CC BY
35
УДК 631.8:631.417:631.445.41
ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО
Н.А. ЧУЯН, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
О.Г. ЧУЯН, доктор биологических наук, зав. лабораторией
Г.М. БРЕСКИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, ул. Карла Маркса, 70б, г. Курск, 305021, Россия,
E-mail: chujn@r46.ru
Резюме. Изучено влияние различных доз минеральных удобрений и извести на содержание органического вещества и его составляющих - гумуса и негумифицированного органического вещества (НОВ) в черноземе типичном на фоне внесения растительных остатков и без них. Увеличение содержания НОВ в почве за ротацию зернопропашного севооборота «сахарная свекла - ячмень - горох - озимая пшеница» в опыте в зависимости от минеральных удобрений и извести составило 0,28-0,49% на фоне внесения растительных остатков и 0,19-0,34% без их использования. Наибольшее накопление НОВ происходило на фоне поверхностного компостирования растительных остатков с низкой дозой извести (50 кг/т) и при примененных дозах удобрений составило 0,54-0,57%. Корреляционная зависимость содержания гумуса и НОВ от исследуемых факторов (внесение извести, растительных остатков и минеральных удобрений) была статистически значимой. Без растительных остатков только сочетание низких и средних уровней факторов (минеральные удобрения и известь) повышало содержание гумуса. Внесение побочной продукции в качестве органического удобрения оказалось наиболее эффективным в повышении содержания органического вещества и способствовало снижению депрессирующего влияния высоких доз минеральных удобрений (N510P65Cft650 за ротацию севооборота) на содержание НОВ и гумуса в пахотном слое чернозема типичного. Ключевые слова: органическое вещество почвы, гумус, негу-мифицированное органическое вещество, растительные остатки, минеральные удобрения, известь, чернозем типичный. Дляцитирования: ЧуянН.А., Чуян О.Г., Брескина Г.М. Влияние органических и минеральных удобрений на изменение содержания органического вещества чернозема типичного// Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. №2. С. 8-10.
Солома и растительные остатки - незаменимый источник воспроизводства органического вещества
в почве [1, 2]. Ценность соломы как органического удобрения заключается в потенциальном повышении плодородия и урожайности последующих культур благодаря улучшению гумусного состояния почвы, особенно при систематическом ее применении [3].
Использование излишков соломы на удобрение -один из путей решения проблемы бездефицитного баланса гумуса и, по сравнению с внесением навоза, - наиболее простой, доступный и дешевый способ регулирования гумусного состояния почвы [4]. Из применяемых органических удобрений солома содержит наибольшее количество органического вещества - 70% и более [5], поэтому в результате ее запахивания в почве складывается положительный гумусовый баланс [6]. Наиболее эффективна заделка соломы вместе с минеральными удобрениями, что в 3 раза ускоряет ее разложение [7]. Создание защитного покрова при поверхностном компостировании свежего органического вещества обеспечивает благоприятные условия для активизации микробиологических процессов в более увлажненном верхнем слое почвы и тем самым способствует образованию гумуса.
Совместное внесение органических и минеральных удобрений, наряду с их непосредственным действием по обеспечению растений питательными веществами, влияет также на процессы превращения органического вещества в почве и потенциал ее продуктивности [8].
Цель наших исследований - изучение влияния органических (солома и растительные остатки) и минеральных удобрений, а также извести на изменение содержания органического вещества в пахотном слое чернозема типичного.
Условия, материалы и методы. В опытном хозяйстве ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии (Мед-венский район Курской области) на водораздельном плато был заложен мелкоделяночный полевой опыт (2006-2009 гг.), площадь делянок 20 м2.
Таблица 1. Изменение содержания органического вещества чернозема типичного на фоне поверхностного компостирования побочной продукцией ПК ОВПП (2 т с.о.в/га) и без ОВПП при разных уровнях удобренности
Известь (В), т/га NPK (С), кг д.в. /га Растительные остатки (А)
гумус, % НОВ, %
без ОВПП ПК ОВПП' изменение от ОВПП' % без ОВПП ПК ОВПП' изменение от ОВпп ' %
1* | 2** 1 1 2 1 1 2 1 1 2
0 0 0 0 0,15 0,15 0,15 0,15 0,30 0,30 0,30 0,30 НСР„
0
150 300 435 0
150 300 435 0
150 300 435
5.23 5,20 5,18 5,29 5,38 5,20 5,34 5,29 5,38 5,20
5.24 5,38
5,29
5.49
5.46
5.47
5.50 5,46 5,57
5.53
5.54 5,52 5,52 5,59
(А) 0,
5,28
5.22 5,18 5,30 5,25
5.13
5.20
5.21
5.14
5.23
5.15 5,32
045; (В)
5,50
5.56 5,49
5.58 5,54 5,65
5.59
5.60 5,58
5.57 5,54 5,60
0,055;
0,16 0,05 0,03 0,10 0,17 0,26 0,16 0,15 0,28 0,02 0,11 0,07 (С) 0,063
0,08 0,08 0,08 0,07 0,08 0,08 0,08 0,09 0,09 0,07 0,09 0,08
,08 ,07 ,09 ,08 ,08 ,07 ,09 ,09 ,08 ,07 ,08 ,08
(А) 0,010; (В) 0,
0,27 0,32 0,31 0,31 0,37 0,4 0,42 0,43 0,41 0,41 0,40 0,40
0,36 0,37 0,37 0,39 0,54 0,56 0,54 0,57 0,49 0,48 0,44 0,49 013; (С)
0,09 0,06 0,05 0,07 0,17 0,17 0,11 0,14 0,09 0,07 0,05 0,09 0,014
* 1 - исходное, **2 - конечное содержание в почве.
НОВ (Без ОВПП), % (r = 0,96)
Почвенный покров опытного участка представлен черноземом типичным малогумусным тяжелосуглинистым на карбонатном лессовидном суглинке. Содержание гумуса - 5,34-5,56%, обменно-поглощенного кальция - 26,0-28,6 мг-экв/100 г почвы. Реакция среды нейтральная или близкая к нейтральной: рНводн - 6,67,5; рН - 6,1-7,2.
' ' ^ сол ' '
Влияние минеральных удобрений и извести в разных дозах на содержания органического вещества в пахотном слое чернозема типичного изучали в четырехпольном севообороте: сахарная свекла -ячмень - горох - озимая пшеница, на фоне использования побочной продукции в качестве органического удобрения - для поверхностного компостирования растительными остатками (ПК ОВПП) и без него (без овпп).
Полнофакторная схема опыта включала 3 уровня доз извести (0, 1, 2) и 4 уровня доз минеральных удобрений (0, 1, 2, 3).
Одинарная доза минеральных удобрений под сахарную свеклу - (NPK)90, ячмень и озимую пшеницу - (NPK)40, горох - (РК)40 Количество используемой на удобрение побочной продукции (соломы и ботвы) дозировали по 2 т/га сухого органического вещества (с.о.в.), что эквивалентно 3 т/га соломы и 15 т/га ботвы. Исходя из схемы опыта уровни доз извести представлены следующим образом: 0 - без извести; 1 - одинарная доза, рассчитывается из оптимального соотношения С/N, установленного в микрополевых опытах в расчете на среднее количество растительных остатков при среднем (базовом) уровне удобренности по возделываемым культурам (50 кг на 1 т соломы и 10 кг на 1 т ботвы); 2 - двойная доза извести (100 кг извести на 1 т соломы и 20 кг на 1 т ботвы).
Опыт закладывали на фоне отвальной основной обработки почвы. Вспашку, боронование, культивацию, посев и прикатывание (по необходимости) проводили серийными сельскохозяйственными машинами и орудиями. Побочную продукцию заделывали в почву только после поверхностного компостирования на поле по технологии, разработанной во ВНИИЗиЗПЭ [9].
Содержание гумуса определяли по Тюрину (ГОСТ 26213-91), количество негумифицированного органического вещества (НОВ) - буровым методом с последующим отмыванием на ситах [10].
Экспериментальные данные обработаны методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа с использованием программных средств Microsoft office: EXCEL, STATISTIKA, STATGRAF.
Результаты и обсуждение. В процессе использования пашни разложение органического вещества
происходит в основном при деградации его негуми-фицированных компонентов, поэтому задача агрономии - поддерживать их количество на оптимальном уровне - 3-5% от общего содержания органического вещества в почве [11].
В опыте с минеральными удобрениями и известью прирост НОВ в почве за ротацию зернопропашного севооборота на фоне удобрения растительными остатками составил 0,28-0,49%; без их заделки - 0,190,34%. Наибольшее накопление НОВ имело место на фоне ПК ОВПП с низкой дозой извести (50/10 кг/т) и в зависимости от доз минеральных удобрений составило 0,54-0,57% (табл. 1).
Внесение растительных остатков в сочетании с минеральными удобрениями и известью способствовало повышению содержание в почве НОВ на 0,19-0,49%, количество гумуса при этом возрастало на 0,06-0,52%, в зависимости от дозы минеральных удобрений и извести. Увеличение конечной концентрации в почве НОВ и гумуса (%) после применения удобрений и извести в разных дозах имело аналогичный характер как на фоне поверхностного компостирования побочной продукцией, так и без него (см. рисунок).
НОВ (ПК ОВПП), % (r = 0,98)
0 0,00
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 Известь, т/га
Гумус (Без ОВ ), % (r =0,81
0 0,00
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Известь,т/га
Гумус (ПК ОВ ), % (r =0,66)
0,30 0,35
100
0
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 Известь, т/га
k\\\ \ \ \ \_
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Известь,т/га
/. f i 0,30 0,35
Рисунок. Зависимость содержания НОВ и гумуса в черноземе типичном от доз извести и минеральных удобрений, внесенных без ОВПП и по фону ПК ОВПП.
Между уровнем содержания НОВ и гумуса (%) установлена тесная линейная корреляционная зависимость (г=0,77). Известкование оказывало более сильное влияние на изменения количества НОВ, чем минеральные удобрения, которое под их действием возрастало на 0,08-0,19 и 0,01-0,05% соответственно. Самое высокое увеличение содержания органического вещества в почве отмечено при внесении растительных остатков на удобрение.
Выявлена существенная зависимость изменения содержания гумуса (ДГ,%) и негумифицированного вещества (ДНОВ,%) от исследуемых факторов - органического вещества побочной продукции, извести и минеральных удобрений:
500
400
300
200
0
500
400
300
Ь 200
АГ=0,12+0,065Х1+0,61Х2 -1,39Х22+1,03х 10-3Х3 -- 2,17х10-6Х32, Я=0,85; (1)
АН0В=0,21+0,05Х+1,50Х2 -3,86Х22, Я=0,94, (2) где Х1, Х2, Х3 - соответственно побочная продукция (с.о.в. т/га), известь (т/га), минеральные удобрения ^РК, кг д.в/га).
Анализ нелинейной зависимости концентрации органического вещества в почве от доз минеральных удобрений и извести показал, что без использования растительных остатков только сочетание низких и средних (по эксперименту) уровней этих факторов приводило к повышению содержание гумуса. Внесение растительных остатков устраняло отрицательное влияние высоких доз минеральных удобрений на содержание негумифицированного органического вещества и гумуса в пахотном слое почвы.
В целом по степени влияния на количество органического вещества в почве исследуемые факторы располагались в следующем порядке: ОВПП > известь > минеральные удобрения (табл. 2).
Поскольку источником пополнения органического вещества почвы были культуры зернопропашного севооборота, содержание гумуса коррелировало (г=0,69) с достигаемой в зависимости от степени удобренности продуктивностью (4,0-6,5 тыс. зерн. ед/га), что в совокупности с накопленным негумифицированным веществом на 70% обусловливало уровень содержания гумуса в почве: Г,%=5,08+0,043Х1+0,49Х2, Я=0,83, (3) где Х1 - продуктивность, т/га; Х2 - НОВ, %. Выводы. Таким образом, доля негумифицированного вещества от общего содержания органического вещества почвы за ротацию зернопропашного севоо-
Таблица 2. Доли вклада (%) органического вещества побочной продукции, извести и минеральных удобрений в варьирование изменений показателей содержания органического вещества в черноземе типичном
Фактор I Гумус I НОВ
ОВ побочной продукции 57 32
Известь 10 63
NPK 33 5
борота на делянках без применения побочной продукции составила 5,1±0,85% по фону ПК ОВПП 6,3±1,23% и увеличилась, по сравнению с контролем, в 1,5-1,9 раза, в зависимости от доз минеральных удобрений и извести. Максимальное в опыте содержание НОВ имело место на фоне применения побочной продукции и при расчетных дозах извести - 0,19 т/га.
Применение одинарных и двойных доз минеральных удобрений способствовало последовательному нарастанию интенсивности накопления гумуса. Наибольшим изменениям его содержания соответствовала расчетная по квадратичному уравнению доза NРК на уровне 240 кг д.в/га, превышение которой сопровождалось интенсификацией процессов минерализации органического вещества. Внесение побочной продукции устраняло отрицательное влияние высоких доз минеральных удобрений на содержание органического вещества в пахотном слое почвы. На основании полученных результатов можно заключить, что использование побочной продукции растениеводства должно стать обязательным компонентом агротехнологий, обеспечивающих поддержание гумусного состояния пахотных земель на должном уровне.
Литература.
1. Семенов В.М., Ходжаева А.К. Агроэкологические функции растительных остатков в почве // Агрохимия. 2006. № 7. С. 63-81.
2. Lal R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change // Geoderma. 2004. Vol. 123. N 1-2. P. 1-22.
3. Колсанов Г.В. Гречишная солома в удобрении ячменя на типичном черноземе Лесостепи Поволжья //Агрохимия. 2005. № 5. С. 59-65.
4 Гумусное состояние чернозема обыкновенного и урожайность яровой пшеницы при внесении органических удобрений / А.Х. Мукатанов, Р.Ф. Хасанов, Т.Т. Гарипов, Н.А. Середа //Агрохимия. 1994. № 2. С. 58-62.
5. Мерзлая Г.Е., Шевцова Л.К. Гумус и органические удобрения как основа плодородия//Плодородие. 2006. № 5. С. 27-29.
6. Beck T. Veranderungen der relativen Stabilitat der organischen Bodensubstanz bei verschiedenen Bewirtschaftungsmassnahmen //Landw. Forsch.1985. № 3. S.1-7.
7. Зезюков Н.И., Дедов А.В. Роль растительных остатков соломы и сидератов в воспроизводстве плодородия черноземов //Мелиорация и водное хозяйство. 1991. № 12. С. 44-46.
8. Boguslawski E.V. Die Bewertung der Strohernten als Strohdungung // DLG - Verlag, Frankfurt am Main. 1964. 96. S.1-60,
9. Технология эффективного использования растительных остатков как органических удобрений на черноземах Лесостепи ЦЧЗ. Курск, 2005. 20 с.
10. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию. М.: Агропромиздат, 1987. 383 с.
11. Рекомендации для исследования баланса и трансформации органического вещества при сельскохозяйственном использовании и интенсивном окультуривании почв. М.: Почвенный институт имени В.В. Докучаева, 1984. 303 с.
THE EFFECT OF ORGANIC AND MINERAL FERTILIZERS ON THE CONTENT OF ORGANIC MATTER INTO TYPICAL BLACK SOIL
N.A. Chuyan, O.G. Chuyan, G.M. Breskina
All-Russia Research Institute of Arable Farming and Soil Erosion Control, Karl Marx Str., 70B, Kursk, 305021, Russia, Summary. It was investigated the effect of different doses of mineral fertilizers and lime on the content of organic matter and its components: humus and unhumified organic matter (UOM) in typical black soil against the background of introduction of crop residues and without them. In the experiment with application of mineral fertilizers and lime the increase in UOM content in soil for one rotation of grain-row crop rotation «sugar beet - barley - pea - winter wheat» was 0.28...0.49 % against the background of plant residues and 0.19...0.34 % against the background without plant residues, depending on the doses of mineral fertilizers and lime. The highest accumulation of UOM occurred against the background of surface composting of plant residues with a low dose of lime (50 kg/tonne) and was 0.54.0.57 %, depending on the dosage of fertilizers. A correlation dependence of humus content and UOM from the investigated factors (application of lime, crop residues and mineral fertilizers) was statistically significant. Without crop residues a combination of low and middle levels of factors only (mineral fertilizers and lime) increased the humus content. Application of co-products as organic fertilizer was the most effective in increasing of the content of organic matter and contributed to the decline depressing effect of high doses of mineral fertilizers (N510P650K650 for crop rotation) on the content of UOM and humus in the topsoil of typical black soil. Key words: organic matter ofsoil,humus, unhumified organic matter, crop residues, mineral fertilizers, lime, typical black soil. Author Details: N.A. Chuyan, Dr. Sc. (Agr.) Leading Researcher (e-mail: chujn@r46.ru); O.G. Chuyan, Dr. Sc. (Biol.), Head of Laboratory; G.M. Breskina, Cand. Sc. (Agr.), Senior Researcher
For citation: Chuyan N.A., Chuyan O.G., Breskina G.M. The effect of organic and mineral fertilizers on the content of organic matter into typical black soil. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. T. 29. №2. pp. 8-10 (In Russ)
