CC BY
25
УДК 631.445.41:631 .S82:621,82/.872
Стабилизация гумусного состояния пахотных черноземов лесостепной зоны Зауралья
Д.И. ЕРЕМИН, доктор биологических наук
Государственный аграрный университет Северного Зауралья E-mail: soil-tyumen@yandex.ru
Даны результаты многолетних исследований по гумусообразованию на фоне возрастающих доз минеральных удобрений. Установлено, что запашка измельченной соломы зерновых культур, выращенных при внесении минеральных удобрений, позволяет стабилизировать гумусное состояние чернозема выщелоченного.
Ключевые слова: гумус, чернозем выщелоченный, измельченная солома, минеральные удобрения, биологическая активность, баланс гумуса.
Длительное сельскохозяйственное использование черноземных почв приводит к существенному изменению их гумусного состояния. В последние десятилетия антропогенные нагрузки на пашню увеличивались, а повышение урожайности шло главным образом за счет мобилизации питательных веществ гумуса, без применения каких-либо мер по воспроизводству плодородия почвы. Это приводит к увеличению темпов де-гумификации пашни. Использование в качестве органических удобрений торфа, навоза, их смесей, в современных условиях хозяйствования экономически часто не оправдано [I].
Одним из распространенных способов пополнения пашни растительными остатками считается заделка в почву измельченной соломы зерновых культур. Однако и в этом случае требуется научно обоснованный подход к выбору системы обработки почвы и минеральныхудобрений [2].
Мы исследовали возможности стабилизации гумусного состояния черноземных почв за счет запашки соломы зерновых, выращенных на разных фонах минерального питания. Стационарный опыт был заложен в 199S г. на маломощном тяжелосуглинистом черноземе выщелоченном с типичными для Западной Сибири признаками и свойствами [3-S].
Исследования проводили в зерновом севообороте с занятым паром (однолетние травы - пшеница-
овес). Система обработки почвы -традиционная для лесостепной зоны Зауралья. Минеральные удобрения вносили из расчета на планируемую урожайность яровой пшеницы и овса 3,0; 4,0; 5,0 и 6,0 т/га зерна, в качестве контроля служил вариант без внесения удобрений. В опыте применяли аммиачную селитру с содержанием азота 34,5 % и аммофос, где на азот и фосфор приходилось по 12 и 52 % соответственно. Удобрения вносили под предпосевную культивацию. При уборке зерновых солому измельчали и запахивали. Массу соломы учитывали весовым способом, пожнивно-корневых остатков -расчетным [6]. Органический углерод определяли методом Тюрина в модификации ЦИНАО, общий азот в соломе - по Къельдалю, баланс гумуса - расчетным способом по методике ВНИПТИОУ. Статистическую обработку проводили с использованием программного продукта «Ос1п-1», разработанного на кафедре ЭММ и ВТ ГАУ Северного Зауралья.
За 1995-2008 гг. в варианте без применения минеральных удобрений было запахано 28,7 т/га соломы, что составляет 43,5 % от общей массы растительных остатков (табл. 1).
Масса пожнивно-корневых остатков при отсутствии удобрений была на 8,S т/га больше массы соломы, сформировавшейся на контроле. При внесении удобрений в дозе, рассчитанной на получение 3,0 т/га зерна, общая масса растительных остатков увеличилась до 84,7 т/га (47,6 % приходится на солому). Масса пожнивно-корневых остатков составила 44,3 т/га, что на 19 % выше контроля. Повышение уровня минерального питания на планируемую урожайность 4,0 и S,0 т/га зерна увеличивало общую массу растительных остатков до 102,4 и 111,7 т/га соответственно. Солома при такой урожайности стала преобладающей по отношению к пожнивно-корневым остаткам, что объясняется увеличением надземной массы при формировании более высокой урожайности, но менее развитой корневой системой в вариантах с высоким агрофоном. Масса соломы при внесении минеральных удобрений, рассчитанных на получение S,0 т/га зерна, составила S9,4 т/га, тогда как пожнивно-корневых остатков - на 12 % меньше. При этом необходимо учесть, что при выращивании однолетних трав в почве остается минимальное количество растительных остатков.
Максимальная насыщенность минеральными удобрениями (вариант 6) существенно не повлияла на общую массу растительных остатков по сравнению с вариантом S.
Расчет баланса гумуса показал, что за 14 лет на контроле образовалось 7,90 т/га гумуса, при этом минерали-
I. Количество соломы и пожнивно-корневых остатков (ПКО), поступивших в почву за 199S-2008 гг.
Вариант Солома, т/га ПКО, т/га Общая масса, т/га % от общей массы
солома ПКО
I. Контроль 28,7 37,2 66,0 43,5 56,5
(солома - фон)
2. Фон с ЫРК в расчете 40,3 44,3 84,7 47,6 52,4
на урожайность 3,0 т/га
3. Фон с ЫРК на 4,0 т/га 55,0 47,5 102,4 53,7 46,3
4. Фон с ЫРК на 5,0 т/га 59,4 52,3 111,7 53,2 46,8
5. Фон с ЫРК на 6,0 т/га 63,1 55,0 118,1 53,4 46,6
2. Баланс гумуса чернозема выщелоченного при минерального питания зерновых культур за
различном уровне 14 лет, т/га
1. Контроль 2. Фон + 3. Фон + 4. Фон + 5. Фон +
Показатель (солома, NPK на NPK на NPK на NPK на
фон) 3,0 т/га 4,0 т/га 5,0 т/га 6,0 т/га
Минерализовалось 9,89 9,89 9,89 9,89 9,89
гумуса 12,03
Образовалось 7,90 10,10 13,15 13,86
гумуса 2,14
Баланс -1,99 0,21 3,26 3,97
За год -0,14 0,01 0,15 0,23 0,28
U ф
2 л
ф
Ь
Ф л
s
ф
N> 0
Ieiäiöiäea.p65
20.12.2013, 21:34
29
3. Содержание гумуса в слое О при длительном использовани
30 см чернозема выщелоченного и минеральных удобрений, %
Вариант (фактор А) Год (фактор В)
1995 2000 2005 2009
I. Контроль 7,19 6,95 6,89 6,79
2. ЫРК на 3,0 т/га 7,06 7,23 7,34 7,41
3. ЫРК на 4,0 т/га 7,11 6,99 7,34 7,42
4. ЫРК на 5,0 т/га 7,03 6,83 6,86 6,76
5. ЫРК на 6,0 т/га 7,04 6,77 6,68 6,58
зовалось - 9,89 т/га (табл. 2). Следовательно, при существующей системе земледелия и отсутствии удобрений за эти годы было потеряно в пахотном слое 1,99 т/га гумуса (0,14 т в год). Внесение удобрений в дозе, рассчитанной на получение 3,0 т/га зерна, обеспечило бездефицитный баланс гумуса - 0,01 т/га за год. Дальнейшее повышение уровня минерального питания должно способствовать накоплению гумуса до 3,97 т/га (0,^-0,29 т/га в год).
Многолетние исследования показали существенное различие между расчетным и фактическим содержанием гумуса в почве. Перед закладкой опыта (199S г.) содержание его в слое 0-30 см варьировало от 7,03 до 7,19 % (табл. 3). За годы исследований при отсутствии минеральных удобрений содержание гумуса снизилось с 7,19 до 6,79 % (на S,6 % относительно 199S г.). Анализ динамики гумусированности по годам показал, что значительное уменьшение содержания гумуса происходит в первые S лет, в дальнейшем темпы минерализации снижаются.
Внесение удобрений в дозах, рассчитанных на урожайность 3,0 и 4,0 т/га, положительно влияет на гуму-сированность пахотного слоя чернозема выщелоченного. За 14 лет содержание гумуса увеличилось с 7,06 и 7,11 до 7,41-7,42 %. Однако анализ по годам показал отличия в характере гумусообразования по вариантам опыта: в варианте 2 содержание гумуса стабильно повышалось в течение всего периода исследований, тогда как в варианте 3 в первые пять лет опыта оно снизилось с 7,11 до 6,99 %, а в последующие пять лет (2000-200S) увеличилось на 0^ %.
Наиболее интересны варианты 4 и S, где расчетные данные указывали на положительный баланс гумуса в слое 0-30 см. Однако наши исследования не подтвердили этого: содержание гумуса снизилось с 7,037,04 до 6,76 и 6^8 % соответственно. Анализ по годам показал, что максимальные изменения в гумусном
состоянии произошли в первые годы опыта (199S-2000) - убыль составила 0,19 и 0,27 %. В дальнейшем негативный эффект уменьшился до минимальных значений.
Данный факт указывает на то, что при расчете баланса гумуса необходима коррекция коэффициентов минерализации и гумификации при различной интенсивности применения минеральных удобрений. В настоящее время нами были проанализированы практически все существующие методики, однако ни в одной из них не отражено влияние минеральных удобрений.
Помимо массы запахиваемой соломы, необходимо учитывать и ее качественный состав, выражаемый, главным образом, содержанием в ней общего азота. Высокая обеспеченность растительных остатков азотсодержащими веществами приводит к усилению их минерализации почвенной микрофлорой [7].
Многолетние исследования показали, что содержание азота в соломе зерновых культур, выращиваемых при различной насыщенности минеральными удобрениями, существенно варьирует. На контроле, где удобрения не вносились, содержание азота было минимальным - 0^ % от массы. Внесение удобрений в расчете на урожайность 3,0 и 4,0 т/га приводит к накоплению общего азота в соломе до 0,60-0,62 %, что в два раза выше контроля. Высокий агрофон (варианты 4 и S) способствовал повышению содержания общего азота в соломе зерновых культур до максимальных значений -
0^-0,77 % от сухого вещества.
Заделка измельченной соломы с повышенным содержанием азота, а также минеральные удобрения усиливают микробиологическую активность пахотных почв. Интенсивность целлюлозоразложения в варианте без удобрений за три месяца экспозиции составила 23 % от исходной массы льняного полотна. Внесение удобрений (вариант 2 и 3) не привело к существенному увеличению процессов целлюлозоразложения. Однако максимальная насыщенность удобрениями (варианты 4 и S) вызвала резкий скачок микробиологической активности пахотного чернозема - интенсивность целлюлозораз-ложения достигла 30-34 % от исходной массы льняного полотна.
Помимо усиления процессов целлюлозоразложения, в почве под действием удобрений происходит и существенное изменение периода активности микрофлоры, о чем свидетельствуют данные выделения СО2 с поверхности почвы. Перед посевом зерновых культур интенсивность дыхания составляла 1,8-2,1 г СО2/м2 в час, что считается характерной величиной для черноземных почв Западно-Сибирской фации (табл. 4). После прогрева гумусового горизонта, в период кущения зерновых культур данная величина возрастает до 22,1 г на контроле.
В вариантах 4-6 с внесением удобрений интенсивность выделения углекислого газа возрастает до максимальных значений - 38,1 г СО2/м2.ч, что на 72 % выше контроля. В дальнейшем на контроле и в варианте 2 биологическая активность снижается, достигая минимальных значений перед уборкой S,7-6,S г СО2/м2.ч. В варианте 3 этот показатель был на 70 % выше и составил 9,4 г, в вариантах 4 и S с максимальной насыщенностью удобрениями дыхание почвы перед уборкой оставалось на высоком уровне - 11,9-^,2 г СО2/м2.ч.
Повышение биологической активности почвы под действием минеральных удобрений приводит к уси-
4. Влияние уровня минерального питания на интенсивность выделения С02 почвой, грамм С02/м2-ч (в среднем за 1997-2000 гг.)
Фаза развития 1. Контроль 2. Фон с 3. Фон с 4. Фон с 5. Фон с
яровой (солома, ЫРК на ЫРК на ЫРК на ЫРК на
пшеницы фон) 3,0 т/га 4,0 т/га 5,0 т/га 6,0 т/га
Посев 2,1 2,1 1,8 2,1 2,1
Кущение 22,1 22,7 32,0 38,1 34,7
Цветение 6,4 7,2 10,8 13,7 17,5
Созревание 5,7 6,5 9,4 11,9 15,2
1ёТаТбТаеа.р65
20.12.2013, 21:34
30
лению минерализации не только растительных остатков, но и гумуса, что указывает на необходимость выбора планируемой урожайности для воспроизводства плодородия пахотных черноземов. Для решения проблемы усиленной минерализации гумуса необходим переход на обязательное использование органоми-неральной системы удобрений, в частности введение в севооборот сидеральных культур. Исходя из баланса гумуса и темпов минерализации органического вещества, масса запахиваемой зеленой массы должна составлять 12-17 т/га.
Таким образом, минеральные удобрения в дозе, рассчитанной на урожайность свыше 4,0 т/га зерна, увеличивли общую массу растительных остатков с 66 до 118 т/га, при этом доля пожнивно-корневых остатков уменьшалась с S6,S до 46,6 %.
Длительное выращивание зерновых культур без удобрений приводит к снижению содержания гумуса и его запасов с 7,19 (262 т/га) до 6,79 % (247 т/га). Убыль составила 1,07 т/га гумуса в год), тогда как расчетные данные ниже почти в 10 раз. Внесение удобрений в дозе, рассчитанной на получение на 3,0 и 4,0 т/га зерна, за 14 лет позволило увеличить запасы гумуса на 11-13 т/га относительно первоначальных значений.
Содержание азота в соломе зерновых культур, выращенных без применения минеральных удобрений, составляет 0,3S % и является мини-
мальным среди изучаемых вариантов. Внесение удобрений на планируемую урожайность S,0 и 6,0 т/га зерна повышает содержание азота в соломе до 0,7S-0,77 % от сухого вещества.
Запашка соломы на фоне внесения удобрений на планируемую урожайность 3,0 и 4,0 т/га зерна не оказывает существенного влияния на биологическую активность пахотного чернозема. Дальнейшее повышение уровня минерального питания увеличило не только интенсивность выделения углекислого газа, но и удлинило период микробиологической активности почвы более чем в два раза.
Литература
1. Ренев Е.П. Продуктивность зернового с занятым паром севооборота при использовании органических удобрений в подтаежной зоне Тюменской области/ Автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук - Тюмень, 1999. - 32 с.
2. Лифаненкова Т.П. Изменение продуктивности зернотравянопропашного севооборота в зависимости от системы удобрений//3емледелие, 2012. - № 1. -С. 14-17.
3. Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области. - Новосибирск: Наука, 1990. -285 с.
4. Еремин Д.И. Агрогенные изменения водно-физических свойств черноземов выщелоченных восточной окраины Зауральского Плато//Известия Санкт-Пе-
тербургского аграрного университета, 2010. - № 18. - С. 72-76.
5. Абрамов Н.В., Еремин Д.И. Формирование профиля черноземов выщелоченных Северного Зауралья в условиях Северного Зауралья//Достижения науки и техники в АПК, 2012. - № 3. - С. 7-9.
6. Ермохин Ю.И. Основы прикладной агрохимии. - Омск: Вариант-Сибирь, 2004. - 120 с.
7. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). - Л.: Наука, 1980. - 221 с.
Статья поступила в редакцию 21.10.2013
Stabilization of humus condition of plowing chernozem soils of the forest-steppe zone of Zauralye
D.I. Eremin
There are given the results of long-term researches on studying humus formation on the background of increasing doses of mineral fertilizers. It is established that ploughing of the crushed straw of grain crops which have been grown up at entering of mineral fertilizers, allows to stabilise humus condition of the leached chernozem.
Keywords: humus, leached chernozem, crushed straw, mineral fertilizers, biological activity, humus balance.
КОРОТКО
Конференция «Состояние и перспективы развития семеноводства в Российской Федерации», прошедшая в рамках деловой программы 15-й Российской агропромышленной выставки «Золотая осень», обсудила основные про-
блемы отрасли. Были рассмотрены организацимонно-экономические аспекты, влияющие на эффективность производства семян в условиях рыночной экономики, место российского семеноводства на мировом рынке семян, вопросы совершенствования законодательства в сфере семеноводства, методы управления системой семеноводства РФ, формы государственной поддержки отрасли, а также направления ее развития.
В обсуждении проблем приняли участие руководители органов управления АПК субъектов РФ, представители МСХ РФ и Россель-хозакадемии, агрономических факультетов вузов, отраслевых союзов и ассоциаций.
В числе предложенных мер отмечена особая важность активизации отечественной селекции и семеноводства и переориентации сельхозтоваропроизводителей на приобретение семян отечественного производства.
U ф
s л
ф
s
ф
л
s
ф
N> O
lëîäîÔîäèâ.p65
20.12.2013, 21:34
31
