CC BY
26DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-20-23 УДК 631.445.25:631.452
ТЕХНОЛОГИИ РЕГУЛИРОВАНИЯ БАЛАНСА ОРГАНИЧЕСКОГО
ВЕЩЕСТВА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ
A.А. КОРЧАГИН1,2, кандидат сельскохозяйственных наукдоцент, (e-mail: [email protected])
Е.М. ШЕНТЕРОВА1, старший преподаватель
И.М. ЩУКИН2, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
Р.Д. ПЕТРОСЯН2, научный сотрудник
B.И. ЩУКИНА2, младший научный сотрудник
В.В. ШАРКЕВИЧ2, научный сотрудник
1Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых
ул. Горького, д. 87, г. Владимир, 600000, Российская Федерация
2Верхневолжский федеральный аграрный научный центр
ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация
Резюме. Использование почв в сельском хозяйстве, включая распашку, заготовку растительных кормов, выпас животных и др., приводит к деградации и дегумификации органического вещества. Целью исследований было изучить влияние факторов агротехнологий на баланс органического вещества серых лесных почв Владимирского Ополья. В качестве агрогенных факторов изучалось влияние на баланс почвенного органического вещества (ПОВ) сельскохозяйственных культур, систем обработки почвы и систем удобрений. Исследования проведены в 2013-2016 гг. в стационарном полевом опыте на базе Верхневолжского федерального аграрного научного центра (Владимирская область). Наибольший положительный баланс почвенного органического вещества получен на многолетних травах 1 и 2 г.п. - 2,23 тС/га. При возделывании озимых зерновых культур баланс ПОВ значительно меньше -0,27-0,51 тС/га, под яровыми зерновыми культурами баланс ПОВ близок к нулевому - 0,02-0,04 тС/га. Картофель приводит к существенному отрицательному балансу ПОВ - -1,01 тС/га. Все изучаемые системы обработки почвы формировали отрицательный баланс ПОВ. Меньшие потери отмечены в системах с применением мелких и глубоких безотвальных обработок - - 0,01- 0,02 тС/га. Отвальная и ярусная вспашки приводят к более высокой потере ПОВ - 0,06-0,07 т/га. Возделывание сельскохозяйственных культур без применения удобрений способствуют значительной потере пОв - - 0,48 тС/га. Положительный баланс ПОВ обеспечивается при использовании органических удобрений (навоз 40 т/га) - 0,47 т/га и в сочетании их с азотными удобрениями (N40-60) -1,16-1,25 тС/га. Применение только минеральных удобрений (Ш0-120Р30-120К30-120) обуславливает отрицательный баланс - -0,02-0,09 тС/га.
Ключевые слова: баланс почвенного органического вещества, сельскохозяйственные культуры, системы обработки почвы, системы удобрений, серая лесная почва.
Для цитирования: Корчагин А.А., Шентерова Е.М., Щукин И.М., Петросян Р.Д., Щукина В.И., Шаркевич В.В. Технологии регулирования баланса органического вещества серых лесных почв // Владимирский земледелец. 2021. №2. С. 20-23. DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-20-23.
Сельскохозяйственное использование почв, включая распашку, заготовку кормов, выпас животных
и др., приводит к деградации и дегумификации почвенного органического вещества (ПОВ). В процессе минерализации образуется один из главных биогенных парниковых газов - углекислый газ (СО2), увеличение концентрации которого в атмосфере служит одной из причин глобального потепления климата [1], учитывая то, что сельскохозяйственные земли мира занимают 37% поверхности суши.
По последним данным экспертов Международной организации по изменению климата [2]: «... Сельское хозяйство, лесное хозяйство и другие виды землепользования составляют 23% выбросов парниковых газов человеком. Технологии сельскохозяйственного производства, основанные на подходах регулирования баланса ПОВ, могут рассматриваться в качестве одного из перспективных инструментов для решения вопросов смягчения изменения климата». По некоторым оценкам [3], применение углерод сберегающих технологий в сельском хозяйстве позволит снизить концентрацию С02 в атмосфере к 2100-2150 гг. на 50-100 ГтС (гигатонн углерода). Очевидно, что такое уменьшение концентрации парниковых газов в атмосфере будет способствовать смягчению парникового эффекта.
Россия, в силу наличия обширных земельных ресурсов, обладает огромным потенциалом накопления углерода в сельскохозяйственных почвах, а также в почвах других категорий земель при изменении землепользования. В стране выполняется ряд программ по поддержанию плодородия почв, мониторингу качества и кадастровой оценке сельскохозяйственных земель и др., в рамках которых осуществляется контроль и управление почвенным органическим веществом.
Цель исследования - изучить влияние факторов агротехнологий на баланс органического вещества серых лесных почв.
В задачи исследований входило изучить влияние на баланс ПОВ:
- сельскохозяйственных культур;
- систем обработки почвы;
- систем удобрений.
Условия, материалы и методы. Исследования проводились в многолетнем стационарном многофакторном полевом опыте в 2013-2016 гг., расположенном на территории землепользования Верхневолжского федерального аграрного научного центра на серых лесных почвах Владимирского Ополья.
Исследования проведены в пяти полевых шестипольных севооборотах: I с/о 1) овес + мн. травы, 2) мн. травы 1 г.п., 3) мн. травы 2 г.п., 4) ячмень, 5) чистый пар, 6) озимая пшеница; II с/о 1) овес +
№ 2 (96) 2021
ВлаЭимгрскш ЗеодеШеф
мн. травы, 2) мн. травы 1 г.п., 3) мн. травы 2 г.п.,
4) яровая пшеница, 5) занятый пар, 6) озимая рожь; III с/о 1) ячмень + мн. травы, 2) мн. травы 1 г.п., 3) мн. травы 2 г.п., 4) озимая рожь, 5) яровая пшеница, 6) овес; IV с/о 1) ячмень + мн. травы, 2) мн. травы 1 г.п., 3) мн. травы 2 г.п., 4) озимая пшеница, 5) картофель, 6) яровая пшеница; V с/о 1) картофель, 2) ячмень+мн. травы, 3) мн. травы 1 г.п., 4) озимая пшеница,
5) зернобобовые, 6) яровая пшеница.
Баланс почвенного органического вещества изучали на следующих культурах: многолетние травы 1 и 2 г.п.; озимая рожь; озимая пшеница; овес; яровая пшеница; ячмень; картофель.
Изучение влияния систем удобрений на баланс ПОВ осуществляли на следующих вариантах: N0P0K0; N30P30K30; N60P60K60; N90P90K90; N120P120K120; навоз 40 т; навоз 40 т + N40; навоз 40 т + N60 на гектар пашни по четырем системам обработки почвы. Они включали: отвальную обработку (ежегодная вспашка на 20-22 см плугом ПЛН-5-35); комбинированно-энергосберегающую (чередование мелких безотвальных обработок культиватором КПС- 4 на 10-12 см с вспашкой многолетних трав плугом ПЛН-5-35); комбинированно-ярусную (чередование мелких безотвальных обработок КПС-4 с вспашкой многолетних трав двухъярусным плугом ПЯ-3-35 на 2527 см) и противоэрозионную обработку (чередование ежегодных глубоких безотвальных обработок КПГ-250 на 25-27 см и вспашкой многолетних трав ПЛН-5-35).
Расчет баланса ПОВ (в пересчете на углерод) основывался на учете потребления азота растениями из почвы при минерализации гумуса и его образования из растительных остатков, согласно методических указаний [4]. Накопление ПОВ под культурами рассчитывали исходя из урожайности и поступающих в почву после уборки урожая корневых и пожнивных остатков, соломы и коэффициента их гумификации Минерализация ПОВ рассчитывалась по величине урожайности культуры и выносу азота 1 тонной основной и побочной продукции [5].
Каждая делянка опыта различалась агрокультурой в составе шестипольного севооборота, системой обработки почвы и дозами применения удобрений. Разнообразие факторов позволило выполнить группировку опытных данных в целях изучения влияния каждого из перечисленных выше факторов на баланс ПОВ в почвах.
Сбор данных выполняли по регулярной сетке с шагом 7 м (рис. 1).
Урожайность учитывали методом пробного снопа с парцеллярных площадок площадью 1 м2.
Результаты и обсуждение. Результаты расчета баланса ПОВ свидетельствуют, что наибольший положительный баланс органического вещества отмечался под многолетними травами - 2,23 тС/га (рис. 2). Меньше ПОВ образуется под озимыми культурами: озимой рожью - 0,51 тС/га, озимой пшеницей - 0,27 тС/га. Под яровыми культурами (овсом,
86 м.
высокоинтенсивны и
интенсивней
высокоинтенсивн^й г ;
интенсивный
поддерживающий
нулевой
протиео- комбинированно- комбинированно- „х, ¡ФОШоннв, „руснея энергосберегающая
Рис. 1. Схема полевого опыта (точками отмечены места учета урожайности сельскохозяйственных культур) ячменем и яровой пшеницей) получен баланс близкий к нулевому - 0,02; 0,04 и 0,03 тС/га соответственно. Под картофелем получен значительный отрицательный баланс - -1,01 тС/га.
Все применяемые системы обработки почвы привели к отрицательному балансу ПОВ. Однако следует отметить, что меньшие потери органического вещества зафиксированы на комбинированно-энергосберегающей и противоэрозионной системах обработки - 0,01-0,02 т/га, где применялись мелкие и глубокие безотвальные обработки. При отвальной и комбинированно-ярусных системах обработки с применением обычной и глубокой ярусной вспашки потери углерода были значительно выше и составили 0,06-0,07 т/га.
Возделывание сельскохозяйственных культур без применения удобрений также приводит к потере ПОВ, которая составила 0,48 тС/га. Положительный баланс обеспечивается при использовании органических удобрений. Более высокие значения баланса органического вещества получены при совместном внесении навоза в дозе 40 т/га и азотных удобрений в дозе N60 - 1,25 тС/га. Близкие значения баланса ПОВ также получены при внесении 40 т/га навоза и азотных удобрений в дозе N40 - 1,16 тС/га. Баланс ПОВ при внесении только органических удобрений (40 т/га) оказался существенно меньше и составил 0,47 тС/га.
Применение минеральной системы удобрений привело к отрицательному балансу ПОВ, который составил, соответственно, при внесении N30P30K30 --0,09 тС/га, N60P60K60 - -0,08 тС/га, N90P90K90 - -0,02 тС/га, N120P120K120 - -0,03 тС/га.
Перечисленное варьирование балансов ПОВ иллюстрирует практическую возможность управления содержанием органического вещества в почвах с помощью технологий возделывания сельскохозяйственных культур. В заключении необходимо отметить, что переход на технологии, направленные на восстановление содержания
ВлаЭишрскш ЗемлеШецТ)
№ 2 (96) 2021
2,5 2 1,5 1
0,5 О -0,5 -1 -1,5
1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 О -0,2 -0,4 -0,6
1 - многолетние травы; 2 - озимая рожь; 3 - озимая пшеница; 4 - овес; 5 - яровая пшеница; 6 - ячмень; 7 - картофель.
б
ш
1 - отвальная вспашка; 2 - номбириванно-знергосберегающая; В - комбинированно-ярусная;4 - лротивоэрозионная.
5
1 - 0; 2 - (NPKJ30; 3 - (МРК)60; 4 - (МРК)90; 5 - (МРК)120; 6 - Навоз 40т; 7 - Навоз 40T+N40; 8 - Навоз 40т + W60.
углерода в сельскохозяйственных почвах — главный тренд развития современного земледелия [6].
Выводы.
1. Наибольший положительный баланс ПОВ отмечен на многолетних травах 1 и 2 г.п. - 2,23 тС/га. При возделывании озимых зерновых культур баланс ПОВ значительно меньше - 0,27-0,51 тС/га, по яровым культурам он близок к нулевому -0,02-0,04 тС/га. Возделывание же картофеля приводит к существенному отрицательному балансу ПОВ - -1,01 тС/га.
2. Изучаемые системы обработки почвы привели к отрицательному балансу ПОВ. Однако меньшие потери органического вещества отмечены в системах с применением мелких и глубоких безотвальных обработок - -0,01-0,02 тС/га. По отвальной и ярусной вспашке отмечены более высокие потери ПОВ - 0,06-0,07 т/га.
3. Возделывание сельскохозяйственных культур без применения удобрений вызывает значительную потерю ПОВ - - 0,48 тС/га. Положительный баланс формируется при использовании органических удобрений - 0,47 т/га и в сочетании с азотными удобрениями - 1,16-1,25 тС/га. Применение только минеральных удобрений приводит к отрицательному балансу ПОВ, который выражается значениями -0,02-0,09 тС/га.
Литература.
1. Reichle D. The global carbon cycle and climate change. 1st ed. Elsevierp. 2019.388 p.
2. Shukla PR, Skea J, Calvo Buendia E, et al., editors. Summary for policymakers. Climate change and land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems. IPCC; 2019.34 p.
3. Hansen J, Sato M, Kharecha P, et al. 2008. Target atmospheric CO2: Where should humanity aim? Open Atmos. Sci. J. 2, pp. 217-231.
4. Методические указания расчета баланса гумуса почв при разработке проекта внутрихозяйственного землеустройства. М., 1989.25 с.
5. Крылатов A.K. Динамика баланса гумуса на пахотных землях Российской Федерации. М.: Госкомзем России, 1998. 60 с.
6. Ranganathan J, Waite R, Searchinger T, et al. 2020. Regenerative agriculture: good for soil health, but limited potential to mitigate climate change [Internet]. [Place unknown]: World Resources Institute; [cited2020Jun 10]. Available from: https://www. wri.org/blog/2020/05/regenerative-agriculture-climate-change.
Рис. 2. Ежегодный баланс углерода (тС/га) в пахотных серых лесных почвах в зависимости от: а) культуры севооборота; б) системы обработки почвы; в) системы удобрений
References.
1. Reichle D. The global carbon cycle and climate change. 1st ed. Elsevierp. 2019. 388 p.
2. Shukla PR, Skea J, Calvo Buendia E, et al., editors. Summary for policymakers. Climate change and land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems. IPCC; 2019. 34 p.
3. Hansen J, Sato M, Kharecha P, et al. 2008. Target atmospheric CO2: Where should humanity aim? Open Atmos. Sci. J. 2,217-31.
4. Recommended guidelines to calculate the balance of soil humus during the project development of land regulation. Moscow, 1989.25p.
5. Krylatov A.K. Dynamics of the humus balance in arable lands of the Russian Federation. Moscow: Goskomzem Rossii, 1998. 60 p.
6. Ranganathan J, Waite R, Searchinger T, et al. 2020. Regenerative agriculture: good for soil health, but limited potential to mitigate climate change [Internet].. [Place unknown]: World Resources Institute; [cited 2020 Jun 10]. Available from: https://www.wri. 0rg/blog/2020/05/ regenerative-agriculture-climate-change.
а
в
№ 2 (96) 2021
8/ia3uMipckiù Землейлод
TECHNOLOGIES TO CONTROL THE BALANCE OF ORGANIC MATTER IN GREY FOREST SOIL
A.A. KORCHAGIN12, E.M. SHENTEROVA1, I.M. SHCHUKIN2, R.D. PETROSYAN2, V.I. SHCHUKINA2, V.V. SHARKEVICH2
Vladimir State University named after Alexander and Nikolay Stoletovs, ul. Gorkogo 87, Vladimir, 600000, Russian Federation 2Federal State Budget Scientific Institution «Upper Volga Federal Agrarian Research Center» ul. Tsentralnaya, 3, poselok Noviy, Suzdalskiy rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation
Abstract. Soil use in agriculture, including ploughing, forage cultivation, grazing, etc., leads to a decrease and dehumification of organic matter. Research aims to study the impact of agricultural technologies on the content of organic matter in grey forest soil of Vladimir Opole. Influence on the balance of soil organic matter (SOM), soil treatment and fertilizer systems are considered as argogenic factors. Research was conducted 2013-2016 within a stationary field experiment on the basis of Upper Volga Agrarian Research Center (Vladimir oblast). The highest level of soil organic matter have perennial grasses 1st and 2nd year of use - 2.23 tC/ha. When cultivating winter grain crops, the balance of SOM is significantly less - 0.27-0.51 tC/ha, level of SOM for spring crops is close to zero - 0.02-0.04 tC/ha. Potato cultivation leads to negative SOM balance -1.01 tC/ha. All treatment systems under research form the negative SOM. However, the smallest losses experience the systems using small and deep non-mouldboard cultivation -0.01 -0.02 tC/ha. Mouldboard and layer ploughing cause the highest losses of SOM 0.060.07 t/ha. Cultivation of crops without fertilizers contribute to a greater decrease of SOM -0.48 tC/ha. Positive balance of SOM is guaranteed by organic fertilizer (manure 40 t/ha) - 0.47 t/ha and in combination with nitrogen fertilizers (N40-60) - 1.16-1.25 tC/ha. The use of nitrogen fertilizers only (N30-120R30-120K30-120) leads to a negative balance of -0.02-0.9 tC/ha.
Keywords: balance of soil organic matter, crops, soil treatment systems, fertilizer systems, grey forest soil.
Author details: A.A. Korchagin, Candidate of Sciences (agriculture), docent, (e-mail: [email protected]); E.M. Shenterova, senior teacher; I.M. Schukin, Candidate of Sciences (biology), senior research fellow; R.D. Petrosyan, research fellow; V.I. Schukina, junior research fellow; V.V. Sharkevich, research fellow.
For citation: Korchagin A.A., Shenterova E.M., Shchukin I.M., Petrosyan R.D., Shchukina V.I., Sharkevich V.V. Technologies to control the balance of organic matter in grey forest soil // Vladimir agricolist. 2021. №2. pp. 20-23. DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-20-23.
DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-23-27 УДК 630.114:631.436:630(571.15)
ВОДООБЕСПЕЧЕННОСТЬ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ В УСЛОВИЯХ НЕРЕГУЛИРУЕМОГО КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ
С.В. МАКАРЫЧЕВ, доктор биологических наук, профессор, (e-mail: [email protected] )
Алтайский государственный аграрный университет
пр-т Красноармейский, д. 98, г. Барнаул, Алтайский край, 656049, Российская Федерация
Резюме. Целью исследования было изучение водного режима дерново - подзолистой супесчаной почвы при возделывании клубники в условиях капельного орошения. Работа выполнялась на опытном поле НИИ садоводства Сибири (г. Барнаул) в 2019-2020 гг. В условиях Алтайского края землянике нужен 5-6-кратный полив за вегетацию, особенно в начальной фазе при отрастании листовой поверхности и массового цветения. После нерегулируемого полива увлажнение в отдельные сроки составляло более 40% от веса сухой почвы, что в три раза больше наименьшей влагоемкости (НВ). Поэтому с начала вегетации до конца плодоношения клубника находилась в состоянии переувлажнения, которое негативно сказывалось на воздухообмене. За сутки после полива влагонасыщение снижалось на 8-10%. На глубине 40-50 см превалировала фильтрация воды вниз по профилю к почвообразующей породе в силу ее меньшей дисперсности и гумусированности. При этом снижение влагосодержания здесь шло более быстрыми темпами по сравнению с верхним слоем почвы. В результате процессы фильтрации в супесчаной почве преобладали над испарением с ее поверхности. Хотя количество влаги в супесчаной дерново-подзолистой почве при НВ не превышало 32,1 мм, переувлажнение достигало при нерегулируемом поливе 80 мм. Через сутки избыток влаги в почве уменьшался на 2529%, оставаясь очень высоким. Произвольное нерегулируемое орошение без учета предполивной влажности и расчета поливных норм приводило к переувлажнению почвенных горизонтов, значительному снижению их аэрации, вызывая падение урожайности и качества продукции.
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, земляника садовая, водный режим, влагосодержание, орошение, поливная норма.
Для цитирования: Макарычев С.В. Водообеспеченность земляники садовой в условиях нерегулируемого капельного
орошения // Владимирский земледелец. 2021. №2. С. 23-27. 001:10.24412/2225-2584-2021-2-23-27.
Ягоды садовой земляники (клубники) содержат соли железа, калия, кальция и др. Они способствуют улучшению обмена веществ, обладают противопростудным эффектом, используются в косметике, а листья находят применение в народной медицине.
Землянику можно выращивать на почвах разного генезиса. Лучше всего на дерново-подзолистых среднесуглинистых или супесчаных почвах с высоким содержанием гумуса и реакцией среды с рН-5,3-5,6. Участок для земляники желательно выровнять и защитить от ветра, обеспечив формирование снежного покрова. Такая мелиорация дает возможность сохранить влагу в начале вегетации [1, 2].
Корневая система земляники разветвленная и мочковатая. В ее состав входит корневище и многочисленные придаточные корни. Основная масса корней находится в гумусовом горизонте почвы на глубине 20-25 см. Здесь сосредоточено 90-92% всей корневой системы ягодной культуры, основная масса которой представлена мелкими активными корнями. Только отдельные вертикальные корни через год после посадки земляники встречаются на глубине до 40 см в дерново-слабоподзолистых окультуренных почвах. Поэтому клубника во время засушливого периода страдает из-за дефицита влаги. Для предотвращения этой опасности почву содержат в рыхлом и влажном состоянии. Вода особенно нужна клубнике ранней весной и после плодоношения, когда новые корни ускоренно развиваются. Зачастую она требует систематического орошения в течение всей вегетации.
Цель работы - изучение водного режима дерново-подзолистой супесчаной почвы при возделывании ягодной
ВлаЭишрскш ЗемлеШецТ)
№ 2 (96) 2021
