CC BY
8
Чибис В. В. Влияние чередования культур на накопление органического вещества в почве в условиях Омской области// Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2021. - № 1 (24) январь- март. -URL http://e-journal.omgau.rU/images/issues/2021/1/00904.pdf. - ISSN 2413-4066
УДК: 631.153.3
Чибис Валерий Викторович
Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск, vv.chibis@omgau.org
Влияние чередования культур на накопление органического вещества в почве
в условиях Омской области
Аннотация. В статье приведен анализ исследований, проведенных при участии автора, в длительных стационарных опытах по влиянию чередования полевых культур на накопление гумуса в почвах различных климатических зон Омской области. Сравнение пятипольного зернопарового (20% пар) и шестипольного зернотравяного (50% люцерна) севооборотов по количеству новообразованного гумуса в вариантах (без удобрений и внесения соломы), показало, что его количество в среднем в зернотравяном севообороте было на 4,24 т/га выше, чем в зернопаровом. В зернотравяном севообороте процесс гумусообразования в большей степени осуществлялся за счет растительных остатков люцерны. Использование соломы в севооборотах несколько нивелировало различия в гумусонакоплении. В варианте внесения соломы в зернопаровом севообороте количество новообразованного гумуса в среднем за пять ротации было на уровне 5,71 т/га, в зернотравяном севообороте в этом же варианте запасы вновь сформировавшегося гумуса были на 58% выше.
Ключевые слова: гумус, почва, севооборот, солома, удобрения.
В формировании почвенного плодородия важная роль при надлежит гумусу. С количеством и качеством гумуса тесно связаны основные морфологические признаки почв, их водный, воздушный и тепловой режимы, важнейшие физические и физико-химические свойства. Органическое вещество обеспечивает устойчивость почвы к внешним воздействиям и формирует жизненную среду почвенной биоты. Чем больше запасы гумуса в почве, тем богаче она азотом, фосфором, серой, и другими питательными элементами. От содержания гумуса в почве в значительной степени зависит величина урожая, его качество. Согласно исследованиям [1] увеличение содержания гумуса на 1% в среднем за год повышает продуктивность севооборота более чем на 25%.
Агротехническое использование почв, активное применение средств химизации и другие антропогенные факторы приводят к количественным и качественным изменениям элементов потенциального и эффективного плодородия.
В своеобразных климатических условиях Сибири, когда период криогенного покоя длителен и очень мал срок активной биологической жизни почвы, интенсивное вмешательство в педосферу часто отрицательно сказывается на плодородии. Согласно исследованиям [1,2] в Сибири в результате распашки и длительного выращивания сельскохозяйственных культур теряется исходное содержание гумуса на 5-30%, что немногим меньше в сравнении с европейскими аналогами - 15-40% [3] и значительно ниже, чем в американских почвах - 4060% [4,5]. Одной из важных причин дегумификации пахотных почв является потеря гумуса в результате развития процессов эрозии и дефляции [4].
В настоящее время известны различные приемы повышения содержания гумуса в почве. Гумусовое состояние почв зависит от механической обработки почвы, применения минеральных удобрений, набора выращиваемых культур и их чередование в севообороте. Повышению содержания гумуса способствует использование сидератов, соломы, возделывание в севообороте многолетних бобовых трав (люцерны) [5].
Особого внимания из выше перечисленных агротехнических приёмов заслуживает севооборот [4]. Специализация севооборотов, набор культур, наличие чистого или занятого пара определяет возврат в почву органического вещества, с которым непосредственно связано почвенное плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур. От него зависят количество и состав поступающих в почву растительных остатков. Количество органических остатков, поступающих в почву в агроэкосистемах по сравнению с природными в 2-8 раз ниже, в зависимости от культуры, урожая и системы удобрений.
Сравнительный анализ пятипольного зернопарового (20% пар) и шестипольного зерно-травяного (50% люцерна) севооборотов по количеству новообразованного гумуса в аналогичных вариантах (без удобрений и внесения соломы), показал, что его количество в среднем в зернотравяном севообороте было на 4,24 т/га выше, чем в зернопаровом (контрольный вариант), таблица 1. В зернотравяном севообороте процесс гумусообразования в большей степени осуществлялся за счет растительных остатков люцерны.
Таблица.1 - Количество растительных остатков и новообразованного гумуса в зависимости от вида севооборота и ^ внесения соломы, т/га, (1991-2019 гг.)_
Количество рас- Образовалось гумуса из
Севооборот Вариант тительных ос- растительных соломы I
татков остатков
Зернопаровой 0 13,6 2,52 - 2,52
1 14,2 2,62 3,09 5,71
Зернотравяной 0 32,5 6,76 - 6,76
1 33,6 6,99 2,04 9,03
Примечание: 0 - без соломы; 1 - внесение соломы.
Использование соломы в севооборотах несколько нивелировало различия в гумусона-коплении. В варианте внесения соломы в зернопаровом севообороте количество новообразованного гумуса в среднем за пять ротации было на уровне 5,71 т/га, в зернотравяном севообороте в этом же варианте запасы вновь сформировавшегося гумуса были на 58% выше.
При положительном влиянии многолетних бобовых трав на гумусный режим почвы отмечалось и повышение урожайности пшеницы возделываемой по пласту люцерны (рисунок 1).
10 9 8 7
й 6 о °
¡Г 5
^ 4
[5 3 н 2 1 0
Безудобрений
Солома
3
-- 2,5 2
а
н
t 1,5*
1
0,5 0
Пшеница по люцерне Пшеница по пару
шл^лКоличество новообразованного гумуса, т/га _ "Урожайность, т/га
Рисунок 1 - Влияние предшественника на количество новообразованного гумуса и урожайность яровой мягкой пшеницы, (1991-2019 гг.)
Урожайность пшеницы после люцерны в среднем за 15 лет составила - 2,48 т/га, что на 0,28 т/га выше, чем урожайность этой же культуры по пару. Различия в урожайности пшеницы в варианте с соломой были более значимы, дополнительно за счет предшественника в этом варианте урожайность увеличилась в среднем на 18%. Следовательно, возделывание многолетних бобовых трав в севообороте способствовало не только стабилизации эффективного и потенциального плодородия почвы, но и повышению продуктивности культур севооборота.
При выборе схемы севооборотов в конкретных условиях (при любых формах хозяйствования) необходимо учитывать их влияние на плодородие почвы. В таёжно-лесной зоне важнейшей задачей на бедных почвах (дерново-подзолистых, серых лесных) является оптимизация гумусового состояния почв и создания бездефицитного баланса гумуса в севооборотах. Основными источниками накопления органического вещества на таких почвах являются органические удобрения, многолетние бобовые травы, корневые и пожнивные остатки всех сельскохозяйственных культур в севооборотах.
Исследованиями учёных лаборатории агрохимии Тарской СХОС установлено положительные действие органического удобрения в накоплении гумуса.
При внесении минеральных удобрений снижалась доля гуминовых кислот, но увеличивался содержание фульвокислот. Процесс оподзоливания почвы усиливается за счет уменьшения содержания фракции гуматов кальция и увеличения фракций, связанных с железом и алюминием.
Исследованиями установлено, что при возделывании многолетние бобово-мятликовых смесей (клевер + тимофеевка) в почву поступает до 70% корневых и поукосных остатков, тем самым существенно улучшается баланс органического и энергетического материала для деятельности почвенных микроорганизмов. Кроме того, бобовые многолетние травы обогащают почву азотом за счёт его усвоения из атмосферы при симбиотической деятельности с клубеньковыми бактериями. Обогащение почвы азотом происходит в основном посредством накопления и разложения растительных остатков. Опытами установлено, что в растительных остатках клеверотимофеечной смеси азота содержится 147-202 кг/га, из которых 88-134 кг/га приходится на биологический азот.
Накопление растительных остатков в зависимости от набора культур севообороте и внесения удобрений представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Количество растительных остатков в пахотном слое почвы в зависимости от вида севооборота, т/га (среднее за ротацию)_
Схема севооборота Неудобренный фон Удобренный фон (N51-84 Р45-60 К48-55)
Чистый пар-овес-пшеница-травы-травы-(клевер+тимофеевка)-пшеница-овес-овес 7,92 8,34
Пар-озимая рожь-пшеница-ячмень-травы-травы-овес-горох-овес 6,80 7,83
Пар-пшеница-овес-горох-овес-овес 5,56 6,23
Пар-озимая рожь-пшеница-овес-овес 5,74 6,14
Овес-травы-травы-озимая рожь-горох-овес 7,74 8,89
Бессменный посев овес 5,46 6,53
Растительных остатков больше накапливалось на удобренном фоне. В засушливые годы количество их варьировало от 3,4 до 5,3 т/га, а в умеренно-увлажнённые - 4,5-15,0 т/га.
Использование сидерации и запахивании соломы в севооборотах на серых лесных почвах также положительно сказывается на содержании гумуса в пахотном слое. Так, в зернопа-ровых севооборотах к концу третьей и четвертой ротации отмечено его увеличение на 0,290,39%.
В зернопаротравяных севооборотах отмечается накопление органического вещества от 0,63 до 1,23% от исходного его содержания к концу второй ротации. Солому в севооборотах вносили во время уборки в измельчённом виде, равномерно разбрасывая по полю, с последующей запашкой.
В таежно-лесной зоне из всех видов соломы наибольшее ее количество, согласно
структуре посевных площадей, остается на полях после уборки озимой ржи и пшеницы. Овсяная солома идет на корм. Для ускоренного разложения соломы необходимо вносить по 0,81,0 кг минерального азота в расчёте на одну тонну.
Повышение гумусированности почвы обеспечивается за счет включения в полевые севообороты бобовых однолетних и многолетних трав краткосрочного пользования. В севооборотах, где бобовые культуры не возделывались, необходимо внесение органических удобрений. При этом следует широко применять сидеральные пары.
Аналогичная зависимость наблюдалась в степной и южно-лесостепной зонах Омской области. Мониторинг содержания гумуса в черноземах выщелоченном и обыкновенном зависимости от землепользования показал, что наибольшие потери гумуса отмечены в севооборотах южной лесостепи в трехпольном зернопаровом (14,7%) и наименьшее - в четырехпольном зернопаровом с занятым паром (0,9%). Данные по расходу органического вещества почвы показали, что чем выше доля чистого пара, тем больше его минерализируется. Уровень потерь органического вещества в степной зоне несколько ниже, чем в южной лесостепи (табл. 3).
Таблица 3 - Запас гумуса в пахотном слое (0-20 см) в зависимости от использования пашни (в среднем за ротацию)_
Объект наблюдения Южная лесостепь Степь
% потери, т/г. % потери, т/г.
Пшеница (исходный) 6,78 - 5,48 -
Бессменный пар 4,88 3,52 4,68 1,35
Бессменная пшеница 6,31 0,71 5,17 0,53
Трехпольный зернопаровой севооборот 5,78 1,51 4,90 0,99
Четырехпольный зернопаровой севооборот 6,13 0,98 5,05 0,73
Шестипольный зернопаровой севооборот 6,28 0,76 5,45 0,05
Четырехпольный зернопаровой севооборот с занятым паром 6,72 0,09 - -
Под посевами кукурузы на силос и пшеницей, возделываемые на постоянных участках в течение ротации, содержание гумуса в слое 0-30 см на 0,29% выше на пшеничном поле в сравнении с кукурузой, т. е. при бессменном посеве пропашных культур идет более интенсивный процесс минерализации органического вещества.
Таким образом, увеличение доли чистых паров, более 33% севооборотной площади, и необоснованное насыщение севооборотов пропашными культурами нарушают баланс органического вещества.
Для сохранения потенциального и эффективного плодородия необходимо определить оптимальную долю чистого пара в севооборотах для каждой почвенно-климатической зоны. В паровое поле и под культуры необходимо вносить органические удобрения, в том числе солому, и минеральные удобрения, что позволит не только сохранить потенциальное плодородие, но и получать высокую урожайность сельскохозяйственных культур.
В подтаежной зоне и северной лесостепи при сложившейся структуре посевных площадей целесообразно ведение земледелия на основе плодосмена. Для этого необходимо в севооборотах наличие парового поля, двухлетнее использование клевера с тимофеевкой, включение зернобобовых (горох, вика, бобы), яровых и озимых зерновых культур. Зернопа-ровые специализированные короткоротационные севообороты должны занимать 20-25% площади пашни, зернопаротравяные - 60% и около 10% - зернопаропропашные севообороты: пар - озимая рожь - пропашные - овес - пшеница - овес. На подзолистых почвах должны преобладать севообороты с многолетними травами.
Ссылки на источники
1. Кирюшин В. И. Экологизация земледелия и технологическая политика / В.И. Кирюшин. -М. : Изд-во МСХА, 2000. - 473 с. : табл.; 20 см.; ISBN 5-7230-0521-9
2. Агроэкологическая оценка земель в условиях повышенной пестроты почвенного покрова Владимирского ополья / Д.В. Морев, И.И. Васенев // АгроЭкоИнфо. - 2016. №1 (23). - С. 2.
3. Красницкий В.М. Агрохимическая и экологическая характеристика почв Западной Сибири / В.М. Красницкий; ОмГАУ. - Омск. 2002. - 144 с.
4 Формирование элементов плодородия почвы при плодосменном чередовании полевых культур в лесостепной зоне Западной Сибири / В.В. Чибис , С.П. Чибис // Земледелие. - 2015. - № 7. - С. 20 - 22.
5. Efficiency of biologization of agriculture in Western Siberia (on the example of the Omsk region) / N A Voronkova, I A Bobrenko, N M Nevenchannaya and V I Popova // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. - 548. (2020) 022071
Valeriy Chibis
Cand. Agr. Sci., Ass. Prof. FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
The influence of crop rotation on the accumulation of organic matter in the soil in the
conditions of the Omsk region
Abstract. The article provides an analysis of studies of long-term stationary experiments on the influence of the alternation of field crops on the accumulation of humus in the soils of different climatic zones of the Omsk region. Comparison of the five-field grain-fallow (20% pairs) and six-field grain-grass (50% alfalfa) crop rotations by the amount of newly formed humus in the variants (without fertilizers and straw) showed that its amount, on average, in the grain-grass crop rotation was 4.24 t / ha higher than in grain steam. In the grain-grass crop rotation, the process of humus formation was largely carried out at the expense of alfalfa plant residues. The use of straw in crop rotations somewhat neutralized the differences in humus accumulation. In the variant of the introduction of straw in the grain-fallow crop rotation, the amount of newly formed humus on average for three rotations was at the level of 5.71 t / ha, in the grain-grass crop rotation in the same variant the reserves of the newly formed humus were 58% higher. Keywords: humus, soil, crop rotation, straw, fertilizers.
