CC BY
17
15. Шильников И.А., Гришин Г.Е., Аканова Н.И., Зеленов Н.А., Темников В.Н. Некоторые аспекты проблемы известкования кислых почв в современных условиях // Нива Поволжья, 2011, № 1(18). - С. 87-91.
16. Шильников И.А., Сычев В.Г., Зеленов Н.А., Аканова Н.И., Федотова Л.С. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия. - М.: ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2008. - 340 с.
17. Иванов А.И., Воробьев В.А., Иванова Ж.А. Современные деградационные процессы в хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах // Проблемы агрохимии и экологии, 2015, № 3. - С. 15-19.
18. Сорокин И.Б., Сиротина Е.А. Известкование - один из факторов повышения плодородия почв Томской области // Агрохимический вестник, 2019, № 1. - С. 7-10.
19. Чекмарев П.А., Купреев Е.М., Ермаков А.А. К проблеме кислотности почв Нечерноземной зоны Российской Федерации // Достижения науки и техники АПК, 2017, Т. 31, № 7. - С. 14-19.
20. Сиротина Е.А., Сорокин И.Б. Влияние разных доз извести на агрохимические показатели серой оподзоленной почвы и урожайность сельскохозяйственных культур // Агрохимический вестник, 2019, № 4. - С. 19-23.
21. Иванов А.И. и др. Агротехнические аспекты реализации биоклиматического потенциала Северо-Запада России // Агрофизика, 2016, № 2. - С. 35-44.
22. Сычев В.Г. и др. Методические указания по проведению локального мониторинга на реперных и контрольных участках. - М.: ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2006. - 76 с.
23. Державин Л.М. и др. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ВНИИА, 2003. - 240 с.
24. Иванов А.И., Иванова Ж.А. Новое органоминеральное удобрение как средство оптимизации физико-химических и агрофизических свойств легких дерново-подзолистых почв // Плодородие, 2018, № 5(104). - С. 5-8.
25. Иванов А.И. Некоторые закономерности изменения кислотно-основного состояния дерново-подзолистых легкосуглинистых почв при сельскохозяйственном использовании // Агрохимия, 2000, № 10. - С. 28-33.
26. Производство, изучение и применение удобрений на основе птичьего помета / под общей редакцией А.И. Иванова, В.В. Лапы. - С-Пб.: ФГБНУ АФИ, 2018. - 317 с.
УДК 631.455.24:631.82:631.417 DOI 10.24411/0235-2516-2019-10082
ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ИЗВЕСТИ НА ФРАКЦИОННО-ГРУППОВОЙ СОСТАВ И БАЛАНС ГУМУСА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ СРЕДНЕТАЕЖНОЙ ЗОНЫ РЕСПУБЛИКИ КОМИ
1Н.Т. Чеботарев, д.с.-х.н., 2Е.Н. Микушева, 3А.А. Мушинский, д.с.-х.н.
1Институт агробиотехнологий им. А.В. Журавского Коми НЦ УрО РАН, e-mail: [email protected] 2Сыктывкарский государственный университет им. Питирима Сорокина 3Федеральный научный центр биологических систем и агробиотехнологий РАН,
e-mail: [email protected]
В длительном полевом стационарном опыте на дерново-подзолистой слабоокультуренной почве проведены исследования по влиянию извести (последействие 1983 г.) и ежегодного внесения минеральных удобрений, рассчитанных по выносу NPK запланированным урожаем многолетних трав, на изменение свойств почвы, в том числе гумуса. Установлено, что запасы гумуса в почве опытного участка составили 41,6-46,8 т/га. Объемы поступления в почву корнепожнив-ных остатков по вариантам были 3,5-6,0 т/га, наибольшее их количество получено в вариантах применения NPK по известкованной почве - 5,6-6,0 т/га. Урожайность многолетних трав по указанным вариантам была наибольшей (4,5-4,8 т/га с.в.). В процессе гумификации и минерализации органического вещества пожнивно-корневых (растительных) остатков количество новообразованного гумуса составило 0,63-1,08 т/га, естественно самое большое его количество также было в вариантах NPK и мелиорантов (1,01-1,08 т/га). Наибольший баланс гумуса получен также в вышеуказанных вариантах опыта. Использование извести и минеральных удобрений в составе гумуса повышало сумму гуминовых кислот с 19,4 до 27,8%. Особенно увеличилась (с 2,3 до 7,8%) фракция-2, связанная с кальцием и магнием. Значительно снизилась наиболее агрессивная фракция фульвокислот ФК-1а (с 4,3 до 1,5%). Эти изменения в лабильной части гумуса позволили изменить тип гумуса - из фульватного типа (Сгк : Сфк 0,5), в гуматно-фульват-ный - Сгк : Сфк > 0,5, что позволило улучшить структуру почвы и питание растений.
Ключевые слова: удобрения, известь, гумус, лабильные формы гумуса, гуминовые и фульво-кислоты.
INFLUENCE OF THE MINERAL FERTILIZERS AND LIME ON FRACTIONAL-GROUP COMPOSITION AND BALANCE OF HUMUS IN THE SODDY-PODZOLIC SOIL OF THE MIDDLE TAIGA IN
THE KOMI REPUBLIC
1Dr.Sci. N.T. Chebotarev, 2E.N. Mikusheva, 3Dr.Sci. A.A. Mushinsky
1 Institute of agrobiotechnology A.V. Zhuravskiy, Komi science center of the UrD RAS, e-mail: [email protected]
2Syktyvkar State University Pitirim Sorokin 3Federal Scientific Center of Biological Systems and Agrobiotechnologies of the RAS, e-mail: [email protected]
In the long-term field stationary experiment on soddy-podzolic weakly cultivated soil, studies were conducted on the effect of lime (aftereffect of 1983) and annual application of mineral fertilizers calculated from NPK removal by the planned harvest of perennial grasses, on the change in soil properties, including humus. Our studies have shown that the reserves of humus in the soil of the experimental site amounted to 41.6-46.8 t/ha. the Volumes of receipt of root crop residues in the soil under the variants of the experiment were 3.5-6.0 t/ha, the largest number of them was obtained in the variants of application of NPK for limed soil - 5.6-6.0 t/ha and the yield ofperennial grasses for these options was the highest (4.5-4.8 t/ha dv). In the process of humification and mineralization of organic matter of root crop residues, the amount of newly formed humus was 0.63-1.08 t/ha, naturally the largest amount was also in the variants of NPK and meliorants (1.01-1.08 t/ha). The greatest balance of humus is also obtained in the above variants of experience. The use of lime and mineral fertilizers in the humus increased the amount of humic acids from 19. 4 to 27.8%, in the version without fertilizers - 19.4%. Especially increased (from 2.3 to 7.8%) fraction-2 associated with calcium and magnesium. The most aggressive fraction of FC-1A fulvic acids decreased significantly (from 4.3 to 1.5%). These changes in the labile part of the humus allowed to change the type of humus - from fulvatic type (Cha : Cfa 0.5) to humatic-fulvatic - Cha : Cfa > 0.5, which improved the soil structure and plant nutrition.
Keywords: fertilizers, lime, humus, labile forms of humus, humic and fulvic acids.
Наиболее значимым показателем плодородия являются гумусовые вещества, которые определяют особенности функционирования свойств и режимов почв, влияя прямо или косвенно на продуктивность сельскохозяйственных культур. Гумуси-рованность агроземов связана не только с генезисом определенных типов почв, вовлеченных в пашню, но и в значительной степени с хозяйственной деятельностью предприятий [1]. Воспроизводство гумуса в почвах должно осуществляться за счет органического вещества, создаваемого в агроцено-зах. Главным образом это относится к растительным остаткам сельскохозяйственных культур (по-жнивно-корневым, соломе) [2]. Оценка влияния агрохимических мероприятий только на валовое содержание органического углерода, используемого для расчета количества гумуса, не раскрывает всей сути положительного воздействия органического вещества почвы на ее плодородие [3]. Более полная картина раскрывается при изучении группового и фракционного состава гумуса, характеризующего содержание лабильных и стабильных форм органических веществ [4]. Положительным изменениям в содержании гуминовых кислот способствовало обогащение почвы кальцием в результате внесения доломитовой муки на дерново-подзолистой почве [5, 6]. Подобные результаты получены на дерново-подзолистых почвах Севера, где установлено, что применение органических удобрений и известкования, а на их фоне - минеральных удобрений - повышало качество лабильных форм гумуса, увеличивалась сумма гуминовых кислот и снижалась сумма фульвокислот, а также
соотношение Сгк : Сфк возросло с 0,44 до 0,72 [7]. Наши исследования были направлены на снижение кислотности почвы, режима органического вещества и качества гумуса и, в конечном итоге, на повышение плодородия и продуктивности сельскохозяйственных культур.
Цель работы - изучение эффективности влияния извести и минеральных удобрений на содержание, баланс и качество гумуса, а также на его групповой и фракционный состав в дерново-подзолистой почве.
Объекты и методы. В полевом стационарном опыте Института агробиотехнологий им. А.В. Жу-равского Коми НЦ УрО РАН в 1983-2017 гг. изучали влияние извести и минеральных удобрений при возделывании многолетних трав на изменение агрохимических свойств, а также на состав органического вещества дерново-подзолистой среднесугли-нистой слабоокультуренной почвы на покровных суглинках, относящихся к очень холодному подтипу сезонно-промерзающего типа почв Республики Коми. Исходное содержание агрохимических показателей (1983 г.) почвы в слое 0-20 см было следующим: гумус (по Тюрину) 1,6-1,8%, pHkci (потен-циометрически) 3,9-4,2, подвижные формы фосфора и калия (по Кирсанову) 40-80 и 74-90 мг/кг почвы, гидролитическая кислотность (Нг, по Каппену) 5,0-7,1 ммоль/100 г почвы, степень насыщенности основаниями 60-70%.
Изучение группового и фракционного состава гумуса проводили по методике В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой [4], содержание обменных Са2+ и Mg2+ - по методике ЦИНАО. Учет корневых и по-
жнивных остатков и баланс гумуса рассчитывали по методике разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Баланс гумуса в почве проводили по методике Л.С. Гришиной, Д.С. Орлова [8].
Схема опыта включала восемь вариантов: 1. контроль (без удобрений); 2-4 - известь в дозах из расчета, соответственно, 1,0, 2,0 и 2,5 Нг, внесенная в почву в 1983 г.; 5. N6oP75K75 ежегодно в дозах, рассчитанных по выносу элементов питания запланированным урожаем (15 т/га) многолетних трав; 6-8 - N6oP75K75 ежегодно по фону трех доз извести. Возделывали бобово-злаковую травосмесь (клевер луговой сорта Трио и тимофеевка луговая сорта Северодвинская).
Урожайность многолетних трав учитывали сплошным способом, поделяночно. Площадь опытной делянки 50 м2, повторность опыта четырехкратная. Травосмесь пересевали каждые пять лет.
Результаты. Длительные исследования (более 30 лет) по использованию минеральных удобрений по фону извести показали значительное действие на содержание гумуса и его баланс в дерново-подзолистой среднесуглинистой почве (табл. 1).
Содержание общего гумуса в почве вариантов опыта составило 1,6-1,8%, запасы гумуса в почве варьировали от 41,6 до 46,8 т/га, что по классификации Л.А. Гришиной и Д.А. Орлова [8] характеризует очень низкий уровень гумусового состояния на холодных почвах Севера [9].
Длительное применение извести и минеральных удобрений способствовало поступлению в почву пожнивно-корневых остатков в количестве 3,5-6,0 т/га, наиболее высокое их количество получено при применении доз извести по 2,0 и 2,5 Нг совместно с минеральными удобрениями (5,0-5,3 т/га). В вариантах с тремя дозами извести объемы растительных остатков составили 4,3-5,2 т/га сухого вещества, наибольшее количество в варианте - известь 2,5 Нг -5,2 т/га с.в. В варианте без удобрений - 3,5 т/га. Синтез гумуса из растительных остатков составил 0,63-1,08 т/га особенно при применении извести и NPK (0,94-1,08 т/га), в вариантах с тремя дозами извести 0,81-0,94 т/га, в контроле - 0,63 т/га. Минерализация гумуса в почве в наибольшей степени отмечена в вариантах совместного внесения извести и минеральных удобрений (0,30 т/га), в меньшей степени - при использовании только одного мелиоранта NPK и в контроле (0,27 т/га). расчеты показали, что наибольший ежегодный положительный баланс гумуса получен при использовании NPK по фону извести (0,65-0,78 т/га), при применении трех доз мелиоранта (0,54-0,64 т/га), и в варианте без удобрений баланс гумуса в почве составил 0,36 т/га.
Лабильная часть органического вещества почвы служит основным источником азотного и в значительной степени - фосфорного питания растений. В ней заключено 98% всего запаса азота почвы, 80% серы и 60% фосфора [4, 7, 10]. Весьма важное зна-
1. Влияние извести и минеральных удобрений на баланс гумуса _в дерново-подзолистой слабоокультуренной почве
Вариант Содержа- Запасы Объемы поступления Синтез гумуса из Минерали- Баланс
ние гуму- гумуса в растительных остатков, растительных зация гуму- гумуса,
са, % почве, т/га т/га сухого вещества остатков, т/га са, т/га (±), т/га
Без удобрений (контроль) 1,6 41,6 3,5 0,63 0,27 +0,36
Известь 1,0 Нг 1,6 41,6 4,5 0,81 0,27 +0,54
Известь 2,0 Нг 1,7 44,2 4,9 0,88 0,29 +0,59
Известь 2,5 Нг 1,8 46,8 5,2 0,94 0,30 +0,64
NPK 1,7 44,2 4,8 0,86 0,29 +0,57
Известь 1,0 Нг + NPK 1,7 44,2 5,2 0,94 0,29 +0,65
Известь 2,0 Нг + NPK 1,8 46,8 5,6 1,01 0,30 +0,71
Известь 2,5 Нг + NPK 1,8 46,8 6,0 1,08 0,30 +0,78
HCPo5 0,15 0,42 0,051
2. Изменение баланса гумуса и его группово-фракционного состава
в слое 0-20 см дерново-подзолистой слабоокультуренной почвы (2017 г.)
Вариант Содержание гумуса, % Сорг., % Гуминовые кислоты, % фракции Фулы ф шкислоты, % ракции Сгк : Сфк Негидроли- зуемый остаток, %
1 2 3 сумма 1а 1 2 3 сумма
Без удобрений (контроль) 1,6 0,38 11,8 2,3 5,3 19,4 4,3 1,6 18,5 19,4 43,8 0,44 36,8
Известь 1,0 Нг 1,6 0,45 12,6 2,8 6,2 21,6 3,9 1,4 18,3 19,7 43,3 0,5 35,7
Известь 2,0 Нг 1,7 0,48 13,5 3,5 6,4 23,4 3,5 1,3 17,7 19,9 42,4 0,55 34,2
Известь 2,5 Нг 1,8 0,53 13,8 4,8 7,0 25,6 3,6 1,4 18,0 19,6 42,6 0,6 31,8
NPK 1,7 0,54 11,4 3,8 5,6 20,8 3,1 1,4 17,8 19,3 41,6 0,5 37,6
Известь 1,0 Нг + NPK 1,7 0,49 12,5 4,6 7,3 24,4 2,8 1,3 17,7 20,1 41,9 0,58 33,7
Известь 2,0 Нг + NPK 1,8 0,54 11,3 6,4 7,9 25,6 2,3 1,2 17,4 19,0 39,9 0,64 34,5
Известь 2,5 Нг + NPK 1,8 0,56 11,2 7,8 8,8 27,8 1,5 1,2 17,3 18,8 38,8 0,72 33,4
HCPo5 0,15 2,24 3,13
чение имеет качество лабильных форм гумуса, которое зависит от доз и форм вносимых удобрений и мелиорантов в почву [6, 11, 12]. Последействие трех доз извести и внесение минеральных удобрений на их фоне неоднозначно воздействовало на групповой и фракционный состав гумуса (табл. 2).
Использование извести, а также совместное ее применение с минеральными удобрениями повышало в составе гумуса сумму фракций гуминовых кислот с 19,4 до 27,8%, на минеральном фоне она была 20,8%, в варианте без удобрений - 19,4%. Существенно увеличилась (с 2,3 до 7,8%) наиболее ценная фракция гуминовых кислот - ГК-2, связанная с кальцием и магнием в пахотном горизонте почвы, что подтверждается исследованиями [5-7] и указывает на то, что присутствие ионов кальция, при наличии которых процесс гумификации шел значительно глубже, способствовало образованию гуматов кальция, сравнительно устойчивых к биологической минерализации [5, 12, 13].
В результате использования минеральных удобрений и последействия извести содержание наиболее агрессивной фракции фульвокислот (ФВ 1а) снизилось с 4,3 до 1,5%, что положительно повлияло на соотношение суммы фракций гуминовых и фульвокислот [5, 12, 13]. Если в варианте без удобрений их соотношение было 0,44 в вариантах с дозой извести 1,0, 2,0 и 2,5 Нг оно составило 0,5-0,6, то внесение NPK по фону последействия трех доз извести оно повышалось до 0,58-0,72.
В вариантах без удобрений и внесения только минеральных удобрений соотношение суммы фракций гуминовых и фульвокислот составило 0,44-0,5. Здесь тип гумуса был фульватный, по другим вариантам - гуматно-фульватный, что указывает на по-
вышение его качества при использовании извести и минеральных удобрений.
Таким образом, длительное применение минеральных удобрений по фону последствия извести позволяет сделать следующие выводы: 1. Минеральные удобрения, совместно с мелиорантами, способствовали максимальному поступлению в почву пожнивно-корневых остатков многолетних трав (5,6-6,0 т/га с.в.) и получению значительного баланса гумуса (0,71-0,78 т/га) за счет нейтрализации кислых почв кальцием и магнием и переводу трудноусвояемых элементов питания в легкодоступные растения. 2. Известкование повышало количество гуминовых кислот и их устойчивость, способствовало образованию гу-матов кальция, повышая гумусированность сла-боокультуренных дерново-подзолистых почв. 3. Под действием минеральных удобрений и извести повышалась фракция гуминовых кислот ГК-2 (с 2,3 до 7,8%), снижалась наиболее агрессивная фракция фульвокислот ФК 1а (с 4,3 до 1,5%). Соотношение суммы гуминовых кислот к сумме фульвокислот повысилось с 0,44 до 0,64-0,72, а тип гумуса из фульватного (до 0,5) перешел в гу-матно-фульватный, что указывает на повышение плодородия дерново-подзолистой почвы, так как гумус является его основой.
Статья представлена в рамках программы УрО РАН № 18-8-49-17 «Продуктивность сельскохозяйственных культур с особенностями трансформации и стабилизации почвенного органического вещества в пахотных угодьях Европейского Северо-Востока (на примере средней тайги Республики Коми) на 2018-2020 гг.».
Литература
1. Когут Б.М. Принципы и методы оценки содержания трансформируемого органического вещества в пахотных почвах // Почвоведение, 2003, № 3. - С. 308-316.
2. Малышева Ю.А., Полякова Н.В., Платонычева Ю.Н. Содержание органического вещества в почве в звеньях севооборота с сидеральными культурами // Земледелие, 2008, № 2. - С. 16-17.
3. 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.
4. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. - Л.: Наука, 1980. - 222 с.
5. Орлов Д.С., Суханова Н.Н., Розанов М.С. Разнообразие и причины особенностей гумусового состояния почв России / Биогеография почв: Тез. докл. международ. конф. (Сыктывкар, 16-20 сентября 2002 г.). - Сыктывкар: Издательство Института биологии Коми НЦ УрО РАН, 2002. - С. 125-129.
6. Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф. Влияние известкования на фоне длительного действия и последействия на физико-химические показатели дерново-подзолистой почвы // Почвоведение, 2001, № 9. - С. 1103-1110.
7. Елькина Г.Я. Оптимизация минерального питания растений на дерново-подзолистых почвах. - Екатеринбург: Мираск, 2008. - 277 с.
8. Гришина Л.С., Орлов Д.С. Практикум по химии гумуса. - М.: Изд-во МГУ, 1981. - 352 с.
9. Журбицкий З.И. Влияние внешних условий на минеральное питание растений // Агрохимия, 1965, № 3. - С. 65-75.
10. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Тулина А.С. Стабилизация органического вещества в почве // Агрохимия, 2009, № 10. - С. 77-96.
11. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процесса его трансформации. - Л.: Наука, 1980. - 288 с.
12. Шарков И.Н. Концепция воспроизводства гумуса в почвах // Агрохимия, 2011, № 2. - С. 21-27.
13. Тейп Р. Органическое вещество почвы: Биологические и экологические аспекты. - М.: Мир, 1991. - 400 с.
14. Ekschmitt K., Liu M., Fox O. Strategies used by soil biota to overcome soil organic matter stability - why is dead organic matter left ower in the soil // Zeoderma, 2005, V. 128, № 1-2. - P. 167-176.
