CC BY
9
УДК 631.61:631.445.25(470.32)
ВЛИЯНИЕ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА И АГРОФИЗИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ТЁМНО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ОПОДЗОЛЕННОЙ ПОЧВЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ
НЕДБАЕВ ВН.,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, e-mail: nedbaevviktor @mail.ru.
Реферат. Изучено влияние 30-летнего применения приемов окультуривания на гумусовое состояние и агрофизические свойства темно-серой лесной оподзоленной среднесуглинистой почвы Центрального Черноземья Лесостепной зоны России. Установлено, что сочетание орга-но-минеральных удобрений (10 т органических удобрений и 140 кг действующего вещества NPK на гектар севооборотной площади) с известкованием (полными дозами CaCO3, рассчитанными по величине Нг), способствует насыщению поглощающего комплекса пахотного слоя почвы кальцием и магнием до 32-35 % и увеличивая содержание гумуса до 4,8 %.Интенсивное использование темно-серой лесной почвы приводит к ухудшению структурного состояния и снижению водостойкости структуры по сравнению с лесными естественными экосистемами. Следствием улучшения основных параметров потенциального плодородия почвы является повышение продуктивности севооборотов на 40-50 %.
Ключевые слова: темно-серая лесная оподзоленная почва, удобрения, известкование, гумус, структура, плотность сложения, порозность, водопроницаемость, продуктивность сельскохозяйственных культур.
IMPACT OF CULTURE ON CHANGE HUMUS CONTENT AND AGROPHYSICAL INDICATORS DARK GRAY FOREST PODZOLIZED SOIL OF THE CENTRAL CHERNOZEMIA
NEDBAEV V.N.,
сandidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Kursk State Agricultural Academy, e-mail: nedbaevviktor@mail.ru.
Essay. The influence of 30-year application of cultivation methods on the humus state and agrophysical properties of dark gray forest podzolized medium loamy soil of the Central Chernozem region of the Forest-steppe zone of Russia was studied. It has been established that the combination of organo-mineral fertilizers (10 tons of organic fertilizers and 140 kg of the active substance NPK per hectare of crop rotation area) with liming (full doses of CaCO3 calculated from the value of Hg) contributes to the saturation of the absorbing complex of the arable soil layer with calcium and magnesium up to 32-35% and increasing the humus content up to 4.8%. The result of improving the main parameters of potential soil fertility is an increase in the productivity of crop rotations by 40-50%.
Keywords: dark gray forest podzolized soil, fertilizers, liming, humus, structure, bulk density, porosity, water permeability, productivity of agricultural crops.
Введение. Чрезмерная антропогенная нагрузка на земельные ресурсы, бурные изменения форм хозяйствования и собственности на землю, стали основным содержанием преобразований в аграрном секторе экономики России за последние 30 лет, негативно сказались на плодородии зональных почв Центрального Черноземья [2, 3].
В современных интенсивных технологиях выращивания сельскохозяйственных культур
на темно-серых лесных оподзоленных почвах удобрения и химические мелиоранты имеют исключительное значение в повышении продуктивности полевых севооборотов и воспроизводстве плодородия почвы. Особенно это касается их влияния на трансформацию общих физических и агрохимических свойств, относящихся к относительно устойчивым параметрам плодородия. Достоверно оценить и определить параметры колебаний этих свойств
можно лишь в длительном стационарном опыте.
Актуальность этой проблемы связана с тем, что негативные параметры общих физических свойств, даже на фоне положительной динамики функциональных параметров плодородия (таких как физико-химические и агрохимические) нередко ограничивают продуктивность сельскохозяйственных культур.
Приостановлено действие программ по повышению плодородия почв, резко уменьшены объемы применения органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов. В жестких рыночных условиях при диспаритете цен на промышленную (горючее, техника, удобрения) и сельскохозяйственную продукции невозможно реализовать устоявшиеся подходы к воспроизводству плодородия почв: длиноротационный севооборот, многочисленные технологические операции по обработке почвы и уходу за растениями, обязательное применение органических и минеральных удобрений в научно обоснованных нормах. Поэтому актуальной, как никогда раньше, становится разработка обновленных подходов к воспроизводству плодородия почв в условиях сегодняшнего дня.
В Центральном Черноземье в течение длительного времени доминировала и продолжает доминировать несбалансированная дефицитная система земледелия. В результате почвы потеряли от 40 до 50 % гумуса от исходного целинного состояния. Урожаи последних лет-это, как правило, результат использования естественного плодородия почв и минеральных удобрений, что обуславливает их дальнейшее истощение и деградацию.
Поэтому все элементы современных систем земледелия необходимо пересмотреть через призму плодородия почв с учетом конкретных экологических и экономических особенностей того или другого землепользования.
Именно такой подход (анализ эффективности через влияние на основные параметры плодородия) надо реализовать в интенсивных технологиях (применение удобрений и мелиорантов) в условиях Центрального Черноземья, где в почвенном покрове 40 % занимают серые лесные почвы. Они, через генетически унаследованную кислотность, характеризуются незначительной гумусированностью верхних горизонтов (3,4%), неблагоприятными агрохимическими и физическими свойствами и слабой устойчивостью к разрушительному действию антропогенных факторов.
Если роль органических удобрений в оптимизации основных параметров плодородия (агрохимических и физических свойств почв элювиального типа не вызывает сомнения, то в отношении влияния минеральных удобрений на эти свойства в литературе встречаются противоречия: от негативного, до косвенного положительного [1, 6]. Кроме того, достаточно важен вопрос комплексного применения удобрений и мелиорантов, их взаимодействия и продолжительности действия на основные параметры плодородия почвы.
Промышленные удобрения остаются и без всякого сомнения будут оставаться в ближайшем будущем, особенно в условиях значительного сокращения объемов применения органических удобрений, одним из главных рычагов повышения производительности сельскохозяйственного производства (по разным оценкам они обеспечивают 40-50 % прироста продукции растениеводства). Поэтому исследования механизмов влияния удобрений на агрогенетические свойства темно-серой лесной почвы, с целью получения от них наибольшую отдачу с наименьшими негативными почвенно-экологическими последствиями являются актуальными и необходимыми.
Несмотря на то, что известкование широко применяют для устранения избыточной кислотности, оно остается еще недостаточно изученным с учетом использования разных известковых веществ для улучшения структуры и водно-физических свойств темно-серых лесных слабооподзоленных почв, сформированных на лессовидных карбонатных суглинках.
В связи с этим, целью наших исследований было изучение особенностей трансформации агрохимических и агрофизических свойств темно-серой лесной оподзоленной почвы и продуктивности севооборота под влиянием длительного применения приемов окультуривания (удобрений и мелиорантов) и обоснование мероприятий по повышению эффективности их использования.
Объект и методы исследований. Исследования проводились на трех однотипных по рельефу опорных площадках в течение 4 ротаций 7-польного полевого и прифермского севооборотов. Характер использования исследуемых участков (лес, пашня и пашня окультуренная) с 1992 г. по 2021 г. и количество внесенных за этот период удобрений и химических мелиорантов определяло степень их окультуренности.
Доза дефеката рассчитана по величине гидролитической кислотности (Нг) и содержания извести (СаС03) в нем. Органические удобрения вносили под вико-овсяную смесь и кукурузу на силос в дозах, соответственно, 10 т (по 50 т/га) на гектар севооборотной площади. Определение показателей агрохимических и физических свойств осуществляли по общепринятым методам.
Результаты исследований и их обсуждение. Исследуемая темно-серая лесная почва, находящаяся под лесом характеризовалась генетически унаследованной кислой реакцией почвенного раствора (рНКС1 4,6), имело повышенную концентрацию ионов водорода в твердой фазе почвы (Нг -4,2 мэкв на 100 г почвы), низкую насыщенность поглощающего комплекса почвы (ППК) ионами кальция и магния (17,3 %).Гумусово-элювиальный горизонт первого исследуемого участка (лес) имело содержание гумуса 5,20 %.
Замена природной экосистемы (лес) агро-ценозом и вовлечение целинной почвы в интенсивное сельскохозяйственное использование приводит к образованию пахотного слоя этой почвы, в котором перемешивались высо-когумусированный верхний горизонт (Не) с менее гумусированной нижней частью этого горизонта. Интенсивная обработка почвы повышало обменную кислотность, что, очевидно, свидетельствует об усилении процесса минерализации и оподзоливания. Так, на неудобренном участке (пашня) за двадцатилет-
ний период рНКС1 снизился на 0,4 ед. по сравнению с исходным состоянием, гидролитическая кислотность возросла на 1,0 мг-экв / 100 г почвы.
Повышение кислотности почвы и снижение степени насыщенности его основами привело к снижению гумуса на 1,8 %, поскольку растительные остатки в слабоокультуренных почвах не обеспечивало необходимого поступления органического вещества.
Регулярное внесение органических и минеральных удобрений, обеспечивало насыщение ККП обменными основаниями, особенно кальцием. Это способствовало медленному ежегодному повышению содержания гумуса в почве на 0,06-0,07%.
Известкование предотвращает разрушение структуры темно-серых лесных почв и выносу из них наиболее ценной в сельскохозяйственном понимании части, а именно коллоидов. По выражению А.Н. Соколовского, «стражем почвенной структуры и самого почвенного тела является кальций», а единственным, безальтернативным способом восполнения его содержания в почвах является внесение каль-цийсодержащих веществ [5].
Окультуривание (таблица 2) свидетельствует о стабильном увеличении содержания активного гумуса в темно-серой лесной почве, способствует коагуляции и закреплению общего гумуса, образованию водопрочной агрономически ценной структуры.
Угодье Генетический горизонт Гумус, % рНксь Нг, мг.экв на 100 г почвы Б ЕКО V, %
Лес А1(Не) 0-10 5,20 4,6 4,2 21,8 25,3 80,6
Пашня А1(Не)пах 0-20 3,4 4,2 5,4 27,0 32,4 86,8
Пашня окультуренная А1(Не)пах 0-22 4,8 5,6 3,0 30,6 34,2 87,2
Таблица 2 - Влияние окультуривания темно-серой лесной оподзоленной почвы на содержание активного и пассивного гумуса____
Генетический Активный Пассивный АГ:ПГ
Угодье горизонт гумус (АГ) гумус (111)
индекс мощность, см
Лес Не 3-20 1.04/20,0 4,16/80,0 0,25
Пашня Не пах 0-20 1,05/40,0 1,58/60,0 0,66
Пашня окультуренная Не пах 0-27 2,03/42,0 2,82/58,0 0,72
В числителе -% к массе абсолютно сухой почвы; в знаменателе-% к общему содержанию гумуса
Таблица 1 - Влияние окультуривания на основные показатели плодородия тёмно-серой лесной оподзоленной почвы
Таблица 3 - Влияние окультуривания на изменение агрегатного состава и максимальной гигроскопичности верхних горизонтов разных угодий темно-серой лесной почвы_
Угодье Генетический горизонт Содержание агрегатов, % Максимальная гигроскопичность, %
более 3 мм 3-1 мм 1-0,25 мм менее 0,25 мм
Лес А1(Не) 0-10 18,0 25,1 39,3 17,6 7,8
Пашня А1(Не)пах 0-20 23,6 19,1 36,5 21.8 8,0
Пашня окультуренная А1(Не)пах 0-22 21,3 20,7 42,9 15,1 8,3
Таблица 4 - Изменение некоторых агрофизических показателей темно-серой лесной почвы
Угодье Глубина Плотность Плотность Общая
отбора твердой фазы сложения пористость
почвы почвы
Лес 10-20 2,51 1,18 53,0
25-35 2,61 1,32 49,4
Пашня 0-20 2,58 1,18 54,3
25-35 2,62 1,34 50,0
Пашня окультуренная 0-20 2,56 1,15 55,1
27-35 2,62 1,30 51,2
Водостойкость почвенной структуры обеспечивает пассивный гумус [5, 6]. Теоретически это обосновывается тем, что:
во-первых, применение извести вместе с удобрениями способствует накоплению гума-тов кальция, которые играют ведущую роль в цементации агрегатов;
во-вторых, в результате известкования подвижный алюминий постепенно переходит в Л1(ОН)з, который также участвует в связывании почвенных частиц, образуя с гумусовыми кислотами комплексногетерополярные соли;
в-третьих, известкование, препятствуя переходу ККП] Н+ ^ ККП] Л13+ ^ ККП] Н+ , предотвращает разрушение алюмосиликатной части почвы и вынесению этих продуктов за пределы пахотного слоя.
Экспериментальным подтверждением этого является повышение агрономически ценных макроструктурных агрегатов (более 0,25 мм) в результате совместного внесения органоми-неральных удобрений и химических мелиорантов (таблица 2). Величина максимальной гигроскопичности находится в прямой зависимости от содержания гумуса.
На окультуренной пашне плотность твердой фазы почвы практически не изменяется по отношению к неокультуренным вариантам (таблица 3). Плотность сложения почвы снижается в пахотном и подпахотном горизонтах, обусловливая повышение общей скважности (пористости).
Динамика урожаев выращиваемых культур за тридцатилетний период является практическим критерием плодородия почвы. Только совместное внесение органических и минеральных удобрений и известкование приводит к увеличению продуктивности севооборота на 40,0 - 50,0 % и существенному улучшению основных показателей потенциального плодородия почвы.
Заключение. Интенсивное сельскохозяйственное использование темно-серых лесных почв создает новый пахотный горизонт, водно-физические и агрохимические показатели которого существенно изменяются в зависимости от степени их окультуривания.
1. Содержание гумуса в целинных почвах (лес) составляет 5,2 %. При вовлечении в сельскохозяйственное использование серых лесных почв в первые десятилетия наблюдается снижение содержания гумуса до 3,4%, причем не только в верхних, но и в более глубоких генетических горизонтах.
2. Приемы окультуривания (органические и минеральные удобрения, известкование, травосеяние и др.) за тридцатилетний период привели к повышению содержания гумуса в пахотном горизонте до 4,8 %. Комплекс окультуривающих мероприятий изменяет состав почвенного коллоидного комплекса (ПКК) в сторону существенного увеличения в нем кальция и магния и снижения водорода, алюминия и железа. Обменно-поглощенные катионы кальция и магния приводят к нейтра-
лизации реакции почвенного раствора, снижению гидролитической кислотности и повышению агрономически ценных макрострук-турных агрегатов (более 0,25 мм).
3. Окультуривание темно-серой лесной почвы приводит к количественным и качественным изменениям, к существенной трансформации почвенного профиля, формируя новый генетический (пахотный) горизонт, кото-
рый по агрогенетическим показателям приближается к чернозему выщелоченному.
Повышение потенциального плодородия темно-серой лесной оподзоленной почвы Центрального Черноземья России требует комплексного применения минеральных, органических удобрений и химических мелиорантов с целью одновременного устранения избыточной кислотности, повышения содержания гумуса, улучшения физических свойств.
Список использованных источников
1. Муха В.Д. Естественно-антропогенная эволюция почв (общие закономерности и зональные особенности). - М.: КолосС, 2004. - 271 с.
2. Недбаев В.Н., Малышева Е.В. Гумусовое состояние почв Центрального Черноземья и пути повышения его содержания // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2018. - № 9. - С. 94-97.
3. Недбаев В.Н., Малышева Е.В. Содержание гумуса в темно-серых лесных почвах и его трансформация в агроландшафтах Центрально-Черноземной зоны // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2018. - № 8. - С. 65-70.
4. Недбаев В.Н., Малышева Е.В., Балакина Т.Р. Влияние мелиоративной смеси на агрохимические свойства темно-серой лесной почвы Центрального Черноземья и продуктивность озимой пшеницы // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2019. - № 9. -С. 47-58.
5. Соколовский А.Н. Избранные труды. - К.: Урожай, 1971.
6. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю. Роль и значение органического вещества в образовании и устойчивости почвенных агрегатов // Почвоведение. - 2003.
7. Вильямс В.Р. Прочность и связность структуры почвы // Почвоведение. - 1935. - № 5-6. -С. 797-814.
Spisok ispoFzovanny'x istochnikov
1. Muxa V.D. Estestvenno-antropogennaya e'volyuciya pochv (obshhie zakonomernosti i zonal'ny'e osobennosti). - M.: KolosS, 2004. - 271 s.
2. Nedbaev V.N., Maly'sheva E.V. Gumusovoe sostoyanie pochv Central'nogo Chernozem'ya i pu-ti povy'sheniya ego soderzhaniya // Vestnik Kurskoj gosudarstvennoj sel'skoxozyajstvennoj aka-demii. - 2018. - № 9. - S. 94-97.
3. Nedbaev V.N., Maly'sheva E.V. Soderzhanie gumusa v temno-sery'x lesny'x pochvax i ego transformaciya v agrolandshaftax Central'no-Chernozemnoj zony' // Vestnik Kurskoj gosudarstvennoj sel'skoxozyajstvennoj akademii. - 2018. - № 8. - S. 65-70.
4. Nedbaev V.N., Maly'sheva E.V., Balakina T.R. Vliyanie meliorativnoj smesi na agroximicheskie svojstva temno-seroj lesnoj pochvy' Central'nogo Chernozem'ya i produktivnost' ozimoj pshenicy // Vestnik Kurskoj gosudarstvennoj sel'skoxozyajstvennoj akademii. - 2019. - № 9. -S. 47-58.
5. Sokolovskij A.N. Izbranny'e trudy'. - K.: Urozhaj, 1971.
6. Shein E.V., Milanovskij E.Yu. Rol' i znachenie organicheskogo veshhestva v obrazovanii i ustojchivosti pochvenny'x agregatov // Pochvovedenie. - 2003.
7. Vil'yams V.R. Prochnost' i svyaznost' struktury' pochvy' // Pochvovedenie. - 1935. - № 5-6. -S. 797-814.
