CC BY
59
УДК 631:504.062
ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЛУГОВОЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЧВЫ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ
Ю.В. АКСЕНОВА, кандидат биологических наук, доцент
Омский ГАУ
E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью изучения направленности процессов трансформации гумусного состояния луговочерноземной почвы в зависимости от уровня интенсификации систем земледелия и оценки основных показателей ее агроэколо-гического состояния (валовое содержание гумуса, его качественный состав, реакция среды, состав обменных катионов). Полевой опыт заложен в 1988 г. на лугово-черноземной среднемощной среднегумусной тяжелосуглинистой почве в зернотравяном севообороте: люцерна 3-хлет использования - пшеница - пшеница
- ячмень. Отбор образцов проводили в 2009 г. в 9-кратной повторности в поле пшеницы, возделываемой после люцерны 3-го года жизни из слоя 0...20 и 20...40 см со следующих вариантов: контроль (без внесения удобрений); навоз 10 т + N2cpesK2f; солома 17,2 ц/га+N2gP№K2g; навоз 10 т + солома 17,2 ц/га+N2gPJ<2s (дозы удобрений указаны в расчете на 1 га севооборотной площади). Многолетнее внесение минеральных удобрений в сочетании с органическими сопровождается повышением содержания валового гумуса в слое 0.20 см на 0,61.1 %, 20.40 см - на 0,43.0,77%. В слое 20.40 см отмечена тенденция к увеличению свободных гуминовых кислот на 2,6.4 %. При этом реакция среды остается близкой к нейтральной: в слое 0.20 см - рН 6,2. 6,4, 20.40 см
- 6,4.6,8. Состав обменных катионов в слое 0.20 см остается без существенных изменений, количество обменного кальция оценивается как высокое (31,2.29,5 мг-экв/100 г почвы). Ключевые слова: гумус, гуминовые кислоты, фульвокислоты, фракционно-групповой состав, минеральные удобрения, органические удобрения.
При вовлечении целинных почв в сельскохозяйственное производство нарушается установившееся природное равновесие, так как из биологического круговорота веществ с урожаем исключается значительная часть биомассы, что приводит к уменьшению количества поступающих в почву органических остатков и элементов питания [1]. Так, содержание гумуса в пахотном слое лугово-черноземных почв, вовлеченных в сельскохозяйственное производство, за 30...150 лет снизилось на 15...25 % [2].
Удобрение одно из основных средств интенсификации сельскохозяйственного производства, которое позволяет не только повышать урожайность возделываемых культур, но и сохранять, а также воспроизводить плодородие пахотных почв [3]. Начиная с 90-х гг. XX века, их внесение резко сократилось, что способствовало снижению потенциального плодородия земель сельскохозяйственного назначения. На сегодняшний день на территории Омской области преобладают слабогу-мусированные и малогумусные виды почв черноземного ряда, производительность которых зависит от обеспеченности элементами питания. Согласно картограмме содержания гумуса, составленной по материалам сплошного агрохимического обследования (1965-2000 гг.), среднее содержание гумуса в почвах степной зоны региона составляет 4,6 %, в южной лесостепи - 5,5 %, в северной лесостепи - 5,9 % [4].
В последние годы повышение урожайности возделываемых культур достигается путем введения в севообороты чистых паров, что сопровождается усилением процессов минерализации и ухудшением качественного состава гумуса.
Многолетние полевые опыты Сибирского НИИСХ показали, что применение органических и минеральных удобрений, использование севооборотов с многолетними травами - основа стабилизации и увеличения плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур.
Цель наших исследований - изучение агроэкологи-ческого состояния лугово-черноземной почвы южной части лесостепной зоны Омской области, длительное время вовлеченной в условия интенсивной системы земледелия. Для ее достижения определяли влияние совместного внесения органических и минеральных удобрений на трансформацию гумуса, его качественный состав, степень гумификации органического вещества и индикаторы ранней диагностики появления неблагоприятных свойств (реакция среды, катионный состав).
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в длительном полевом опыте СибНИ-ИСХ, заложенном в 1988 г. на лугово-черноземной среднемощной среднегумусной тяжелосуглинистой почве. Общая площадь опытного стационара 6,24 га, площадь посевных делянок - 200 м2. Мы оценивали агроэкологическое состояние почвы, вовлеченной в условия интенсивной системы земледелия, которая предусматривает применение средств химизации в сочетании с органическими удобрениями. В качестве органических удобрений использовали навоз (до 2003 г. включительно) и солому. Из минеральных удобрений применяли двойной суперфосфат, аммиачную селитру и хлористый калий.
Опыт заложен в зернотравяном севообороте (люцерна 3-х лет использования - пшеница - пшеница - ячмень). В полевом опыте применяют традиционные технологии возделывания сельскохозяйственных культур и соответствующую серийную почвообрабатывающую и посевную технику. Отбор образцов проводили в 2009 г. в 9-кратной повторности в поле пшеницы, возделываемой после
Рисунок. Содержание гумуса в пахотной лугово-черноземной почве в зависимости от уровня интенсификации систем земледелия: 1 - экстенсивная система земледелия (контроль), 2 - навоз 10 т/га + ^8Р65К28, 3 - солома 17,2 ц/га + ^8Р65К28, 4 - навоз 10 т/га + солома 17,2 ц/га + ^8Р65К28.
люцерны 3-го года жизни, из слоя 0.. .20 и 20.. .40 см со следующих вариантов:
контроль (без внесения удобрений); навоз 10 т + ^8Р65К28 на 1 га севооборотной площади; солома 17,2 ц/га + ^8Р65К28 на 1 га севооборотной площади;
навоз 10 т + солома 17,2 ц/га + ^8Р65К28 на 1 га севооборотной площади
В почвенных образцах определяли валовое содержание гумуса по методу Тюрина И.В. в модификации Симакова с дополнениями Никитина Б.А.; качественный состав гумуса по методу Тюрина И.В. в модификации Пономоревой и Плотниковой; состав обменных катионов комплексонометрическим методом; рН почвы потенциометрическим методом.
Оценку гумусного состояния исследуемой почвы проводили по показателям, предложенным Д.С. Орловым и Л.А. Гришиной [5].
Результаты и обсуждение. До закладки опыта (1987 г.) содержание гумуса в пахотном слое (0.20 см) почвы составляло 6,73.6,78 %. В условиях длительной экстенсивной системы земледелия (более 20 лет) его количество существенно не изменилось и в слое 0. 20 см было равно 6,54 %, 20.40 см - 5,4 %, что, на наш взгляд, связано с наличием в структуре посевных площадей многолетних трав, которые служат основным источником органического вещества. Совместное внесение органических и минеральных удобрений способствовало повышению содержания гумуса в слое 0.20 см на 0,61. 1 %, 20.40 см - на 0,43.0,77 % (см. рисунок).
Содержание гумуса в слое 0.20 см можно охарактеризовать, как высокое независимо от фона и вида применяемых удобрений, а в слое 20.40 см - на фоне периодического внесения навоза в сочетании с минеральными удобрениями, в остальных вариантах почва на этой глубине отличается средней обеспеченностью гумусом.
Оценка качества гумуса по его фракционногрупповому составу показало, что содержание свободных гуминовых кислот (ГК1) в условиях как экстенсивной, так и интенсивной систем земледелия низкое и очень низкое и варьирует по фонам в пределах 10,6.11,7 %. При внесении минеральных удобрений в сочетании с навозом, а также с соломой и навозом, в слое 20. 40 см отмечена тенденция к увеличению фракции ГК1, по отношению к контролю, на 2,6.4,1 % (см. табл.).
Длительное систематическое применение различных видов удобрений не повлияло на фракцию гуминовых кислот, связанных с кальцием (ГК2), ее содержание находится на уровне контроля и оценивается как среднее. Исключение составляет вариант с внесением минераль-
ных удобрения в сочетании с соломой, где доля фракции ГК2 в слое 0.20 см выше, чем в контроле, на 3,3 %.
В условиях изучаемых систем земледелия наблюдается закрепление новообразованных гуминовых кислот минеральной частью почвы, о чем свидетельствует высокая доля фракции гуминовых кислот, связанных с глинистыми минералами (от 18,1.19,1 % в контроле до 15,6.18,4 % при внесении удобрений).
Под влиянием удобрений наблюдается тенденция к снижению фульвокислот в слое 0.20 см с 27,9 % до 23,7.26,4 %, в слое 20.40 см - с 27,7 % до 21,6. 24,7 %. Это, вероятно, можно объяснить их миграцией по профилю почвы с атмосферными осадками и утилизацией микрофлорой, как наиболее подвижного продукта гумификации.
Тип гумуса во всех вариантах классифицируется как гуматный, а степень гумификации органического вещества - очень высокая (54,0.56,2 %).
Из показателей физико-химических свойств почвы наиболее чувствительны к изменениям под влиянием различных факторов, в том числе минеральных удобрений, реакция среды, количество и состав обменных катионов. Содержание обменного кальция в слое 0.20 см высокое как на удобренных фонах, так и в контроле и составляет 31,2...29,5 мг-экв/100 г почвы. Тенденция к его увеличению (на 3,5 мг-экв/100 г почвы) в слое 20. 40 см отмечена в варианте с внесением навоза.
В условиях экстенсивной системы земледелия (контроль) реакция среды находится в интервале, близком к нейтральному - от 6,55 в слое 0.20 см до 6,75 в слое 20.40 см. Длительное систематическое внесение минеральных удобрений в сочетании с навозом и соломой существенно не повлияло на величину этого показателя, которая при их использовании варьирует в слое 0.20 см в пределах 6,2.6,4, а с глубиной (20. 40 см) увеличивается до 6,8.
Выводы. Результаты исследований показали, что освоение севооборотов с многолетними бобовыми травами способствует поддержанию плодородия почвы на уровне близком к исходному даже на фоне экстенсивной системы земледелия (разница в содержании гумуса до закладки опыта и через 21 год сельскохозяйственного использования почвы составила в среднем 0,22 %). Применение органических удобрений в сочетании с повышенными дозами минеральных удобрений активизирует
процесс гумусообразования и способствует повышению гумуса в пахотном слое (0. 20 см) на 0,61.1,0 %, в подпахотном (20.40 см) - на 0,43.0,77 %. В составе гумуса отмечена тенденция к увеличению доли свободных гуминовых кислот в слое 20. 40 см на 2,6.4,0 %. Реакция среды остается в интервале близком к нейтральному и составляет в слое 0.20 см
- 6,2...6,4, в слое 20.40 см
- 6,4.6,8. Состав обменных катионов также не претерпевает существенных изменений,
количество обменного кальция оценивается как высокое и в слое 0.20 см варьирует в пределах 31,2.29,5 мг-экв/100 г почвы. В слое 20.40 см на фоне последствия навоза отмечена тенденция к его увеличению на 3,5 мг-экв/100 г почвы (с 26,0 до 29,5 мг-экв/100 г почвы).
Таблица. Влияние интенсивной системы земледелия на качественный
состав гумуса пахотной лугово-черноземной почвы
Слой, см С»щ % Фракции гуминовых кислот Фракции фульвокислот I ГК I ФК Сгф фк
1 1 2 1 3 1а \ 1 1 2 1 3
Экстенсивная система земледелия (без внесения удобрений)
о 2 о 3,79 10,8 25,5 18,1 2,1 4,7 9,0 12,1 54,4 27,9 2,0
20.40 3,14 5,4 30,9 19,1 1,9 2,9 5,3 17,6 55,4 27,7 2,0
Навоз (10 т/га) + Ы2вРе!К2в
о 2 О 4,15 11,8 24,6 17,6 2,4 2,9 8,0 13,1 54,0 26,4 2,0
20.40 3,58 8,4 31,6 15,9 2,2 4,2 3,7 13,1 55,9 23,2 2,4
Солома (17,2 ц/га) + М2аРе5К2а
о 2 о 4,37 10,6 28,8 15,9 2,3 2,5 6,4 12,5 55,3 23,7 2,3
20.40 3,38 9,5 31,4 17,4 2,4 3,3 3,8 12,1 58,3 21,6 2,6
Навоз (10 т/га) + солома (17,2 ц/га) + М2аРе5К2а
0 2 о 4,21 11,9 25,9 18,4 2,4 3,1 5,9 13,1 56,2 24,5 2,3
20.40 3,14 8,0 29,3 15,6 3,2 3,8 4,5 13,2 52,9 24,7 2,1
Литература.
1. Кирюшин В.И. Проблема управления плодородием почв в интенсивном земледелии //Тез. докл. VIII Всесоюзного съезда почвоведов. - Новосибирск, 1989. - Кн.6. - С. 4-10.
2. Кирюшин В.И., Лебедева И.Н. Изменение содержания гумуса черноземов Сибири и Казахстана под влиянием сельскохозяйственного использования //Доклады ВАСХНИЛ. - 1984. - №5. - С. 4-7.
3. Кирюшин В.И. Проблема минеральных удобрений в всеете технологической модернизации земледелия// Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. - 2009. - №5. - С. 13-17.
4. Картограмма содержания гумуса в пахотных почвах Омской области/ под редакцией В.М. Красницкого. - Омск, 2000.
5. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. - М: Изд-во МГУ, 1990. - 325 с.
ТНЕ INFLUENCE OF INTENSIVE SYSTEM OF AGRICULTURE ON THE AGROECOLOGICAL CONDITION OF LUGOVO-CHERNOZEM SOIL OF SOUTHERN FOREST-STEPPE Y.V. Axsenova
Summary. The orientation of processes of transformation of a humus state of a lugovo-chernozem soil depending on level of an intensification of systems of agriculture is studied and the assessment of the basic indexes of its agroecological state (the total content of a humus, its qualitative compound, reaction of medium, a compound of exchange cations) is yielded.
Perennial entering of fertilizers into the raised doses (N28P65K28 on 1 hectare the areas) in a combination to the organic is accompanied by increase of a total humus on 0,61-1 % in a layer of 0-20 sm, 0,43-0,77 % in a layer 20-40 sm. In a qualitative compound of a humus the tendency to augmentation of free humic acids in a layer of 20-40 sm on 2,6-4 % is noted. Reaction of medium remains in an interval close to neutral - pH 6,2-6,4 in a layer of 0-20 sm, 6,4-6,8 in a layer 20-40 sm. Compound of exchange cations see has not undergone essential changes, the quantity of exchange calcium estimates as high (31,2-29,5 mg-ekv/100 of g of soil) in a layer of 0-20 sm.
Key words: a humus, humic acids, fulvic acids, a fractionally-group compound, fertilizers, organic fertilizers.
УДК 631.8;551.4.;671.16
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПРОСА НА СКЛОНОВЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ ПОВОЛЖЬЯ
И.Ф. МЕДВЕДЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник
Н.В. МИХАЙЛИН, доктор экономических наук, главный научный сотрудник
С.В. БРЕЛЬ, аспирант
С.С. ДЕРЕВЯГИН, кандидатсельскохозяйственныхнаук, старший научный сотрудник
Д.И. ГУБАРЕВ, кандидат сельскохозйственыхнаук, научный сотрудник
НИИСХ Юго-Востока Россельхозакадемии E-mail: [email protected]
Резюме. В статье приводятся результаты многолетнего опыта с анализом данных продуктивности проса в 6-польном зернопаровом севообороте на склоновых черноземных почвах Правобережья Саратовской области. Исследования показали, что доминирующие факторы формирования урожайности культуры - погодные условия, а также обеспеченность питательными элементами. В засушливые годы (ГТК <0,5) она была почти в 2 раза (на 92,3 %) ниже, чем во влажные (ГТК >0,8).
Установлена доказуемая связь и взаимосвязь между погодными условиями, рельефом и удобрениями. В среднем по опыту уровень урожайности проса в нижней части склона южной экспозиции был на 3,9 ц/га, или 22,9 % выше, чем в верхней. Независимо от погодных условий урожайность проса в удобренных вариантах превышала величину этого показателя на фоне естественного плодородия почвы на 3,3 ц/га (20,3%). Однако в засушливых условиях (ГТК <0,5) прибавка оказалась меньше, чем в более увлажненные годы (ГТК >0,8), на 9,4 %. При этом эффективность минеральных туков была выше, по сравнению с внесением органических (навоз) и органоминеральных (солома +азот) удобрений. Наибольший уровень рентабельности, как во влажные (57.138 %), таки в сухие годы (15.36 %) достигался от внесения соломы в комплексе с минеральными удобрениями.
Ключевые слова: рельеф, погода, продуктивность, рентабельность, просо, черноземные почвы.
Просо - одна из важнейших зернокрупяных культур России. Основные ее площади находятся в Приволжском регионе. В условиях часто повторяющихся засух культура лучше использует осадки второй половины лета. При соблюдении научно обоснованной технологии возделывания ее урожайность превосходит урожайность других зерновых.
Важнейшие факторы, определяющие величину этого показателя у всех сельскохозяйственных культур - условия увлажненности и рельеф местности [1...3].
В Саратовской области более 60 % пашни, расположенной на черноземных почвах, приурочены к склонам различной крутизны и экспозиции. Особенно сложной геоморфологической структурой характеризуется Приволжская возвышенность. Доминирующий черноземный подтип в этой ландшафтной провинции (40 %) - черноземы южные, которые размещаются на самой выраженной по рельефу ее части. В таких условиях наиболее важным фактором стабилизации и интенсификации технологии возделывания проса, наряду с природными, служит удобрение [2, 4...6].
Цель наших исследований - изучение действия и взаимодействия рельефа, погодных условий и различных видов удобрений на урожайность и основные экономические показатели при возделывании проса.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в длительном стационарном опыте на южных черноземах Приволжской возвышенности в соот-
