структурное состояние, плотность, водно-воздушный режим почвы[15]. Плотность почвы накладывает отпечаток на весь комплекс физических условий в почве: на ее водный, воздушный, тепловой режимы, а, следовательно, и на условия ее биологической деятельности. [9]. Плотность сложения буроземно-луговых почв, тяжелых по гранулометрическому составу непостоянна во времени, и зависит от влажности почвы. Как показали результаты наших исследований, плотность почвы в слое 0-10 см в вариантах с горчицей белой и смешанных посевах ржи посевной и вики яровой была выше (1,20-1,29 г/см3), чем на контроле и на варианте с фацелией пижмолистной (0,94-1,15 г/см3). В слое почвы 10-20 см на варианте с горчицей белой плотность была выше, чем в других вариантах и составила -1,32 г/см3. По другим вариантам существенных различий не отмечено. В слое 30-40 см почвы, плотность увеличилась и составила 1,13-1,30 г/см3 (табл. 1).
Таблица 1
Плотность сложения почвы в посевах сидеральных культур, г/см3_
Слой Варианты опыта
почвы, см контроль рожь посевная фацелия горчица
(пар чистый) +вика яровая пижмолистная белая
0-10 1,15 1,20 0,94 1,29
10-20 1,23 1,27 1,01 1,32
20-30 1,29 1,30 1,13 1,35
НСР 05
0-10 0,07
10-20 0,05
20-30 0,04
Следует отметит, что в 2019 году переувлажнение почвы в летний период, привело к уплотнению почвы в поверхностном слое 0-10 см, 10-20 см, хотя фацелия пижмолистная в большей степени чем другие сидеральные культуры, благодаря строению своей корневой системы, разрыхляла почву и снижала ее плотность.
Вместе с тем, чрезмерно рыхлое состояние почвы, также не может рассматриваться, как оптимальное, для биологических процессов. Плотность почвы в посевах сидеральных культур, была незначительно выше, по сравнению с контролем (пар чистый), но не выходила за пределы 1,20-1, 35 г/см3 в слое 0-30 см, что является оптимальным для буроземно-луговых отбеленных почв.
Порозность обуславливает водный и воздушный режимы почвы. От величины почвенных пор зависит передвижение воды в почве, водопроницаемость и водоподъемная способность, влагоемкость, воздухоемкость[5,6]. Наиболее высокая и агрономически ценная порозность наблюдается в структурной почве. С глубиной по профилю почвы порозность уменьшается (табл. 2).
Таблица 2
Порозность буроземно-луговой отбеленной почвы в посевах сидеральных культур, %
Слой почвы Контроль (пар чистый) Рожь посевная + вика яровая Фацелия пижмолистная Горчица белая
Роб Раэр Роб Раэр Роб Раэр Роб Раэр
0-10 50,2 19,6 54,0 20,3 55,3 22,3 53,8 20,1
10-20 48,0 10,8 50,5 15,9 49,4 18,1 51,2 16,2
20-30 46,4 7,1 47,6 10,3 48,0 16,0 49,7 14,4
Общая порозность почвы (Роб )была выше в вариантах с сидеральными культурами, по сравнению с паром чистым, не смотря на переувлажнение почвы в июне. Корневая система сидеральных культур способствовала оструктуриванию почвы, ее комкооватостости. Что способствовало повышению общей структурности почв, по всем слоям почвы. Так в слое 0-10 см общая порозность под сидеральными культурами была выше по сравнению с паром чистым на 5,1- 3,6%.
Наибольшую агрономическую значимость приобретают показатель аэрабельности. Поры аэрации, должны составлять не менее 20 - 22% общей порозности. Наибольшая аэрабельность (Раэр.) наблюдалась в почве в слое 0-10 см и составила по вариантам опыта от 19,6 до 22,3%. В варианте с фацелией пижмолистной в почве было больше пор занятых воздухом, по сравнению с другими сидеральными культурами. Таким образом, посевы сидеральных культур способствовали увеличению как общей порозности, так и порозности аэрации.
Структура почвы влияет на ряд важнейших в агрономическом отношении свойств почвы. Она в значительной мере определяет сложение, водно-воздушный режим и весь комплекс биологических и физико-химических процессов, от которых зависит уровень плодородия.
В нашей стране наиболее широко используется агрегатный состав по методу Н.И. Савинова, который включает две фазы: сухое и мокрое просеивание почвы [7]. По данным Э.П. Синельникова Ю.И. Слабко для почвенного покрова Приморья использование сухого просеивания мало приемлемо, что обуславливается тяжелым гранулометрическим составом, высокой липкостью и повышенной полевой влагоемкостью[10].
В условиях постоянного переувлажнения в летний период наиболее важное значение для оценки качества почв имеет микроструктура. Почвы такой структуры обладают благоприятным комплексом водно-воздушных свойств. Благоприятные свойства микроструктуры обусловливают необходимость учета этой характеристики наряду с содержанием в почве макроагрегатов[11].В агрономическом отношении наиболее ценны водопрочные агрегаты почвы размером 3,0 -1,0 мм. В меньшей степени этими свойствами обладают водопрочные агрегаты размером 1,0 - 0,5 и 0,5 - 0,25 мм.
В нашем опыте определение микроагрегатного состава почвы проводили через месяц после заделки сидеральных культур методом мокрого просеивания. Результаты структурно-агрегатного анализа почвы, которые показали, что после запашки сидератов в слое почвы 0-30 см увеличилось количество агрегатов размером 3,0-0,25 мм. По сравнению, с контролем (пар чистый), количество водопрочных агрегатов увеличилось в слое 0-10 см на 11,7-12,6,3%; в слое10-20 см на 14,6-15,8%; в слое 20-30 см на 14,2-14,7% (табл.3).
Таблица 3
Структурно-агрегатный состав буроземно-луговой почвы , %_
Варианты опыта
контроль Рожь посевная+ вика Фацелия горчица
(пар чистый) яровая пижмолистная белая
а с ы в ^ о п й о м м ,3 > 3-0,25 мм < 0,25 мм м м ,3 Л 3-0,25 мм < 0,25 мм м м ,3 > 3-0,25 мм <0,25 мм м м ,3 > 3-0,25 мм < 0,25 мм
л О
0-10 6,5 46,2 47,3 9,0 54,1 36,9 5,0 58,6 36,4 5,2 55,0 39,8
10-20 18,3 35,6 46,1 11,3 52,3 36,4 8,2 56,2 35,6 7,8 55,2 37,0
20-30 15,0 35,4 49,2 13,5 50,4 36,1 9,7 52,0 38,3 11,4 51,7 36,9
Наибольшее количество ценных, в агрономическом отношении агрегатов, сформировалось в почве после запашки фацелии пижмолистной в слое почвы от 0 до 30 см и составило 58,6 - 52,0 %. Количество водопрочных агрегатов после горчицы белой и ржи посевной +вика яровая составило в слое 0-10см 54,1 -55,0 %. Коэффициент структурности при запашке сидератов увеличился по сравнению с контролем в 1,5 -2 раза. Наибольшее количество структурных водопрочных агрегатов формировалось в верхнем слое почвы (0-10см), после запашки фацелии пижмолистной и горчицы белой(табл.4).
Таблица 4
Коэффициент структурности буроземно-луговой отбеленной почвы, после запашки сидератов
Слой почвы Варианты опыта
контроль (пар чистый) Рожь посевная +вика яровая Фацелия пижмолистная Горчица белая
0-10 0,56 1,18 1,41 1,22
10-20 0,55 1,04 1,28 1,23
20-30 0,55 1,01 1,08 1,07
Произошедшее увеличение коэффициента структурности свидетельствует о том, что содержание агрономически ценных структурных агрегатов диаметром 3,0-0,25 мм повышается, а микро- и глыбистых уменьшается. Для буроземно-луговых почв величина водопрочности структурных агрегатов может быть оценена как «отличная» при коэффициенте структурности больше 3; «хорошая» от 3 до 1; «удовлетворительная» от 1 до 0,7; и «низкое» при коэффициенте меньше 0,7.
Выводы. Таким образом, величина водопрочности структурных агрегатов буроземно-луговой отбеленной почвы, после запашки сидератов, может оцениваться, как «хорошая». При этом, наблюдалось снижение крупной фракции агрегатов (>3мм), так как, поступление в почву свежего органического вещества способствовало усилению микробиологический активности почвы и разрушению крупной фракции, с увеличением количества водопрочных агрегатов размером 1,0-0,25 мм. В целом структурное состояние буроземно-луговой почвы после запашки сидеральных культур можно оценить как хорошее.
Список литературы
1.Борисова Е. Е. Применение сидератов в мире / Е. Е. Борисова // Вестник Нижегородского государственного инженерно-экономического института (НГИЭИ). Серия, Технические науки.-2015.-Вып. 6 (49).- С. 24-33.
2.Довбан К.И. Сидерация - многофакторный прием // Земледелие.- 1986. № 6. - С.28-32.
3.Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) /Б.А.Доспехов.-6-еизд., стереотип.-М.:ИД Альянс, 2011.-352с.
4.Еськов А.И., Новиков М.Н., Мерзлая Г.Е. Состояние и перспективы исследований по повышению плодородия почв и эффективному использованию органических удобрений // Сб. 60 лет Географической сети опытов с удобрениями. Бюлл. ВИУА №114 .М.: ГУП «Агропрогресс», 2001. С. 7-10.
5.Кирюшин, В.И. Агрономическое почвоведение.- М.:КолосС,2010.-687 с.
6.Кузнецова, И.В. Агрофизические свойства дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности./Физические условия почвенного плодородия. М.1978. С. 38 - 45.
7.Муха, В.Д., Муха, Д.В., Ачкасов, А.Л. Практикум агропочвоведение /Под ред.В.Д.Мухи.-М.:КолосС.2010.367с.
8.Новиков М.Н., Фролова, Л. Д. Сидераты как фактор оптимизации использования органических удобрений / М.Н. Новиков, Л.Д. Фролова // Агрохимия, 2015.- № 4.- С. 44-53.
9.РевутИ.Б. Физика почв .Л.: 1972. 365 с.
10.Синельников Э.П. Агротехническая оценка пахотных земель Уссурийского района / Э.П.Синельников, И.А. Кравец, Г.И. Захарова // Аграрная политика и технология производства сельскохозяйственной продукции в странах Азиатско-Тихоокеанского региона.-Уссурийск,2002.-Т.2.-С. 102-112.
11.Синельников Э.П., Слабко Ю.И. Агрогенезис почв Приморья.-М.:ГНУ ВНИИИА. 2005.280с.
12.Слабко Ю.И., Сидорова, Г.М. Растительные остатки полевых культур как источник питательных элементов почвы//Повышение плодородия почв Приморья: сб. науч. тр./ ПСХИ. Уссурийск,1986.- С.23-25.
13.Трофимова Т. А., Коржов С. И., Гулевский В. А., Образцов В. Н. Оценка степени физической деградации и пригодности черноземов к минимизации основной обработки почвы // Почвоведение. 2018. № 9. С. 1125-1131. doi: 10.1134/S0032180X18090125
14.Федоров, A.A., Обухов В.П. Пути повышения плодородия почв Приморского края / А. А. Федоров,
B.П. Обухов // Земледелие. -1980.-№8.-С. 13-15.
15.Федоров, А.А., Аксенов, А.А. Гумусовый фонд и его динамика в пахотных почвах Приморья // Сб.науч.тр. / Приморский с.-х. ин-т.-Уссурийск,1986.-С.14-21.
16.Экологизация сельского хозяйства (перевод традиционного сельского хозяйства в органическое) /
C.В. Щукин и др. Серия обучающих пособий «RUDECO Переподготовка кадров в сфере развития сельских территорий и экологии». М., 2012. 196 с.
Контактная информация:
1.Митрополова Людмила Васильевна, ФГБОУ ВО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия», доцент кафедры «Агротехнологий», доцент, кандидат сельскохозяйственных наук.
Тел. 89242658595.
Контактная информация:
2. Коротких Эдуард Васильевич, ФГБОУ ВО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия», доцент кафедры «Проектирование и механизация технологических процессов», доцент, кандидат технических наук
тел. 89242476819
Контактная информация:
3.Павлова Ольга Владимировна, ФГБОУ ВО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия», доцент кафедры «Агротехнологий», доцент, кандидат сельскохозяйственных наук
тел.89245297555
Контактная информация:
4.Ивлева Ольга Евгеньевна, старший преподаватель кафедры агротехнологий, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приморская государственная сельскохозяйственная академия», 692510, г. Уссурийск, пр-т Блюхера, 44, тел. 8(4234) 3236-14
Контактная информация:
5.Дуденко Галина Александровна, канд. биол. наук, доцент кафедры агротехнологий, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приморская государственная сельскохозяйственная академия», 692510, г. Уссурийск, пр-т Блюхера, 44, тел. 8(4234) 3236-14
