CC BY
113
УДК 633.1
ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА СОДЕРЖАНИЕ АЗОТА В ПОЧВЕ И ЧИСЛЕННОСТЬ
ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ
В.Е. ТОРИКОВ, И.И. ФОКИН, ИГ. РЫЧЕНКОВ ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»
А.Е. СОРОКИН АНО ВПО ЦС РФ «Российский университет кооперации»
В статье рассматриваются вопросы по развитию земледелия — его биологизации. Применение навоза, соломы и зеленого удобрения без использования минеральных туков положительно влияют на численность и биомассу дождевых червей в почве, что в свою очередь свидетельствует об улучшении ее «здоровья». Однако они не всегда способствуют меньшему накоплению нитратного и аммонийного азота по сравнению с интенсивными вариантами, что, по всей видимости, объясняется процессами миграции.
Ключевые слова: технология, биологическая, дождевые черви, азот.
В современных сложных финансово-экономических условиях деятельности сельскохозяйственных организаций основным фактором повышения плодородия почв, получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, обеспечения животноводства дешевыми, но качественными кормами является биологизация сельского хозяйства, направленная на преимущественное использование биологических, а не химических и технических факторов для повышения экономической эффективности сельскохозяйственного производства [1].
Система биологизации земледелия предполагает использование системного подхода. Биологизацию следует рассматривать как сложную динамическую систему в рамках полной взаимосвязи почвенных условий, биологических особенностей растений и оптимизации их питания.
В любой стране аграрий, стоящий на экологических позициях, должен искать ответы на вопросы: что, где, сколько можно позволить себе в процессе природопользования. Природные экосистемы обладают самоподдержанием и саморегуляцией. Благодаря этим свойствам в природных экосистемах обеспечиваются оптимум биоразнообразия, обратные связи организмов как между собой, так и с косной средой, стабильная биопродуктивность, сохранение (в определенном диапазоне экоресурсов) структуры и разнообразных биоценотических функций, адаптивная
способность к гибкой перестройке структуры сообщества, эффективное самоочищение и безотходность.
Несмотря на впечатляющие достижения научно-технического прогресса, даже в отдаленной перспективе человек в масштабе биосферы не сможет взять на себя общепланетарные функции, выполняемые биосистемами Земли.
М.С. Соколов, О.Д. Филипчук [2] отмечают, что одна из задач практической экологии при переходе к устойчивому развитию отраслей АПК — устранение антагонистических противоречий между деятельностью человека и функционированием агроэкосистем, в разной степени им управляемых. Устойчивое развитие растениеводческой отрасли АПК России должно обеспечивать продовольственную и экологическую безопасность страны, получение экологически безопасной и биологически полноценной биопродукции в условиях значительно измененной человеком окружающей среды и воздействия различных стрессоров. Важным фактором устойчивого развития растениеводства должно стать предотвращение дегумификации и эрозии почв, в том числе и с целью реального сокращения эмиссии СО2 агросферой. Устойчивое развитие растениеводческой отрасли должно быть обеспечено функционированием экологически оптимального агроландшафта, устойчивостью и стабильностью составляющих его агроэкосистем.
Е.И. Рябов с соавторами [3] отмечают, что наличие дождевых червей в почве является определяющим признаком экологической направленности земледелия.
Заселенность пахотного горизонта дождевыми червями определяется обработкой почвы, внесением органических и минеральных удобрений, использованием пестицидов [4]. Так, в их исследованиях, на вариантах с интенсивными технологиями возделывания культур, численность дождевых червей была в 2 и более раз ниже по сравнению с биологическими вариантами.
Мы изучали количество дождевых червей в почве, которые играют огромную роль в создании плодородия последней. При высокой активности дождевые черви мигрируют глубже других почвенных животных. Пропуская сквозь кишечник большое количество почвы, измеряемое сотнями тонн на гектар, они ускоряют разложение органического вещества, способствуют размножению микроорганизмов, увеличению количества ферментов, подвижных питательных веществ, вследствие чего существенно возрастает урожайность сельскохозяйственных культур [5]. Количество живых организмов в 1 г хорошо окультуренной почвы может достигать нескольких миллиардов, а общая их масса — 10 т/га [6].
Для поддержания активной деятельности дождевых червей нужны паровые поля и большое количество органического вещества на поверхности почвы. Глубоко заделанные
растительные остатки и требующаяся для этого обработка почвы мешают их активности. В особенности резко снижается количество и активность дождевых червей при обработке неспелой слишком влажной почвы [5].
Навоз, солома и зеленое удобрение положительно влияют на численность и биомассу дождевых червей в почве, что в свою очередь свидетельствует об улучшении ее «здоровья».
В своих исследованиях нас, прежде всего, заинтересовали дождевые черви, относящиеся к семейству люмбрицид (ЬишЬпаёае), это преимущественно крупные виды. Они очень чувствительны к изменению окружающей среды и могут быть экологическим индикатором на условия выращивания сельскохозяйственных культур. Все дождевые черви истинные геобионты. Многие выходят на поверхность почвы только ночью или после продолжительного периода дождей, когда их норки заливаются водой.
Lumbricidae живут в почве, в которой выкапывают длинные трубчатые ходы; ночью выходят на поверхность земли; они втаскивают в свои ходы различные органические остатки — частички листьев и других растительных частей. Питаются разлагающимися органическими веществами. Экскременты этих червей, содержащие в себе много измельчённых земляных частиц, откладываются ими на поверхности земли. Этим они способствуют увеличению пахотного слоя почвы, в то время как своими норами разрыхляют почву, а вытаскиванием растительных остатков увеличивают содержание органики. На значение дождевых червей в процессе образования почвы одним из первых указал Чарльз Дарвин [7].
Материалы и методика исследования. Изложена в [8]. Учет дождевых червей проводится методом выборки животных из почвы. Способ, который мы использовали это почвенные раскопки. Размер выбираемой пробной площадки составлял 0,25 м (50*50 см) на каждом повторении опыта. Глубина почвенных раскопок - 40 - 60 см с интервалом 20 см. Фоны обработки почвы изучались по яровой пшенице, указанные в статье [8], по ячменю — вспашка, безотвальная обработка и дискование.
Результаты исследования и их обсуждение. Наибольшее количество дождевых червей под яровой пшеницей находилось в слое почвы 0-20 см. Их было значительно больше в 2001 году, что связано с тем, что в период подсчета этого года была влажная погода, что сказалось на численности дождевых червей. В 2002 году их было больше в мае-июне, когда определения проводились после выпадения осадков.
Численность дождевых червей отражена на рисунках 1 - 2. С повышением норм вносимых удобрений численность дождевых червей в пахотном слое заметно снижается.
Необходимо отметить, что на всех трех фонах обработки почвы проявляется тенденция развития большего количества червей под кормовыми бобами, что свидетельствует о большей привлекательности их растительных остатков. Это связано, по-видимому, с корневыми выделениями, представленными преимущественно органическими кислотами. Лучшие условия для роста и развития червей создаются на фоне вспашки под всеми культурами. Все это характерно для вариантов технологий без использования средств химизации. В интенсивных 120
20
0
Интенсивная
Биологичес кая
Технологии
Рис. 1. Численность дождевых червей в слое 0-60 см под яровой пшеницей (Triticum aestivum L.), овсом (Avena sativa L.) , кормовыми бобами (Vicia faba L.)) и ячменем (Hordeum vulgare L.)
вариантах отмечается та же тенденция, за исключением того, что количество червей при данной технологии возделывания значительно уменьшается.
ПО
Биологическая Технологии
■ Ячмень, вспашка ■ Ячмень, БР □ Ячмень, дискование
□ Овес, вспашка ИОвес.БР □ Овес, дискование
■ Кормовые бобы, □ Кормовые бобы, БР ■ Кормовые бобы, вспашка дискование
Рис. 2. Численность дождевых червей в слое 0-60 см на полях под ячменем, овсом и кормовыми бобами в зависимости от основной обработки почвы
Агрохимический анализ почвы опытного поля отражен в статье [8].
По мнению ряда исследователей, решающее значение для роста урожайности яровых зерновых культур на серых лесных почвах принадлежит азотным удобрениям. Однако они эффективно действуют только тогда, когда для них создан оптимальный фосфорно-калийный фон питания.
Нитратные формы азота почвой не поглощаются, поэтому они легко могут вымываться атмосферными осадками. Аммиачные формы азота поглощаются почвой, но после их нитрификации приобретают свойства нитратных удобрений. Частично аммиак может поглощаться почвой необменно. Необменный, фиксированный аммоний растениям доступен в малой степени. Кроме этого, потеря азота удобрений из почвы возможна в результате улетучивания азота в свободной форме или в виде окислов азота [9].
о -
Интенсивная
По комплексу показателей в почвенной среде складываются более благоприятные условия в вариантах технологий с умеренным использованием средств химизации и без их использования.
О
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
технологии
ш N03, мг/кг яровая пшеница □ N03, мг/кг ячмень
Рис. 3. Содержание нитратного азота в серой лесной почве в зависимости от технологии возделывания яровой пшеницы и ячменя (среднее за два года исследований)
Примечание: НСР095 = 0,5-0,7 мг/кг
В почве под посевами яровой пшеницы проследить четко выраженную тенденцию на фоне вспашки сложно. На фоне дискования с применением комбинированного агрегата АКП-2,5 видно, что содержание нитратного азота несколько повышалось в почве, где применялась биологическая технология возделывания яровой пшеницы (до 9,6 мг/кг почвы), на фоне же дискования и культивации наблюдалась обратная картина — наибольшее накопление нитратного азота отмечалось в интенсивном варианте 1 (9,6 мг/кг почвы), а наименьшее — в интенсивном варианте 2 и биологическом варианте (5,5 мг/кг почвы). В почве под посевами ячменя прослеживалась четко выраженная тенденция снижения содержания нитратного азота с интенсивных вариантов технологий к биологическим по всем фонам.
технологии
ш ЫН4, мг/кг яровая пшеница □ ЫН4, мг/кг ячмень
Рис. 4. Содержание аммонийного азота в серой лесной почве в зависимости от технологии возделывания яровой пшеницы (среднее 2001-2002 гг.) и ячменя (среднее 20032004 гг.)
Примечание.:НСР095 0,5-1,4 мг/кг.
Содержание аммонийного азота в почве под яровой пшеницей и ячменем подчинялось примерно одним закономерностям, однако, шаг разброса по технологиям возделывания яровой пшеницы был ниже, чем у ячменя, что обусловило то, что первый общий верхний пик «М» (на рисунке 4 видно, что со второго фона обработки почвы амплитуда графика напоминает рукописную букву «М») приходился у яровой пшеницы на интенсивную технологию 2 фона дискование + АКП-2,5, в то время как у ячменя этот пик приходился на интенсивную технологию 1 на безотвальном рыхлении, далее наблюдалось снижение концентрации аммонийного азота в почве как по яровой пшенице, так и по ячменю вплоть до альтернативной технологии вышеназванных фонов, после чего начинается рост ко второму пику «М», который достигался у яровой пшеницы в биологической технологии на том же самом фоне, а у ячменя — в интенсивном варианте на фоне дискования, после чего шло плавное снижение концентрации аммонийного азота в почве под двумя сравниваемыми культурами, нижний второй пик на поле с яровой пшеницей приходится на интенсивную технологию 1 фона дискование + культивация, а на поле с ячменем — на интенсивную технологию 2 фона дискование, после чего наблюдался рост концентрации вплоть до биологической технологии последнего
изучаемого фона. Однако необходимо отметить, что на фоне вспашки концентрация аммонийного азота в почве под яровой пшеницей и ячменем изменялась прямо в диаметральном направлении. Так, если в почве, занимаемой ячменем, с интенсивной технологии 1 шло снижение концентрации к альтернативной технологии, а затем резкое возрастание к биологической технологии, то на поле под яровой пшеницей с интенсивной технологии 1 к интенсивной технологии 2 шло возрастание концентрации аммонийного азота, а затем плавное снижение к биологической технологии. В целом нужно отметить, что на полях, занимаемых ячменем, в среднем, концентрация аммонийного азота была в почве выше, чем на полях, занимаемых яровой пшеницей. Так, колебания содержания аммонийного азота по полям, занятым ячменем, составляло от 14,0 до 28,8 мг/кг почвы, в то время как под яровой пшеницей — от 8,0 до 17,0 мг/кг почвы.
Заключение. Применение биологических технологий при возделывании яровых зерновых культур, а также ценной в кормовом плане зернобобовой культуры — кормовых бобов, способствует большему накоплению дождевых червей (ЬишЬпаёае). Таким образом, применение навоза, соломы и зеленого удобрения без использования минеральных туков положительно влияют на численность и биомассу дождевых червей в почве, что в свою очередь свидетельствует об улучшении ее «здоровья».
Как показали проведенные исследования, биологические технологии не всегда способствуют меньшему накоплению нитратного и аммонийного азота по сравнению с интенсивными вариантами, что, по всей видимости, объясняется процессами миграции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зорин, А.В. Биологизация сельскохозяйственного производства как фактор сохранения плодородия почв и устойчивости аграрной сферы регионального АПК / А.В. Зорин, А.В. Оглы Фараджов // Научный журнал КубГАУ. - 2008. - №41 (7) (Электронный ресурс: http://ej.kubagro.ru/2008/07).
2. Соколов, М.С. Глобальная экологическая проблема и условия устойчивого развития растениеводства России в XXI веке / М.С. Соколов, О.Д. Филипчук // Агро XXI. - 1999. - №9. - (Электронный документ), №Ь^йр://^^^гохх1.ги/ёос8/091999/091999002.^ш.
3. Рябов, Е.И. Почвозащитная система земледелия на основе минимальной обработки // Земледелие. - 1992. - №1. - С. 32-33.
4. Мальцев, В.Ф. Химизация и численность дождевых червей в почве / В.Ф. Мальцев, О.В. Торикова // Достижения науки и техники в АПК. - 2000. - №3. - С. 20-22.
5. Системы биологизации земледелия Нечерноземной зоны России; Под ред В.Ф. Мальцева и М.К. Каюмова. Ч. 1. - М.: ФГНУ Росинформагротех, 2002. - 544 с.
6. Мельникова, О.В. Сорная флора агрофитоценозов Центрального региона России — Брянск: изд-во Брянской ГСХА, 2008. - 278 с.
7. Lumbricidae. (Электронный документ). URL=http://ru.wikipedia.org/wiki/Lumbricidae.
8. Сорокин, А.Е. Влияние технологии возделывания яровой пшеницы, ячменя и кормовых бобов на агрохимические свойства почвы // Плодородие. - 2010. - №3. - С. 2425.
9_Азотные_удобрения_(Электронный_документ)._URL_=
http://www.maxisad.ru/19.htm.
INFLUENCE OF BIOLOGICAL TECHNOLOGY OF GRAIN CROPS
CULTIVATION ON ACCUMULATION OF NITROGEN IN SOIL AND
POPULATION OF EARTHWORMS
V.E. TORIKOV, I.I. FOKIN, I.G. RYICHENKOV The Bryansk State Agricultural Academy
A.E. SOROKIN The Russian University of Cooperation
Deals with questions about the new direction of Russia's development of agriculture - its biologization in this article. Application of manure, straw and green manure without mineral mineral fertilizers have a positive effect on abundance and biomass of earthworms in the soil, which in turn indicates an improvement in its "health." However, they are not always conducive to a smaller accumulation of nitrate and ammonium nitrogen as compared with intense versions that appear due to the migration process.
Key words: technology, biological, worms, earthworms, nitrogen
