CC BY
53
УДК 631.4: 631.42
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ И ПРОДУКТИВНОСТИ ПОЧВ В БОГАРНОМ И ОРОШАЕМОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ
Н. М. Шевцов, канд. с.-х. наук НИИ сельского хозяйства ЦРНЗ
Исследованы различные способы внесения минеральных и органических удобрений в богарном земледелии. Разработана наиболее эффективная агротехнология, обеспечивающая значительное повышение плодородия почв и продуктивность сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: почва, способ обработки, плодородие, удобрения.
Почва - ценнейший продукт биосферы, который образовался из горной породы под воздействием многовековой работы природы и титанического труда человека. Состоит этот уникальный продукт из природного геобиологического образования, которое получено в процессе сложных преобразований под воздействием длительного естественноисторического развития солнечной системы, биосферы Земли, включая сюда и разумную деятельность человека. В результате зональных законов природы и разумной деятельности человека почва приобретает свое региональное природное и приобретенное плодородие, которое заложено в ее геобиологическом веществе с огромной потенциальной энергией. Эта энергия и используется человеком в культуре земледелия на протяжении уже многих веков для построения новой формы живого организма - культурного растения.
В современном богарном и орошаемом земледелии, с целью повышения плодородия и продуктивности почв и увеличения урожайности полевых культур, органические и минеральные удобрения ежегодно вносятся, в основном, раздельно, под вспашку почворыхлящими орудиями с заделкой их в верхнюю часть пахотного слоя [1]. А известь (для погашения избыточной кислотности) и гипс (для ликвидации ще-
лочности почвенного раствора) вносятся один раз в течение севооборота под вспашку обычным скоростным плугом, с заделкой их в верхнюю часть пахотного или во весь пахотный слой без полного оборота пласта [2].
Вспашка обычным скоростным плугом ПН-3-35 или ПН-4-35 осуществляется с неполным оборотом пласта и постановкой его на ребро, в результате чего львиная доля удобрений и химических мелиорантов (извести и гипса) оказывается открытой на поверхности пашни, не заделанной в почву, оставаясь открытыми для аэрации и минерализации органического и минерального вещества природными агентами, выщелачивания осадками легкоподвижных зольных элементов и физических потерь при эрозии почв. Дальнейшая предпосевная и вегетационная обработка пашни культиваторами или комбинированными агрегатами поднимает на поверхность пахотного слоя оставшуюся часть удобрений и химических мелиорантов, тем самым полностью их минерализует и выщелачивает полезные элементы за пределы пахотного слоя в течение вегетационного периода [2-8].
Традиционные способы основаны на раздельном внесении рекомендуемых для региона доз органических и минеральных удобрений и химмелиорантов. Обычно за
севооборотный период вносят в дозах от 60 до 100 т/га, или по 6... 10 т/га навоза ежегодно. От 60 до 120 кг/га ежегодно вносят действующего вещества NPK минеральных удобрений. И от 3 до 8 т/га извести или гипса вносят за севооборотный период для суглинистых и глинистых авто-морфных почв. Их разбрасывают по поверхности поля и отдельно перемешивают каждый ингредиент с пахотным слоем почвы почворыхлящими орудиями. При этом более 20 % удобрений и химмелиорантов остаются на поверхности поля незаделан-ными. [2, 3, 6].
Предлагаемый нами способ включает следующие приемы:
а) распределение органических и минеральных удобрений и химических мелиорантов в расчетных дозах на севооборотный период по поверхности поля;
б) тщательная гомогенизация этих ингредиентов с окисленным поверхностным пахотным слоем дисковой бороной для превращения их в органо-минеральную смесь (ОМС);
в) внутрипочвенное внесение ОМС в нижнюю часть пахотного слоя для зерновых культур и верхнюю часть подпахотного слоя для пропашных культур и многолетних трав в богарном земледелии;
г) внесение жидких удобрений с поливной водой в корнеобитаемый слой при внутрипочвенном поливе в орошаемом земледелии.
Вспашка двухъярусными плугами осуществляется с полным оборотом пласта и внутрипочвенной укладкой ОМС на дно борозды. В результате ОМС в богарном земледелии заделывается на глубину пахотного слоя от 20 до 30 см, а в орошаемом земледелии при внутрипочвенном поливе смесь удобрений дозированно поступает на глубину 40.50 см корнеобитаемо-го слоя и там капиллярным путем рассасывается по всему слою, достигая пахотного слоя. Известь, попадая таким образом в нижнюю часть пахотного и верхнюю часть подпахотного слоя, нейтрализует пагубные для культурных растений обменный водород, алюминий и марганец, а гипс - обменный натрий, обеспечивая нейтральную реакцию почвенной среды в пахотном и подпахотном слоях почвы. Минеральные удобрения обеспечивают эти слои зольными элементами и азотом, а органическое вещество (как и корневая масса в природных условиях) гумифицируется и закрепляется в органно-минеральные соединения и комплексы [4-6]. Все вместе они положительно действуют на состав и строе-
ние почвы, её физико-химические, водно-физические и биологические свойства, особенно в пахотном и подпахотном слоях [5-8].
В богарном земледелии целесообразно применять на севооборот дозу ОМС, состоящую из 6.12 т/га навоза ежегодно, извести и гипса соответственно 0,5.0,8 т/га и минеральных удобрений в действующем веществе ЫРК 45.60 кг/га, которые должны вноситься внутрипочвенным способом один раз в занятом пару под озимые или пропашные культуры [7, 8]. Основная масса ОМС состоит (для каждого типа автоморфных почв - своё соотношение) примерно из 90 частей окисленной верхней части пахотного слоя почвы и из 10 частей органических и минеральных веществ и химмелиорантов. В орошаемом земледелии целесообразно подавать растворы минеральных удобрений с поливной водой, хозяйственно-бытовые и животноводческие стоки в корнеобитаемый слой дозированно во время вегетации полевых культур при внутрипочвенном поливе [5]. Предлагаемые внутрипочвенные способы рекомендуются для автоморфных средне-и тяжелосуглинистых и глинистых по механическому составу почв [5-6].
Рассмотрим наши экспериментальные данные, полученные в Нечерноземной зоне на автоморфных дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах, в полевых опытах, проведенных во ВНИИиТП на действующей системе внутрипочвенного орошения чистой водой, хозяйственно-бытовыми стоками и смесью стоков с минеральными удобрениями [5], а также в НИИСХЦРНЗ в полевых и производственных опытах, где внутрипочвенное внесение ОМС осуществлялось тщательным образом сначала вручную, а затем в дальнейшем механизированным способом под двухъярусный плуг [5-8]. Аналогичные экспериментальные данные были получены и другими исследователями при внутрипочвенной заделке пласта многолетних трав оборотными плугами в других регионах страны [9-10].
В трех закладках полевых опытов ОМС вносилась один раз в севообороте во весь пахотный слой (0.30 см), в нижнюю часть пахотного (25.30 см) и верхнюю часть подпахотного (30-36 см) слоя вручную. А затем в дальнейшем механизированным способом под традиционную вспашку скоростным плугом ПН-3-35 без полного оборота пласта и двухъярусную вспашку с полным оборотом пласта плугом ПЯ-3-35. В опытах ОМС вносилась в занятом пару под озимую пшеницу с чередованием куль-
тур - озимая пшеница, ячмень, овес с подсевом многолетних трав, многолетние травы 1-го года пользования, многолетние травы 2-го года пользования и озимая пшеница. В последующем обработка почвы в севообороте производилась плугом ПН-3-35 на глубину 22...25 см в зависимости от выращиваемых культур в севообороте.
Аналогично в полевых и производственных опытах орошаемого земледелия, на тех же автоморфных среднесуглини-стых дерново-подзолистых почвах, с тем же севооборотом и другими звеньями, отрабатывались приемы внутрипочвенного внесения в корнеобитаемый слой чистой воды, хозяйственно-бытовых стоков и смеси этих стоков с минеральными удобре-нииями. Они сравнивались с поверхностным поливом методом дождевания хояй-ственно-бытовыми стоками и неполивным контролем.
В известном способе средняя урожайность культур севооборота по трем закладкам полевого опыта, с ОМС, заложенной вручную в пахотный слой, увеличивалась по сравнению с контролем до 5-й культуры включительно. При механизированном способе заделки ОМС под обычный плуг получена аналогичная картина. Урожайность в первом случае составила по озимой пшенице 52,2 и на контроле 46,1 ц/га, по ячменю - 42,2 и 36,5 ц/га, овсу - 49,2 и 43,1 ц/га, сену мн. трав 1-го года - 131,5 и 124,1 ц/га, сену мн. трав 2-го года - 79,8 и 74,3 ц/га и озимой пшенице - 44,8 и 45,0 ц/га. Средняя урожайность этих же культур севооборота в предлагаемом способе составила соответственно по озимой пшенице 55,0 ц/га, по ячменю - 45,8 ц/га, овсу - 51,8 ц/га, сену мн. трав 1-го года - 156,3 ц/га, сену мн. трав 2-го года - 92,6 ц/га, озимой пшенице 50,8ц/га. В сравнении с контролем и известным способом по всем культурам средняя урожайность в предлагаемом способе была значительно выше, а эффективность ОМС не закончилась в первой ротации севооборота. В другом случае, где ОМС заделывалась механизированным способом, получены аналогичные результаты. Средняя урожайность культур при известном способе севооборота составила за первую ротацию: по озимой пшенице - 42,8 и 37,5 ц/га на контроле, по ячменю - 33,0 и
27.6 ц/га соответственно, по овсу - 24,3 и 22,2 ц/га, по сену мн. трав 1-го года - 95,9 и 87,0 ц/га, по сену мн. трав 2-го года - 60,8 и
53.7 ц/га, по озимой пшенице - 46,4 и 46,2 ц/га; за вторую ротацию: по озимой пшенице - 41,2 и 39,9 ц/га на контроле, по ячменю - 32,9 и 32,0 ц/га соответственно, по
овсу - 33,1 и 32,6 ц/га, сену мн. трав 1-го года - 107,7 и 107,1 ц/га, сену мн. трав 2-го года - 93,3 и 94,6 ц/га, озимой пшенице -57,2 и 56,8 ц/га. При использовании предлагаемого способа за первую ротацию севооборота средняя урожайность составила: озимой пшеницы - 48,2 ц/га, ячменя -36,1 ц/га, овса - 26,8 ц/га, сена мн. трав 1-го года - 99,3 ц/га, сена мн. трав 2-го года -59,7 ц/га, озимой пшеницы - 50,1 ц/га; за вторую ротацию севооборота: озимой пшеницы - 45,2 ц/га, ячменя - 35,4 ц/га, овса -35,6 ц/га, сена мн. трав 1-го года - 118,2 ц/га, сена мн. трав 2-го года - 96,9 ц/га, озимой пшеницы - 59,8 ц/га. В сравнении с контролем и известным способом средняя урожайность культур севооборота была значительно выше и эффективность ОМС не закончилась во 2-й ротации севооборота. Последействие ОМС в нем продолжалось на протяжении 12 лет и более вместо 4-5 лет при известном способе. Кроме того, нами найдена оптимальная глубина внут-рипочвенной заделки ОМС для зерновых культур в нижнюю часть (25.30 см) пахотного слоя, а для многолетних трав и пропашных культур соответственно в верхнюю часть (30.36 см) подпахотного слоя.
Полученные урожайные данные по известному и предлагаемому способам внесения ОМС в богарном земледелии на дерново-подзолистой почве подтверждаются показателями ее плодородия и продуктивности (табл. 1). Достаточно проводить весенние или осенние подкормки. Остальная часть основных удобрений должна располагаться в том слое почвы, где в них больше всего нуждаются растения: а) в нижней части (25-30 см) пахотного слоя для зерновых и б) верхней части (30-36 см) подпахотного слоя для многолетних трав и пропашных культур. Т. е., они должны быть внесены туда, где должны быть ликвидированы негативные природные почвообразовательные процессы - подзолообразование, осолонцование и дифференциация по уровню плодородия почв, где имеется достаточно влаги в критические периоды вегетации полевых культур.
В нашем опыте, заложенном вручную (табл. 1), известный способ внесения ОМС в пахотный слой показал, что воздействие ее на плодородие и продуктивность почвы незначительно. За ротацию севооборота плодородие почвы увеличилось по сравнению с контрольной почвой на 10,6 %, а продуктивность соответственно на 10,1 %%. В предлагаемом способе внесения ОМС в нижнюю часть пахотного и верхнюю часть подпахотного слоя установлено, что воз-
Плодородие и продуктивность автоморфной дерново-подзолистой среднесуглинистой среднеокультуренной почвы при различных способах заделки удобрений
Слой, см Характеристика почвы
Содержание гумуса, % РН сол. Кислотность Б оснований ЕКО V, % Содержание подвижных форм, Плодородие, % Продуктивность
Нобм. Нг. А1 Р205 К20 т корм. ед./га %
мг-экв. / 100 г почвы мг / 100 г почвы
Исходная сред неокультуренная среднепод золистая почва
0...27 2,33 6,3 нет 1,29 20,1 21,4 93,9 нет 27,3 12,4 100,0 32,5 100,0
27...36 0,62 5,1 0,02 2,13 13,9 16,1 86,7 0,18 8,2 12,0
36...45 0,45 4,4 0,50 4,09 12,9 17,0 76,0 3,19 7,4 11,5
Почва после опыта с традиционным внесением ОМС в пахотный слой (известный способ)
0...27 2,44 6,4 нет 1,27 23,7 23,2 93,7 нет 38,4 12,8 110,6 35,8 110,1
27...36 0,70 5,1 0,01 2,11 13,3 16,6 89,2 0,14 15,1 11,8
36...45 0,45 4,5 0,45 4,03 12,8 15,8 74,5 1,22 10,5 14,3
Почва после опыта с внутрипочвенным внесением ОМС в нижнюю часть пахотного слоя
0...27 2,60 6,4 нет 1,22 20,9 21,4 92,9 нет 37,1 14,3 116,8 38,8 119,1
27...36 0,78 5,6 нет 1,30 17,5 18,2 89,5 нет 19,1 13,6
36...45 0,55 4,4 0,17 3,40 13,5 16,9 79,9 1,21 11,8 13,2
Почва после опыта с внутрипочвенным внесением ОМС в верхнюю часть подпахотного слоя
0...27 2,35 6,5 нет 1,22 19,1 20,3 94,0 нет 23,9 12,6 126,0 39,1 120,3
27...36 1,10 6,6 нет 1,23 23,0 24,3 94,9 нет 29,3 15,6
36...45 0,74 5,3 нет 1,72 16,8 19,5 86,1 нет 19,3 15,6
действие ее на плодородие и продуктивность почвы в 2 раза выше по сравнению с известным способом. Плодородие почвы увеличилось по сравнению с контролем на 16,8 %, а продуктивность соответственно на 19,4 % для слоя 25.30 см. Соответственно для слоя 30.36 см на 26,0 % и 20,3 %. Это говорит о том, что создана оптимальная гомогенная по уровню плодородия почвенная среда в пахотном и подпахотном слоях почвы для выращивания культур севооборота, что и подтверждается агрохимическими показателями, представленными в табл. 1. Под воздействием ОМС радикально изменился состав почвы, практически исчез подзолистый слой, ППК стал насыщенным основаниями на 80.94 %, а актуальная кислотность стала близкой к нейтральной. Исчез обменный водород и
алюминий, а гидролитическая кислотность снизилась в 2,5 раза. Содержание гумуса в 0.45 см слое почвы увеличилось на 24 %, а коэффициент гумификации органического вещества с 19 % достиг в этом слое почвы почти 50 %.
Аналогичные результаты нами получены в полевых опытах [6] богарного и орошаемого земледелия Нечерноземной зоны (табл. 2, 3) и других регионах страны [6-7]. При культурной вспашке с внутрипочвенной заделкой пласта (без ОМС) в нижнюю часть пахотного слоя нами получены в полевых условиях положительные результаты по плодородию и продуктивности почвы. Воспроизводство плодородия и повышение продуктивности почвы увеличилось по севообороту соответственно на 3,1 и 5,3 % по сравнению со вспашкой без полного оборота пласта.
Таблица2
Плодородие и продуктивность автоморфной дерново-подзолистой среднесуглинистой среднеокультуренной почвы при различных способах заделки удобрений
в богарном земледелии
Характеристика почвы Контроль, почва без оборота пласта Полный оборот пласта Заделка ОМС
традиционная (известный способ) внутрипочвенная (предложенный способ)
Полевой опыт (зернотравяной севооборот)
Плодородие,% 100,0 103,1 108,5 120,4
Продуктивность т корм. ед./га 22,7 23,9 25,2 26,9
% 100,0 105,3 110,1 119,0
Производственный опыт (зернотравяной севообо эот)
Продуктивность т корм. ед./га 14,0 18,0 21,9
% 100,0 - 128,6 156,4
Плодородие и продуктивность автоморфной дерново-подзолистой среднесуглинистой среднеоподзоленной почвы при различных способах полива жидкими удобрениями
в орошаемом земледелии
Характеристика почвы Контроль, почва без полива Полив дождеванием хозяйственно-бытовыми стоками Внутрипочвенный полив
чистой водой хозяйственно-бытовыми стоками теми же стоками с минер. удобрениями
Полевой опыт (звено пропашного севооборота)
Плодородие,% - - - - -
Продуктивность т корм. ед./га 10,6 - 16,0 18,4 20,7
% 100,0 - 150,9 173,6 195,3
Полевой опыт (звено овощного севооборота)
Плодородие,% 100,0 130,4 - 152,8 -
Продуктивность т корм. ед./га 15,0 19,0 - 25,0 -
% 100,0 126,7 - 166,7 -
Производственный опыт (зернотравяной севооборот)
Плодородие,% 100,0 - - 155,7 -
Продуктивность т корм. ед./га 23,9 - - 39,6 -
% 100,0 - - 165,7 -
Аналогичные результаты были получены другими исследователями в различных регионах страны на серых лесных почвах [9], черноземах и сероземах [9-10]. Традиционная заделка ОМС в верхнюю часть пахотного слоя показала, что те же показатели почвы увеличились соответственно на 8,5 и 10,1 %, а при внутрипочвенной ее заделке увеличились соответственно на 20,4 и 19,0 % по сравнению с контролем. Эффективность предлагаемого способа использования ОМС в 2 раза выше по сравнению с известным способом.
Идентичные результаты получены нами в орошаемом земледелии. Полив дождеванием хозяйственно-бытовыми стоками повысил продуктивность почвы на 26,7 %, а внутрипочвенный полив чистой водой -на 50,9 %, хозяйственно-бытовыми стоками -на 73,6 % и смесью этих же стоков с минеральными удобрениями - на 95,3 % по сравнению с неполивным вариантом. Как и в предыдущих опытах, внутрипочвенное внесение чистой воды, хозяйственно-бытовых стоков и смеси этих стоков с минеральными удобрениями было намного выше - в 1,9, 2,8 и 3,6 раза по сравнению с поверхностным поливом методом дождевания. Воспроизводство плодородия при внутри-почвенном поливе хозяйственно-бытовыми стоками составило 52,8 %, а продуктивность - 66,7 % по сравнению с контролем, табл. 3.
Таким образом, внутрипочвенное внесение удобрений в виде твердых и жидких смесей на различную глубину корнеоби-таемого слоя радикально изменяет состав и свойства почвы, увеличивает мощность пахотного и корнеобитаемого слоя и по-
вышает вдвое ее плодородие и продуктивность по сравнению с традиционными способами внесения этих удобрений. При этом последействие удобрений вдвое выше, а физические потери на сток, минерализацию и выщелачивание сводятся к минимуму, что гарантирует защиту окружающей среды от загрязнения.
Литература
1. Эффективность сочетания навоза и минеральных удобрений в севообороте / И. П. Мамченков и др. // Агрохимия. - 1972. -№ 5.
2. Авдонин, Н. С. Научные основы применения удобрений / Н. С. Авдонин. - М.: Колос, 1972.
3. Галлямов, Р. М. О качестве работы двухъярусных плугов / Р. М. Галлямов // Земледелие. - 1983. - № 9.
4. Александрова, Л. Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации / Л. Н. Александрова. - М.: Наука, 1980.
5. Шевцов, Н. М. Внутрипочвенная очистка и утилизация сточных вод / Н. М. Шевцов. - М.: Агропромиздат, 1988.
6. Шевцов, Н. М. Гумификация навоза при различных способах его заделки в почву / Н. М. Шевцов // Почвоведение. - 1988. -№ 1.
7. Шевцов, Н. М. Продуктивность дерново-подзолистой почвы при внутрипоч-венной заделке навоза / Н. М. Шевцов // Химизация сельского хозяйства. - 1990. -№ 9.
8. Шевцов, Н. М. Производительность почв в культуре современного богарного и орошаемого земледелия / Н. М. Шевцов. -М.: Литкон, 2008.
9. Барсуков, Л. Н. Об агрономической 10. Кононова М. М. Органическое веще-
роли отвальной вспашки / Л. Н. Барсуков // ство почвы / М. М. Кононова. - М.: Наука, Земледелие. - 1969. - № 11. 1963.
