CC BY
15
Литература
1. Гармашов В.М., Корнилов И.М., Нужная Н.А. Урожайность и качество ярового ячменя на фоне различных по интенсивности обработок // Зернобобовые и крупяные культуры. 2020. № 3(35). С. 121-127.
2. Изменение обеспеченности выщелоченного чернозема подвижным калием при длительном возделывании зерновых культур в зависимости от предшественника, обработки почвы и азотнофосфорных удобрений / В.И. Усенко, А.А. Гаркуша, Т.А. Литвинцева и др. // Достижения науки и техники АПК. 2022. Т. 36. № 10. С. 5-10. doi: 10.53859/02352451-2022-36_10_5.
3. Оценка степени физической деградации и пригодности черноземов к мини-мализации основной обработки почвы / Т.А. Трофимова, С.И. Коржов, В.А. Гулев-ский и др. // Почвоведение. 2018. Т. 51. № 9. С. 1080-1085.
4. Баланс фосфора и обеспеченность им выщелоченного чернозёма в зависимости от севооборота, приемов обработки и удобрений в лесостепи Алтайского Приобья / В. И. Усенко, С. В. Усенко, Т. А. Литвинцева и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 10. С. 14-17. doi: 10.24411/0235-2451-2019-11003.
5. Влияние минимализации основной обработки почвы на плодородие чернозема типичного / Д. В. Дубовик, Е. В. Дубовик, А. В. Шумаков и др. // Агрохимия. 2021. № 3. с. 22-27. doi: 10.31857/S0002188121030066.
6. Гамзиков Г.П. Пути рационального использования плодородия почв и удобрений // Агрохимические свойства почв и эффективность удобрений. Новосибирск: Наука, 1989. С. 220-227.
7. Влияние биологизированных севооборотов на агрофизические свойства почвы, засоренность посевов и продуктивность пашни в условиях засушливой степи южного Урала / Я.З. Каипов, З.Р Султангазин, Х.М. Сафин и др. // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 10. С. 51-55. doi: 10.53 859/02352451_2021_35_10_51.
8. Турусов В.И., Гармашов В.М. Влияние способов обработки на плодородие чернозема обыкновенного и урожайность ячменя в условиях юго-востока ЦЧР // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 33. № 12. С. 20-25. doi: 10.24411/0235-24512019-11204.
9. О целесобразности освоения системы прямого посева на черноземах России / А.Л. Иванов, В.В. Кулинцев, В.К. Дридигер и др. // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 4. С. 8-16. doi: 10.24411/02352451-2021-10401/
10. Продуктивность зерновых и зернобобовых культур при различных способах обработки почвы / Р.Л. Акчурин, И.О. Чены-шев, РК. Нафиков и др. // Достижения науки
£3 и техники АПК. 2019. Т. 33. № 8. С. 14-17.
0
СЧ
м Influence of basic tillage
z methods and fertilizers
1 on the agrochemical
| properties of the soil and
g the yield of spring barley
1 grain
m
A.V. Dedov1, V. A. Shevchenko2
1Emperor Peter the Great Voronezh State Agrarian University, ul. Michurina, 1, Voronezh, 394087, Russian Federation 2Dokuchaev Voronezh Federal Agricultural Research Center, kv-l 5, 81, p. 2-go uchastka instituta im. Dokuchaeva, Talovskii r-n, Voronezhskaya obl., 397463, Russian Federation.
Abstract. The research aimed to study the effect of basic tillage systems and fertilizers on the content of nitrogen, phosphorus, potassium in the soil and the yield of spring barley. It was carried out in 2011-2014 on ordinary chernozem in the Voronezh region. In a stationary experiment, we compared mouldboard (control), non-mouldboard, surface, zero tillage systems on three fertilizer backgrounds: without fertilized (control, 0); 10 kg a.i. N per 1 ton of straw (N); 10 kg a.i. N per 1 ton of straw + 80 g/ha Sternifag (N + C). The years of the research were characterised as dry (HTC 0.4-0.7). The best conditions for the accumulation of nitrate nitrogen were observed in the control. The use of non-mouldboard, surface, zero tillage led to a deterioration in the supply of ordinary chernozem with this element. The accumulation of mobile phosphates in the soil in all phases of growth and development of barley was optimal with zero tillage and application of nitrogen fertilizers: in a layer of 0-20 cm - 14.8-15.2 mg/kg; 20-40 cm -12.8-13.0 mg/kg. A higher content of mobile potassium in the soil in all phases of growth and development of barley was observed in the control and during non-mouldboard cultivation against the background of nitrogen fertilizers, in a layer of 0-20 cm it varied from 138 to 135 mg/kg; 20-40 cm - from 85 to 81 mg/kg. Over the years of research, the average yield during ploughing was 36.8 q/ha. A significant decrease was observed against the background of non-mouldboard loosening by 0.8 c/ha, with zero tillage - by 1.0 c/ha. Additional application against the background of Sternifag mineral fertilizers significantly reduced the grain harvest in all variants of the main tillage by 0.9-1.6 c/ha, compared with the control. Therefore, in arid conditions, the use of Sternifag is not advisable. The highest energy efficiency coefficient in the experiment (3.39) was observed for zero tillage against the background of mineral fertilizers.
Keywords: spring barley; basic tillage; nitrogen; phosphorus; potassium; productivity; fertilizers.
Author Details: A.V. Dedov, Doc. Sc. (Agr.), prof., (e-mail: dedov050@mail.ru); V.A. Shevchenko, post graduate student (e-mail: shevcenko_agro@mail.ru).
For citation: Dedov AV, Shevchenko VA [Influence of basic tillage methods and fertilizers on the agrochemical properties of the soil and the yield of spring barley grain] Zemledelie. 2023;(2):12-8. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2023-2-12-18.
doi: 10.24412/0044-3913-2023-2-18-23 УДК 631.46:631.5:631.8:633.16
Влияние
агротехнологий
на состояние
почвенной
биоты и
продуктивность
ячменя
в лесостепи
Западной
Сибири
О.Ф. ХАМОВА, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Л.В. ЮШКЕВИЧ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник Н.Н. ШУЛИКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail: shuliko@anc55.ru) Е.В. ТУКМАЧЕВА, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Омский аграрный научный центр, проспект Королева 26,644012, Российская Федерация
Исследования проводили с целью определения направленности мобилизационных процессов и количественных изменений микробиоты при длительном применении ресурсосберегающих обработок лугово-черноземной почвы в посевах ячменя. Работу выполняли в 2019-2021 гг. в многолетнем стационарном плодосменном севообороте (лен масличный - ячмень - соя - пшеница) в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Схема опыта предусматривала рассмотрение двух факторов: системы обработки почвы (фактор А) - отвальная, комбинированная, No-till; средства интенсификации (фактор В) - без удобрений и пестицидов (контроль), комплексная химизация. Общее количество определяемых микроорганизмов в пахотном слое под ячменем в среднем за вегетационный период изменялось в пределах 147...166млнКОЕ/г. Применение средств комплексной химизации (удобрения N30P30, гербициды, фунгициды) в вариантах с минимизацией обработки (No-till и комбинированной) стимулировало рост численности почвенной микрофлоры на 20 и 55 % соответственно, по отношению к отвальной. Суммарная биологическая активность почвы возрастала в ряду обработок следующим образом: отвальная (100 %) < No-till(119 %) < комбинированная (136 %). Рациональное применение средств химизации на фоне удобрений
при минимизации обработки почвы не оказало негативного воздействия на почвенную биоту. Урожайность ячменя при отвальной системе обработки почвы и применении средств химизации составила 4,03 т/га, при комбинированной - 3,87 т/га, No-till - 2,90 т/га. В среднем за три года исследований в зависимости от системы обработки отмечены существенные прибавки зерна ячменя 1,41...1,95 т/ га, в сравнении с контролем. Применение комплексной химизации способствовало усилению биологической активности почвы и росту урожайности культуры в среднем до 3,60 т/га, что на 1,62 т/га выше, чем без использования удобрений и пестицдов.
Ключевые слова: ячмень, биологическая активность, микроорганизмы, технологии обработки, комплексная химизация, урожайность.
Для цитирования: Влияние агротех-нологий на состояние почвенной биоты и продуктивность ячменя в лесостепи Западной Сибири / О.Ф. Хамова, Л.В. Юшкевич, Н.Н. Шулико и др. // Земледелие. 2023. №2. С. 18-23. doi: 10.24412/00443913-2023-2-18-23.
Плодородие почвы находится в тесной взаимосвязи с её биологическими свойствами, которые могут изменяться при различных технологиях обработки. Влияние механической обработки отражается на влажности, аэрации и других условиях жизни почвенной микрофлоры [1, 2, 3]. От активности микроорганизмов зависит направленность биологических процессов, интенсивность разложения органического вещества, структура почвы, накопление элементов питания. На биологические свойства почвы влияют погодно-климатические условия, количество пожнивных и корневых остатков после механической обработки, внесение удобрений, применение средств защиты растений [4, 5, 6].
Обработка почвы и удобрения оказывают существенное влияние как на количественный, так и на качественный состав микрофлоры, поскольку микроорганизмы служат исключительно чутким индикатором изменений, происходящих в окружающей среде. Размер биомассы микроорганизмов - важный показатель, определяющий интенсивность круговорота веществ в экосистеме и направленность почвообразовательного процесса [7].
Исследованиями, проведенными в 2016-2018 гг. в многолетнем стационарном опыте на лугово-черноземной почве, было установлено, что наибольшую (3,44 т/га) и устойчивую (коэффициент вариация за длительный период времени 27,8 %) урожайность ячменя обеспечила ресурсосберегающая
комбинированная система обработки почвы, сочетающая вспашку с поверхностными обработками и использованием средств комплексной химизации (N30P30 + гербициды + фунгициды + ретардант). По суммарной биологической активности под ячменем стерневые фоны превышали вариант с отвальной обработкой без применения средств химизации на 14...15 %, при их внесении на 28...38 %. Улучшение минерального питания микроорганизмов на фоне использования удобрений стимулировало рост их численности, снимая негативные последствия применения средств интенсификации. При этом наблюдали дифференциацию пахотного слоя почвы по целлюло-золитической активности: при минимизации обработки преобладали иммобилизационные процессы КАА/ МПА < 1,0 [8].
Определение закономерностей изменения биологической активности почвы при длительном применении энергосберегающих обработок в интенсивном земледелии - необходимая предпосылка оптимизации ее экологического состояния, обоснования рациональных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.
Цель исследований - изучение реакции почвенной микрофлоры и направленности изменений биологической активности почвы при различной интенсивности ее многолетнего использования для оценки возможных негативных последствий применения пестицидов и микробиологического статуса почвы.
Исследования проводили в 20192021 гг. в южной лесостепной зоне Омской области в плодосменном севообороте (лен масличный - ячмень - соя - пшеница) под культурой ячменя. Схема опыта включала следующие варианты:
система обработки почвы (фактор А) - отвальная (ежегодная вспашка на глубину 20...22 см); комбинированная (лен масличный - без обработки (No-till), ячмень - плоскорезная на 10...12 см, соя - вспашка на 20...22 см, пшеница - плоскорезная на глубину 10...12 см); No-till (без обработки с ежегодным оставлением стерни);
средства интенсификации (фактор В) - контроль (без применения удобрений и средств защиты растений); комплексная химизация (N30P30 + гербициды + фунгициды).
Система удобрений в севообороте: N30P30 под пшеницу и ячмень; N60P60 под лён масличный; N12P52 под сою. Удобрения (аммофос, содер-
жание N - 12 %, Р - 52 %, аммиачная селитра, содержание N - 34 %) вносили весной локально сеялкой С3-3,6. Система гербицидов включала препараты против мятликовых и двудольных сорняков (баковая смесь Пума супер 100 (0,5...0,6 л/ га) + Балерина (0,4.0,5 л/га) в рекомендованные фазы развития ячменя). При первых признаках заболеваний применяли фунгицид Колосаль Про, в дозе 0,8.1,0 л/га. Площадь делянок по обработке почвы 4312 м2 (308x14 м), по варианту химизации - 308 м2 (22x14 м). Учетная площадь делянки 33 м2 (1,5x22 м). Размещение систематическое в 4-кратной повторности.
Почва опытного участка - лугово-черноземная среднемощная средне-гумусовая. Обеспеченность подвижным фосфором от средней до высокой, калием - высокая (по Чирикову), рН - 6,4.
Отбор почвенных проб для микробиологического анализа проводили в основные фазы развития растений: кущение, колошение, налив зерна. В фазе кущения были заложены целлюлозные пленки для определения интенсивности разложения целлюлозы (%) на весь вегетационный период (Тихомирова Л. Д. Биологический метод определения плодородия почвы // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 1973. №5. С. 15-18.). Численность почвенных микроорганизмов учитывали путем высева различных разведений почвенной суспензии на элективные питательные среды. Количество бактерий, разлагающих органические азотсодержащие соединения, в том числе аммонификаторов, определяли на мясо-пептонном агаре (МПА), микроорганизмов, потребляющих минеральный азот - на крахмало-аммиачном агаре, олигонитрофи-лов - на среде Мишустиной, бактерий, мобилизующих минеральные фосфаты - на среде Муромцева-Герретсена, нитрификаторов - на водном выщелоченном агаре с добавлением двойной аммонийно-магниевой соли фосфорной кислоты, микромицетов - на подкисленной среде Чапека (Теппер Е. З., Шиль-никова В. К. Практикум по микробиологии: учебное пособие для вузов / под ред. В. К. Шильниковой. М.: Дрофа, 2004.256с.). О направленности почвенных процессов в сторону минерализации органических азотсодержащих соединений в почве или иммобилизации минерального азота свидетельствуют соотношения определяемых групп микроорганизмов: КАА/МПА и МПА/КАА. Показатель
*Работа выполнена в рамках Госзадания ФГБНУ «Омский аграрный научный центр», по теме № 0797-2019-0013.
Ы (D 3 ü
(D
д
(D
5
(D
М
О м Ы
трансформации свежего органического вещества рассчитывали по формуле Пм=МПА/КАА+(МПА+КАА) (Научно-методические рекомендации по использованию микробиологических показателей для оценки состояния пахотных почв Сибири / Л. Н. Коробова, А. В. Тананова, С. А. Ферапонтова и др. // Новосибирск: НГАУ, 2013. 39 с.). В свежих почвенных образцах определяли азот нитратов дисульфофеноло-вым методом (по Грандваль-Ляжу) и нитрификационную способность почвы по С.П. Кравкову (Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 655 с.). Суммарную биологическую активность почвы рассчитывали методом относительных величин по Ацци (Карягина Л. А. Микробиологические основы повышения плодородия почв. Минск: Наука и техника, 1983. 181 с.). Фитотоксичность почвы в течение вегетационного периода определяли
среднемноголетней 14,8 0С. ГТК за май-август составил 0,99 при норме 1,10. Вегетационные периоды 2020 и 2021 гг. отмечены как засушливые, ГТК за май-август был равен соответственно 0,60 и 0,70. Годы проведения исследований позволили охватить как благоприятный по увлажнению период вегетации (2019 г), так и присущие климату зоны засушливые (2020-2021 гг.).
Общая суммарная численность почвенной микрофлоры пахотного слоя при различных системах обработки почвы под ячменем без применения средств комплексной химизации составляла 147,2...166,7 млн КОЕ/г и возрастала в ряду: No-till (прямой посев) < комбинированная < вспашка (табл. 1). Снижение общей численности микроорганизмов в пахотном слое при комбинированной и No-till технологиях обработки, по отношению к вспашке, обусловлено уменьшением количества олигонитрофи-
ленности почвенной микрофлоры в слое 10...20 см, не затрагиваемом орудиями обработки. По количеству олигонитрофилов оно составило 5,9 и 4,8 млн КОЕ/г почвы соответственно, мобилизующих фосфаты - на 9,4 и 12,6 млн КОЕ/г почвы Количество аммонификаторов на МПА при No-till в слое 10.20 см уменьшилось на 4,7 млн КОЕ/г почвы, амилолитических микроорганизмов на КАА - на 5 млн КОЕ/г почвы, в сравнении со слоем 0.10 см.
Почвенные микрогрибы были особенно чувствительны к уплотнению почвы в слое 10...20 см при минимизации обработки, а, следовательно, и к снижению аэрации в связи с уменьшением общей порозности [9]. При комбинированной и No-till технологиях количество микроми-цетов уменьшилось на 9,1 и 27,1 тыс. КОЕ/г почвы соответственно, по отношению к поверхностному слою (см. табл. 1).
1. Численность микроорганизмов по слоям почвы в зависимости от технологии обработки без применения средств химизации (п=9), КОЕ/г почвы
Отвальная Комбинированная No-till НСр05 для частных средних
Микроорганизмы 0...10 см 10...20 см среднее 0...10 см 10...20 см среднее 0...10 см 10...20 см среднее
Бактерии, растущие на МПА, млн 25,8 26,5 26,2 26,3 26,9 26,6 24,8 20,1 22,5 6,9
Микроорганизмы, растущие на КАА, млн 20,0 17,1 18,6 15,9 15,5 15,7 17,7 12,7 15,2 6,7
Олигонитрофилы, млн 82,6 63,7 73,2 67,3 61,4 64,4 60,2 55,4 57,8 41,3
Мобилизующие фосфаты, млн 48,7 41,9 45,3 53,3 43,9 48,6 57,9 45,3 51,6 21,8
Целлюлозоразлагающие, тыс. 58,7 52,1 55,4 64,8 69,0 66,9 74,5 62,4 67,0 19,7
Нитрификаторы, тыс. 1,62 1,99 1,81 1,79 1,92 1,86 1,79 1,47 1,63 0,55
Микрогрибы, тыс. 37,1 40,9 39,0 41,9 32,8 37,4 41,1 28,1 34,6 21,3
Общее количество, млн 184,0 149,3 166,7 162,9 147,8 155,4 160,7 133,6 147,2 64,4
с использованием биотеста редиса красного с белым кончиком, который характеризуется высокой отзывчивостью на токсические вещества и энергией прорастания (Определение суммарной токсичности почвы, корневой системы и конечной продукции при применении химических средств защиты растений; методика и результаты / В. Г. Минеев, Е. Х. Ремпе, Л. П. Воронина и др. // Вестник с-х науки, 1991. № 6 (417). С. 63-71). В качестве контроля для прорастания семян использовали кипячёную воду.
Результаты исследований обрабатывали математически с использованием дисперсионного и корреляционного анализа; рассчитывали статистические характеристики количественной изменчивости ° по каждому виду определяемых сд микроорганизмов (Доспехов Б. А. ^ Методика полевого опыта. М.: Агро-о промиздат, 1985. 331 с.). | Вегетационный период 2019 г был достаточно увлажненным с ® суммой осадков 197 мм при норме 5 206 мм. Среднемесячная темпера-$ тура воздуха была равна 14,6 0С при
лов на 12 и 21 %, иммобилизующих минеральный азот на КАА - на 16 и 18 % соответственно. Количество аммонификаторов на МПА, а также нитрификаторов в варианте с No-till относительно вспашки уменьшилось на 14 и 10 % соответственно.
Напротив, численность целлюло-зоразлагающих микроорганизмов при обработках почвы без оборота пласта возросло, по сравнению со вспашкой, на 21 %, что объясняется оставлением, накоплением и разложением в поверхностных слоях почвы органических остатков. С этим связано и увеличение численности фосфатмобилизующих бактерий в пахотном слое при комбинированной и No-till стистемах на 7,0 и 14,0 % соответственно, что положительно влияет на содержание подвижных форм этого элемента в почве. Численность почвенных микрогрибов в слое 0...20 см в вариантах без средств химизации при различных способах обработки почвы изменялась в пределах 34,6...39,0 тыс. КОЕ/г.
В вариантах с комбинированной и особенно No-till системами наблюдали некоторое снижение чис-
Следовательно, дифференциация пахотного слоя лугово-черноземной почвы по численности почвенной микрофлоры при сокращении количества и глубины обработок почвы, отмеченная в предыдущих исследованиях [9, 10], сохраняется в течение длительного времени, в нескольких ротациях севооборота. Формирование гомогенного по показателям плодородия пахотного слоя - одно из важнейших условий успешного роста и развития растений. Наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов создаются при отвальной обработке почвы [11].
Соотношение КАА/МПА (коэффициент минерализации), характеризующее интенсивность минерализации свежего органического вещества в пахотном слое, составляло 0,59...0,71 ед. (< 1), что связано с преобладанием иммобилизацион-ных процессов (см. рисунок). Коэффициент иммобилизации (МПА/ КАА) при разных системах обработки почвы превышал коэффициент минерализации, составляя в контрольном варианте без применения химизации
Рисунок. Интенсивность мобилизационных биологических процессов в почве в зависимости от обработки и применения средств комплексной химизации (0...20 см), ед.: ■ — КАА/МПА — коэффициет минерализации; ■ — МПА/КАА — коэффициент иммобилизации.
1,11...1,69 ед. Тенденция к увеличению коэффициента иммобилизации на стерневых фонах с почвозащитными обработками связана, видимо, с локализацией органических остатков стерни и соломы в верхней части пахотного слоя. Снижение интенсивности минерализационных процессов по мере перехода от вспашки к минимальным обработкам наблюдали также в исследованиях черноземных почв Новосибирского Приобья [6]. Применение средств комплексной химизации не изменило направленности биологических процессов. Коэффициент минерализации оставался ниже 1, коэффициент иммобилизации - 1,36.1,51 ед., то есть в почве преобладали иммобили-зационные процессы. Аналогичные процессы были ранее отмечены на черноземах при отсутствии обработки (N0-1111 технология). При этом роль прямого посева, по мнению авторов, служит позитивным фактором сохранения и восстановления плодородия почв, приближения их к естественному состоянию [12]. При последующей интенсивной минерализации азота пожнивные остатки
служат мощным энергетическим материалом для почвенных микроорганизмов [13].
Коэффициент трансформации растительных остатков в органическое вещество был наиболее высоким в варианте с комбинированной обработкой и составлял 71,5 ед. При отвальной обработке и прямом посеве величина этого показателя для пахотного слоя снижалась до 63,2 и 55,8 ед. соответственно.
На черноземе выщелоченном в Курской области показатель интенсивности микробиологической трансформации свежего органического вещества при комбинированной обработке повышался, по сравнению с отвальной разноглубинной, в 2,7...4,7 раза [11].
Применение удобрений в сочетании с пестицидами не оказало существенного влияния на количество определяемой почвенной микрофлоры при отвальной обработке, в сравнении с контролем без химизации. Небольшое снижение общей численности микроорганизмов(в пределах НСР05) составляло 9 % (табл. 2). В наибольшей степени использование
средств интенсификации повлияло на количество нитрифицирующих, фосфатмобилизующих бактерий, непосредственно связанных с минеральным питанием растений, обеспечивающих их доступными азотом и фосфором. Численность нитрифи-каторов в удобренных вариантах, по отношению к контролю, при комбинированной обработке увеличилась на 0,68 тыс. КОЕ/г почвы, No-till - на 0,35; бактерий, мобилизующих минеральные фосфаты - на 29,9 и 10,7 млн КОЕ/г почвы соответственно. Общее количество микроорганизмов в пахотном слое при применении средств химизации в сочетании с комбинированной обработкой существенно возросло на 86,1 млн КОЕ/г, с No-till - только на 29,0 млн КОЕ/г почвы.
Внесение удобрений в сочетании со средствами защиты растений, сужая соотношение C:N в вариантах с минимизацией обработки почвы, способствовало росту численности амилолитических микроорганизмов в пахотном слое, в сравнении с контролем без химизации, на КАА при комбинированной системе на 5,2 млн КОЕ/г, в варианте с No-till - на 2,8 млн КОЕ/г, олигонитрофилов - соответственно на 46,0 и 13,5 млн КОЕ/г почвы, целлюлозоразлагающих микроорганизмов - на 10,7 и 9,5 тыс. КОЕ/г, микромицетов - на 18,0 и 15,2 тыс. КОЕ/г почвы (см. табл. 1, 2).
Интенсивность трансформации свежих органических остатков при внесении удобрений и пестицидов на фоне комбинированной обработки увеличилась на 32,0 % к контролю.
Обеспеченность азотом нитратов пахотного слоя лугово-черноземной почвы под ячменем, согласно шкале Г.П. Гамзикова (2013), в вариантах с минимизацией обработки без удобрений была низкой (<10 мг/кг), что можно объяснить неблагоприятными условиями для жизнедеятельности нитрификаторов (уплотнение и снижение аэрации почвы). В течение вегетационного периода, наряду с накоплением азота нитратов благодаря текущей нитрификации, происходило уменьшение его содержания
2. Численность микроорганизмов в почве в зависимости от технологии обработки при применении комплексной химизации (п=9), КОЕ/г почвы
Микроорганизмы Отвальная Комбинированная No-till НСР05 для частных средних
0...10 см 10.20 см среднее 0...10 см 10...20 см среднее 0...10 см 10...20 см среднее
Бактерии, растущие на МПА, млн 26,5 21,4 24,0 29,5 33,7 31,6 25,0 24,0 24,5 6,9
Микроорганизмы, растущие на КАА, млн 18,9 13,3 16,1 18,9 22,8 20,9 19,3 16,7 18,0 6,7
Олигонитрофилы, млн 60,9 54,4 57,7 78,1 142,7 110,4 86,0 56,0 71,3 41,3
Мобилизующие фосфаты, млн 65,5 41,4 53,5 55,1 101,8 78,5 63,7 60,9 62,3 21,8
Целлюлозоразлагающие, тыс 64,4 47,2 55,8 88,1 67,0 77,6 90,6 62,3 76,5 19,7
Нитрификаторы, тыс 2,32 2,22 2,27 2,83 2,24 2,54 2,17 1,79 1,98 0,55
Микрогрибы, тыс 40,7 38,1 39,4 63,3 47,4 55,4 60,1 39,4 49,8 21,3
Общее количество, млн 171,9 130,7 151,3 181,8 301,1 241,5 194,2 158,1 176,2 64,4
Ы (D 3 ь
(D
д
(D Ь 5
(D
М
О м Ы
3. Биологическая активность лугово-черноземной почвы (0...20 см) и урожайность ячменя в зависимости от системы обработки и применения средств комплексной химизации (среднее за 2019-2021 гг.)
Вариант обработки почвы (фактор А) Нитрификационная способность, N-NO3, мг/кг Разложение целлюлозы, % в сутки У рожайность ячменя, т/га
2019 г. 2020 г. | 2021 г. | средняя
Без средств химизации (фактор В)
Отвальная 22,1 0,58 1,80 2,89 2,88 2,52
Комбинированная 22,0 0,60 1,88 1,48 2,39 1,92
No-till 23,0 0,69 1,78 0,75 1,93 1,49
Среднее 22,3 0,62 1,82 1,71 2,40 1,98
Комплексная химизация (удобрения + гербициды + фунгициды)
Отвальная 20,0 0,57 3,83 4,29 3,98 4,03
Комбинированная 22,5 0,68 3,38 3,73 4,51 3,87
No-till 26,4 0,82 3,46 2,01 3,24 2,90
Среднее 23,0 0,69 3,56 3,34 3,91 3,60
нср05а 6,1 0,14 0,67
нср05в 5,0 0,11 0,55
НСР05АВ (для средних) 8,6 0,20 0,95
из-за потребления растениями и микроорганизмами, потерь при де-нитрификации, поверхностного стока при повышенном увлажнении [13]. Применение удобрений и средств защиты растений при интенсивной технологии в варианте с No-till способствовало повышению обеспеченности почвы азотом нитратов с низкой до средней градации и увеличению ее нитрификационной способности (в среднем за вегетацию на 15 %, в сравнении со вспашкой).
Применение в южной лесостепной зоне Западной Сибири ресурсосберегающих систем основной обработки почвы до глубины 10... 12 см улучшает водный режим, оптимизируя водно-физические параметры корнеобитаемого слоя [10]. В этой связи преимущество почвозащитных вариантов опыта по содержанию влаги способствовало усилению целлюлозолитической активности почвы.
В среднем за период исследований наиболее высокая степень разложения клетчатки в опыте отмечена в варианте с No-till и применением средств комплексной химизации -на 0,25 % в сутки выше, чем при отвальной обработке (НСР05=0,11), что связано с улучшением водного режима, повышением количества
растительных остатков как субстрата для разложения в пахотном слое почвы, применением удобрений. При сужении соотношения C:N в почве жизнедеятельность микроорганизмов, разлагающих клетчатку, усиливалась (табл. 3).
Результаты определения токсичности почвы свидетельствуют, что умеьшение длины корешков проростков редиса, по отношению к контролю (чистой воде), происходило в конце вегетации растений ячменя - в период налива зерна. Оно составляло менее 20 %, что свидетельствует об отсутствии фитотоксичности почвы в этот период (токсичные почвы снижают всхожесть семян или угнетают рост проростков и корней на 20 % и более) [14] (табл. 4).
Суммарная биологическая активность в пахотном слое почвы без удобрений в вариантах с минимизацией обработки была несколько меньше, чем после вспашки: No-till (96,0 %) < комбинированная (98,7 %) < отвальная (100,0 %). При применении средств комплексной химизации под культуру ячменя она возрастала в следующем ряду: отвальная (100 %) < No-till (118,7 %) < комбинированная (135,6 %). Интенсивная технология возделывания ячменя при минимизации обработки спо-
собствовала усилению биологической активности почвы, улучшению питательного режима растений, положительно влияя на урожайность культуры, доля фактора химизации составляла 86,0 %. При этом негативного влияния средств интенсификации на почвенную микрофлору не наблюдали. Урожайность зерна ячменя при отвальной системе в комплексе с химизацией составила 4,03 т/га, комбинированной - 3,87 т/га, что выше, чем в вариантах без применения средств интенсификации на 1,51 и 1,95 т/га соответственно. Сбор зерна в варианте с No-till и средствами химизации была достоверно ниже, чем при вспашке, на 1,13 т/га. Применение комплексной химизации способствовало повышению урожайности ячменя в зависимости от системы обработки почвы на 1,41...1,95 т/га. В среднем по обработкам интенсификация способствовала ее росту до 3,60 т/га, или в 1,8 раза.
Таким образом, применение ресурсосберегающих (комбинированной и No-till) технологий обработки почвы способствовало дифференциации пахотного слоя по биологической активности: снижению численности отдельных групп почвенных микроорганизмов в слое 10...20 см
4. Токсичность почвы под посевом ячменя в зависимости от обработки и применения средств комплексной химизации
(среднее за 2019-2021 гг.)
Вариант Слой почвы, см Фазы развития растений
кущение налив зерна
длина*, см 1 % к контролю длина, см 1 % к контролю
Контроль (чистая вода) - 4,36±1,27 - 6,10±1,73 -
Отвальная (контроль) 0...10 5,08±1,38 16,6 5,18±1,23 -15,1
10...20 7,11±2,80 63,0 5,00±0,80 -18,0
Отвальная 0...10 5,76±0,24 32,0 5,55±1,20 -9,1
(комплексная химизация) 10...20 5,54±1,24 27,1 5,69±1,09 -6,7
Комбинированная 0...10 4,30±0,49 -1,4 5,38±1,68 -11,9
(контроль) 10...20 5,03±0,70 15,4 5,05±0,30 -17,3
Комбинированная 0...10 5,10±1,33 17,0 5,18±0,58 -15,1
(комплексная химизация) 10...20 5,14±1,44 17,9 5,14±0,62 -15,8
No-till (контроль) 0...10 4,36±1,29 0,0 6,00±1,26 -1,7
10...20 4,25±0,77 -2,6 5,27±0,76 -13,7
No-till (комплексная 0...10 5,13±0,77 17,7 5,10±1,11 -16,4
химизация) 10...20 5,38±0,86 23,4 5,33±1,10 -12,7
*длина проростков редиса. 22
по отношению к поверхностному слою, на 7,3...28,0 %, в том числе микрогрибов - до 21,7...31,6 %.
При минимизации обработки почвы (комбинированная и No-till) отмечена тенденция снижения общей численности микроорганизмов, в сравнении с отвальной системой, на 11,3 и 19,5 млн КОЕ/г почвы. По суммарной биологической активности пахотного слоя, отражающей интенсивность мобилизационных процессов в почве, технологии обработки можно расположить в убывающем ряду: отвальная (100,0 %) -комбинированная (98,7 %) - No-till (96,0 %).
Применение минеральных удобрений в сочетании с комплексом средств интенсификации не оказало негативного воздействия на численность микроорганизмов и биологическую активность почвы. Минимизация обработки в сочетании со средствами химизации повышала общее количество определяемой микрофлоры в пахотном слое при комбинированной системе на 86,1 КОЕ/г почвы, No-till - на 29 млн КОЕ/г почвы. Разложение целлюлозы в этих вариантах опыта усиливалось на 10,7 и 9,5 тыс КОЕ/г почвы, по сравнению с вариантом без химизации. Суммарная биологическая активность пахотного слоя лугово-черноземной почвы при комплексном использовании средств химизации возрастала в следующем ряду: отвальная (100 %) - No-till (119 %) - комбинированная (136 %). Коэффициент минерализации свежего органического вещества (КАА/ МПА) был <1, следовательно, в почве преобладали процессы иммобилизации азота. Токсичности почвы в вариантах с применением средств комплексной химизации не выявлено.
Урожайность зерна ячменя без применения средствхимизации была наиболее высокой при отвальной обработке (2,52 т/га), достоверно снижаясь в варианте с No-till (на 1,03 т/га). Прибавка при комплексном использовании средств химизации в сочетании с отвальной системой составила - 1,51 т/га, с комбинированной - 1,95 т/га, с No-till - 1,41 т/ га. В среднем по обработкам применение средств химизации привело к существенному росту урожайности ячменя с 1,98 до 3,60 т/га.
Литература.
1. Николаев В. А., Беленков А. И. Влияние разных приемов обработки дерново-подзолистой почвы на ее сложение и урожайность ячменя // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2014. № 5. С. 103-110.
2. Николаев В. А., Мазиров М. А., Зинченко С. И. Влияние разных способов обработки на агрофизические свойства и структурное состояние почвы // Земледелие. 2015. № 5. С. 18-20.
3. Биологическая активность почвы в условиях изменения режима землепользования в Нечерноземной зоне России / М. В. Медведева, Е. В. Мошкина, Н. В. Геникова и др. // Плодородие. 2022. № 3. С. 71-76.
10.25680/Э19948603.2022.126.19.
4. Клостер Н. И., Азаров А. В. Биологическая активность черноземов при различных агротехнологиях в ЦентральноЧерноземной зоне России // Плодородие. 2021. № 6. С. 56-58. 10.25680/ S19948603.2021.123.15.
5. Влияние основной обработки почвы на микробиологическую активность, питательный режим чернозема выщелоченного и продуктивность сахарной свёклы в Центрально-Чернозёмном регионе / О. К. Боронтов, П. А. Косякин, Н. В. Безлер и др. // Земледелие. 2022. № 2. С. 38-42.
10.24412/0044-3913-2022-2-38-42.
6. Данилова А. А. Биологические свойства и детоксикационная активность чернозема выщелоченного в зависимости от количества поступающего растительного вещества // Агрохимия. 2012. № 9. С. 64-70.
7. Турусов В. И., Гармашов В. М. Влияние способов обработки на плодородие чернозема обыкновенного и урожайность ячменя в условиях юго-востока ЦЧР // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 12. С. 20-25. 10.24411/02352451-2019-11204.
8. Агроэкологические особенности возделывания ячменя в лесостепи Западной Сибири / Л. В. Юшкевич, О. Ф. Хамова, А. Г. Щитов и др. // Плодородие. 2019. № 4 (109). С. 42-46. 10.25680/ S19948603.2019.109.14.
9. Милащенко Н. З., Палецкая Г. Я. Изменение плодородия черноземов лесостепи при безотвальной и отвальной обработках пара и зяби / Вопросы почвозащитного земледелия (Сб. науч. ст.). Целиноград: ВНИИЗХ, 1978. С. 35-36.
10. Холмов В. Г., Юшкевич Л. В. Интенсификация и ресурсосбережение в земледелии лесостепи Западной Сибири: монография / РАСХН СО, Сибирский научно-исслед. ин-т сел. хоз-ва, ФГОУ ВПО «Омский ГАУ». Омск: ОмГАУ, 2006. 395 с.
11. Биологическая активность и питательный режим почвы при различных приемах обработки под однолетние травы / В. И. Турусов, В. М. Гармашов, Н. А. Нужная и др. // Земледелие. 2020. № 6. С. 25-28.
10.24411 /0044-3913-2020-10606.
12. Азот в черноземах при традиционной технологии обработки и прямом посеве (обзор) / А. А. Завалин, В. К. Дридигер, В. П. Белобров и др. // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1506-1516. 10.1134/ S0032180X18120146.
13. Гамзиков Г. П. Агрохимия азота в агроценозах. Новосибирск: РАСХН, Сиб. отд-ние, 2013. 790 с.
14. Шулико Н. Н., Хамова О. Ф., Тук-мачева Е. В. Фитотоксичность чернозема выщелоченного при выращивании ячменя ярового // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2016. № 4 (24). С. 52-57.
The influence of agricultural technologies on the state of soil biota and barley productivity in the forest-steppe of Western Siberia
O.F. Khamova, L. V. Yushkevich, N. N. Shuliko, E. V. Tukmacheva
Omsk Agrarian Scientific Center, prosp. Koroleva, 26, Omsk, 644012, Russian Federation
Abstract. The studies aimed to determine the direction of mobilization processes and quantitative changes in the microbiota during the long-term use of resource-saving treatments of meadow chernozem soil in barley crops. The work was carried out in 2019-2021 in a long-term stationary crop rotation (oilseed flax - barley - soybeans -wheat) under the conditions of the southern forest-steppe of Western Siberia. The experimental design included the consideration of two factors: tillage systems (factor A) - , combined, no-till; means of intensification (factor B) - without fertilizers and pesticides (control), complex chemicalization. The total number of determined microorganisms in the arable layer under barley on average during the growing season varied within 147-166 million CFU/g. The use of complex chemicals (fertilizers N30P30, herbicides, fungicides) in variants with minimization of tillage (No-till and combined) stimulated an increase in the number of soil microflora by 20 and 55%, respectively, in relation to the dump. The total biological activity of the soil increased in a series of treatments as follows: mouldboard (100%) < No-till (119%) < combined (136%). The rational use of chemicals against the background of fertilizers while minimizing tillage did not have a negative impact on soil biota. The yield of barley with the mouldboard tillage system and the use of chemicals was 4.03 t/ha, with the combined system - 3.87 t/ha, No-till - 2.90 t/ha. On average, over three years of research, depending on the processing system, a significant increase in barley grain of 1.41-1.95 t/ha was observed, in comparison with the control. The use of complex chemicalization contributed to an increase in the biological activity of the soil and an increase in crop yields to an average of 3.60 t/ha, which is 1.62 t/ha higher than without the use of fertilizers and pesticides.
Keywords: barley; biological activity; microorganisms; processing technologies; complex chemicalization; productivity.
Author Details: O. F. Khamova, Cand. Sc. (Biol.), leading research fellow; L. V. Yushkevich, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; N. N. Shuliko, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: shuliko@anc55.ru); § E. V. Tukmacheva, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow. §
For citation: Khamova OF, Yushkevich e LV, Shuliko NN, et al. [The influence of ag- s ricultural technologies on the state of soil § biota and barley productivity in the forest- 2 steppe of Western Siberia] Zemledelie. 2 2023;2 Russian. doi: 10.24412/0044-3913 M -2023-2-18-23. O
_ rO
■ 3
