CC BY
15
СЫ: 10.24412/0044-3913-2022-7-16-20
УДК 631.582:631.417.2+631.82:631.417.2+631.87:631.417.2
Влияние приемов биологизации и внесения минеральных удобрений на содержание активного пула органического вещества в черноземе типичном
N N О N N
Ш
S ^
ф
и
ф
^
2
ш м
Н. П. МАСЮТЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: vninp@mail.ru) А. В. КУЗНЕЦОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник М. Н. МАСЮТЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник М. А. ПРИПУТНЕВА, младший научный сотрудник Курский федеральный аграрный научный центр, ул. Карла Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация
В Курской области в стационарном полевом опыте (2018-2020 гг.) проведены исследования с целью определения влияния приемов биологизации и уровня внесения минеральных удобрений на содержание активного пула органического вещества в черноземе типичном. В посевах озимой пшеницы изучали следующие приемы биологизации: севообороты (сидеральный, зернопаропропашной, плодосменный); использование побочной продукции с 10 кгд.в. азота/т (N), побочной продукции (ПП) без N. Минеральные удобрения (МУ) вносили в дозах N30P30K30, N40P40K40, N52P52K52. Плодосменный севооборот без МУ и ПП, по сравнению с зернопаропро-пашным и сидеральным, способствовал существенному повышению содержания подвижных гумусовых веществ (ПГВ) на 598 и 797 мг/кг почвы соответственно и улучшению их качества. В сидеральном севообороте, по сравнению с зернопа-ропропашным, без МУ и ПП отмечена тенденция к увеличению подвижных гумусовых веществ и улучшению их качества в почве, внесение ПП с N снижало эти различия, но тенденция сохранялась. Применение N30P30K30 вызвало значимый рост ПГВ (на 764 мг/кг) с ухудшением их качества. Использование побочной продукции с N в сидеральном севообороте позволило достичь большего значимого повышения ПГВ в почве при внесении самой низкой в опыте дозы МУ - N30P30K30 (на 1147 мг/кг почвы больше, чем в контроле), а без N - при максимальной исследуемой дозе N52P52K52 (на 692 мг/кг почвы). В зернопаропропашном севообороте все изучаемые дозы МУ способствовали росту содержания ПГВ в почве из-за увеличения СПГК.
Ключевые слова: севооборот, побочная продукция, чернозем типичный, минеральные удобрения, активный пул органического вещества, подвижные гумусовые вещества, подвижные гумино-вые кислоты, подвижные фульвокислоты, микробная биомасса.
Для цитирования: Влияние приемов биологизации и внесения минеральных удобрений на содержание активного пула органического вещества в черноземе типичном/ Н. П. Масютенко, А. В. Кузнецов, М. Н. Масютенко, и др. // Земледелие. 2022. №7. С. 16-20. бо1: 10.24412/00443913-2022-7-16-20.
Плодородие почвы - один из основных факторов, обеспечивающих высокую урожайность сельскохозяйственных культур. В черноземных почвах определяющее влияние на плодородие почвы оказывает органическое вещество, которое создает и поддерживает свойства, основные функции и режимы почв, служит продуцентом СО2, участвующего в фотосинтезе, источником макро- и микроэлементов [1, 2, 3]. В условиях постоянно повышающейся потенциальной продуктивности сельскохозяйственных культур почвенное органическое вещество представляет важный фактор формирования их высокого и стабильного урожая [4, 5]. Оно определяет агрофизические и биологические свойства почвы, оказывающие влияние на рост, развитие и питание растений.
Исследованиями установлена сильная связь урожайности озимой пшеницы с содержанием в пахотном слое чернозема типичного подвижных гумусовых веществ, их качества, подвижных гуминовых и фульвокис-лот, микробной биомассы [6]. Доказано, что урожайность сельскохозяйственных культур больше зависит от содержания подвижных гумусовых веществ, чем от количества гумуса в почве.
Следует отметить, что лабильная часть органического вещества почвы - активный пул, в который входят подвижные гумусовые вещества (ПГВ) и микробная биомасса, наи-
*работа подготовлена по теме государственного задания № FGZU-2022-0001.
более подвержена влиянию внешних факторов и поэтому ею можно управлять. Подвижные гумусовые вещества служат наиболее трансформируемой и молодой фракцией почвенного органического вещества, непрочно связанной с минеральной частью и обогащенной азотом (C:N < 12) [7]. Микробная биомасса - важный живой и лабильный компонент почвы, через неё проходит весь поступающий органический материал. Почвенные микроорганизмы служат емким резервуаром элементов минерального питания, а при недостатке свежего органического вещества в почве удовлетворяют потребность в углероде путем разложения гумуса, влияя на почвенные процессы и плодородие [8, 9, 10].
Управление содержанием и составом подвижных гумусовых веществ -одно из перспективных направлений повышения плодородия почвы, стимуляции роста, продуктивности и устойчивости растений к неблагоприятным факторам. Осуществление его возможно с помощью агротех-нологических приемов, таких как чередование культур (севооборот), внесение удобрений, использование сидератов, побочной продукции, но еще недостаточно изучено [11].
Цель исследования - изучение влияния приемов биологизации и внесения различных доз минеральных удобрений на содержание активного пула почвенного органического вещества в черноземе типичном в условиях Курской области.
Работу проводили в 2018-2020 гг. на опытном поле Курского ФАНЦ в полевом стационарном опыте, заложенном одновременно в пространстве и времени и расположенном на приводораздельной части склона северной экспозиции с уклоном 1,5...3° в посевах озимой пшеницы (Triticum vulgare L.) сорта Синтетик.
Расположение вариантов систематическое, посевная площадь делянок 202,5 м2 (8,1 м х 25,0 м), учетная площадь варьирует в зависимости от особенностей уборочных машин, повторность 3-кратная. Технология возделывания озимой пшеницы в севообороте общепринятая для зоны, за исключением изучаемых факторов.
Действие и взаимодействие побочной продукции (ПП), различных доз минеральных удобрений (МУ), внесения азотных удобрений в расчете 10 кг N д.в. на 1т побочной продукции (ДД) изучали в следующих севооборотах:
зернопаропропашной (ЗПП) -черный пар - озимая пшеница - са-
1. Схема опыта
№ варианта Севооборот Побочная продукция (ПП) Минеральные удобрения (МУ), кг д.в./га N 10 кг д.в./т побочной продукции (ДД)
1 С + N P K 52 52 52 +
2 ЗПП + NPK 52 52 52 +
3 С + N P K 52 52 52 -
4 ЗПП + NPK 52 52 52 -
5 С + N P K 30 30 30 +
6 ЗПП + NPK 30 30 30 +
7 С + N P K 30 30 30 -
8 ЗПП + N30P30K30 -
9 С + N40P40K40 +
10 ЗПП + NPK 40 40 40 +
11 С + NPK 40 40 40 -
12 ЗПП + NPK 40 40 40 -
13 С + N0P0K0 +
14 ЗПП + N0P0K0 +
15 С (контроль) - N0P0K0 -
16 ЗПП (контроль) - N0P0K0 -
17 ПС + NPK 30 30 30 +
32 ПС (контроль) - N0P0K0 -
харная свекла - кукуруза на силос -ячмень;
сидеральный (С) - сидеральный пар (люпин белый в фазе цветения) -озимая пшеница - сахарная свекла -кукуруза на силос - ячмень;
плодосменный (ПС) - зернобобовые (бобы конские на семена) -озимая пшеница - сахарная свёкла - зернобобовые (люпин белый на семена) - ячмень (табл. 1).
В вариантах 15, 16 и 32 побочную продукцию удаляли с делянок, они служили контролем. Степень био-логизации возрастала в ряду севооборотов: зернопаропропашный^ сидеральный^ плодосменный.
С побочной продукцией возделываемых культур в почву поступало от 4 до 8 т/га органического вещества [12]. Под посев пожнивных сиде-ральных культур проводили поверхностную обработку почвы. Сидераты в паровом поле заделывали тяжелой дисковой бороной в два следа.
Минеральные удобрения в сиде-ральном и зернопаропропашном севооборотах вносили в почву на 4-х уровнях: 1 - ^Р0К0 (контроль);
2 - ^0Р30К30
кг д.в./га; 3 - 1М40Р40К40
кг д.в./га; 4 - ^2Р52К52 кг д.в./га; в плодосменном севообороте на двух уровнях: 1 - ^Р0К0 (контроль); 2 -^0Р30К30 в виде нитроаммофоски или нитрофоски с содержанием действующих веществ N Р, К по 16 %, 16 % и 12 % соответственно. В расчете на 1 т побочной продукции вносили аммиачную селитру кг д.в.
Почва опыта представлена черноземом типичным тяжелосуглинистым на карбонатном лессовидном суглинке. Содержание гумуса в пахотном слое (0...20 см) составляло 4,92...5,56 %, азота щелочногидро-лизуемого 14,13.16,94 мг/100 г
почвы. Реакция почвенного раствора слабокислая и близкая к нейтральной - рН 6,1.6,5. Содержание обменного кальция и магния варьировало в пределах 20,6.23,3 и 3,7. 5,4 мг-экв./100 г почвы соответственно. Обеспеченность чернозема типичного подвижным калием изменялась от повышенной (9,8 мг/100 г почвы) до высокой (18,0 мг/100 г почвы), подвижным фосфором - от повышенной (11,5 мг/100 г почвы) до высокой (21,9 мг/100 г почвы).
Смешанные образцы почвы отбирали по диагонали делянки из 5 точек буром в слое 0.20 см после уборки урожая озимой пшеницы. В почвенных образцах определяли содержа-
ние и состав подвижных гумусовых веществ - в 0,1 н вытяжке NaOH без декальцирования (Рекомендации для исследования баланса и трансформации органического вещества при сельскохозяйственном использовании и интенсивном окультуривании почв. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 1984. 96 с.) с предварительным компостированием, содержание углерода микробной биомассы в свежих почвенных образцах -регидратационным методом (Регидратационный метод определения биомассы микроорганизмов в почве / С. А. Благодатский, Е. В. Благодатская, А. Ю. Горбенко и др.// Почвоведение. 1987. №4. С. 64-71.). Длительное воздействие изучаемых факторов на содержание, состав подвижных гумусовых веществ и количество микробной биомассы в черноземе типичном исследовали путем сравнения средних значений за три года. Экспериментальные данные обрабатывали методами математической статистики с использованием программных средств Microsoft office EXCEL, STATISTIKA.
При сравнении контрольных вариантов без внесения минеральных удобрений и побочной продукции установлено, что наибольшее влияние на содержание и состав подвижных гумусовых веществ оказал плодосменный севооборот с самой высокой степенью биологизации (табл. 2). В это варианте в слое почвы 0.20 см содержание углерода подвижных гумусовых веществ (СПГВ) было на 797 мг/кг почвы больше, чем в зернопаропропашном. Причем
2. Содержание и состав подвижных гумусовых веществ и микробной биомассы в чернозёме типичном в зависимости от приемов биологизации и применения минеральных удобрений (среднее за 2018-2020 гг. в слое 0...20 см)
Вариант СПГВ* СПГК С ^ПФК СПГК/ С ПФК СМБ, мг/кг почвы
мг/кг почвы
С + ПП + N52P52K52+ДД 5124±333 2351±212 2773±172 0,85±0,07 772±62
^^т+^^+дд 5048±328 2283±206 2765±171 0,83±0,07 831±67
С + ПП + N52P52K52 5628±366 2691±242 2937±182 0,93±0,07 712±57
ЗПП + ПП + N52P52K52 5206±338 2588±233 2618±162 0,99±0,08 688±55
С+ПП+NзoPзoKзo+ДД 5805±377 2650±239 3155±196 0,85±0,07 759±61
ЗПП+ПП+ N^K^aa 5041±328 2335±210 2706±168 0,86±0,07 839±67
С + ПП+ N30P30K30 5181±337 2292±206 2889±179 0,80±0,06 852±68
ЗПП + ПП+ N30P30K30 5099±331 2450±221 2650±164 0,96±0,08 782±63
С+ПП+N4oP4oK4o+ДД 5325±346 2404±216 2921±181 0,84±0,07 809±65
зпп+пп+ n^k^m 5116±333 2336±210 2780±172 0,86±0,07 777±62
С+ПП+ N40P40K40 4964±323 2201±198 2764±171 0,80±0,06 735±59
ЗПП+ПП+ N40P40K40 4787±311 2231±201 2555±158 0,87±0,07 722±58
С+ПП+ДД 4658±303 2193±197 2464±153 0,89±0,07 898±72
ЗПП+ПП +ДД 4518±294 1940±175 2578±160 0,75±0,06 713±57
С (контроль) 4936±321 2333±210 2603±161 0,90±0,07 650±52
ЗПП (контроль) 4738±308 2187±197 2551±158 0,86±0,07 800±64
ПС+ ПП+ NзoPзoKзo+ДД 5140±334 2472±222 2669±165 0,93±0,07 787±63
ПС (контроль) 5535±360 2835±255 2700±167 1,05±0,08 755±60
*СПГВ - углерод подвижных гумусовых веществ, СПГК - углерод подвижных гуминовых кислот, СПФК - углерод подвижных фульвокислот, СМБ - углерод микробной биомассы, ± стандартное отклонение.
Ы (D 3 ь
(D
д
(D Ь 5
(D
О м м
3. Сравнительный анализ влияния вида севооборота в зависимости от внесения минеральных удобрений на содержание и состав подвижных гумусовых веществ и микробную биомассу в черноземе типичном (в среднем за 2018-2020 гг. в слое 0.. .20 см)
Внесение минеральных удобрений, кг д.в./га Внесение Разница
Варианты сравнения N 10 кг д.в. на 1 т побочной продук- СПГВ СПГК С ПФК С /С ПГК ПФК СМБ, мг/кг
ции (ДД) мг/кг почвы почвы
С-ЗПП Сравнение влияния севооборотов ^РЛ, ДД 140 253 -113 0,14 185
С-ЗПП ^р„к0 - 198 147 52 0,04 -150
ПС-С - 598 502 97 0,16 105
ПС-ЗПП - 797 648 149 0,20 -45
НСР05 по севооборотам НСР05 по севооборотам + ДД Сравнение влияния севооб< 332 163 214 171 75 62 0,10 0,08 77 79
оротов в зависимости от удобрений
С-ЗПП N Р К 52 52 52 N Р К 52 52 52 ДД 76 67 8 0,01 -59
С-ЗПП 422 103 319 -0,07 24
С-ЗПП N Р К 40 40 40 N Р К 40 40 40 N Р К 30 30 30 ДД 209 68 140 -0,02 32
С-ЗПП 178 -31 209 -0,07 13
С-ЗПП Д-Д 764 315 448 -0,01 -80
С-ЗПП N Р К 30 30 30 N Р К 30 30 30 N Р К 1 '-ЗЛ1 -5Л1 - 82 -158 240 -0,16 70
ПС-ЗПП ДД 99 137 -38 0,08 28
С- ПС ДД 665 178 486 0,08 -28
НСР05 по севооборотам НСР05 по удобрениям НСР05 по удобрениям + Д 283 101 213 0,05 56
260 167 171 0,05 59
Д 275 176 150 0,08 65
см см о см N
ш ^
Ф
и
ф
^
2
ш м
увеличение происходило в основном благодаря повышению углерода подвижных гуминовых кислот (СПГК) на 648 мг/кг почвы, что привело к расширению отношения углерода подвижных гуминовых кислот к углероду подвижных фульвокислот (СПФК) на 0,20 и улучшению качества ПГВ (табл. 3).
По сравнению с сидеральным севооборотом, содержание СПГВ в почве в плодосменном было выше на 598 мг/кг из-за роста СПГК на 502 мг/кг почвы, что привело к увеличению отношения Спгна 0,16,
ПГК ПФК
то есть различия тоже существенные (НСР05=332), но меньше, чем по сравнению с зернопаропропашным севооборотом. Количество микробной биомассы в почве в плодосменном севообороте существенно выше, чем в сидеральном, на 105 мг/кг почвы (НСР05=77), а в сравнении с зернопа-ропропашным, немного меньше - на 45 мг/кг почвы.
В сидеральном севообороте, в сравнении с зернопаропропашным, в контрольном варианте выявлена тенденция к повышению содержания в почве СПГВ (на 198 мг/кг) благодаря увеличению СПГК на 147 мг/кг почвы, незначительное улучшение качества ПГВ и резкое снижение СМБ на 150 мг/ кг почвы.
Следует отметить, что наибольшее в опыте содержание Смб в почве в среднем за 3 года установлено в зер-нопаропропашном севообороте (вар. 16). При этом количество СПГВ здесь самое низкое, а его качество хуже, чем в сидеральном и плодосменном (см. табл. 2).
В условиях внесения побочной продукции с N но без минеральных
удобрений закономерность, заключенная в тенденции к повышению содержания в почве СПГВ в сидеральном севообороте, по сравнению с зерно-паропропашным, сохранялась, как и в контрольных вариантах (см. табл. 2, 3), однако разница была ниже (всего на 140 мг/кг почвы при НСР05=332), что обусловлено значительным увеличением СПГК (на 253 мг/кг почвы) и снижением СПФК (на 113 мг/кг почвы). При этом установлен существенный рост соотношения СПГК:СПФК на 0,14 (НСР05=0,10), то есть качества ПГВ, и высокое содержание СМБ (на 185 мг/ кг почвы больше).
При применении минеральных удобрений в дозе ^2Р52К52 без добавления к побочной продукции N содержание в почве СПГВ под влиянием сидерального севооборота значимо возрастало, по сравнению с зернопа-ропропашным, на 422 мг/кг почвы из-за увеличения СПФК и снижения качества подвижных гумусовых веществ (см. табл. 3). При этом наблюдали небольшое повышение количества микробной биомассы.
В варианте с такой же дозой минеральных удобрений ^52Р52К52) и побочной продукции с N (ДД)различия во влиянии сидерального и зернопа-ропропашного севооборотов на СПГВ снижались, некоторую тенденцию к росту величины этого показателя отмечали в сидеральном севообороте (на 76 мг/кг почвы), одновременно количество микробной биомассы незначительно уменьшалось (на 59 мг/кг почвы при НСР05=65).
При внесении минеральных удобрений в дозе ^0Р40К40 и побочной продукции с азотом (ДД) или без него установлено незначительное воздей-
ствие сидерального севооборота на содержание и состав ПГВ, в сравнении с зернопаропропашным.
Внесение ^0Р30К30+ПП+ДД существенно увеличивало содержание в почве СПГВ в сидеральном севообороте, в сравнении с зернопаропропаш-ным, на 764 мг/кг почвы (НСР05=275) при незначительном снижении качества ПГВ и содержания микробной биомассы. В тех же условиях, но без использования с побочной продукцией N различия по СПГВ под влиянием сидерального севооборота, в сравнении с зернопаропропашным, снижались до 82 мг/кг почвы (НСР05=260 мг/кг почвы). Одновременно отмечено значительное ухудшение качества подвижных гумусовых веществ на 0,16 (при НСР05=0,05) и повышение микробной биомассы.
Исследование влияния изучаемых севооборотов в зависимости от внесения минеральных удобрений и побочной продукции с N показало, что сидеральный севооборот способствовал значимому увеличению СПГВ, по сравнению с зернопаропропаш-ным, при внесении ^0Р30К30. В вариантах с ^2Р52К52 и ^0Р40К40 отмечена только тенденция к росту величины этого показателя в сидеральном севообороте.
Наибольшее достоверное влияние на содержание СПГВ в сидеральном севообороте, в сравнении с зерно-паропропашным, при внесении ПП без N оказала доза ^2Р52К52.
При использовании ^0Р30К30 и побочной продукции с N различия в СПГВ и микробной биомассе от влияния плодосменного севооборота, в сравнении с зернопаропропашным, незначительны. В сидеральном же севообороте, в сравнении с плодосменным, по содержанию углерода подвижных гумусовых веществ существенный рост составил 665 мг/кг почвы, по микробной биомассе наблюдали снижение 28 мг/кг почвы.
В плодосменном севообороте, по сравнению с зернопаропропашным, на фоне удобрений и внесения ПП с азотом отмечали рост СПГК на 137 мг/кг почвы и снижение СПФК на 38 мг/кг почвы, что привело к незначимому повышению СПГВ на 99 мг/кг почвы (НСР05=283). При этом качество ПГВ возрастало.
Внесение минеральных удобрений и ПП+ДД в сидеральном севообороте способствовало росту СПГВ, по сравнению с вариантом без NpК, но с ПП + ДД (табл. 4). При этом повышение содержания в почве С при использовании ^0РК
N Р К
40 40 40
составило 1147 мг/кг; 667 мг/кг; ^2Р52К52 - 466 мг/кг почвы (НСР05=376 мг/кг почвы). Следовательно, доза ^0Р30К30 обеспечила
4. Сравнительный анализ влияния минеральных удобрений в зависимости от вида севооборота на содержание, состав подвижных гумусовых веществ и микробную биомассу (в среднем за 2018-2020 гг.)
Варианты доз минеральных удобрений, кг д.в./га Внесение N 10 кг д.в. на 1 т побочной продукции Разница
СПГВ СПГК С ПФК С / С ПГК' ПФК СМБ, мг/кг почвы
мг/кг почвы
В сидеральном севообороте
N Р К N Р К 52 52 52- 0 0 0 ДД 466 158 309 -0,04 -126
N Р К - N Р К 52 52 52 0 0 0 - 692 358 334 0,03 62
N Р К ^ Р К 40 40 40 0 0 0 ДД 667 211 456 -0,05 -140
N Р К ^ Р К 40 40 40 0 0 0 - 28 -133 161 -0,10 202
N Р К ^ Р К 30 30 30 0 0 0 ДД 1147 457 690 -0,04 -140
N Р К - N Р К 30 30 3 0 0 0 0 - 245 -41 286 -0,10 202
НСР05 по удобрениям 320 197 174 0,05 68
НСР05 по удобрениям + ДД 376 208 219 0,05 79
В зернопаропропашном севообороте
N Р К ^ Р К 52 52 52 0 0 0 ДД 530 344 187 0,08 118
N Р К ^ Р К 52 52 52 0 0 0 - 468 402 67 0,14 -112
N Р К ^ Р К 40 40 40 0 0 0 ДД 598 396 202 0,11 64
N Р К ^ Р К 40 40 40 0 0 0 - 49 45 4 0,01 -79
N Р К -И Р К 30 30 30 0 0 0 ДД 523 395 128 0,11 126
N Р К ^ Р К 30 30 30 0 0 0 - 361 263 98 0,10 -18
НСР05 по удобрениям 236 191 91 0,07 56
НСР05 по удобрениям + ДД 277 191 92 0,05 58
В плодосменном севообороте
N Р К -М Р К 30 30 30 0 0 0 ДД -394 -363 -31 -0,12 31
НСР05 по удобрениям + ДД 340 239 160 0,08 61
наибольшее в опыте увеличение содержания ПГВ. Однако величинаСМБ при этом значительно уменьшилось на 140 мг/кг почвы.
Сочетание минеральных удобрений в дозе ^2Р52К52 и побочной продукции без N в сидераль-ном севообороте способствовало повышению СПГВ, по сравнению с вариантом без МУ, на 692 мг/ кг почвы (НСР05=320 мг/кг почвы),
^0Р30К30 и ^0Р40К40 - на 245 мг/кг
и 28 мг/кг почвы соответственно. Количество Смб на фоне ^0РК и
Внесение N 10 кг д.в. на 1 т побочной продукции в сидеральном севообороте при дозе ^2Р52К52 способствовало значимому снижению содержания ПГВ почвы (табл. 5). В то же время при дозах ^0Р30К30 и ^0Р40К40 отмечали существенное увеличение СПГВ соответственно на 624 мг/кг почвы и на 360 мг/кг почвы (НСР05=356) в основном благодаря повышению СПГК на 358 мг/кг почвы и на 203 мг/кг почвы. При этом наблюдали тенденцию к увеличению соотношения СПГК/СПФК, характеризующего качество подвижных гумусовых веществ. То есть в сидеральном севообороте при меньших дозах минеральныхудобрений внесение N 10 кг д.в. на 1 т побочной продукции способствовало повышению содержания и качества ПГВ.
Использование N 10 кг д.в. на 1 т побочной продукции в сидеральном севообороте без МУ привело к незначимому снижению содержания СПГВ на 279 мг/кг почвы, в сравнении с вариантом без азота, из-за уменьшения СПГК и СПФК, и резкого увеличения содержания СМБ на 248 мг/кг почвы.
В ЗПП в варианте ^2Р52К52 и ^30^0
49 мг/кг почвы (НСР=236). Коли- внесение N кг д.в./т побочной про-
чество СМБ сниж только на фоне отметить, что увеличение СПГВ
N Р К
52 52 52
Следует в почве
40 40 40
обоих вариантах. Отметим, что увеличение СПГВ в почве при внесении
52 52 52,
связан с ростом содержания как С так и С
при внесении ^2Р52К52 или ^0Р30К30! по сравнению с контролем, связано с ростом содержания СПГК, одновременно отмечено увеличение качества подвижных гумусовых веществ.
В плодосменном севообороте внесение ^0Р30К30 и ДД, по сравнению с вариантом без МУ и ПП, вызвало значимое снижение СПГВ на 394 мг/кг почвы и небольшой рост СМБ. Возможно, это связано с тем, что предшественником озимой пшеницы были зернобобовые, обогащающие почвы органическим азотом.
дукции способствовало незначимому снижению содержания в почве СПГВ на 157 и 58 мг/кг почвы соответственно, качество ПГВ при этом ухудшалось, а количество МБ повышалось на 143 и 57 мг/кг почвы.
Внесение с побочной продукцией N при дозе минеральных удобрений
40 40
почвы
40 ПГВ
в основном благодаря ПФК, при незначимом росте СМБ. При отсутствии минеральных удобрений отмечена тенденция к уменьшению содержания СПГВ, в сравнении с вариантом без азота, (на 220 мг/кг почвы) и значимому снижению качества ПГВ, а также С,,,..
.ПФК, а при внесении N ^0Р40К40 - преимущественно с С
ПГК
30Р30К30 и
Использование минеральных удобрений в дозе ^2Р52К52 и побочной продукции с N в ЗПП, по сравнению с вариантом без МУ, значимо увеличило содержание в почве подвижных гумусовых веществ на 530 мг/кг ^0Р40К40 -на 598 мг/кг, ^0Р30К30 - на 5223 мг/кг (НСР05=277). Причем рост ПГВ в основном происходил благодаря СПГК. Содержание СМБ достоверно повышалось при
внесении 1М52Р52К52 и М30Р30К30 - с°°твет-
ственно на 118 и 126 мг/кг почвы.
При внесении минеральных удобрений и побочной продукции без N в зернопаропропашном, как и в сидеральном севообороте, установлено повышение С
5. Сравнительный анализ влияния внесения азота в сочетании с побочной продукцией в севооборотах на содержание и состав подвижных гумусовых веществ и микробную биомассу (в среднем за 2018-2020 гг.)
N Р К
52 52 52
ПГВ при дозе на 468 мг/кг, ^0Р30К30 - на мг/кг, а при дозе ^0Р40К40- на
Сравниваемые варианты Разница
СПГВ 1 СПГК 1 С ПФК С / С ПГК' ПФК СМБмг/кг почвы
мг/кг почвы
В сидеральном севообороте
ПП+ ^^К^Д ПП+ ^2Р52К52 -504 -341 -163 -0,08 60
ПП+N40P4Л0+ДД 360 203 157 0,04 74
ПП + ^0Р30К30+ДД ПП + ^0Р30К30 624 358 266 0,05 -94
пп+ ^Рл+ДД пп+ ^Рл -279 -140 -139 -0,01 248
НСР по ДД 356 215 149 0,05 79
НСР05 по удобрениям 320 197 174 0,07 85
В зернопаропропашном севообороте
ПП+ ^^К^Д ПП+ ^2Р52К52 -157 -305 147 -0,16 143
пп+^ЛЛ.+дд 329 104 225 -0,01 55
ПП + ^0Р30К30+ДД ПП + N30P30K30 -58 -115 57 -0,10 57
пп+ ^РЛ+ДД пп+ ^РЛ -220 -247 27 -0,11 -87
НСР05 по ДД 236 191 136 0,08 62
НСР05 по удобрениям 230 189 48 0,07 52
и
ф
з
ь
ф
д
ф
ь
ф
О м м
ПФК
Таким образом, в результате исследования влияния приемов био-логизации и внесения минеральных удобрений на содержание активного пула органического вещества в слое 0...20 см чернозема типичного в стационарном опыте были установлены следующие закономерности и особенности.
Плодосменный севооборот, который отличается наибольшей степенью биологизации, без удобрений и побочной продукции (контроль) способствует значимому повышению, по сравнению с зернопаропропашным и сидеральным севооборотами, содержания СПГВ на 598 и 797 мг/кг почвы соответственно, и улучшению их качества. В сидеральном севообороте, по сравнению с зернопаропропашным, выявленатенденция к росту величин изучаемых показателей в почве. В зернопаропропашном севообороте установлено наибольшее среднее за 3 года содержание микробной биомассы в почве - 800±64 мг/кг и минимальное в опыте содержание СПГВ 4738±308 мг/кг
Различия во влиянии сидерально-го и зернопаропропашного севооборотов на содержание и состав СПГВ в почве уменьшаются при внесении азота 10 кг д.в. на 1т побочной продукции в вариантах без минеральных удобрений.
При внесении с побочной продукцией азота в сидеральном севообороте произошло значимое увеличение содержания СПГВ, по сравнению с зернопаропропашным, со снижением их качества при использовании дозы N30P30K30, а без использования дополнительного азота - при более высокой дозе N„P„K~. Без внесения
" 52 52 52
минеральных удобрений наблюдали тенденцию к снижению содержания СПГВ и увеличению микробной биомассы.
Заделка побочной продукции с азотом в зернопаропропашном севообороте способствовала увеличению СПГВ на 329 мг/кг почвы в сочетании с незначимым повышением СМБ только при дозе N40P40K40, а без внесения минеральных удобрений выявлена тенденция к снижению содержания
СПГВ.
Эффект воздействия минеральных удобрений на повышение содержания СПГВ со снижением их качества в сидеральном севообороте увеличи-° вался при уменьшении дозы, по срав-[-« нениюсвариантомбезихвнесения, g но при использовании ПП+ДД. о» Внесение минеральных удобре-I ний и побочной продукции без азота способствовало повышению СПГВ, ® по сравнению с вариантом без Му, S в сидеральном севообороте в дозе (Y) N52P52K52 на 692 мг/кг почвы благода-
ря повышению содержания как СПГК, так и СПФК, при этом отмечали тенденцию к увеличению СМБ. В зернопаропропашном севообороте рост СПГВ наблюдали на фоне дозы N52P52K52 -на 468 мг/кг почвы и N30P30K30 - на 361 мг/кг почвы. Количество микробной биомассы значимо снижалось только при N52P52K52 в ЗПП и существенно повышалось при N30P30K30 в сидеральном севообороте.
Литература
1. В.М. Семенов, Б.М. Когут Почвенное органическое вещество. 2015. М.: ГЕОС. 233 с.
2. Challenges for soil organic carbon research. Soil carbon. Progress in soil science / A.B. McBrathey, U. Stockmann, D.A. Angers, et al. Switzerland: Springer International Publishing, 2014. Part 1. P. 3-16.
3. Hayes M.H.B., Swift R.S. Vindication of humic substances as a key component of organic matter in soil and water // Adv. Agronomy. 2020. V. 163. Ch. 1. https://doi. org/10.1016/bs.agron.2020.05.001
4. Murphy B.W. Soil organic matter and soil function - review of the literature and underlying data. Department of the Environment. Canberra, 2014. 155 p.
5. Soil fertility and its significance to crop productivity and sustainability in typical agroecosystem: a summary of long-term fertilizer experiments in China / Q. Shang, N. Ling, X. Feng, et al. // Plant and Soil. 2014. No. 381(1-2) P. 13-23 doi: 10.1007/ s11104-014-2089-6.
6. Связь показателей гумусного состояния чернозема типичного с урожайностью озимой пшеницы / Н.П. Масютенко,
A.В. Кузнецов, М.Н. Масютенко и др. // Земледелие. 2019. № 8. С. 26-29. doi: 10.24411/0044-3913-2019-10806.
7. Содержание лабильного органического вещества в луговочерноземной почве при длительном применении удобрений / Н.Ф. Балабанова, Н.А. Воронкова, В.Д. Дороненко и др. // Земледелие. 2020. №2. С.7-9.
8. Are humic substances soil microbial residues or unique synthesized compounds? A perspective on their distinctiveness/ S. Dou, J. Shan, X. Song, et al. // Pedosphere. 2020. Vol. 30(2). P. 159-167.
9. Роль микроорганизмов в экологических функциях почв / Т.Г. Добровольская, Д.Г. Звягинцев, И.Ю. Чернов и др. // Почвоведение. 2015. № 9. С. 1087-1096.
10. Microbial biomass, fungal and bacterial residues, and their relationships to the soil organic matter C/N/P/S ratios / K.S. Khan, R. Mack, X. Castillo, et al. // Geoderma. 2016. Vol. 271. P. 115-123.
11. Dependence of mobile humus substances formation on green manure plant species and their incorporation time / L. Tripolskaja, A. Slepetiene, D. Romanovskaja, et al. // Journal of Food, Agriculture & Environment. 2014. Vol.12 (2). P. 473-477.
12. Действие биологических способов оптимизации плодородия типичного чернозема на качество почвенного органического вещества / Т.Н. Лебедева, Н.П. Масютенко,
B.М. Семенов и др. // Агрохимия. 2018. № 7.
C. 12-21.
Influence of biologization techniques and introduction of mineral fertilizers on the content of the active pool of organic matter in typical chernozem
N. P. Masyutenko, A.V. Kuznetsov, M. N. Masyutenko, M. A. Priputneva
Federal Agricultural Kursk Research Center, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation
Abstract. The studies were conducted in the Kursk region in a stationary field experiment (2018-2020) to determine the effect of biologization techniques and the level of mineral fertilizer application on the content of the active pool of organic matter in a typical chernozem. The following methods of biologization were studied in winter wheat crops: crop rotation (green manure, grain fallow, rotation cropping); use of by-products with 10 kg of a.i. nitrogen/t (N), by-products without N; mineral fertilizers (MF) in doses of N30P30K30, N40P40K40, N52P52K52. Rotational cropping without MF and by-products, in comparison with grain-fallow and green manure, contributed to a significant increase in the content of mobile humic substances (MHS) by 598 and 797 mg/kg of soil, respectively, and improved their quality. In the green manure crop rotation, compared with the grain-fallow, without MF and by-products, there was a tendency to increase mobile humic substances and improve their quality in the soil, the introduction of by-products with N reduced these differences, but the tendency persisted. The use of N30P30K30 caused a significant increase in the content of MHS (by 764 mg/ kg) with a deterioration in their quality. The use of by-products with N in the green manure crop rotation made it possible to achieve a greater significant increase in the MHS in the soil when applying the lowest dose of MF in the experiment - N30P30K30 (1147 mg/kg of soil more than in the control), and without N - at the maximum studied dose N52P52K52 (692 mg/kg of soil more than in the control). In the grain-fallow crop rotation, all studied doses of MF contributed to an increase in the content of MHS in the soil due to an increase in carbon concentration of mobile humic acids.
Keywords: crop rotation; by-products; typical chernozem; mineral fertilizers; active pool of organic matter; mobile humic substances; mobile humic acids; mobile fulvic acids; microbial biomass.
Author Details: N. P. Masyutenko, D. Sc. (Agr.), chief research fellow (e-mail: vninp@ mail.ru); A.V. Kuznetsov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; M. N. Masyutenko, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; M. A. Priputneva, junior research fellow.
For citation: Masyutenko NP, Kuznetsov AV, Masyutenko MN, et al. [Influence of bi-ologization techniques and introduction of mineral fertilizers on the content of the active pool of organic matter in typical chernozem] //Zemledelie. 2022;(7):16-20. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2022-7-16-20.
