CC BY
28
THE ACCUMULATION OF PKO WINTER WHEAT DEPENDING ON FERTILIZERS, PREDECESSORS AND METHOD OF TILLAGE A Shiryaev
Abstract. The application of mineral fertilizers leads to increased mass of crop residues of winter wheat for all options experience. After perennial grasses PKO in soil is higher than after pea. Typical weight of root residues from soil layer 0-10 cm 20-30 cm layer Key words: tillage, shallow tillage, no-till treatment, crop-root residues, fertilizer dose, root development, soil layers, winter wheat.
ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, УДОБРЕНИЙ И СОРТА ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ
А.И. Титовская
Аннотация. Наибольшее количество пожнивно-корневых остатков в слое 0-40 см накапливает сорт Одесский 115. Способы обработки и дозы удобрений оказали влияние на накопление пожнивно -коневых остатков различными сортами ячменя. Повышение дозы минеральных удобрений с (рекомен-
дуемая доза) до приводило к увеличению
количества органических остатков ячменя в почве при всех способах обработки. Основная масса корней при всех способах основной обработки находилась в слое 020 см. Повышение дозы минеральных удобрений приводило к увеличению процентного содержания фосфора в корневых остатках изучаемых сортов на вспаханных и обработанных чизелем делянках.
Ключевые слова: пожнивно-корневые остатки, вспашка, минимальная, безотвальная обработка почвы, сорт ячменя, удобрения
Биологизация и экологизация современных систем земледелия вызывают необходимость расширения биологических знаний, основ технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Системный подход к изучению и конструированию агроэкосистем увеличивает значение изучения их отдельных компонентов, являющихся структурными элементами общей биологической системы.
Гюнтер Кант (1982) подчеркивал, что "при растениеводстве на промышленной основе биологические принципы во взаимодействии с физическими и химическими играют существенную роль в восстановлении почвенного плодородия и поэтому их необходимо исследовать, учитывать и использовать ... в век техники и химии ... экономически выгодно работать не вопреки природе, а в согласии с нею" [1.- С. 14].
Среди биологических факторов плодородия особая роль принадлежит органическому веществу. Это объясняется глобальным воздействием данного фактора плодородия на все агрономически важные свойства почвы. На пахотных почвах с отчуждением большей части урожая полевых культур основным, а часто и единственным источником органического вещества служат надземные и корневые остатки растений.
Поступление органического вещества с пожнивно-корневыми остатками широко изучались в литературе. Особое значение имеет органическое вещество на смытых почвах склонов. В результате действия эрозионных процессов плодородие таких почв падает, уменьшается мощность гумусового горизонта, понижается содержание гумуса. Создается замкнутый круг: чем меньше гумуса в почве, тем хуже водопроницаемость и водоудерживающая способность ее, тем сильнее эрозионные процессы, тем быстрее теряется гумус, ухудшаются все агрофизические свойства. Следовательно пополнение почвы органическим веществом является одной из важнейших задач защиты почв от эрозии, повышения ее плодородия [2. - С. 32].
Такие элементы системы земледелия, как обработка почвы, удобрения, различные по экологической устойчивости сорта влияют на урожайность сельскохозяйственных культур. Учитывая то, что между урожайностью основной продукции и корневыми остатками существует довольно тесная корреляционная связь, можно предположить, что данные элементы системы земледелия окажут влияние на количество пож-нивно-корневых остатков [3.-С.38; 4.-С.12; 5.-С. 39].
Полевые опыты проводились в учхозе "Центральное" Белгородской государственной сельскохозяйственной академии. Опытный участок располагался на склонах 4-5° южной экспозиции и 6-8° северной экспозиции. Преобладающая почва - чернозем типичный среднемощный среднегумусный слабо- и среднеэроди-рованный тяжелосуглинистого механического состава.
Опыт трехфакторный по схеме 3*2*2.
В опыте изучались два сорта ячменя: Одесский 115 и Визит.
В опыте изучались три системы обработки почвы:
- вспашка на глубину 20-22 см плугом ПЛН-5-35, которой предшествовало дисковое лущение стерни на 6-8 см;
- мелкая обработка заключалась в дисковом лущении на 6-8 см и лемешном - на 8-10 см;
- безотвальная обработка на глубину 20-22 см проводилась чизельным плугом ПЧ-2,5, ей так же предшествовало дисковое лущение стерни на 6-8 см.
Изучались две дозы питания:
- рекомендуемая, в которой использовали рекомендованные дозы удобрений; основное внесение - N7оP7оK7о (кг д. в. на 1 га), при посеве вносили ^^10К10 (кг д. в. на 1 га);
- расчетная (на 2,5 % использования ФАР) доза удобрений определялась по нормативам баланса с учетом поступления питательных веществ с пожнивно-корневыми послеуборочными остатками. Осенью вносили ^оР^К^ (кг д. в. на 1 га), при посеве №К по 10 кг д. в. на 1 га.
Делянки размещали систематически в один ярус. Повторность трехкратная. Общая площадь делянки первого порядка - 1080 м2 (18*60), . второго порядка - 540 м2 (9*60), третьего порядка - 270 м2 (9*30). Учетная площадь делянки - 100 м2.
Исследования проводили строго в соответствии с общими методическими разработками Б.А. Доспехова [6].
Анализ полученных нами данных по влиянию способов обработки и доз удобрений на накопление пожнивно-коневых остатков различными сортами ячменя показал, что сорт Одесский 115 накапливал наибольшее количество свежего органического вещества на вспаханных делянках (таблица 1)
Наименьшее количество пожнивно-корневых остатков этот сорт накапливал на делянках с мелкой обработкой. Разница по этому показателю между делянками со вспашкой и мелкой обработкой составила при рекомендуемой дозе удобрений 0,19 т/га, при расчетной 0,32 т/га. Различия по накоплению пожнивно-
корневых остатков между вспашкой и мелкой обработкой математически достоверны при расчетной дозе удобрений. На делянках с безотвальной обработкой сорт Одесский 115 оставил в почве несколько меньше пожнивно-корневых остатков, чем на делянках со вспашкой. Но эта разница во все годы исследований оказалась недостоверной.
Таблица 1 - Влияние способов основной обработки почвы и удобрений на количество пожнивно-корневых
Повышение дозы минеральных удобрений с М70Р70К70 (рекомендуемая доза) до К110Р90К80 (рассчет-ная доза) приводило к увеличению количества органических остатков ячменя в почве при всех способах обработки.
Различия по накоплению в почве пожнивно-корневых остатков сортом Визит по способам основной обработки были математически недостоверны во все годы исследований.
Повышение дозы минеральных удобрений приводило к увеличению накопления пожнивно-корневых остатков этого сорта.
Накопление пожнивно-корневых остатков у сорта Одесский 115 в большей степени зависело от способа основной обработки, а сорта Визит от дозы удобрений.
Результаты наших исследований показали, что наибольшее количество пожнивно-корневых остатков в слое 0-40 см накопил сорт Одесский 115. В среднем за три года после уборки этого сорта в почве оставалось 3,7 т/га свежего органического вещества. Сорт Визит накопил в почве на 0,39 т/га свежего органического вещества меньше, и достоверно уступил по этому показателю сорту Одесский 115.
На смытых почвах склонов, имеющих пониженное содержание гумуса особенно в подпахотном горизонте, основная масса корней размещается в верхних слоях. Поскольку именно этот слой наиболее сильно смывается в процессе эрозии, дифференциация почвенного плодородия между смытыми и несмытыми почвами усиливается. Эти причины делают очевидным необходимость создания условий для накопления корневой массы в более глубоких горизонтах.
В наших опытах анализ накопления органических остатков ячменя по слоям почвы показал, что их основная масса при всех способах основной обработки находилась в слое 0-20 см. Причем, если при вспашке и обработке почвы чизелем пожнивно-корневые остатки относительно равномерно распределялись по слоям почвы, то мелкая обработка приводила к их концентрации в слое 0-10 см.
Такой характер формирования корневой системы крайне нежелателен на склонах. В слое 5-10 см температура почвы на южном склоне летом в дневные часы в малооблачную погоду на 2-3 оС выше, чем на равнине. Поверхностный слой почвы на склоне быстрее чем на равнине пересыхает, питательные вещества, сосредоточенные в нем становятся недоступными для растений. Неглубокая же корневая система не в состоянии обеспечить растения водой и питательными веществами за счет более глубоких слоев. Это приводит к сни-
жению урожая основной продукции и меньшему накоплению органических остатков в почве.
В наших исследованиях проводилось изучение содержания в поступающей в почву органической массе основных элементов питания (К, Р, К, Са).
Содержание элементов питания в пожнивно-корневых остатках ячменя зависело от способов основной обработки почвы и от дозы удобрений. Наибольшее процентное содержание азота в корневых остатках ячменя сорта Одесский 115 наблюдалось на вспаханных делянках (1,28 %), наименьшее - на делянках с мелкой обработкой при рекомендуемой дозе удобрений (1,04 %) и на делянках с безотвальной обработкой при расчетной норме удобрений (1,04 %).
В корневых остатках сорта Визит максимальное процентное содержание азота было на делянках с безотвальной обработкой, при расчетной дозе удобрений (1,41 %), минимальное - на вспаханных делянках (1,08 - 1,09 %).
Наименьшее процентное содержание фосфора в остатках изучаемых сортов ячменя было на делянках с мелкой обработкой. На вспаханных делянках и делянках с безотвальной обработкой процентное содержание фосфора в пожнивно-корневых остатках было значительно выше. Максимальное количество этого элемента содержалось в корневых остатках Визита на вспаханных делянках при расчетной норме удобрений (0,15%).
С увеличением нормы минерального питания процентное содержание фосфора в корневых остатках на вспаханных и обработанных чизелем делянках увеличивалось, а на делянках с мелкой обработкой оставалось без изменения.
Наибольшее накопление калия отмечено на делянках с безотвальной обработкой у сорта Визит (0,52 -0,56 %).
В корневых остатках сорта Одесский 115 максимальное содержание кальция было на обработанных чизелем делянках, минимальное на делянках с мелкой обработкой почвы. У сорта Визит больше кальция в корневых остатках было на вспаханных делянках.
Таким образом мелкая обработка почвы приводила к уменьшению процентного содержания основных элементов питания в корневых остатках за исключением калия у сорта Одесский 115. По сорту Визит такой закономерности не выявлено.
Повышение дозы минеральных удобрений приводило к увеличению процентного содержания фосфора в корневых остатках изучаемых сортов на вспаханных и обработанных чизелем делянках. Процентное содержание азота значительно повысилось только в корневых остатках сорта Визит на делянках с безотвальной обработкой.
Анализ накопления питательных веществ с пож-нивно-корневыми остатками показал, что максимальное их количество оставлял в почве сорт ячменя Одесский 115 на вспаханных делянках при расчетной дозе удобрений с его пожнивно-корневыми остатками в почву поступало: азота 41,3 кг/га, фосфора - 4,4 кг/га, калия - 15,2 кг/га, кальция - 12,9 кг/га. На делянках с мелкой обработкой, при рекомендуемой норме удобрений этот сорт оставил в почве значительно меньше питательных элементов: азота - 30,4 кг/га, фосфора - 3,0 кг/га, калия 14,3 - кг/га, кальция 9,3 кг/га. Сорт Визит больше всего оставил в почве азота (38,6 кг/га) на делянках с чизельной обработкой при расчетной норме удобрений, калия (14,9 кг/га) на тех же делянках при рекомендуемой норме удобрений, фосфора и кальция на вспаханных делянках при расчетной норме (4,2 кг/га, 13,2 кг/га соответственно).
остатков в слое 0-40 см, т/га
Сорт ячменя Вспашка Мелкая Безотвальная
1* 2** 1* 2** 1* 2**
Одесский 115 3,73 3,90 3,54 3,58 3,65 3,86
Визит 3,22 3,41 3,25 3,35 3,28 3,33
НСР05 А - 0,25 В и АВ - 0,25
Фактор А - обработка. Фактор В - удобрения. 1* - рекомендуемая доза удобрений 2** - расчетная доза удобрений
Почва - источник питательных элементов для растений. Эта функция почвы относится к числу наиболее важных и наиболее изученных. Однако, следует помнить, что практически все питательные вещества, усваиваемые корнями растений, связаны с микробиологическими превращениями: они освобождаются либо в процессе переработки растительных остатков, либо в результате протекания окислительно-восстановительных процессов, осуществляемых то же микроорганизмами.
В питании растений особенно велика роль ризопла-ны, так как микробы, населяющие поверхность корней, обогащают их не только легкодоступными соединениями азота, фосфора и калия, но и различными веществами, стимулирующими рост растений: витамины, ауксины, гибберлины, цитокинины, фузиконцины.
Одним из основных факторов антропогенного воздействия на биологическую активность почвы является способ ее обработки. По мнению одних авторов при вспашке значительно увеличивается численность аэробной микрофлоры, интенсивность разложения свежего органического вещества при одновременном уменьшении коэффициента гумификации, возрастают темпы минерализации, что при недостаточном поступлении свежих органических остатков приводит к уменьшению содержания гумуса в почве. При безотвальной обработке биологическая активность несколько уменьшается, а в составе микробных ассоциаций увеличивается численность факультативных анаэробных бактерий, в результате чего микробиологическое разложение свежего органического вещества замедляется, а коэффициент гумификации увеличивается [7.-С.124].
Литературные данные и выводы оказываются самыми противоречивыми. Кроме того, они свидетельствуют о недостаточной изученности этого вопроса на смытых почвах склонов. Поэтому, при анализе систем основной обработки почвы в конкретной почвенно-климатической зоне, на конкретных участках рельефа необходимо знать, какие микробиологические процессы в почве будут им сопутствовать, что позволит наиболее рационально применять их на практике.
Деятельность микроорганизмов является основным фактором разложения органического вещества в почве. Интенсивность этого процесса часто характеризуется быстротой выделения СО2 почвой. Жизнедеятельность микроорганизмов в почве связана с окислением связанного углерода до СО2. Количество продуцированного при этом СО2 зависит от количества микроорганизмов и интенсивности их обмена веществ. Поэтому изменения в интенсивности выделения СО2 дают представление о масштабе деятельности микроорганизмов.
Результаты исследований в нашем опыте показали, что выделение почвой углекислоты изменяется в зависимости от способа основной обработки почвы (таблица 2).
Максимальное количество СО2 из почвы выделялось на делянках, обработанных чизелем, минимальное - на делянках с мелкой обработкой. Причем, если при рекомендуемой дозе удобрений разница между делянками с безотвальной и с мелкой обработками по этому показателю составила 15 мг/кг почвы, то при расчетной дозе удобрений эта разница увеличилась до 100 мг/кг почвы. Удобрения неоднозначно повлияли на выделение углекислоты почвой. Так если увеличение дозы минеральных удобрений с ^оР7оК7о до ^1о Р9оК8о на делянках со вспашкой и с мелкой обработкой приводило к уменьшению продуцирования почвой СО2 соответственно на 16 и 34 мг/кг почвы, то на делянках
обработанных чизелем увеличение дозы удобрения приводило к увеличению этого показателя на 51 мг/кг почвы.
Таблица 2 - Влияние способов основной обработки на продуцирование углекислоты под ячменем, мг/кг почвы
Из анализа полученных данных видно, что если вспашка обеспечивала относительно высокий уровень биологической активности пахотного слоя почвы за счет верхнего 0-10 см и нижнего 10-20 см горизонтов примерно в равной степени, то при мелкой обработке -прежде всего за счет слоя 0-10 см. Причем разница по выделению СО2 между слоями 0-10 и 10-20 см при мелкой обработке составляла 77-100 мг/кг почвы. На делянках, обработанных чизелем, дифференциация между слоями была меньше. Она наблюдалась лишь при расчетной дозе удобрений, на фоне значительного повышения биологической активности всего пахотного слоя.
Корневая система ячменя в наших опытах находилась преимущественно в слое 0-20 см. Анализ данных по выделению углекислоты в этом слое показывает, что мелкая обработка почвы приводила к уменьшению этого показателя при обеих дозах удобрений относительно чизельной обработки и вспашки.
Список использованных источников
1 Кант Г. Зеленое удобрение (перев. с немецкого). -М.: Колос, 1982.-123 с.
2 Котлярова О.Г. Ландшафтная система земледелия Центрально-Черноземной полосы. - Белгород, 1995. - 293 с.
3 Влияние сидеральных культур и способов их заделки на микробиологическую активность почвы и урожайность подсолнечника и кукурузы на зерно / С.А Лин-ков, А.В. Акинчин, А.С. Закараев, А.С. Федоров // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2о14. - №9. - С. 36-38.
4 Влияние способов основной обработки почвы и удобрений на возврат в почву элементов питания с корневой массой кукурузы / А.В. Ширяев, А.В. Акинчин, Л.Н. Кузнецова // Кукуруза и сорго. - 2ооб. -№ 6. - С. 10-12.
5 Ширяев А.В., Кузнецова Л.Н. Влияние систем обработки почвы на рост и развитие кукурузы на зерно // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. -2о14. - № 9. - С. 38-4о.
6 Доспехов В.А. Минимальная обработка почвы: направление исследований и перспективы внедрения в производство // Земледелие. - 1978. - № 9. - С. 26-31.
7 Биологические основы плодородия почвы / О.А. Берестецкий и др. - М.: Колос, 1984.-287 с.
Информация об авторе
Титовская Алла Ивановна, доцент кафедры земледелия и агрохимии, Белгородский ГАУ имени В.Я. Горина, тел. 8915-562-15-34.
Слой почвы, см Вспашка Мелкая Безотвальная
1* 2** 1* 2** 1* 2**
о-1о 435 424 457 4о2 44о 528
1о-2о 418 413 38о 3о2 435 468
о-2о 426 418 418 352 438 498
2о-4о 336 3о3 338 369 347 379
о-4о 396 38о 392 358 4о7 458
1* - рекомендуемая доза удобрений
2** - расчетная доза удобрений
INFLUENCE OF TILLAGE, FERTILIZERS AND VARIETIES OF SPRING BARLEY ON BIOLOGICAL INDICATORS OF FERTILITY A.I. Titovskaya
Abstract. The largest number of crop-root residues layer 0-40 cm accrue grade Odesskij 115. Processing methods and doses of fertilizers influenced the accumulation of crop-root residues of different varieties of barley. Increasing doses of mineral fertilizers with N70P70K70 (the recommended dose) to N110P90K80 led to increasing amounts of organic residues of barley in the soil when all processing methods. The bulk of the roots in all ways the main processing was in the layer 0-20 see Increasing doses of mineral fertilizers has led to an increase in the percentage of phosphorus in root residues of the studied varieties on plowed and treated chisel cultivator plots.
Keywords: crop-root residues, tillage, minimum, subsurface soil treatment, barley, fertilizer.
СОСТОЯНИЕ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ПЛОДОРОДИЯ
А.И. Стифеев, Е.А. Иванова, Е.А. Бессонова, О.В. Никитина, Е.Н. Судженко, П.П. Черников, Е.С. Николаева
Аннотация. Приведено состояние пахотных земель Центрального Черноземья. Определены основные причины деградации почвенного покрова, связанные с эрозией почв, загрязнением их тяжелыми металлами, под-кислением и снижением основного компонента плодородия гумуса. Отмечено уменьшение площади пахотных земель в результате горнорудного производства, строительства, создания полигонов захоронения бытовых отходов. Предложены меры по стабилизации и повышению почвенного плодородия.
Ключевые слова: почва, почвенные ресурсы, пахотные земли, деградация, плодородие, гумус, эрозия, горные породы, отвалы, техногенные ландшафты, хвосто-хранилища, нарушенные земли, плодородие.
Почва - основная составляющая биосферы. Она относится к невосполнимым природным ресурсам, процесс ее естественного формирования чрезвычайно длителен и составляет несколько тысяч лет [1]. На протяжении десятка веков почва является средством сельскохозяйственного производства. По данным [2] 93% продовольствия в мире производиться с использованием почвенных ресурсов. Вместе с тем, в результате антропогенного воздействия около 2 млрд. га плодородных земель потеряно, что больше всей площади современного мирового земледелия (1,5 млрд. га).
Почвенный покров России в настоящий период оценивается в 210 млн. га. В Государственном докладе о состоянии и охране окружающей среды отмечается, что за последние 10 лет площадь эрозионно-опасных сельскохозяйственных угодий возросла на 0,4 %. В том числе пашни на 66,4%, площадь переувлажненных, засоленных, кислых соответственно на 6,6 %, 5,9%, 6,9%. В 2013 г. площадь обследованных сельскохозяйственных угодий в составе земель сельскохозяйственного назначения составила 8879,43 тыс. га, из них подвержено ветровой эрозии 11,62 тыс.га (13%), водной -1357,73 тыс. га (15%), засолено - 248,49 тыс. га(3%), переувлажнено 490,2 тыс. га (5%) [3]. За годы перестройки в агропромышленном государственном комплексе России площадь эрозионно-опасных земель возросла до 130,1 млн. га. Результаты мониторинга пахотных угодий России на 1 января 2014 года свидетельствует о том, что 34 % или 34,6 млн. га имеют высокий уровень кислотности [4].
Почвенный покров Центрального Черноземья (ЦЧ) обладает исключительной сельскохозяйственной ценностью, позволяющий тысячелетиями возделывать сельскохозяйственные культуры, обеспечивающие потребность в них, многим районам России. Вместе с тем, за последнее 40 лет черноземные и серые лесные поч-
вы, подвергаются значительным антропогенным воздействиям, связанным с высокой распаханностью территории (65%) , использованием тяжелой сельскохозяйственной техники, нарушением севооборотов, приемов и способов внесения удобрений, значительным увеличением применения пестицидов, особенно под пропашные культуры (сахарная свекла). Повсеместно отмечается декальцинация верхнего гумусового слоя почв. Количество почвенной мезофауны сократилось в 10 раз по сравнению с почвами ЦентральноЧерноземного заповедника, приостанавливаются биотические процессы, что в свою очередь приводит к снижению азотфиксирующей способности почвенного микронаселения. Почвенный покров пахотных земель ЦЧ представлен в таблице 1.
Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что почвенный покров пахотных земель представлен черноземами выщелоченными и оподзоленными, площадь которых составляет 4424 тыс. га (41,3 %),черноземами типичными - 3728 (34,8%),черноземами обыкновенными 1560 (14,6 %),черноземы южными 42 (0,4 %), серыми лесными 756,0 (7 %) и прочими почвами(1,9 %). Содержание основного компонента гумуса колеблется от 8,1 % (черноземы типичные) до 3,7 % (серые лесные почвы), что свидетельствует о высоком потенциальном плодородии почв. В связи с этим, охрана почвенных ресурсов и повышение их плодородия является актуальной проблемой современности. Состояние почвенных ресурсов в настоящее время вызывает большую тревогу и озабоченность. Ежегодно отмечается увеличение площади деградированных почв как в России, а так же в Центральном Черноземье.
Уставлено пять типов деградации почв.
Физическая, связанная с удалением плодородных частиц (водная эрозия, дефляция, планировочные работы) и переорганизацию почвенной массы (переуплотнение, обеструктурирование, стилизация, переувлажнение и др.). Наиболее негативно для почв ЦЧ влияет фи-
Таблица 1 - Площади пахотных земель ЦЧ и содержание в них гумуса, %_
Тип и подтип почв тыс. га. % Содержание гумуса, %
Черноземы выщен. и оподзолен. 4424,0 41,3 5,7
Черноземы типичные 3728,0 34,8 8,1
Черноземы обыкн. 1560,0 14,6 6,6
Черноземы южн. 42,0 0,4 5,0
Серые лесные 756,0 7,0 3,5
Прочие почвы 195,0 1,9 от 1,9 до 6,98
Итого 10705,0 100,0
