CC BY
6УДК 631.445.4:631.582
А. В. Парамонов, В. И. Медведева
Донской зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Рассвет, Российская Федерация
СОХРАНЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО И СРЕДНЯЯ УРОЖАЙНОСТЬ СЕВООБОРОТА
Цель исследований - установление доз удобрений, регулярное внесение которых обеспечивало бы сохранение плодородия чернозема обыкновенного в приазовской зоне Ростовской области, а также определение уровня урожайности севооборота при использовании выявленных норм удобрений, позволяющих сохранить содержание гумуса в почве. Закладка опытов, проведение учетов, отбор почвенных образцов проводились в соответствии с методиками полевого опыта. Изучаемыми факторами были содержание гумуса в почве, различные дозы органических и минеральных удобрений, применяемые как по отдельности, так и совместно в девятипольном зернопаропропашном севообороте. Определение содержания гумуса в почве проводили по методу Тюрина в редакции Н. В. Симакова. Отмечен рост влияния вносимых удобрений на формирование урожая. Наибольшие прибавки урожайности отмечались в вариантах с совместным внесением минерального и органического удобрения. В большинстве вариантов опыта выявлено существенное снижение содержания органического вещества как в пахотном, так и в подпахотном горизонте от 0,07 до 0,34 %. Установлено, что в условиях приазовской зоны Ростовской области при совместном, систематическом внесении навоза в дозировке 11,1 т/га и минеральных удобрений в дозировке NPK 73, 23, 23 кг д. в./га процентное содержание гумуса в пахотном и подпахотном горизонтах почвы остается практически неизменным, тем самым позволяя сохранять плодородие при получении стабильного сбора урожая по севообороту в целом. При рекомендуемой дозировке удобрений и в климатических условиях без резких отклонений от среднемноголетних норм урожайность девятипольного зернопаропропашного севооборота будет составлять более 39,1 ц з. е./га.
Ключевые слова: гумус, сохранение плодородия, дозы удобрений, севооборот, урожайность, ротация, прибавка урожайности.
A. V. Paramonov, V. I. Medvedeva
Don Zonal Research Institute of Agriculture, Rassvet, Russian Federation
FERTILITY PRESERVATION OF ORDINARY CHERNOZEM AND AVERAGE YIELD IN CROP ROTATION
The objective of the research is to determine fertilizer dose, which regular applying provide preservation of the fertility of ordinary chernozem in Azov area of the Rostov region, as well as to determine the level of the yield in crop rotation at applying of the established fertilizer doses allowing to preserve humus content in soil. Experiments, recording, soil sampling were carried out according to the procedures of field experience. The factors under study were humus content in soil, different doses of organic and mineral fertilizers applied either separately or together in nine-field grain-row crop rotation. Humus content in soil was determined by the method of Tyurin in the reduction of N. V. Simakov. It was marked the increasing of the impact of applied fertilizers on yield formation. The greatest yield increase was marked in the variants where mineral and organic fertilizers were applied together. In most variants of the experiment the significant decrease from 0.07 to 0.34 % of organic matter
content in arable topsoil and subsoil horizons was revealed. It was established, that for Azov zone of the Rostov region at a joint systematic applying of manure by the dose of 11.1 t/ha and mineral fertilizer by the doses of NPK 73, 23, 23 kg of active substance per hectare the humus percentage content in arable topsoil and subsoil horizons remains virtually unchanged, thereby facilitates to soil fertility preservation and stable yield through the whole crop rotation. At the recommended fertilizer dose and climatic conditions without sharp deviations from average-annual ones, norms of the yield of nine-field grain-row crop rotation will be more than 3.91 tons of grain units per hectare.
Keywords: humus, fertility preservation, fertilizer dose, crop rotation, yield, rotation, yield increase.
Введение. Вопрос сохранения почвенного плодородия возник давно, а с ростом интенсификации сельского хозяйства актуальность его изучения только возросла. Основу плодородия почв составляет органическое вещество, которое образуется в результате разложения микроорганизмами растительных остатков [1, 2]. Собственно гумус не остается постоянным, он также минерализуется, теряя в среднем 1,5-2,0 % исходных запасов в год. При недостатке в пахотных почвах энергетического материала микроорганизмы в качестве источника используют почвенный гумус, что снижает его содержание. Интенсивная обработка увеличивает поступление воздуха в почву и усиливает окисляемость органического вещества [3-5]. Для сохранения почвенного плодородия необходима система мероприятий. Одним из наиболее важных ее элементов является использование рациональной системы удобрения, которая адаптирована к структуре агроланд-шафта, биологическим особенностям культур, к разному уровню интенсификации производства, сортов и гибридов сельскохозяйственных растений, синтезирующих большее количество побочной продукции, а также соблюдение чередования культур в севообороте [6, 7].
Материалы и методы. Объекты исследований - урожайность сельскохозяйственных культур, почва пахотного и подпахотного горизонтов стационарного опытного участка, дозы органических и минеральных удобрений. Исследования проводились на опытном поле отдела общего земледелия ФГБНУ «ДЗНИИСХ» (стационар Д4) начиная с 1974 г. Схема опыта включала в себя чередование культур и предшественников в следующем порядке: пар, озимая пшеница, кукуруза на зерно, яровой ячмень, кукуруза
2
на силос, озимая пшеница, горох, озимая пшеница, подсолнечник.
Для изучения эффективности систематического внесения навоза, различных доз минеральных, органических удобрений, а также различных их сочетаний была разработана следующая система их внесения: 1) контроль; 2) 11,1 т/га навоза; 3) ^0Р22К22; 4) ^4Р50К50; 5) 8,9 т/га навоза + ^4Р22К22; 6) 11,1 т/га навоза + К33Р18; 7) К22; 8) 8,9 т/га навоза + К37Р23К23; 9) 8,9 т/га навоза + К64Р23К23; 10) 11,1 т/га навоза + К57Р33К10; 11) 11,1 т/га навоза + К64Р37К33; 12) 8,9 т/га навоза + К39Р28К28 (таблица 1). Единицы измерения изучаемых дозировок минеральных удобрений - кг д. в./га севооборотной площади.
С 2002 г. в вариантах 8, 10, 11 в связи с экономическими условиями, дефицитом органических, фосфорных, калийных удобрений схема внесения была изменена и приобрела следующий вид: 1) контроль; 2) 11,1 т/га навоза; 3) К44Р22К22; 4) К84; 5) 6,7 т/га навоза + К44Р22К22; 6) 11,1 т/га навоза + ^20; 7) N20; 8) N38; 9) 11,1 т/га навоза + N7^23^3; 10) N67; 11) N64; 12) (таблица 2).
Агротехника сельскохозяйственных культур рекомендуемая в зоне.
Почва опытного поля - чернозем обыкновенный, очень теплый, кратковременно промерзающий. Значительная толща почвы в течение зимнего периода пребывает в активном состоянии. Гранулометрический состав тяжелосуглинистый, местами легкоглинистый. По профилю почвы он относительно выровнен, что адекватно валовому составу, обусловленному однородностью первичных и вторичных глинистых минералов.
Характерная особенность почвы - большая мощность гумусового горизонта (75-100 см) при невысоком содержании гумуса. В пахотном слое почвы при закладке опыта оно составляло 4,41 %. Содержание валового азота - 0,22-0,24 %, общего фосфора - 0,17-0,18 %, калия - 2,3-2,4 %, минерального азота и подвижного фосфора - низкое, обменного калия - повышенное.
Таблица 1 - Схема внесения удобрений в стационаре Д в 3-й ротации
Культура Вариант
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Пар Навоз 40 т/га Навоз 20 т/га Навоз 40 т/га Навоз 20 т/га + Р90К90 Навоз 20 т/га Навоз 40 т/га Навоз 40 т/га Р250 К250
Озимая пшеница N40 N40 N40 N40 N40 N40 N40 N40 N40
Кукуруза на зерно ^оРбо Кбо ^80РшК120 ^оРбоКбо N60 N60 ^20Р60Кю N^60 Nl2оP9оK90 N60
Ячмень ч о N40 N60 N40 N40 N40 N40 N60 N60 N60 N40
Кукуруза на силос £ о Навоз 60 т/га N90 Навоз 60 т/га Навоз 60 т/га Навоз 60 т/га Навоз 60 т/га Навоз 60 т/га Навоз 60 т/га Навоз 80 т/га
Озимая пшеница ^оРбоКбо Nl80Рl20Кl20 N90P60K60 N«^60 N60 N90 Nl80P60K60 ^80Р90 ^8оР9оК90 N90
Горох Р90К50
Озимая пшеница N8^40^40 ^2оРшКш N80P40K40 N«^60 N60 N60 Nl2оP9оK90 Nl2оP9оK90 Nl2оP9оK90 N60
Подсолнечник N«^40^0 N9оР9оК90 N6оP40 К40 N^40 N40 ^оР4оКю N60 N90 Р60 ^0Р60Кэ0 N40
В среднем на 1 га Навоз 11,1 т N5^22^2 N84Р5оК50 Навоз 8,9 т + N44P22K22 Навоз 11,1 т + N33^8 N22 Навоз 8,9 т + ^7Р24К21 Навоз 8,9 т + ^4Р23К23 Навоз 11,1 т + ^¡¡РззКш Навоз 11,1 т + N64P37K33 Навоз 8,9 т + ^9Р28К28
Таблица 2 - Схема внесения удобрений в стационаре Д в 4-й ротации
Вари- Культура севооборота В среднем за ротацию
ант Чистый Озимая Кукуруза Яровой Кукуруза Озимая Горох Озимая Подсолнеч- на 1 га севооборотной
пар пшеница на зерно ячмень на силос пшеница пшеница ник площади
1 Контроль
2 Навоз 40 т/га Навоз 60 т/га Навоз 11,1 т
3 N40 ^0Рб0Кб0 N40 ^0Р60К60 ^0Р40К40 ^сР^К) N44P22K22
4 N40 N180 N60 N90 N180 N120 N90 N84
5 Навоз 20 т/га N40 ^0Рб0Кб0 N40 Навоз 60 т/га ^0Р60К60 ^0Р40К40 N60P40K40 Навоз 8,9 т + N44P22K22
6 Навоз 20 т/га N40 N60 N40 Навоз 60 т/га N6^60 N6^60 N40P40 Навоз 8,9 т + ^зР20
7 N60 N60 N40 N18
8 N40 N60 N40 N90 N80 N40 N39
9 Навоз 20 т/га N40 ^20Рб0Кб0 N60 Навоз 80 т/га ^80Р60К60 ^80Р90К90 N60 Навоз 11,1 т + N7^23^3
10 N40 N120 N60 N180 N120 N90 N68
11 N40 N120 N60 N180 N120 N60 N64
12 N40 N60 N40 N90 N60 N40 N37
К
рэ У Л X
Е »
ж
у
43 X
рэ Й
Р
о о о
к
КС о я о ч о
я
43
о а\ Й о
о Й к о
43
РЭ
с к
№
ю о
ю о
г
ю о
0
1
ю о ю
Специфическим признаком почвы является миграция карбонатов, сопровождающаяся образованием карбонатного иллювиального горизонта ниже гумусового и выделением карбонатных новообразований в виде мицелия, журавчиков, паутинки. Свободные карбонаты присутствуют, как правило, с поверхности. Сумма поглощенных оснований в пахотном слое в среднем составляет 40 мг-экв./100 г почвы, в ее составе более всего кальция (85 %), магния - около 10 %, натрия - 3 %. Вниз по профилю содержание магния возрастает и на глубине 150-200 см превышает содержание кальция или равняется ему. Реакция почвенной среды Ап нейтральная или слабощелочная. В нижних горизонтах при изменении соотношения обменных катионов в сторону увеличения магния она становится более щелочной.
Почва хорошо оструктурена. Элементы ее скоагулированы в прочные агрегаты, преобладающая часть которых относится к агрономически ценным фракциям (10,00-0,25 мм). Сумма водопрочных агрегатов -
3
50-55 %. Плотность гумусового горизонта не превышает 1,4 г/см , в пахотном колеблется от 1,0 до 1,2 г/см . Пахотный слой имеет удовлетворительную пористость (50-60 % от объема). Водный режим почвы непромывной, характеризуется наличием глубин периодически увлажняемого слоя «мертвого» горизонта, куда влага не проникает. Однако в отдельные годы после чистого пара бывают глубокие промачивания, когда осенний дефицит влаги в почвенно-грунтовой толще меньше, чем сумма осенне-зимних осадков.
Закладка опыта, проведение наблюдений и учетов осуществлялись согласно методике полевого опыта [8]. Определение содержания гумуса в почве проводили по методу Тюрина в модификации Н. В. Симакова.
Результаты и обсуждение. Наиболее важными показателями, отражающими эффективность внесения удобрений, являются урожайность и величина ее прибавок от внесения тех или иных доз удобрений.
Влияние длительного и систематического внесения удобрений
на урожайность культур девятипольного зернопаропропашного севооборота отражено в таблице 3. Урожайность в контрольном варианте составила 21,7 ц з. е./га. Самыми низкими прибавки урожайности были при внесении только органических удобрений в дозе 11,1 т/га, а также пониженных доз азотных удобрении (вариант 7) (15 %). Наибольшие прибавки к варианту без внесения удобрений наблюдались в вариантах с совместным применением органических и минеральных удобрений, вносимых максимальными дозами (вариант 11) (38,4 %), при максимальных дозах азотных и органических, а также средних дозах фосфорно-калийных (32,1 %) (вариант 10).
Таблица 3 - Средняя урожайность севооборота стационара Д4
за 3-ю и 4-ю ротации в зависимости от норм внесения удобрений
Вари- Доза 3-я ротация Доза 4-я ротация
ант удобрений Урожайность, Прибав- удобрений Урожай- Прибав-
ц з. е./га ка, % ность, ц з. е./га ка, %
1 Контроль 27,1 - Контроль 28,7 -
2 11,1 т/га 29,7 9,7 11,1 т/га 32,6 13,6
3 ^оР22К22 32,9 21,2 N44P22K22 36,5 27,1
4 ^4Р5оК50 34,8 28,2 N84 37,5 30,6
5 8,9 т/га + N44P22K22 35,0 29,0 8,9 т/га + N44P22K22 38,3 33,6
6 11,1 т/га + N33^8 34,6 27,8 8,9 т/га + ^3Р20 38,1 32,8
7 N22 31,2 15,0 N18 33,1 15,2
8 8,9 т/га + ^7Р23К23 35,6 31,5 N38 37,7 31,3
9 8,9 т/га + ^4Р23К23 36,4 34,4 11,1 т/га + N7^23^3 39,1 36,2
10 11,1 т/га + ^8Р33Кю 36,8 35,8 N68 39,4 37,3
11 11,1 т/га + N6^37^3 37,5 38,4 N64 39,6 37,9
12 8,9 т/га + ^9Р28К28 36,3 33,9 N37 38,1 32,9
В среднем в 4-й ротации по сравнению с 3-й урожайность севооборота возросла по всем вариантам опыта. Как было сказано выше, из-за дефицита в 4-й ротации дозировки удобрений были изменены. В большинстве вариантов произошло существенное снижение количества вносимых удоб-
рений. Только в варианте 9 дозировки как органических, так и минеральных удобрений возросли.
В 4-й ротации усилилась роль вносимых удобрений в формировании урожая. Так, от внесения только навоза в дозе 11,1 т/га прибавка урожайности в 4-й ротации по сравнению с 3-й возросла с 9,7 до 13,9 %, а при внесении средних доз минеральных удобрений (вариант 3) данный показатель повысился на 5,9 % и составил 27,1 %. Рост прибавок урожайности от внесения удобрений наблюдался почти по всем вариантам опыта.
В процессе проведения данных экспериментов отслеживалось изменение во времени процентного содержания гумуса в почве. Наиболее отличающиеся друг о друга варианты приведены в таблице 4. Таблица 4 - Динамика содержания гумуса в почве
В %
Ротация Слой почвы Вариант внесения удобрений
1 5 8 9 11
1-я А ■^пах 4,41 4,41 4,41 4,41 4,41
А1 3,97 3,97 3,97 3,97 3,97
3-я А ■^пах 3,95 4,33 4,41 4,43 4,62
А1 3,67 3,84 3,83 3,93 3,95
4-я А ■^пах 3,88 4,25 4,27 4,48 4,28
А1 3,43 3,73 3,96 3,96 3,98
В момент закладки опыта во всех вариантах содержание гумуса в пахотном слое почвы было равно 4,41 %, в подпахотном горизонте - 3,97 %. По данным А. В. Лабынцева [9], В. И. Медведевой [10], через 27 лет (конец 3-й ротации) процент органического вещества на контроле снизился в пахотном и подпахотном горизонтах до 3,95 и 3,67 %, а также в варианте 5 до 4,33 и 3,84 % соответственно. В вариантах 8 и 9 в слое почвы 0-30 см (Апах) содержание гумуса осталось на первоначальном уровне, при этом сократилось его количество в подпахотном горизонте 30-50 см (А1) до 3,83 и 9,93 % соответственно. Максимальное содержание органического вещества за весь период исследований было отмечено также в 3-й ротации в пахотном слое почвы в варианте 11 (4,62 %). В этом же варианте в горизонте А1 данный показатель несущественно снижался.
К концу 4-й ротации содержание гумуса в почве почти по всем вариантам опыта понизилось. Так, в контрольном варианте в пахотном горизонте этот параметр снизился с 3,95 до 3,88 %. В подпахотном слое содержание гумуса сократилось на 0,24 %. Так же как и на контроле, в варианте 5 содержание органического вещества уменьшилось и в Апах, и в А1. В пахотном горизонте в вариантах 8, 11 содержание гумуса снизилось на 0,14 и 0,34 % соответственно. В подпахотном слое в двух вышеупомянутых вариантах наблюдался незначительный прирост содержания органического вещества. Только в варианте 9 в пахотном и подпахотном слоях почвы наметилась тенденция к увеличению содержания органического вещества. Данный факт позволяет говорить о сохранности гумуса в почве.
Выводы. Для сохранения плодородия чернозема обыкновенного и получения стабильных урожаев в условиях приазовской зоны Ростовской области на 1 га севооборотной площади необходимо вносить 11,1 т навоза и ^1Р23К23 кг д. в. минеральных удобрений. При рекомендуемой дозировке удобрений и в климатических условиях без резких отклонений от сред-немноголетних норм урожайность девятипольного зернопаропропашного севооборота будет составлять более 39,1 ц з. е./га.
Список литературы
1 Нормативы применения побочной продукции для зерновых и зернобобовых культур / А. И. Баранов, С. В. Пасько, О. А. Целуйко, Г. А. Козлечков, А. В. Парамонов,
B. И. Медведева. - Рассвет, 2013. - 16 с.
2 Севооборот и воспроизводство плодородия почвы. Результаты 30-летнего стационарного опыта: материалы Междунар. науч.-практ. конф., Москва, 2012 г. / редкол.: Н. С. Матюк, И. Н. Алпатова. - М.: РГАУ - МСХА им. К. А. Тимирязева. - 635 с.
3 Новиков, А. А. Органическое вещество и его значение в почвенном плодородии / А. А. Новиков. - Новочеркасск, 1999. - 90 с.
4 Чекмарев, П. А. Влияние системного применения минеральных удобрений на содержание гумуса в черноземе обыкновенном / П. А. Чекмарев, С. В. Обушенко, Н. М. Троц // Достижения науки и техники АПК. - 2013. - № 6. - С. 32-34.
5 Обушенко, С. В. Эколого-экономическая концепция сохранения и воспроизводства почвенного плодородия обыкновенных черноземов среднего Заволжья /
C. В. Обушенко, В. В. Гнеденко // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 8. -С.380-384.
6 Чекалин, С. Г. Плодородие почвы и основные пути его регулирования / С. Г. Чекалин, М. М. Фартушина // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2014. - № 4. - С. 14-17.
7 Югов, А. В. Плодородие почвы в зависимости от возделываемых культур [Электронный ресурс] / А. В. Югов, А. В. Сисо // Научный журнал КубГАУ: политематический сетевой электрон. журн. / Кубанский гос. аграрн. ун-т. - Электрон. журн. -Краснодар: КубГАУ, 2008. - № 35(1). - 10 с. - Режим доступа: http:ej.kubagro.ru/2008/ 01/pdf/04.pdf.
8 Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М., 1985. - 351 с.
9 Лабынцев, А. В. Агрохимические исследования в ГНУ ДЗНИИСХ / А. В. Ла-бынцев // Научные аспекты земледелия и животноводства: сб. науч. тр. - Рассвет, 2009. - С. 10-22.
10 Медведева, В. И. Гумусное состояние чернозема обыкновенного / В. И. Медведева // Проблемы интенсификации и экологизации земледелия России: материалы науч.-практ. конф., 14-15 июня 2006 г. / редкол.: В. П. Ермоленко [и др.]. - Рассвет, 2006. - С. 196-198._
Парамонов Александр Владимирович
Ученая степень: кандидат сельскохозяйственных наук Должность: ведущий научный сотрудник
Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Донской зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Адрес организации: ул. Институтская, 1, пос. Рассвет, Аксайский район, Ростовская область, Российская Федерация, 346735 E-mail: alexandr191914@mail.ru
Paramonov Alexander Vladimirovich
Degree: Candidate of Agricultural Sciences Position: Leading Researcher
Affiliation: Don Zonal Research Institute of Agriculture
Affiliation address: st. Institutskaya, 1, Rassvet, Aksay district, Rostov region, Russian Federation, 346735
E-mail: alexandr191914@mail.ru
Медведева Валентина Ивановна
Должность: старший научный сотрудник
Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Донской зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Адрес организации: ул. Институтская, 1, пос. Рассвет, Аксайский р-н, Ростовская область, Российская Федерация, 346735 E-mail: dzniisx@aksay.ru
Medvedeva Valentina Ivanovna
Position: Senior Researcher
Affiliation: Don Zonal Research Institute of Agriculture
Affiliation address: st. Institutskaya, 1, Rassvet, Aksay district, Rostov region, Russian Federation, 346735 E-mail: dzniisx@aksay.ru
