CC BY
6DOI:10.24412/2225-2584-2023-4106-37-40 УДК 631.816.23:631.445.21:633/635:631.559
ВЛИЯНИЕ ПОЖНИВНОГО ЗЕЛЕНОГО УДОБРЕНИЯ И СОЛОМЫ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР
В.А. НИКОЛАЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, (e-mail: Vladimir nikolaev0202@mail.ru)
М.А. ВОРОНОВ, аспирант
Российский государственный аграрный
университет - Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева
ул. Тимирязевская, д. 49, г. Москва, 127434, Российская Федерация
Резюме. Изучены агрофизические свойства легкосуглинистой дерново-подзолистой почвы в зернопропашном севообороте при разноглубинной заделке пожнивного зелёного удобрения, соломы озимой пшеницы и ботвы картофеля. Исследования проводились на опытном поле Центра точного земледелия в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева в период 2021-2022 гг. Озимая пшеница и картофель возделывались в зернопропашном севообороте: викоовсяная смесь на зеленый корм - озимая пшеница + горчица белая на сидерат - картофель - ячмень. Система основной обработки почвы под озимую пшеницу включала следующие приемы - отвальную (вспашка на глубину 20-22 см + культивация на 6-8 см) и минимальную (прямой посев на 4-5 см); под картофель - отвальную (вспашка на глубину 20-22 см + фрезерование на 14-16 см) и минимальную (предпосадочное фрезерование на 14-16 см). Наибольшее количество растительных остатков (9,59 т/га) образуется из соломы, пожнивно-корневых остатков озимой пшеницы и горчицы белой на вариантах с отвальной обработкой почвы. Поступление в почву в среднем 12 т/га органического вещества с различными компонентами обеспечивало содержание гумуса в верхних слоях дерново-подзолистой почвы на уровне 2,7%. После уборки озимой пшеницы плотность пахотного слоя приближается к верхнему пределу оптимума для дерново-подзолистых легкосуглинистых почв (1,30 г/см3) на варианте отвальной обработки и 1,34 г/см3 на минимальной системе обработки. Фактором оптимизации строения пахотного слоя является заделка пожнивно-корневых остатков озимой пшеницы и зеленой массы горчицы на сидерат. На вспашке в слое 0-20 см плотность сложения снизилась на 0,04 г/см3, а на прямом посеве на 0,03 г/см3. Запашка пожнивного сидерата способствовала повышению содержания водопрочных агрегатов (10-0,25 мм) в корнеобитаемом слое на вариантах отвальной вспашки на 10,8%, а на прямом посеве на 10,3% по сравнению с вариантом без сидерата.
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, плотность сложения, сидерат, гумус, минимальная обработка, отвальная вспашка.
Для цитирования: Николаев В.А., Воронов М.А. Влияние пожнивного зеленого удобрения и соломы на агрофизические свойства дерново- подзолистой почвы и урожайность полевых культур // Владимирский земледелец. 2023. № 4. С. 37-40. DOI:10.24412/2225-2584-2023-4106-37-40.
Устойчивое развитие земледелия в рамках современных агроландшафтов Нечерноземной зоны тесно связано с проблемой воспроизводства плодородия почв, основой которого является создание бездефицитного баланса гумуса [1].
Для почв этого региона гумус является не только носителем питательных веществ, но и существенно влияет на химические, физические и биологические свойства почвы.
С массой и структурой надземных органов сельскохозяйственных растений, массой корневых систем и их распространением по толще почвенного профиля, с технологией возделывания тесно связано влияние культур на агрофизические свойства почвы [2].
Установлено, что на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Нечерноземной зоны доля растений в формировании наиболее ценных структурных агрегатов почвы составляет около 70%, а на долю остальных факторов приходится чуть больше 30% [3].
Одним из основных источников накопления гумуса и элементов питания в почве (наряду с минеральными удобрениями) является использование органического вещества в виде растительных остатков, сидерата, соломы на удобрение и широкого применения минимальных ресурсосберегающих систем обработки почвы [4]. Важная роль при этом отводится способу, глубине и интенсивности перемешивания почвы [5].
Цель исследований - выявить закономерности изменения агрофизических свойств дерново-подзолистой почвы в зернопропашном севообороте при разноглубинной заделке пожнивного сидерата, ботвы картофеля и соломы озимой пшеницы.
Условия, материалы и методы. Исследования проводились в 2021- 2022 гг. на опытном поле Центра точного земледелия (ЦТЗ) в РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Полевой опыт заложен в двукратной повторности, при систематическом двухъярусном размещении вариантов. Объектом исследования являлись агрофизические свойства почвы и полевые культуры (озимая пшеница, горчица белая и картофель), которые чередовались в севообороте: викоовсяная смесь на зеленый корм - озимая пшеница + горчица белая на сидерат - картофель - ячмень.
В данном опыте изучали две системы основной обработки почвы - отвальную (ежегодная вспашка оборотным плугом Eur Opal на глубину 20-22 см) как на картофеле, так и на озимой пшенице; минимальную обработку осуществляли навесным дисковым культиватором Pegasus на глубину 10-12 см на картофеле и прямой посев на озимой пшенице.
Дозы вносимых в опыте минеральных удобрений рассчитывали на планируемую урожайность. Под озимую пшеницу - одинарную азотную подкормку из расчета 70 и двойную 70+70 кг/га д.в. в сочетании с той же дозой комплексных удобрений перед ее посевом. Под картофель вносили 1000 кг/га
Владишрскш ЗемлеШеф
№ 4 (106) 2023
нитроаммофоски с содержанием 160 кг/га д.в. каждого элемента питания. Внесение фосфорно-калийных удобрений с осени и азотных при посеве проводилось центробежным разбрасывателем ZAM-900. Покровное боронование весной выполняли при физической спелости почвы зубовыми боронами БЗТС-1,0 на отвальной системе обработки почвы. Предпосевная обработка - культиватором 2ВС -30 на глубину 6-8 см. Посев на отвальной обработке проводили сеялкой Д 9/30 5, на минимальной - DMS-3. Опрыскивание против сорняков, вредителей и болезней агрегатом - ^-901. Уборка зерновых культур - комбайном Сампо 2010.
Почвенный покров опытного участка представлен дерново-подзолистыми, легкосуглинистыми почвами. Содержание гумуса в пахотном слое (0-20 см) -2,4% (по Тюрину), обеспеченность общим азотом (по Корнфилду) низкая - 35,5 мг/кг почвы, тогда как обеспеченность подвижным фосфором (по Кирсанову) высокая - 200250 мг/кг почвы. Содержание обменного калия (по Масловой) средняя (150-200 мг/кг почвы), рН водной вытяжки колеблется в пределах от 5,8 до 6,2 [6].
Отбор почвенных образцов проводили по слоям почвы (0-10; 10-20; 20-30 см), в двукратной повторности, не менее 4 точек под полевыми культурами. При проведении полевых и лабораторных исследований были использованы следующие методы и методики:
1. Структура почвы - просеивание почвы на приборе А5-200 (ситовой анализатор) по методу Н.И. Саввинова [7].
2. Плотность сложения (г/см3) - объемно-весовым методом [7].
3. Водопрочность макроагрегатов (%) - методом качания сит в воде на приборе А5-200 [7].
4. Содержание гумуса - методом Тюрина в модификации ЦИНАО [8]
5. Учёт урожайности основных культур - сплошным методом (Б.А. Доспехов, 1979 г.) [9]
6. Полученные данные подвергали статистической обработке методом дисперсионного анализа с использованием программы Statistica. [9].
Результаты и обсуждение. Одним из эффективных способов оптимизации структурного состояния легкосуглинистой дерново-подзолистой почвы является посев промежуточных культур, особенно, если их используют на зелёное удобрение, которое влияет на весь комплекс показателей плодородия. Однако продуктивность белой горчицы, как пожнивного сидерата, во многом зависит от сроков посева и погодных условий, что подтверждается результатами наших исследований (табл.1).
Предшественником для пожнивной горчицы в опыте являлась озимая пшеница. В среднем за 2021-2022 гг. урожайность зелёной массы пожнивной горчицы была наиболее высокой на варианте отвальной обработки и достигала 7,65 т/га или 0,92 т/га абсолютно сухого вещества. Это превышение по сравнению с минимальной обработкой составило 32,8 и 33,6% соответственно. Значительно ниже была урожайность в условиях
№ 4 (106) 2023
пожнивного периода 2022 г., что определялось в основном поздними сроками сева горчицы.
Наши исследования показали, что в общей структуре растительных остатков (11,8 т/га), поступающих в почву после уборки возделываемых культур в вариантах отвальной обработки, наибольшее количество - 81,3% (9,59 т/га) - приходилось на солому, пожнивно-корневые остатки озимой пшеницы и горчицы белой на сидерат; 18,5% (2,18 т/га) - на ботву и послеуборочные остатки картофеля (табл. 2).
В вариантах минимальной обработки общее поступление органического вещества уменьшилось на 33,8% (4,0 т/га) в основном за счет снижения накопления соломы озимой пшеницы на 2,1 т/га, сухой массы горчицы белой на 0,14 т/га и ботвы картофеля на 0,14 т/га.
Масса растительных остатков и скорость их разложения при разных способах заделки в пахотном слое почвы определяли количество образующегося органического углерода. Установлено, что за 2 года исследований прирост запасов углерода в пахотном слое почвы при отвальной системе обработки в среднем составил 1,56 т/га, или на 33,9% больше по сравнению с минимальной обработкой.
Изменение содержания гумуса в корнеобитаемом слое почвы в течение вегетации возделываемых культур в зернопропашном севообороте определялось их количеством и скоростью разложения, которая обусловлена приемами основной обработки (табл. 3).
При заделке соломы и пожнивного сидерата с помощью фрезерования в системе предпосадочной обработки, обеспечивающей их гомогенное распределение, содержание гумуса в слое 0-20 см при отвальной системе обработки составило 2,69%, при минимальной обработке - 2,52% .
Это снижение объясняется тем, что в вариантах
1. Средняя урожайность пожнивной горчицы, т/га
Вариант Зеленая масса Абсолютно сухое вещество
Минимальная обработка 5,10 0,61
Отвальная обработка 7,65 0,92
2. Поступление растительных остатков в почву после уборки культур в зернопропашном севообороте (среднее за 2021-2022 гг.)
Поступление растительных Посту-
остатков, т/га пило
Культура пожнивных корне-вых солома, ботва сиде-рат всего углерода, С т/га
Озимая 1,11 2,06 5,30 1,12 9,59 3,74
пшеница 0,67 1,25 3,21 0,71 5,83 2,27
Картофель - 0,71 0,64 1,47 1,33 - 2.18 1,97 0,85 0,76
Примечание. Числитель - отвальная обработка, знаменатель - минимальная обработка.
Владимирский ЗешеШецТз
ежегодной отвальной обработки на глубине 20-22 см основная масса органических веществ (более 75%) сосредоточена в слое 15-20 см и их разложение происходит при ограниченном доступе кислорода, что замедляет процесс гумификации. При повторной отвальной обработке полуразложившиеся органические остатки возвращаются в поверхностный слой почвы (0-10 см) с высокой степенью аэрации, что ускоряет высвобождение питательных элементов в доступной для растений форме [5].
Таким образом, поступление в почву (в среднем 12т/га)органическоговеществасразличнымикомпонентами обеспечивало стабилизацию содержания гумуса в верхних слоях дерново-подзолистой почвы на уровне 2,52 - 2,69%. Обогащение почвы органическим веществом способствует улучшению физических свойств дерново-подзолистых почв, прежде всего динамики плотности сложения.
Плотность считается одним из основных агрофизических свойств, так как от неё зависят все процессы, протекающие в почве: диффузия газов, воздухоёмкость, водопроницаемость, влагоёмкость, испаряющая и водоподъёмная способность, теплоёмкость, теплопроводность, а также микробиологические и окислительно - восстановительные процессы. Для оценки физических условий почвенного плодородия наиболее приемлема плотность сложения почвы после возделывания озимых зерновых культур [1].
Исследования показали, что после уборки озимой пшеницы плотность пахотного слоя приближалась к верхнему пределу оптимума для дерново-подзолистых легкосуглинистых почв (1,30 г/см3) [5] на варианте отвальной обработки, на минимальной системе обработки - 1,34 г/см3, общая пористость при этом составляла около 50% (табл.4).
В процессе вегетации наибольшая рыхлость во всем пахотном слое сохранялась на варианте со вспашкой, где плотность сложения составляла 1,24 - 1,28 г/см3, при общей пористости 52%. Использование прямого посева приводило к переуплотнению и снижению скважности пахотного слоя почвы. Стабилизирующим фактором оптимизации строения пахотного слоя является заделка пожнивно-корневых остатков озимой пшеницы и зеленой массы горчицы на сидерат. Так, на вспашке в пахотном слое плотность сложения снизилась на 0,04, а на прямом посеве на 0,03 г/см3. Это можно объяснить более равномерной заделкой сидерата по всему обрабатываемому слою при вспашке, а также биологическим рыхлением нижней части пахотного слоя стержневой корневой системой промежуточной культуры.
Использование сидерата под различными системами обработки оказывало не одинаковое влияние на содержание водопрочных агрегатов в почве. Так, запашка пожнивного сидерата способствовала повышению содержания водопрочных агрегатов (10 - 0,25 мм) в корнеобитаемом слое, где этот показатель на 15,0%, а на прямом посеве на 10% был выше по сравнению с
3. Содержание гумуса по срокам вегетации полевых культур, %
Прием обработки Содержание гумуса,%
без сидерата сидерат прирост
Отвальная 2,60 2,69 0,09
Минимальная 2,40 2,52 0,12
4. Влияние разноглубинной запашки пожнивного сидерата на агрофизические свойства почвы (2021-2022гг.)
Вариант Плотность, г/см3 Общая пористость, % Водопрочность, %
б/ с сиде-рат б/ с сиде-рат б/ с сиде-рат
Отвальная 1,24 1,20 52,0 53,1 35,3 46,1
Минимальная 1,28 1,25 51,0 53,2 30,4 40,7
Примечание. б/с - без сидерата.
5. Средняя урожайность полевых культур в зернопропашном севообороте, т/га
Вариант Озимая пшеница Картофель
Отвальная 4,9 21,0
Минимальная 3,5 19,0
НСР05 0,32 0,49
вариантом без сидерата. Разница между обработками составила 10,2% в пользу отвальной системы обработки.
Таким образом, при запашке зеленой массы на удобрение стабилизируется агрономически ценная структура верхних слоев почвенного профиля, усиливается ее водопрочность.
Урожайность является основным показателем действия изучаемых факторов. Исследования показали, что преимущество по оптимизации структурного состояния дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, снижению плотности сложения и по объему поступления сидерата оставалось за отвальной системой обработки, следовательно, данный вариант обеспечивал и более высокую продуктивность возделываемых культур (табл. 5).
Урожайность озимой пшеницы и картофеля в среднем за годы исследований по вспашке составила 4,9 и 21,0 т/га, что на 28,5 и 9,5% соответственно выше по сравнению с минимальной обработкой.
Выводы. 1. Использование различных источников органического вещества, возделываемых культур на удобрение обеспечивает поступление в виде соломы, пожнивного сидерата, пожнивно-корневых остатков в почву в среднем 12,0 т/га при отвальной и 4,0 т/га при минимальной обработке.
2. Поступление в почву органического вещества обеспечивает повышение содержания гумуса в пахотном слое почвы на уровне 0,17%.
3. Запашка пожнивного сидерата способствовала повышению содержания водопрочных агрегатов (10-0,25 мм) в корнеобитаемом слое почвы. Этот
ВлаЭимгрсШ ЗешеШеф
№ 4 (106) 2023
показатель по вспашке увеличился на 10,8%, а на 4. Разница в урожайности озимой пшеницы и прямом посеве на 10,3% относительно вариантов без картофеля между вариантами опыта составила сидерата. соответственно 1,4 и 2,0 т/га в пользу отвальной
системы обработки почвы.
Литература.
1. Шептухов В.Н. Минимизация обработки и прямой посев в технологиях возделывания культур. М.: ГУЗ, 2005.197 с.
2. Лошаков В.Г., Иванов Ю.Д., Николаев В.А. Плодородие дерново-подзолистых и продуктивность зерновых севооборотов при длительном использовании пожнивного сидерата//Известия ТСХА. 1993. № 3. С.3-14.
3. Лыков А.М., Еськов А.И., Новиков М.Н. Органическое вещество пахотных почв Нечерноземья. М.: РАСХН, 2004. 730 с.
4. Мазиров М.А., Матюк Н.С., Полин В.Д., Малахов Н.В. Влияние различных систем обработок и удобрений на плодородие дерново-подзолистой почвы //Земледелие. 2018. №2. С.33-36.
5. Матюк Н.С., Полин В.Д., Николаев В.А. Изменение агрофизических свойств почвы под действием приемов обработки и удобрений//Владимирский земледелец. 2015. № 2 (72). С. 12-14.
6. Беленков А.И., Николаев В.А., Шитикова А.В. Агроэкологическая концепция исследований и агрофизические свойства почвы в посадках картофеля полевого опыта ЦТЗ//Агрофизика. 2011. №3. С.5-14.
7. Васильев И.П., Туликов А.М., Баздырев Г.И. Практикум по земледелию. М.: Колосс, 2004. С. 28-31.
8. Кидин В.В., Дерюгин И.П., Кобзаренко В.И. Практикум по агрохимии. М.: Колосс, 2008. С. 336-340.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. С.223-260.
References.
1. Sheptukhov V.N. Minimization of processing and direct sowing in crop cultivation technologies. Moscow: GUZ, 2005.197p.
2. Loshakov V.G., Ivanov Yu.D., Nikolaev V.A. Fertility of sod-podzolic and productivity of grain crop rotations with long-term use of crop siderate//Izvestiya TSKHA. 1993. No. 3. pp.3-14.
3. Lykov A.M., Eskov A.I., Novikov M.N. Organic matter of arable soils of the Non-Chernozem region. M.: RASKHN, 2004. 730 p.
4. Mazirov M.A., Matyuk N.S., Polin V.D., Malakhov N.V. Influence of various systems of treatments and fertilizers on the fertility of sod-podzolic soil//Agriculture. 2018. No. 2. pp.33-36.
5. Matyuk N.S., Polin V.D., Nikolaev V.A. Change of agrophysical properties of soil under the influence of processing techniques and fertilizers //Vladimirsky husbandman. 2015. No. 2 (72). pp. 12-14.
6. Belenkov A.I., Nikolaev V.A., Shitikova A.V. Agroecological concept of research and agrophysical properties of soil in potato plantings of the field experiment of the Central Research Plant //Agrophysics. 2011. No. 3. pp.5-14.
7. VasilievI.P., TulikovA.M., Bazdyrev G.I. Practicum on agriculture. M.: Koloss, 2004. pp. 28-31.
8. Kidin VV., Deryugin I.P., Kobzarenko V.I. Practicum on agrochemistry. Moscow: Koloss, 2008. pp. 336-340.
9. Dospekhov B.A. Methodology of field experience. Moscow: Agropromizdat, 1985. pp.223-260.
IMPACT OF GREEN FERTILIZER AND STRAW ON THE AGROPHYSICAL PROPERTIES OF SODDY PODZOLIC SOIL AND THE YIELD OF CROPS
V.A. NIKOLAEV, M.A. VORONOV
Russian State Agrarian University - Timiryazev Moscow Agricultural Academy, ul. Timiryazevskaya 49, Moscow, 127434, Russian Federation
Abstract. This article describes the agrophysical properties of light loamy soddy-podzolic soil in grain-row rotation with varying depths of stubble green fertilizer, winter wheat straw, and potato tops. This research was carried out in the experimental field of the Precision Farming Center at the Russian State Agrarian University - Timiryazev Moscow Agricultural Academy in the period 2021-2022. Winter wheat and potatoes were cultivated in a grain-row crop rotation: vetch-oat mixture for green fodder - winter wheat + white mustard for green manure -potatoes - barley. The main tillage system for winter wheat included the following methods: moldboard (plowing 20-22 cm deep + cultivation at 6-8 cm) and minimal (direct sowing at 4-5 cm); for potatoes - moldboard (plowing 20-22 cm deep + milling at 14-16 cm and minimal (pre-planting milling at 14-16 cm). The largest amount of plant residues (9.59 t/ha) is formed from straw, stubble, and root residues of winter wheat and white mustard in options with moldboard tillage. The intake into the soil of an average of 12 t/ha of organic matter with various components ensured the humus content in the upper layers of soddy podzolic soil at the level of 2.7%. After harvesting of winter wheat, the density of the arable layer approaches the upper limit of the optimum for soddy-podzolic light loamy soils (1.30 g/cm3) in the moldboard tillage option and 1.34 g/cm3 in the minimum tillage system. A factor to optimize the structure of the arable layer is to incorporate stubble-root residues of winter wheat and mustard green mass into green manure. When plowing 0-20 cm deep, the bulk density decreased by 0.04 g/cm3, and on direct sowing by 0.03 g/cm3. Plowing of stubble green manure contributed to a greater content of water-resistant aggregates (10-0.25 mm) in the root layer in the moldboard plowing options by 10.8%, and in direct sowing by 10.3% compared to the option without green manure.
Keywords: soddy-podzolic soil, bulk density, green manure, humus, minimal tillage, moldboard plowing.
Author details: V.A. Nikolaev, Candidate of Sciences (agriculture), docent, (e-mail: Vladimirnikolaev0202@mail.ru); M.A. Voronov, postgraduate student.
For citation: Nikolaev V.A., Voronov M.A. Impact of green fertilizer and straw on the agrophysical properties of soddy podzolic soil and the yield of crops // Vladimir agricolist. 2023. №4. pp. 37-40. D0I:10.24412/2225-2584-2023-4106-37-40.
№ 4 (106) 2023
g/ia3uMipclîiù Земледелии)
