CC BY
11
В структуре гумуса на этих вариантах преобладали свободные фульвокислоты, сумма фульво-кислот превышала гуминовые кислоты. Применение органических удобрений значительно способствует сохранению почвенного плодородия дерново-подзолистой почвы. Системное приме-
нение подстилочного навоза увеличило за 20 лет содержание гумуса на 0,62-1,32%. В процессах гумификации при применении органики преобладало формирование гуминовых кислот, связанных с кальцием, играющих важную роль в питании растений.
Литература
1. Куваева Ю.В., Фрид А.С. Динамика органического вещества тонкодисперсных частиц дерново-подзолистых почв в длительных опытах // Почвоведение, 2001, № 1. - С. 52-61.
2. Просянников Е.В. Агрохимические аспекты устойчивого земледелия // Агрохимический вестник, 2019, № 5. -С. 13-17.
3. Шаповалова Н.Н., Годунова Е.И. Динамика элементов питания и урожайность культур при последействии длительного применения минеральных удобрений на черноземе обыкновенном // Агрохимический вестник, 2019, № 5. -С. 44-50.
4. Чеботарев Н.Т., Микушева Е.Н., Мушинский А.А. Влияние минеральных удобрений и извести на фракционно-групповой состав и баланс гумуса дерново-подзолистой почвы среднетаежной зоны республики Коми // Агрохимический вестник, 2019, № 6. - С. 9-12.
5. Лошаков В.Г., Иванов Ю.Д., Николаев В.А. Плодородие дерново-подзолистых почв и продуктивность зерновых севооборотов при длительном использовании пожнивной сидерации // Известия ТСХА, 2004, Вып. 3 - С. 3-14.
6. Kopytko Р., Karpenko V., Yakovenko R., Mostoviak. I. Soil fertility and productivity of apple orchard under a long-term use of different fertilizer systems // Agronomy Research, 2017, № 15(2). - Р. 444-455.
7. Karcauskiene D., Repsiene R. Long-term manuring and liming effect on moraine loam soil fertility // Agronomy Research, 2009, № 7(Special issue I). - Р. 300-304.
8. Оценка почв по содержанию и качеству гумуса для производственных моделей почвенного плодородия (Рекомендации) / Сост.: Дьяконова К.В. и др. - М.: Агропромиздат, 1990. - 28 с.
9. Тюрин И.В., Пономарева В.В. Материалы по изучению гумуса лесных почв // Труды Лесотехнической Академии, 1940, Вып. 56. - С. 3-49.
УДК 631.455.24:631.82:631.417(470.343) DOI: 10.24411/1029-2551-2020-10032
ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФРАКЦИОННО-ГРУППОВОЙ СОСТАВ И БАЛАНС ГУМУСА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРО-ВОСТОКА
Н.Т. Чеботарев, д.с.-х.н., Н.Н. Шергина, к.б.н., Т.В. Тарабукина
Институт агробиотехнологий им. А.В. Журавского Коми НЦ УрО РАН, e-mail: [email protected]
В многолетнем стационарном опыте на дерново-подзолистой среднеокультуренной почве проводили научные исследования по влиянию органических (40 и 80 т/га торфонавозного компоста (ТНК) и минеральных удобрений (1/3, 1/2, 1 NPK), рассчитанных по выносу NPK планируемым урожаем сельскохозяйственных культур, на гумусовое состояние и качество его лабильных форм. Установлено, что наиболее значительный положительный баланс гумуса отмечен при использовании 80 т/га и полной дозы NPK (1,70 т/га ежегодно). При применении трех доз минеральных удобрений установлен отрицательный баланс гумуса (-0,63-0,85 т/га), двух доз ТНК и NPK - 0,381,70 т/га. Использование ТНК и NPK способствовало повышению суммы гуминовых кислот и снижению суммы фульвокислот. Повысилось количество наиболее ценной фракции гуминовых кислот (ГК-2) с 2,7 до 5,4% и снижение наиболее агрессивной фракции (1а) с 7,0 до 5,3%. В целом, совместное применение органических и минеральных удобрений, особенно в высоких дозах, способствовало повышению качества гумуса (из гуматно-фульватного типа он перешел в фульватно-гуматный). Соотношение Сгк:Сфк составило 1,13-1,29 (при совместном применении ТНК и NPK), в вариантах с минеральными удобрениями 1,03-1,13, в вариантах без удобрений - 0,93.
Ключевые слова: гумус, гуминовые кислоты, фульвокислоты, органические, минеральные удобрения, баланс гумуса, Республика Коми.
INFLUENCE OF COMPLEX APPLICATION OF ORGANIC AND MINERAL FERTILIZERS ON THE FRACTIONAL-GROUP COMPOSITION AND BALANCE OF HUMUS OF THE EURO-NORTH-EAST SODDY-PODZOLIC SOIL
Dr.Sci. N.T. Chebotarev, Ph.D. N.N. Shergina, T.V. Tarabukina
Institute of Agrobiotechnology A. V. Zhuravskiy Komi Science Center of the Ural branch of the RAS, e-mail: [email protected]
In a long-term stationary experiment on soddy-podzolic medium-cultivated soil, scientific studies were conducted to study the effect of organic (40 and 80 t/ha of Peat-Manure Compost (PMC)) and mineral fertilizers (1/3, 1/2, 1 NPK) calculated from the NPK removal by the planned crop yield on the humus state and the quality of its labile forms. As a result of research, it was found that the most significant positive balance of humus was observed when using 80 t/ha and the full dose of NPK (1.70 t/ha annually). When using three doses of mineral fertilizers, a negative balance of humus was established (-0.63-0.85 t/ha), two doses of PMC and NPK - 0.38-1.70 t/ha. The use of PMC and NPK contributed to an increase in the amount of humic acids and a decrease in the amount offulvic acids. The amount of the most valuable humic acid fraction (HA-2) increased from 2.7 to 5.4% and the most aggressive fraction (1A) decreased from 7.0 to 5.3%. In General, the combined use of organic and mineral fertilizers, especially in high doses, helped to improve the quality of humus (from the humate-fulvate type, it moved to the fulvate-humate type). The ratio of CHA.CFA was 1.13-1.29 (when using PMC and NPK together), in the variants with mineral fertilizers 1.03-1.13, in the variants without fertilizers-0.93.
Keywords, humus, humic acids, fulvic acids, organic, mineral fertilizers, humus balance, the Komi republic.
Важнейший фактор почвенного плодородия -содержание гумуса, который служит основной составной частью органического вещества почвы. В гумусе заключено 90% азота, который служит количественным показателем потенциального плодородия. В почве гумус представлен гуминовыми кислотами, фульвокислотами и их солями. Гумусовые вещества оказывают важнейшее влияние на пищевой режим, физико-механические и биологические свойства почвы [1]. Содержание гумуса в почве регулируется главным образом изменением количества поступающей органической массы, поэтому возделывание культур, оставляющих после себя в почве много корнепожнивных остатков, внесение повышенных доз органических удобрений, заделка сидеральных культур и соломы способствуют его накоплению [2-4].
Оптимальным содержанием гумуса в почве считают величину, которая обеспечивает урожайность сельскохозяйственных культур, соответствующую биоклиматическому потенциалу региона.
В настоящее время проблема поддержания гумусового состояния почв Нечерноземной зоны на оптимальном уровне особенно важна, так как количество гумуса в почве этой зоны остается низким. По данным В.Г. Сычева [5], среднее содержание гумуса в пахотном горизонте подзолистой легкосуглинистой почвы составляет 1,75-1,86%, а в дерново-подзолистой среднесуглинистой - 1,9-2,13%, что существенно ниже оптимальных значений.
Оценка влияния климатических изменений и агротехнических мероприятий только на валовое содержание органического углерода, используемого
для расчета количества гумуса, не раскрывает всех аспектов положительного воздействия органического вещества почвы на ее плодородие [6]. Более полная картина наблюдается при изучении группового и фракционного состава гумуса, характеризующего содержание лабильных и стабильных форм органического вещества почвы [7].
Цель исследований - установить влияние систем удобрений на гумусовое состояние и качественный состав органического вещества дерново-подзолистой почвы.
Объекты и методы. Исследования проводили в Институте агробиотехнологий им. А.В. Журавского Республики Коми с 1978 г. на дерново-подзолистой среднеокультуренной легкосуглинистой почве в шестипольном кормовом севообороте со следующим чередованием культур: 1 - картофель; 2 - однолетние трав с подсевом многолетних трав; 3 -многолетние травы 1-го г.п; 4 - многолетние травы 2-го г.п; 5 - однолетние травы; 6 - картофель.
В статье представлены результаты исследований за 2018 г., которые характеризуют произошедшие изменения в почве опытного участка за период с 1978 по 2018 г.
Органические удобрения в виде торфонавозного компоста (ТНК) вносили 2 раза за ротацию севооборота (6 лет) - под картофель в дозах 40 и 80 т/га совместно с минеральными удобрениями. Минеральные удобрения применяли ежегодно в дозах, рассчитанных по выносу КРК планируемым урожаем культур (картофеля - 15 т/га, викоовсяной смеси - 20 т/га, клеверотимофеечной смеси - 15 т/га). Дозы №К: под картофель - КбоРзоКш, одно-
летние травы - ^оРэ2Кш и многолетние травы -К4оРз2Кю8, а также 1/3 и 1/2 их части [8].
Повторность опыта - четырехкратная, площадь опытной делянки - 100 м2. Учет урожая - сплошной, поделяночный [9]. В почву поступали растительные остатки многолетних злаковых трав. Баланс гумуса рассчитывали по А.М. Лыкову [10] и методике НИИСХ Северо-Востока [11]. Почвенные образцы (0-20 см) отбирали осенью 2018 г. по вариантам опыта. Групповой и фракционный состав гумуса определяли по методике В.В. Пономаревой, Т.А. Плотниковой [12]. Определение содержания органического вещества выполняли титриметриче-ским методом по ГОСТ 2374-79.
Результаты и их обсуждение. В почве опытного участка в различных вариантах рассчитывали баланс гумуса (табл. 1). Запасы гумуса в почве опытного участка варьировали. По классификации Л.А. Гришиной и Д.С. Орлова [13, 14] уровень гу-мусного состояния почвы характеризуется как низкий (табл. 1 и 2).
Длительное применение органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте способствовало поступлению в почву 2,1-5,2 т/га кор-непожнивных остатков, наибольшее их количество отмечено при внесении 80 т/га ТНК + №К. Образование гумуса из растительных остатков составило 0,25-0,63 т/га. Наибольшее поступление органического вещества наблюдалось при внесении органических удобрений в дозе 80 т/га. Наибольшая минерализация гумуса в почве отмечена в вариантах с органическими удобрениями и при совместном применении органических и минеральных удобрений, а наименьшая - в вариантах с тремя дозами КРК и на контроле.
В результате исследований установлено, что в вариантах с КРК наблюдался отрицательный баланс гумуса в почве опытного участка. Отмечено накопление гумуса в вариантах ТНК и при совместном использовании ТНК и КРК, наиболее значительное ежегодное накопление гумуса было в вариантах с высокими дозами ТНК (80 т/га) и КРК.
Определено, что лабильная часть органического вещества почвы служит основным источником азотного и в значительной степени - фосфорного питания растений. В нем заключено 98% всего запаса азота почвы, 80% серы и 60% фосфора [15]. Важное значение имеет качество лабильных форм гумуса, которое изменяется в зависимости от доз и видов вносимых в почву удобрений.
Применение ТНК и №К по-разному сказалось на групповом и фракционном составе гумуса. Использование ТНК и совместное внесение его с №К способствовало увеличению в составе гумуса доли фракции гуминовых кислот. Существенно увеличилась (с 2,7 до 5,4%) доля наиболее ценной фракции гуминовых кислот - ГК-2, связанной с кальцием и магнием в пахотном горизонте почвы (табл. 2).
В результате использования органических и минеральных удобрений содержание наиболее агрессивной фракции фульвокислот (ФК-1а) снизилось с 7,0 до 5,3%, что положительно повлияло на соотношение фракций гуминовых кислот. Сумма гумино-вых кислот увеличилась, а фульвокислот снизилась.
Использование минеральных удобрений способствовало переходу гумуса в фульватно-гуматный тип, а совместное применение органических (ТНК, 80 т/га) и минеральных удобрений повысило соотношение Сга:Сфк. Снизилось содержание неэкстра-гируемого остатка.
1. Влияние органических и минеральных удобрений на баланс гумуса дерново-подзолистой почвы (2018 г.)
Вариант Содержание гумуса, % Запасы гумуса Поступление растительных остатков Образование гумуса из растительных остатков Образование гумуса из органических удобрений Образование гумуса всего Минерализация гумуса Баланс гумуса, +/-
т/га
Контроль 2,6 67,6 2,07 0,25 - 0,25 1,08 -0,83
1/3 №К 2,8 72,8 2,61 0,31 - 0,31 1,16 -0,85
1/2 №К 2,9 75,4 3,24 0,39 - 0,39 1,21 -0,82
1 №К 2,7 70,2 4,05 0,49 - 0,49 1,12 -0,63
ТНК, 40 т/га - Фон 1 2,8 72,8 2,88 0,34 1,2 1,54 1,16 0,38
Фон 1 + 1/3 №К 2,6 67,6 3,69 0,44 1,2 1,64 1,08 0,56
Фон 1 + 1/2 №К 2,8 72,8 3,96 0,47 1,2 1,67 1,16 0,51
Фон 1 + 1 №К 3,0 78,0 4,50 0,54 1,2 1,74 1,24 0,50
ТНК, 80 т/га - Фон 2 3,5 91,0 3,06 0,37 2,4 2,77 1,45 1,32
Фон 2 + 1/3 №К 3,6 93,6 3,87 0,46 2,4 2,86 1,50 1,36
Фон 2 + 1/2 №К 3,1 80,6 3,96 0,47 2,4 2,87 1,29 1,58
Фон 2 + 1 №К 3,2 83,2 5,22 0,63 2,4 3,03 1,33 1,70
2. Влияние удобрений на групповой и фракционный состав гумуса в почве (2018 г.)
Вариант w(C,pr.), % Сгк Сфк Сгк + Сфк Сгк:Сфк Сн.о., % к Сорг. в почве
1 2 3 1а 1 2 3
Контроль 1,53 12,4 4,7 8,8 6,8 12,2 3,6 5,3 53,9 0,93 46,1
1/3 NPK 1,62 13,8 4,0 9,8 7,0 10,6 5,7 3,3 54,3 1,03 45,7
1/2 NPK 1,70 14,5 4,4 10,9 6,1 10,5 6,2 4,5 57,2 1,09 42,8
1 NPK 1,55 11,3 5,4 10,2 6,0 10,3 4,7 2,9 50,8 1,13 49,2
ТНК, 40 т/га - Фон 1 1,88 11,8 4,1 9,9 6,3 11,4 5,6 5,6 54,8 0,89 45,2
Фон 1 + 1/3 NPK 1,45 13,2 3,9 9,4 6,2 11,9 5,7 4,9 55,1 0,93 44,9
Фон 1 + 1/2 NPK 1,62 11.8 4,0 10,4 6,2 9,2 7,0 2,9 51,4 1,04 48,6
Фон 1 + 1 NPK 1,76 14,4 4,3 9,4 5,3 11,6 3,1 3,2 51,4 1,20 48,6
ТНК, 80 т/га - Фон 2 2,04 14,8 2,7 8,2 5,3 11,9 5,1 3,9 51,9 0,98 48,1
Фон 2 + 1/3 NPK 2,10 15,8 4,0 10,9 5,8 13,1 2,0 3,0 54,5 1,29 45,5
Фон 2 + 1/2 NPK 1,78 17,0 5,3 11,3 6,0 13,6 3,0 4,3 60,4 1,25 39,6
Фон 2 + 1 NPK 1,60 16,6 3,5 11,6 6,7 14,8 2,8 5,2 60,1 1,04 39,9
Таком образом, можно сделать следующие выводы.
1. Длительное применение минеральных удобрений в возрастающих дозах на дерново-подзолистой почве привело к отрицательному балансу гумуса (-0,63...-0,83 т/га в среднем за год).
2. Положительный баланс гумуса формировался при использовании различных доз органических удобрений (0,38-1,32 т/га) и совместном их применении с NPK (0,50-0,56 и 1,36-1,70 т/га), наибольшие значения получены при высоких дозах ТНК и NPK.
3. Органические и минеральные удобрения способствовали улучшению качества гумуса (из гумат-но-фульватного он перешел в фульватно-гуматный тип), соотношение СгкСфк в вариантах совместного применения высоких доз ТНК (80 т/га) и минеральных удобрений составило 1,20-1,25; в вариантах с минеральными удобрениями с применением ТНК (40 т/га) и NPK - 1,03-1,13; в варианте без удобрений - 0,93.
Работа выполнена в рамках Государственного задания № 0333-2019-0008-С-01 по Программе ФНИ государственных академий наук на 2013-2020 гг., Рег. № НИОКТР АААА-А19-119031390055-1.
Литература
1. Орлова Н.Е., Бакина Л.Г., Орлова Е.Е. Методы изучения содержания и состава гумуса. - СПб.: Изд-во С.-Петербургского университета, 2007. - 145 с.
2. Лошаков В.Г. Пожнивная сидерация и плодородие дерново-подзолистых почв // Земледелие, 2007, № 1. - С. 11-14.
3. Чуян Н.А., Брескина Г.М. Оптимизация содержания и состава органического вещества в черноземе типичном // Агрохимический вестник, 2018, № 3. - С. 35-39.
4. Малышева Ю.А., Полякова Н.В. Содержание органического вещества в почве в звеньях севооборота с сиде-ральными культурами // Земледелие, 2008, № 2. - С. 16-17.
5. Сычев В.Г. Современное состояние плодородия почв и основные аспекты его регулирования. - М.: РАН, 2019. -С. 19-34.
6. Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С. и др. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. - М.: Изд-во МСХА, 1993. - 99 с.
7. Чеботарев Н.Т., Микушева Е.Н, Мушинский А.А. Влияние минеральных удобрений и извести на фракционно-групповой состав и баланс гумуса дерново-подзолистой почвы среднетаежной зоны Республики Коми // Агрохимический вестник, 2019, № 6. - С. 9-12.
8. Чеботарев Н.Т., Юдин А.А. Динамика плодородия и продуктивности дерново-подзолистой почвы под действием длительного применения удобрений в условиях Республики Коми // Достижения науки и техники АПК, 2005, Т. 29, № 2. - С. 11-13.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1985. - 351 с.
10. Лыков А.М. Воспроизводство плодородия почв в Нечерноземной зоне. - М.: Колос, 1982. - 142 с.
11 . Методика разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия в хозяйствах Кировской области. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000. - 60 с.
12. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). - Л.: Наука, 1980. - 222 с.
13. Гришина Л.А., Орлов Д.С. Показатели гумусового состояния почв. - М.: Наука, 1978. - 68 с.
14. Агрохимические методы исследования почв / под ред. А.В. Соколова. - М.: Наука, 1975. - 656 с.
15. Когут Б.М. Принципы и методы оценки содержания трансформируемого органического вещества в пахотных почвах // Почвоведение, 2003, № 3. - С. 308-316.
