CC BY
50
с1о1:10.24411/0044-3913-2020-10202 УДК631.452: 631.8
Содержание лабильного органического вещества в лугово-черноземной почве при длительном применении удобрений
Н. Ф. БАЛАБАНОВА1, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail: [email protected]) Н. А. ВОРОНКОВА1, 2, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (e-mail: voronkova.67@ bk.ru)
В. Д. ДОРОНЕНКО1, научный сотрудник
В. А. Волкова1, 2, младший научный сотрудник, аспирант (e-mail: [email protected]) Н. А. ЦЫГАНОВА1, 2, младший научный сотрудник, аспирант (e-mail: [email protected]) Юмский аграрный научный центр, просп. Королева, 26, Омск, 644012, Российская Федерация 2Омский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина, Институтская пл., 1, Омск, 644008, Российская Федерация
Исследования проводили с целью определения влияния длительного применения различных систем удобрений на трансформационные процессы в фонде консервативного и лабильного органического вещества, обеспечивающие сохранение почвенного плодородия. Работу выполняли в2009-2011 гг. в длительном стационарном полевом эксперименте, заложенном в 1988 г. в южной лесостепной зоне Западной Сибири. Почва опытного участка - лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая. Опыт заложен методом рас-щепленныхделянок, площадь элементарной делянки - 200 м2, учетной - 36 м2 (1,8*20). Повторность - четырехкратная. В качестве минеральных удобрений использовали аммиачную селитру и аммофос. Удобрения вносили весной до посева локально сеялкой на глубину 6...8 см. Солому зерновых культур измельчали при уборке и оставляли в поле в количестве, соответствующем урожаю. Оценку состояния органического вещества в почве (слой 0.25 см) проводили перед посевом пшеницы по люцерне. Систематическое внесение минеральных удобрений и соломы, включение в севооборот многолетних бобовых трав (люцерны) стабилизировало содержание гумуса и повышало запасы лабильного органического вещества в почве. Содержание гумуса в удобренных вариантах возрастало на 0,16.0,30 %, углерода мортмассы - на 24.86 %. В составе общего углерода на долю углерода мортмассы приходилось 1,74 %, при внесении минеральных удобрений величина этого показателя воз-
растала до 2,40.2,68 %. Систематическое использование соломы в дозах 1,68.2,20 т/га не оказывало существенного влияния на количество гумуса и лабильного органического вещества в почве. Высокая корреляционная зависимость (г= 0,81) между содержанием гумуса и запасами мортмассы в почве подтверждает значимую роль лабильного органического вещества в сохранении почвенного плодородия.
Ключевые слова: удобрения, гумус, лабильное органическое вещество, лугово-черноземная почва.
Для цитирования: Содержание лабильного органического вещества в лугово-черноземной почве при длительном применении удобрений/ Н. Ф. Балабанова, Н. А. Воронкова, В. Д. Дороненко и др. // Земледелие. 2020. № 2. С. 7-9. бог.10.24411/0044-3913-2020-10202.
Содержание лабильного органического вещества (ЛОВ) служит чувствительным индикатором изменения плодородия почв и зависит от используемых агротехнологий, системы удобрений, длительности применения агрохимическихсредств и набора культур в севообороте [1, 2]. Количество ЛОВ, которое легко подвергается биодеградации микробной флорой почвы, обеспечивая растения основными элементами питания, определяет уровень эффективного плодородия. Пул ЛОВ в агроценозе по мнению И. Н. Шаркова [2, 3] в первую очередь зависит от количества и качества поступающих пожнивных остатков. Поэтому применение удо-
брений в севооборотах различной направленности имеет первостепенное значение.
Цель исследований - установить влияние длительного применения различных систем удобрений на трансформационные процессы в фонде консервативного и лабильного органического вещества, обеспечивающие сохранение почвенного плодородия.
Исследования проведены в 20092011 гг в длительном стационарном полевом опыте, заложенном в 1988 г. на опытном полигоне лаборатории агрохимии ФГБНУ «Омский АНЦ» в южной лесостепной зоне Западной Сибири в зернотравяном севообороте (люцерна 3-х лет использования - яровая пшеница - яровая пшеница - овес).
Почва опытного участка - лугово-черноземная среднемощная среднегу-мусовая тяжелосуглинистая. Исходное состояние слоя 0.. .20 см характеризовалось следующими показателями: содержание гумуса (по Тюрину) - 6,4.6,6 %, Р2О5 и К2О (по Чирикову) - 105.128 и 350. 420 мг/кг почвы соответственно, обменного Са2+ и Мд2+ (ГОСТ 26487-85) -89 и 11 мг-экв/100 г почвы соответственно, рНсол - 6,4.6,7 (ГОСТ 26483-85).
1. Схема применения удобрений в зернотравяном севообороте
Система удобрений
Культура без удобрений N P IN10' 17 N P 15 23
Люцерна солома Р 30 Р30 + со- Р 60 Р60 + со-
Яровая лома лома
пшени- солома солома солома
ца
Яровая пшени- солома N P 30 40 N P + N P 60 40 N P +
ца Овес солома N30 N30 + солома солома N P 30 40 NP+ 30 40 солома
солома
Предметом исследования было лабильное органическое вещество почвы, состоящее из двух основных фракций: свежие и полуразложившиеся растительные и животные остатки (мортмас-са); свободные и непрочно связанные с
Рис. 1. Содержание углерода мортмассы (Сж т) в почве в зависимости от применения удобрений, мг/кг; НСР5 частных средних — 446.
удобрений, мг/кг; НСР5 минеральных удобрений — 316; НСР5 соломы — Рф<Вт; НСР5
о
N О N СМ
ш
S ^
ф
ч
ш ^
2
ш м
Рис. 2. Содержание гумуса в почве при применении минеральных удобрений и соломы, %: □ — 2009—2011 гг.; □ — исходное; НСРп, минеральных удобрений — 0,09; НСРп,
соломы — F.<F ;
ф т'
минеральном частью почвы соединения гумуса (лабильный (подвижный) гумус) [2]. Оценку состояния органического вещества проводили перед посевом пшеницы по люцерне.
Изучали следующие факторы (табл. 1): применение минеральных удобрений (фактор А) - без удобрений; N10P17; N15P23 (кг д.в/га севооборотной площади); использование соломы (фактор В) - без соломы; внесение соломы после уборки зерновых культур в количестве, соответствующем урожаю (1,68.. .2,20 т/га).
Опыт заложен методом расщепленных делянок, площадь элементарной делянки - 200 м2, учетной - 36 м2 (1,8^20). Повторность опыта четырехкратная. В качестве минеральных удобрения использовали аммиачную селитру и аммофос. Удобрения вносили весной до посева локально сеялкой на глубину 6.8 см.
Перед посевом яровой пшеницы отбирали образцы (слой почвы 0.25 см) для определения общего углерода по Тюрину в модификации Никитина [4], углерода мортмассы - по Тюрину в модификации Янишевского [5]. Содержание валового азота в слое почвы 0.20 см определяли по Кьельдалю-Иодельбауэру, нитратного азота (слой 0.40 см) - с дисульфофеноловой кислотой по Грандваль-Ляжу.
Результаты исследований обработаны дисперсионным и корреляционным методами статистического анализа для двухфакторного опыта по Б. А. Доспехову (1985) с использованием прикладной программы Statist.
Ежегодное поступление растительных остатков формирует в почве фонд легкоминерализуемых соединений, в том числе в виде мортмассы. В наших исследованиях применение удобрений в севообороте в зависимости от вида и дозы увеличивало обогащен-ность почвы углеродом мортмассы на 24.86 % (рис. 1).
Ежегодное внесение соломы обеспечивало тенденцию к повышению
содержания углерода мортмассы в почве. При этом ведущим фактором, влияющим на величину этого показателя, были минеральные удобрения. На фонах ^0Р17
и N15P23 она превы-
изменилось и составило 6,72 при исходной величине этого показателя на уровне 6,73% (рис. 2).
Благодаря возделыванию в севообороте люцерны создавался бездефицитный баланс органического вещества в почве. Систематическое применение минеральных удобрений обеспечивало большее поступление растительных и корнепожнивных остатков, увеличивая при этом содержание гумуса в почве на 0,16.0,30 %.
Доля углерода мортмассы в составе общего углерода находилась на уровне 1,74 %, при внесении минеральных удобрений она возрастала до - 2,40.2,68 %. Это свидетельствует о положительном влиянии этого технологического приема на размеры пула ЛОВ в общем органическом веществе почвы.
Содержание ЛОВ определяет не только уровень эффективного плодородия почвы, но и оказывает влияние на размеры консервативной (стабильной) части гумуса [6].
%
7,2 7,1 7 6,9 6,8 6,7 6,6 6,5
y = -0,0037x2 + 0,1593x + 5,5337
r = 0,81
* <
-1-1—
10 12 Мортмасса, т/га
—i—
14
—i
16
Рис. 3. Зависимость содержания гумуса в почве (У, %) от запасов мортмассы (X, т/ га): О — фактическое; —— — теоретическое.
шала вариант без удобрений на 41 и 61 % соответственно. Наибольшее количество углерода отмечено при совместном применении минеральных удобрений и соломы ^15Р23 + солома) - 1262 мг/кг, что на 86 % выше неудобренного фон.
В севообороте, где 50 % площади занимают многолетние бобовые травы (люцерна), в варианте без применения удобрений содержание гумуса за три ротации севооборота существенно не
По результатам корреляционного анализа установлена тесная связь (г=0.81) между содержанием гумуса и обогащенностью почвы мортмассой (рис. 3). Эта фракция играет важную роль в стабилизации содержания общего углерода в почве, изменяя удельную скорость минерализации органического вещества [7]. Ежегодное достаточное обогащение почв мортмассой обеспечивает сохранение запасов гумуса в почве.
2. Запасы общего азота (Мо6щ) и азота мортмассы (Ммортм) в зависимости от применения минеральных удобрений и соломы
Вариант N б , общ.' т/га N , мортм' кг/га Прирост N мортм Доля от N , % общ.'
кг/га | %
Без удобрений 6,38 143,8 - - 23
Солома 6,60 162,2 18,4 13 25
N Р 17 6,82 188,1 44,3 31 28
^0Р17 + солома 6,82 203,8 60,0 42 30
N Р 15 23 6,82 198,4 54,6 38 29
^5Р23 + солома 6,82 233,6 89,8 62 34
НСР05 минеральных удобрений F„<F 12,9
НСР^ соломы 05 F„<F 15,8
НСР05 частных средних FXF ф т 22,4
НСР05 частных средних — 0,13.
6
N-NO3, мг/кг
35
30
25
20
15
10
y = 0,001x2 - 0,2599x + 34,799 ♦ a
r = 0,76
<9 ♦ /
a ♦
100
130
160 190
N, мортмассы, кг/га
220
250
Рис. 4. Зависимость содержания нитратного азота (N-N0) в слое (0.40см) почвы (У, мг/ кг) от запасов азота мортмассы (Х, кг/га): О — фактическое;--теоретическое.
Большая часть почвенного азота входит в состав гумусовых веществ. Ближайший резерв для его минерализации - органические вещества, входящие в состав легкомирализуемой лабильной фракции (пожнивные, корневые, послеуборочные остатки растений, биомасса и продукты жизнедеятельности почвенной фауны и флоры и др.). Длительное применение удобрений оказывает стабилизирующее влияние на азотный фонд почв - возрастает содержание общего и легкомобильных органических соединений элемента, а также количество его подвижных минеральных форм [8].
В нашем эксперименте содержание общего азота в почве варьировало от 0,29 до 0,31 %, значительно не изменяясь в зависимости от изучаемых факторов (табл. 2).
Количеством мортмассы в почве определяло дифференциацию вариантов по запасам ее азота (при содержании валового азота в мортмассе от 1,58 до 1,73 %). Благодаря внесению минеральных удобрений в дозах ^0Р17 и ^5Р23 запасы азота мортмассы повышались, в сравнении с вариантом без их использования, на 31 и 38 % соответственно. Применение соломы обеспечивало рост величины этого показателя на уровне тенденции. Наибольшей (233,6 кг/га) она была при системе удобрений ^5Р23 + солома. В варианте с заделкой соломы доля азота мортмассы в составе общего азота почвы достигала 23 %, а при внесении минеральных удобрений она возрастала до 34 %.
Результаты корреляционного анализа зависимости содержания нитратного азота в почве от запасов азота мор-тмассы свидетельствуют о тесной связи (г=0,71) между величинами этих показателей (рис. 4).
Таким образом, систематическое применение минеральных удобрений
в дозе ^5Р23 на 1 га севооборотной площади и соломы в зернотравяном севообороте способствует увеличению содержания гумуса в почве на 0,30 %, углерода мортмассы - на 86 %, доли углерода мортмассы в составе общего органического вещества - до 2,68 %, содержания азота мортмассы - до 233,6 кг/га, обеспечивая при этом сохранение плодородия почвы и дополнительное поступление легкоминера-лизуемого органического азота.
Литература.
1. Балабанова Н Ф, Воронкова Н А Содержание лабильного органического вещества в лугово-черноземной почве // Агрохимия. 2015. № 1. С. 16-22.
2. Влияние пожнивных остатков на состав органического вещества чернозема выщелоченного в лесостепи Западной Сибири / И. Н. Шарков, Л. М. Самохвалова, П. В. Мишина и др. // Почвоведение. 2014. № 4. С. 473-479.
3. Титлянова А. А. Лабильное органическое вещество в пахотных почвах // Почва - ресурс экологической и продовольственной безопасности: сборник научных трудов. Новосибирск: Национ. исслед. Томский гос. ун-т, 2016. С. 36-43.
4. Никитин Б. А. Метод определения гумуса почвы // Агрохимия. 1999. № 5. С. 91-93.
5. Янишевский Ф. В. Модификация метода Тюрина для определения содержания углерода в растительном материале //Агрохимия. 2000. № 3. С. 69-71.
6. Шпед А. А., Вергейчик П. В., Картавых
B. В. Оценка легкоразлагаемого органического вещества почв сельскохозяйственных угодий красноярского края // Агрохимия. 2015. № 12. С. 36-43.
7. Шарков И.Н., Самохвалова Л. М., Мишина П.В. Шепелев А.П Влияние пожнивных остатков на состав органического вещества чернозема выщелоченного в лесостепи Западной Сибири // Почвоведение. 2014. №4.
C.473-479.
8. Гамзиков Г. П. Агрохимия азота в агро-цеозах. Новосибирск: Рос. акад. с.-х. наук, Сиб. отд-ние. Новосиб. гос. аграр. ун-т, 2013. 790 с.
Content of labile organic matter in meadow-chernozem soil at prolonged application of fertilizers
N. F. Balabanova1,
N. A. Voronkova1, 2, V. D. Doronenko1,
V. A. Volkova1, 2, N. A. Tsyganova1, 2
1Omsk Agrarian Scientific Center, prosp. Koroleva, 26, Omsk, 644012, Russian Federation 2Stolypin Omsk State Agrarian University, Institutskaya pl., 1, Omsk, 644008, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out to determine the effect of the prolonged application of various fertilizer systems on transformation processes in the pool of conservative and labile organic matter, ensuring the conservation of soil fertility. The work was carried out in 2009-2011 in a long stationary field experiment, founded in 1988 in the southern forest-steppe zone of Western Siberia. The soil of the experimental plot was meadow-chernozem, medium-thick heavy loamy with average humus content. The experiment was laid down by the method of split plots, the area of an elementary plot was 200 m2, the accounting area was 36 m2 (1.8 m x 20 m). The experiment was repeated four times. Ammonium nitrate and ammophos were used as mineral fertilizers. The fertilizers were applied in the spring before sowing locally with a seeder to the depth of 6-8 cm. Grain straw was crushed during harvesting and left in the field in an amount corresponding to the yield. The state of organic matter in the soil (the layer of 0-25 cm) was assessed before sowing wheat after alfalfa. The systematic application of mineral fertilizers and straw, the inclusion of perennial leguminous grasses (alfalfa) in the crop rotation stabilized the humus content and increased the reserves of labile organic matter in the soil. The content of humus in fertilized versions increased by 0.16-0.30%, of carbon of the mortmass - by 24-86%. Mortmass carbon accounted for 1.74% of the totalcarbon content, while applying mineral fertilizers the value of this indicator increased to 2.40-2.68%. The systematic use of straw in doses of 1.68-2.20 t/ha did not significantly affect the amount of humus and labile organic matter in the soil. The high correlation dependence (r= 0.81) between the humus content and mortmass reserves in the soil confirms the significant role of labile organic matter in maintaining soil fertility.
Keywords: fertilizers; humus; labile organic matter; meadow-chernozem soil.
Author Details: N. F. Balabanova, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: [email protected]); N. A. Voronko-va, D. Sc. (Agr.), prof. (e-mail: voronkova.67@ bk.ru); V. D. Doronenko, research fellow; V. A. Volkova, junior research fellow, post graduate student (e-mail: [email protected]); N. A. Tsyganova, junior research fellow, post graduate student (e-mail: [email protected]).
For citation: Balabanova NF, Voronkova NA, Doronenko VD, et al. [Content of labile organic matter in meadow-chernozem soil at prolonged application of fertilizers]. Zemledelije. 2020;(2):7-9. Russian. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10202.
Ы (D 3 ь
(D
g
(D Ь 5
(D
N>
О N> О
