CC BY
7
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2019.83.5.027
ВЛИЯНИЕ КОМПОСТА МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
В ОСУШАЕМОМ АГРОЛАНДШАФТЕ
Научная статья
Рублюк М.В.1, *, Иванов Д.А.2, Карасева О.В.3
1 ORCID: 0000-0001-5319-2614;
2 ORCID: 0000-0002-8123-3257;
3 ORCID: 0000-0002-8377-6386;
1 2' 3 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт мелиорированных земель» (ФГБНУ ВНИИМЗ), Тверь, Россия
* Корреспондирующий автор (2016vniimz-noo[at]list.ru)
Аннотация
В работе приведены данные многолетнего мониторинга физических свойств почв в пределах разнообразных ландшафтных обстановок и в условиях разного агрофона, проведенного на агроэкологическом полигоне ФГБНУ ВНИИМЗ. Показано влияние компоста многоцелевого назначения на изменение основных агрофизических свойств (плотности и влажности) дерново-подзолистой почвы в пределах конечно-моренного холма. Исследовались почвы под культурами зернотравяного севооборота, развернутого во времени на тестовом поле, где внесли 12 т/га компоста многоцелевого назначения и на контрольном поле, где удобрения не вносили. Полученные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа. В ходе исследований выявлено, что применение продуктов биоконверсии органического сырья способствовало снижению плотности пахотного слоя почвы под зерновыми культурами на 1,605,04 %. Под травами снижение плотности почвы наблюдалось только в пределах северного склона (на 0,86-3,38 %). На пространственную вариабельность влажности почвы оказали заметное влияние структура почвенного покрова, плотность почвы, агроландшафтное устройство территории. Однако, наибольшее воздействие на нее оказал характер возделываемых культур. Под многолетними травами влажность почвы возрастала на 27,3-31,3 % по сравнению с зерновыми культурами. Зависимость влажности почвы от применения компоста многоцелевого назначения не установлена, однако отмечена тенденция ее снижения в нижней части южного склона и на вершине холма. Выявленные закономерности позволяют разрабатывать мероприятия по регулированию водно-физических свойств почв в агроландшафте и, тем самым, повысить плодородие почв и экологическую устойчивость природной среды.
Ключевые слова: плотность, влажность, компост многоцелевого назначения, агроландшафт, микроландшафт, зерновые культуры, травосмесь.
INFLUENCE OF MULTIPLE-PURPOSE COMPOSITION COMPOST ON AGROPHYSICAL PROPERTIES OF
SOIL IN DRAINED CULTIVATED LAND
Research article
Rublyuk M.V.1, *, Ivanov D.A.2, Karaseva O.V.3
1 ORCID: 0000-0001-5319-2614;
2 ORCID: 0000-0002-8123-3257;
3 ORCID: 0000-0002-8377-6386;
1 2' 3 Federal State Budgetary Institution "All-Russian Scientific Research Institute of Reclaimed Lands" (FSBI ARSRIRL),
Tver, Russia
* Corresponding author (2016vniimz-noo[at]list.ru)
Abstract
The paper presents the data of long-term monitoring of the physical properties of soils within a variety of landscapes and under conditions of a different agricultural background, conducted at the agroecological testing ground of the FSBI ARSRIRL. The effect of multipurpose compost on the change in the basic agrophysical properties (density and humidity) of sod-podzolic soil within a finite morainal hill was shown. Soils under crops of grain-grass crop rotation were studied on a test field where 12 t/ha of multi-purpose compost were introduced and on a control field where fertilizers were not applied. The obtained data were processed by the variance analysis method. In the course of the research, it was revealed that the use of products of bioconversion of organic raw materials contributed to the decrease in the density of the arable layer of soil under grain crops by 1.60-5.04%. Under grasses, a decrease in soil density was observed only within the northern slope (by 0.86-3.38%). The spatial variability of soil moisture was significantly influenced by the structure of the soil cover, soil density, and the agricultural landscape structure of the territory. However, the character of the cultivated crops had the greatest impact on it. Under perennial grasses, soil moisture increased by 27.3-31.3% compared with cereals. The dependence of soil moisture on the use of multi-purpose compost has not been established. However, there is a tendency to decrease it in the lower part of the southern slope and at the top of the hill. The revealed patterns make it possible to develop measures for regulating the water-physical properties of the soil in the agricultural landscape and, thereby, to improve soil fertility and the environmental sustainability of the natural environment.
Keywords: density, humidity, multi-purpose compost, agricultural landscape, micro landscape, grain crops, grass mixture.
Введение
Оценка современных трендов развития процессов почвообразования в антропогенно преобразованных почвах позволит прогнозировать изменение их свойств в течение длительного периода [1]. Обеднение почвы гумусом влечет
за собой увеличение ее плотности и говорит о взаимосвязи этих двух процессов. Удобрения минерального и органического типов, внесенные в почву с помощью обрабатывающей техники, способны уравновесить ее плотность.
Агрофизические показатели относятся к важнейшим почвенным характеристикам, так как именно они определяют параметры поступления, накопления и использования почвенной биотой, воды, воздуха и тепла, скорость и направление роста корневых систем растений. Одним из таких показателей является плотность почвы. На пашне она регулируется с помощью периодических обработок, что позволяет поддерживать ее в относительно оптимальном состоянии для роста и развития культур, на травах она определяется величиной равновесной плотности и степенью развития корневых систем травянистой растительности.
Системы удобрений также оказывают влияние на физические свойства почвы. В опыте по изучению состояния агрофизических показателей чернозема выщелоченного в зависимости от системы применяемого удобрения выявлено, что влажность почвы на варианте с органической системой удобрений по всему исследуемому профилю почвы была в среднем на 1,4% и 0,8% больше, чем на вариантах без удобрений и с минеральной системой удобрений.
В нашей работе сделана попытка анализа влияния компоста многоцелевого назначения (КМН), разработанного учеными ФГБНУ ВНИИМЗ, на физические свойства почв в различных ландшафтных условиях мелиоративного объекта.
Методика
Для изучения влияния компоста многоцелевого назначения (КМН) на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность возделываемых культур в 2013 году на агроэкологическом полигоне ФГБНУ ВНИИМЗ [9] был заложен полевой опыт - развернут зернотравяной севооборот во времени на тестовом участке и контроле со следующим чередованием культур: 1) яровая пшеница; 2) рапс (на сидерат); 3) озимая рожь; 4) овес + травы; 5-7) травы 1-3 г. пользования. Компост однократно вносили на тестовом участке под посев яровой пшеницы в дозе 12 т/га, что составляет N300, Р180, К120. В дальнейшем изучалось последействие КМН. В опыте изучалось влияние компоста и его последействие на водно-физические свойства почвы зерновых культур (яровая пшеница, озимая рожь, покровный овес) - 1, 3-4 г. последействия) и травосмеси (клевер+тимофеевка) 1 и 2 г. пользования (5, 6 годы последействия). Влажность почвы определяли в постоянных точках опробования, расположенных в 40 м друг от друга методом горячей сушки, плотность - буровым методом [10].
Вариантами опыта являются конкретные местоположения - агромикроландшафты (АМЛ), расположенные на вершине холма, его пологих склонах (южный и северный) и межхолмных депрессиях. 1.Т-Аю - транзитно-ак-кумулятивный южного склона; 2.Тю - транзитный южного склона; 3.Э-Тю - элювиально-транзитный южного склона; 4.Э-А - элювиально-аккумулятивный (вершина холма); 5.Э-Тс - элювиально-транзитный северного склона; 6.Тс -транзитный северного склона; 7.Т-Ас - транзитно-аккумулятивный северного склона.
Почвы стационара дерново-сильноподзолистые остаточно-карбонатные глееватые. Гранулометрический состав почв вариантов южного склона и вершины - супесчаный, северного склона - легкосуглинистый. Почвообразующие породы имеют двучленный характер. На южном склоне средняя глубина морены превышает 1 м, а на северном она залегает на глубину 0,5-0,6 м, местами выходит на поверхность. Опытный участок осушен закрытым дренажем, глубина залегания дрен - 1 м, междренное расстояние в элювиальных вариантах составляет 40 м, в транзитных - 20 м, в транзитно-аккумулятивных - 20 м.
Полученные данные на начальном этапе обрабатывали методом двухфакторного дисперсионного анализа, где фактор А - особенности АМЛ, а фактор В - агрофон. В условиях конкретного агрофона они обрабатывались методом трехфакторного анализа, где фактор А - экспозиция склонов; В - особенности агромикроландшафтов, фактор С -особенности почв. Определение степени влияния ландшафтных факторов на свойства дерново-подзолистой почвы осуществлялось на основе метода Н.А. Плохинского путем деления частной факториальной суммы квадратов на общую [11].
Результаты и их обсуждение
Изменение плотности почвы при использовании компоста многоцелевого назначения и вида возделываемых культур представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние компоста многоцелевого назначения на плотность пахотного слоя дерново-подзолистой почвы, _г/см3 (среднее за 2013-2018 гг.) (результаты двухфакторного анализа)_
АМЛ Зерновые Травы Отклонение показателей от контроля, %
по фону КМН без КМН (контроль) по фону КМН без КМН (контроль) зерновые травы
1.Т-Аю 1,24 1,24 1,30 1,29 - +0,77
2.Тю 1,19 1,25 1,21 1,21 -5,0 -
3.Э-Тю 1,19 1,22 1,21 1,21 -2,52 -
4.Э-А 1,21 1,23 1,21 1,21 -1,65 -
5.Э-Тс 1,25 1,27 1,16 1,17 -1,60 -0,86
6.Тс 1,26 1,30 1,24 1,27 -3,17 -2,42
7.Т-Ас 1,19 1,25 1,18 1,22 -5,04 -3,38
Среднее 1,22 1,25 1,20 1,23 -2,5 -2,5
НСР05 0,045 0,065
НСРА 0,032 0,046
НСРв 0,017 -
Результаты исследований показали, что применение КМН привело к снижению плотности пахотного слоя почвы под зерновыми культурами практически на всех вариантах (в среднем на 2,5%). Наибольшее разуплотнение почвы наблюдалось в транзитно-аккумулятивном АМЛ северного склона - на 5,04 %. На варианте с низкой влажностью почвы и невысоким содержанием гумуса (Т-Аю) внесение компоста не оказало влияния на плотность почвы.
Под травами плотность почв под воздействием КМН также снизилась в среднем по агроландшафту моренного холма на 2,5%. Однако достоверное влияние последействия внесения компоста наблюдалось лишь на вариантах склона северной экспозиции. Наибольшее снижение плотности почвы отмечено в 7 варианте - 3,38 %. Уменьшение плотности почвы связано с получением более высокой урожайности в условиях этого местоположения, и соответственно увеличением массы растительных остатков, которые снижают плотность почвы.
Дисперсионный трехфакторный анализ показал, что ландшафтные факторы в опыте с КМН слабо влияли на плотность почвы под зерновыми культурами (экспозиция определяла лишь 7,6 %, пространственной вариабельности этого показателя, а микроландшафты - 3,8 %). На травах их влияние не достоверно. На контроле ландшафтные факторы значительно влияют на плотность почвы под зерновыми: особенности экспозиции склонов и микроландшафтов определяют по 25 и 21,2 % пространственной вариабельности плотности почв соответственно; под травами - микроландшафты влияют на 22,3 % изменчивости.
Одним из важных агрофизических показателей является влажность, характер изменения которой показан в таблице 2.
Таблица 2 - Влияние компоста многоцелевого назначения на влажность пахотного слоя почвы, в об. % (среднее за _2013-2018 гг.) (результаты двухфакторного анализа)_
АМЛ Зерновые Травы Отклонение показателей от контроля, %
по фону КМН без КМН (контроль) по фону КМН без КМН (контроль) зерновые травы
1.Т-Аю 11,7 13,9 14,9 18,1 -18,8 -21,4
2.Тю 18,8 17,8 24,7 20,7 +5,6 +19,3
3.Э-Тю 19,7 19,9 23,7 22,7 -1,0 +4,4
4.Э-А 16,8 17,8 20,6 21,9 -5,95 -6,31
5.Э-Тс 18,4 17,9 21,8 21,4 +2,8 +1,86
6.Тс 20,6 21,3 23,7 23,3 -3,39 +1,71
7.Т-Ас 20,8 20,4 25,5 23,5 +1,96 +8,51
Среднее 18,1 18,4 22,1 21,6 +1,6 +2,3
НСР05 4,012 4,495
НСРА 2,037 3,179
НСРв -
Результаты исследований показали, что наибольшее влияние на влажность почвы оказал характер возделываемых культур. Влажность почвы под многолетними травами в абсолютных значениях была выше на 27,3-31,3%, чем под зерновыми. Внесение и последействие КМН не оказали достоверного влияния на влажность пахотного слоя почвы -наблюдалась лишь тенденция к ее увеличению на 1,6% под зерновыми и на 2,3% под травами. На тестовом поле отмечено снижение влажности почвы лишь в транзитно-аккумулятивном АМЛ южного склона под зерновыми и травами на 18,8 и 24,4 % соответственно и повышение ее на 8,51% в Т-Ас под травами.
На влажность почвы оказали влияние структура почвенного покрова, плотность почвы и агроландшафтное устройство территории. Трехфакторный анализ показал, что в опыте с КМН на влажность почвы в большей степени влияют особенности агромикроландшафты (26,5% под зерновыми и 18,9 % под травами). На вариантах без применения КМН влажность почвы изменялась в зависимости от экспозиции склона (16,1% под зерновыми и 5,3% под травами), а под зерновыми и микроландшафтов (15,9 %).
Таким образом, применение компоста многоцелевого назначения способствовало снижению плотности почвы под зерновыми культурами. Под травами плотность почвы снижалась только на склоне северной экспозиции. На изменение влажности пахотного слоя почвы наибольшее влияние оказал характер возделываемой культуры. Под многолетними травами влажность почвы возрастала на 27,3-31,3 %, по сравнению с зерновыми культурами. Зависимость влажности почвы от применения КМН не установлена, однако отмечена тенденция ее снижения в транзитно-аккумулятивном АМЛ южного склона и на вершине холма. В опыте с КМН снижалось влияние ландшафтных факторов на посевах зерновых и не выявлено их влияния на травах. На влажность почвы под зерновыми культурами и травами в опыте с КМН в большей степени оказали влияние агромикроландшафты (26,5 и 18,9% соответственно).
Конфликт интересов Conflict of Interest
Не указан. None declared.
Список литературы / References
1. Леднев А.В. Влияние степени исходного окультуривания на агрофизические показатели залежных дерново-подзолистых почв / А.В. Леднев, А.В. Дмитриев, Н.А. Пегова, Д.А. Попов // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2018. - № 6. - С. 102-107.
2. Ковалёв Н.Г. Органические удобрения в XXI веке (биоконверсия органического сырья) / Н.Г. Ковалев, И.Н.Барановский. - Тверь, 2006. - 304с.
3. Ковалёв Н.Г. Биомелиоративные аспекты использования нетрадиционных удобрений, получаемых путем биоконверсии органического сырья на предприятиях агропромышленного комплекса / Н.Г. Ковалев, И.Н. Барановский // Мехашзащя та електрифжащя сшьського господарства. - Глеваха, Украина, 2010. - Вип. 94. - С. 58-69.
4. Иванов Д.А. Оценка эффективности компоста многоцелевого назначения на осушаемых землях / Д.А. Иванов, О.В. Карасева // в сборнике: Экологические проблемы развития агроландшафтов и способы повышения их продуктивности. Материалы Междунар. науч. экол. конф. Краснодар: КубГАУ. 2018. С. 19-22.
5. Иванов Д.А. Влияние компоста многоцелевого назначения на продуктивность яровой пшеницы в различных ландшафтных условиях / Д.А. Иванов, Н.Г. Ковалев, В.А. Тюлин и др. // Кормопроизводство. - 2014. - №6. - С. 29-32.
6. Иванов Д.А. Состояние агроландшафтов и эффективность компоста многоцелевого назначения / Д.А. Иванов, В.А. Тюлин, В.А. Абрамов // Вестник ТвГТУ. - 2015. - №2 (28). - С. 3-7.
7. Иванов Д.А. Влияние ландшафта и органического компоста на продуктивность культур / Д.А. Иванов, М.В. Рублюк, О.В. Карасева // Вестник ГАУ Северного Зауралья. - 2016. - №1(32). - С.47-52.
8. Иванов Д.А. Влияние компоста многоцелевого назначения на свойства дерново-подзолистой почвы в агроландшафтах гумидной зоны / Д.А. Иванов, М.В. Рублюк, Н.Г.Ковалев // в сборнике: Научно-практические пути повышения экологической устойчивости и социально-экономическое обеспечение сельхозпроизводства. Материалы Межд. научн.-практ. конф. Соленое Займище, ПНИИАЗ. 2017. С. 435-438.
9. Иванов Д.А. Создание ландшафтного полигона нового поколения / Д.А. Иванов, Е.М. Корнеева, Р.А. Салихов и др. // Земледелие. - 1999. - №6. - С. 15-16.
10. Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почв и грунтов /А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина // Изд. 2-е Учеб. Пособие для студентов вузов (специальность «Агрохимия и почвоведение»). М.: «Высшая школа», 1973. - 393 с.
11. Плохинский Н.А. Биометрия / Н.А. Плохинский. // М.:МГУ. - 1970. -367 с.
Список литературы на английском / References in English
1. Lednev A.V. Vliyaniye stepeni iskhodnogo okul'turivaniya na agrofizicheskiye pokaza-teli zalezhnykh dernovo-podzolistykh pochv [The influence of the degree of initial cultivation on the agrophysical indicators of fallow sod-podzolic soils] / A.V. Lednev, A.V. Dmitriyev, N.A. Pegova, D.A. Popov // Agrarnaya nauka Yevro-Severo-Vostoka [Agrarian Science of Euro-Northeast]. 2018. - № 6. - P. 102-107. [in Russian]
2. Kovalov N.G. Organicheskiye udobreniya v XXI veke (biokonversiya organicheskogo sy-r'ya) [Organic fertilizers in the XXI century (bioconversion of organic raw materials)] / N.G. Kovalev, I.N.Baranovskiy. - Tver', 2006. - 304 p. [in Russian]
3. Kovalov N.G. Biomeliorativnyye aspekty ispol'zovaniya netraditsionnykh udobreniy, poluchayemykh putem biokonversii organicheskogo syr'ya na predpriyatiyakh agropromysh-lennogo kompleksa [Biomeliorative aspects of the use of non-traditional fertilizers obtained by the bioconversion of organic raw materials at the enterprises of the agro-industrial complex] / N.G. Kovalev, I.N. Baranovskiy // Mekhanizatsiya ta yelektrifikatsiya sil's'kogo gospodarstva. - Glevakha, Ukraina, 2010. - Vip. 94. - P. 58-69. [in Russian]
4. Ivanov D.A. Otsenka effektivnosti komposta mnogotselevogo naznacheniya na osushaye-mykh zemlyakh [Evaluation of the effectiveness of multi-purpose compost on drylands] / D.A. Ivanov, O.V. Karaseva // v sbornike: Ekologicheskiye problemy raz-vitiya agrolandshaftov i sposoby povysheniya ikh produktivnosti. Materialy Mezh-dunar. nauch. ekol. konf. Krasnodar: KubGAU. 2018. P. 19-22. [in Russian]
5. Ivanov D.A. Vliyaniye komposta mnogotselevogo naznacheniya na produktivnost' yarovoy pshenitsy v razlichnykh landshaftnykh usloviyakh [The effect of multipurpose compost on the productivity of spring wheat in various landscape conditions] / D.A. Ivanov, N.G. Kovalev, V.A. Tyulin i dr. // Kormoproizvodstvo [Feed production]. - 2014. - №6. - P. 29-32. [in Russian]
6. Ivanov D.A. Sostoyaniye agrolandshaftov i effektivnost' komposta mnogotselevogo naznacheniya [The state of agricultural landscapes and the effectiveness of multi-purpose compost] / D.A. Ivanov, V.A. Tyulin, V.A. Abramov // Vestnik TvGTU [Vestnik TvSTU]. - 2015. - №2 (28). - P. 3-7. [in Russian]
7. Ivanov D.A. Vliyaniye landshafta i organicheskogo komposta na produktivnost' kul'-tur [Influence of landscape and organic compost on the cultivar productivity] / D.A. Ivanov, M.V. Rublyuk, O.V. Karaseva // Vestnik GAU Severnogo Zaural'ya [Bulletin of the Northern Trans-Urals GAU]. - 2016. - №1(32). - P.47-52. [in Russian]
8. Ivanov D.A. Vliyaniye komposta mnogotselevogo naznacheniya na svoystva dernovo-podzolistoy pochvy v agrolandshaftakh gumidnoy zony [Influence of multipurpose compost on the properties of sod-podzolic soil in the agrolandscapes of the humid zone] / D.A. Ivanov, M.V. Rublyuk, N.G.Kovalev // v sbornike: Nauchno-prakticheskiye puti povysheniya ekologicheskoy ustoychivosti i sotsial'no-ekonomicheskoye obespecheniye sel'khozproizvodstva. Materi-aly Mezhd. nauchn.-prakt. konf. Solenoye Zaymishche, PNIIAZ. 2017. P. 435-438. [in Russian]
9. Ivanov D.A. Sozdaniye landshaftnogo poligona novogo pokoleniya [Creating a new generation of landfill landscape] / D.A. Ivanov, Ye.M. Korneyeva, R.A. Salikhov i dr. // Zemledeliye [Agriculture]. - 1999. - №6. - P. 15-16. [in Russian]
10. Vadyunina A.F. Metody issledovaniya fizicheskikh svoystv pochv i gruntov [Methods for studying the physical properties of soils and soil] /A.F. Va-dyunina, Z.A. Korchagina // . 2 edition Ucheb. Posobiye dlya studentov vuzov (spetsial'nost' «Agrokhimiya i pochvovedeniye». M.: «Vysshaya shkola», 1973. - 393 p. [in Russian]
11. Plokhinskiy N.A. Biometriya [Biometrics] / N.A. Plokhinskiy. // M. :MGU. - 1970. -367 p. [in Russian]
