CC BY
17DOI:10.24412/2225-2584-2022-2-10-13 УДК 631.484: 631.452: 631.445.2
ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ БИОЛОГИЗАЦИИ НА ПОВЫШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ
Г.В. ВИХОРЕВА, старший научный сотрудник, (e-mail: ivniicx@rambler.ru)
С.В. ШИШКИНА, научный сотрудник
Ивановский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - филиал ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ»
ул. Центральная, д.2, с. Богородское, Ивановский р-н, Ивановская обл., 153506, Российская Федерация
Резюме. Целью данного исследования была разработка приемов сохранения и повышения плодородия дерново-подзолистых почв Верхневолжья в биологизированных севооборотах с разной долей их насыщения зерновыми и бобовыми культурами. Исследования проводили в 2018-2020 гг. в стационарном опыте Ивановского НИИСХ. Севообороты с насыщением бобовыми травами 25 и 50% изучали на двух фонах минерального питания: контроль (без удобрений), (NPK)90 под планируемый урожай 4,0 тыс. корм. ед./га севооборотной площади и двух фонах обработки почвы - отвальной и безотвальной. В севообороте с 50 % насыщением бобовыми травами среднее ежегодное поступление растительных остатков в почву было наибольшим - 41,5 - 50,7 ц/га сухого вещества. Использование бобовых трав обогатило почву органическим веществом на 35 - 40%. Применение минеральных удобрений увеличило содержание в почве фосфора и калия на всех вариантах, а также способствовало подкислению почвы на величину до 0,7 ед. Из всех изучаемых факторов (севообороты, обработка почвы, удобрения) наибольшее влияние на урожайность культур оказали удобрения. На фоне безотвальной обработки урожайность всех культур и продуктивность севооборотов в целом снижалась. Урожайность в 6- польном севообороте была выше, чем в 4-польном в среднем на 2 - 7 %, за счет большего накопления органического вещества и улучшения агрофизических свойств почвы. Увеличение в севооборотах доли бобовых трав до 25 - 50% позволило обеспечить положительный баланс гумуса благодаря приросту поступления пожнивных и корневых остатков, повысить эффективность применяемых удобрений, увеличить выход продукции с единицы площади.
Ключевые слова: севообороты, обработка почвы, удобрения, бобовые травы, урожайность.
Для цитирования: Вихорева Г.В., Шишкина С.В. Влияние приемов биологизации на повышение плодородия почв Верхневолжья //Владимирский земледелец. 2022. №2. С. 10-13. DOI:10.24412/2225-2584-2022-2-10-13.
Биологизация - перспективное направление земледелия государств разного уровня развития. В странах с интенсивным земледелием использование приемов биологизации позволяет снизить риски возникновения экологических проблем. При экстенсивном земледелии биологизация позволяет без существенных материальных затрат стабилизировать плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур [1,2,3].
Повышение плодородия почв и продуктивности пашни благодаря освоению научно обоснованных систем земледелия - одна из основных задач современного сельскохозяйственного производства. Важнейшее звено
№ 2 (100) 2022
этой системы - севооборот, так как он оказывает влияние на все процессы, происходящие в почве, а также на взаимоотношения растений и окружающей среды.
Ввиду недостаточной эффективности используемых систем земледелия, высокой стоимости минеральных и органических удобрений, а также неудовлетворительного фитосанитарного состояния почв, существует необходимость поиска альтернативных систем развития растениеводства. Например, расширение площади плодосменных севооборотов, которые повышают суммарный выход продукции с производственных площадей и служат значительным подспорьем в развитии
1. Поступление в почву растительных остатков, ц/га а.с м. (среднее за 2018-2020 гг.)
Севооборот Растительные остатки в слое почвы 0-30 см
Контроль N90P90K90
Корни Пожнивные остатки Всего Корни Пожнивные остатки Всего
1. Вика + овес + клевер 21,2 7,5 28,7 25,8 10,7 36,5
2. Клевер 1 г.п. 40,4 17,9 58,3 49,6 22,1 71,7
3. Озимая рожь 26,9 14,2 41,1 28,3 16,9 45,2
4. Овес 17,2 7,9 25,1 25,7 11,7 37,4
Всего за ротацию 105,7 47,5 153,2 129,4 61,4 190,8
В среднем 26,4 11,9 38,3 32,3 15,4 47,7
1. Пар (вика + овес) 24,3 8,6 32,9 29,6 12,2 41,8
2. Яровая пшеница + клевер 13,8 7,1 20,9 16,7 10,1 26,8
3. Клевер 1 г.п. 40,2 18,1 58,3 49,4 21,9 71,3
4. Клевер 2 г.п. 44,2 19,8 64,0 54,3 24,1 78,4
5. Озимая рожь 28,1 15,5 43,6 29,5 17,6 47,1
6. Овес 19,8 9,3 29,1 26,7 11,8 38,5
Всего за ротацию 170,4 78,4 248,8 206,2 97,7 303,9
В среднем 28,4 13,1 41,5 34,4 16,3 50,7
¡¡/¡аЗижрсШ ЗемлеЙлОД
животноводства, благодаря введению в структуру многолетних трав и других высокоэнергетических культур [4].
Пахотные земли Верхневолжского региона в большинстве своем относятся к дерново-подзолистому типу (с небольшим присутствием серых лесных почв), которые относительно бедны гумусом и элементами питания. Это хорошо видно на примере Ивановской области. В почвах области содержание гумуса в среднем составляет 1,8%, фосфора - 90, калия - 96 мг/кг почвы. Кислые почвы занимают 64,4 % пашни, нейтральные и близкие к ним охватывают 35,6% [5].
Целью наших исследований являлась разработка приемов сохранения и повышения плодородия дерново-подзолистых почв Верхневолжья в биологизированных севооборотах с разной долей их насыщения зерновыми и бобовыми культурами.
Полученные результаты представлены в таблицах 1-3.
Условия, материалы и методы. Научные исследования проводили на базе стационарного опыта отдела земледелия Ивановского НИИ сельского хозяйства в 2018-2020 гг.
Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая с содержанием гумуса 1,65 %, содержанием подвижного фосфора 190 мг/кг почвы, обменного калия - 105 мг/кг, рНка - 5,7, сумма поглощенных оснований - 6,7 мг-экв/100 г.
В опыте изучали два севооборота с насыщением бобовыми травами 25 и 50%. (4-х польный: вика+ овес+клевер, клевер 1 г.п., озимая рожь, овес; 6-ти польный: пар (вика+овес), яровая пшеница+клевер, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., озимая рожь, овес). Культуры размещались на двух фонах обработки почвы (отвальная и безотвальная) и двух фонах минерального питания: контроль (без удобрений) и ^РК)90 под планируемый урожай 4,0 тыс. корм. ед/га севооборотной площади. Отвальную обработку почвы проводили плугами ПЛН-3-35 на глубину 20-22 см, а безотвальную - культиватором КПЭ-3,8 на глубину 14-16 см.
Метеорологические условия в период проведения научных исследований отличались от среднемноголетних значений и различались между собой. Так, погодные условия 2018 и 2019 годов характеризовались пониженным температурным режимом и недостатком количества осадков в период вегетации в первый год исследований. ГТК в эти годы составил 0,96 и 1,30 соответственно. 2020 год был более благоприятный по погодным условиям (ГТК - 1,5). Количество осадков и температура воздуха варьировали на уровне среднемноголетних значений.
Статистическую обработку данных проводили с
2. Содержание элементов питания в почве в разные периоды вегетации
Культура, севооборот Вариант обработки, период отбора образцов Фон удобрений рн рА мг/кг К 0 мг/кг Гумус, %
Озимая рожь, 4-х польный Отвальная 1 б/у* 5,3 229 90 2,8
^РК)90 5,0 250 114 2,0
Безотвальная б/у 5,2 190 90 2,3
^РК)90 5,0 250 102 2,1
Отвальная 2 б/у 5,7 250 90 2,5
^РК)90 5,3 250 104 2,5
Безотвальная б/у 5,9 250 48 3,2
^РК)90 5,5 234 87 2,5
Озимая рожь, 6-ти польный Отвальная 1 б/у 5,5 158 85 2,2
^РК)90 5,3 250 102 2,3
Безотвальная б/у 5,4 218 90 2,1
^РК)90 4,9 246 105 2,3
Отвальная 2 б/у 5,7 250 75 2,6
^РК)90 5,6 250 98 2,9
Безотвальная б/у 5,6 250 77 2,9
^РК)90 5,8 250 105 2,6
Клевер 1 г.п., 4-х польный Отвальная 1 б/у 5,2 153 48 2,1
^РК)90 5,2 250 160 2,1
Безотвальная б/у 5,2 146 42 1,9
^РК)90 4,6 250 90 2,3
Отвальная 2 б/у 5,3 250 48 2,6
^РК)90 5,1 250 120 2,8
Безотвальная б/у 5,6 250 40 2,5
^РК)90 5,3 250 63 2,4
Клевер 1 г.п., 6-и польный Отвальная 1 б/у 5,4 177 126 2,1
^РК)90 5,2 250 160 2,1
Безотвальная б/у 5,4 236 77 2,2
^РК)90 4,9 250 145 2,0
Отвальная 2 б/у 5,8 250 55 2,9
^РК)90 5,4 250 100 2,9
Безотвальная б/у 5,7 250 68 2,8
^РК)90 5,5 250 98 2,6
Примечание. 1 - весна; 2 - осень; б/у - контроль (без удобрений).
использованием метода дисперсионного анализа по Доспехову Б.А. [6].
Результаты и обсуждение. Основным источником возобновления органического вещества в почве являются пожнивно-корневые остатки (ПКО) растений. Установлено, что в севообороте с 50 % насыщением бобовыми травами среднее ежегодное поступление растительных остатков в почву было наибольшим и составляло 41,5 - 50,7 ц/га сухого вещества (табл. 1).
ВлаЭишрскш ЗемлеШецТ)
№ 2 (100) 2022
На контроле количество ПКО у клевера 2 г.п. составило 64,0 ц/га, что в два раза превышало викоовсяную смесь и в три раза яровую пшеницу. На удобренных делянках, за счет лучшего питания растений, выход ПКО был выше по всем культурам: у клевера - 78,4, викоовсяной смеси - 41,8, яровой пшеницы - 26,8 ц/га.
Бобовые травы в севообороте снижают напряженность в азотном питании растений за счет фиксации атмосферного азота и благодаря большему объему оставляемых растительных остатков богатых азотом, пополняя почву органическим веществом примерно на 35 -40%.
Динамику элементов почвенного плодородия изучали на культурах с длительным периодом вегетации: озимая рожь и клевер. В целом по вариантам опыта следует отметить высокое содержание подвижного фосфора и низкое и среднее содержание обменного калия (табл. 2).
Применение минеральных удобрений способствовало увеличению содержания в почве фосфора и калия на всех вариантах, а также подкислению почвы на величину до 0,7ед. Закономерностей в содержании этих элементов в разные сроки вегетационного периода не выявлено.
Отмечена взаимосвязь в содержании обменного калия и приема основной обработки почвы. Так, варианты с клевером 1 г.п. в 4-х и 6-и польном севообороте и озимой рожью в 4-х польном с отвальной обработкой почвы превосходили по этому показателю варианты с безотвальной обработкой. Эта тенденция коррелируется с урожайностью вышеуказанных культур. Урожайность клевера 1 г.п. по отвальной обработкев4-хи 6-и польном севообороте была выше на 0,1 - 1,4 и 1,1 - 2,2 ц/га соответственно в зависимости от фона питания. Озимая рожь в 4-х польном севообороте дала прибавку по отвальной обработке 1,7 ц/га на контроле и 2,5 ц/га по фону минеральных удобрений.
Из всех изучаемых факторов (севообороты, обработка почвы, удобрения) наибольшее влияние на урожайность культур оказали удобрения (табл. 3).
Так, наибольшая прибавка была получена по озимой ржи (11,7 - 13,3 ц/га) и овсу (9,5 - 12,8 ц/га).Продуктивность4-хпольногосевооборота по вспашке превосходила безотвальную обработку на 14 %, а 6-ти польного - на 8 %.
При сравнении систем обработки почвы отмечено, что на фоне безотвальной обработки урожайность всех культур и продуктивность в целом севооборотов снижалась. Это может быть связано с ухудшением агрофизических свойств почвы, высокой засоренностью и уменьшением активности почвенной микрофлоры.
Севооборот оказал меньше влияния на урожайность культур. Урожайность в 6-ти польном севообороте была выше, чем в 4-х польном в среднем на 2 -7 %, за счет большего накопления органического вещества и улучшения агрофизических свойств почвы.
Выводы. Применение севооборотов с насыщением бобовыми травами 25 и 50% применительно к почвенно-климатическим условиям зоны Верхневолжья, позволило обеспечить положительный баланс гумуса, благодаря приходу достаточного
3. Урожайность культур в севооборотах, ц/га з.е., (среднее за 2019-2020 гг.)_
Севооборот(А) Обработка почвы (В) Выход ц/га зерн.ед. +/- к контролю
контроль N90P90K90
Вика-овес+клевер О 14,4 19,2 4,8
Б 12,3 18,2 5,9
Клевер 1 г.п. О 20,7 25,8 5,1
Б 19,3 25,7 6,4
Озимая рожь О 37,6 50,9 13,3
Б 35,9 48,4 12,5
Овес О 39,3 44,5 5,2
Б 30,8 43,6 12,8
В среднем по севообороту О 28,0 35,1 7,1
Б 24,6 34,0 9,4
Пар (вика-овес) О 12,3 20,5 8,2
Б 12,0 19,5 7,5
Яр. пшеница + клевер О 30,8 36,7 5,9
Б 25,6 36,2 10,6
Клевер 1 г.п. О 27,2 36,4 9,2
Б 26,1 34,2 8,1
Клевер 2 г.п. О 23,5 25,0 1,5
Б 21,5 23,0 1,5
Озимая рожь О 39,7 52,1 12,4
Б 37,2 48,9 11,7
Овес О 37,4 45,7 8,3
Б 35,6 45,1 9,5
В среднем по севообороту О 28,5 36,1 7,6
Б 26,3 34,5 8,2
НСР05, ц/га зерн.ед. по фактору: А В С для частных различий - - -
- - -
1,2 - -
1,5 - -
2,8 - -
1,9 - -
Примечание. О- отвальная обработка (20-22 см); Б- безотвальная обработка (14-16 см).
№ 2 (100) 2022
ВлаЭимгрскш Землейлод
количества органического вещества в пахотный слой в виде пожнивных и корневых остатков, повысить эффективность применяемых удобрений, увеличить урожайность выращиваемой продукции. Из-за большего объема оставляемых растительных остатков богатых азотом, почва пополнялась органическим веществом
на 35 - 40%. Продуктивность 4-х польного севооборота по вспашке превосходила безотвальную обработку на 14 %, а 6-ти польного - на 8 %. Прибавка в урожайности от применения минеральных удобрений составила в 4-х польном севообороте 7,1-9,4 ц/га, а в 6-ти польном -7,6-8,2 ц/га.
Литература.
1.Ерофеев С.А. Биологизация земледелия - основа эколого-ландшафтного земледелия //Евразийский Союз Ученых. 2018. №8 (53). С. 8-11.
2.Галеев Р.Ф., Шашкова О.Н. Оценка действия приемов биологизации и химизации на продуктивность кормового севооборота в лесостепи Западной Сибири //Достижение науки и техники АПК. 2019. Т.33. № 10. С. 22-25.
3.Ахметзянов М.Р. Влияние факторов биологизации на урожайность озимой ржи в условиях Предкамья Республики Татарстан // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2017. Т. 12. № 2. (44). С. 9-13.
4.Семинченко Е.В. Влияние предшественников и приемов биологизации на продуктивность севооборотов в условиях Нижнего Поволжья //Земледелие. 2021. №1. С. 7-10.
5.Эседуллаев С.Т., Нода И.Б. Динамика агрохимических показателей дерново-подзолистых почв Верхневолжья и приемы воспроизводства их плодородия //Земледелие. 2020. № 2. С12-16.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта М.: Агрохимиздат, 1985.351 с.
References.
1. Erofeev S.A. Biologization of agriculture - the basis of ecological landscape agriculture //Eurasian Union of Scientists. 2018. No. 8 (53). pp. 8-11.
2. Galeev R.F., Shashkova O.N. Characteristics of biologization and chemicalization methods on the productivity of fodder crop rotation in the forest steppe of Western Siberia //Achievement of science and technology of the agro-industrial complex. 2019. Vol.33. No. 10. pp. 22-25.
3. Akhmetzyanov M.R. Impact of biologization factors on the winter rye yield in the conditions of the Cis-Kama region of the Republic of Tatarstan // Bulletin of the Kazan State Agrarian University. 2017. Vol. 12. No. 2. (44). pp. 9-13.
4. Seminchenko E.V. Influence of forecrops and biologization on the productivity of crop rotations in the conditions of Lower Volga // Agriculture. 2021. No. 1. pp. 7-10.
5. Esedullaev S.T., Noda I.B. Dynamics of agrochemical indicators of soddy-podzolic soil of Upper Volga and methods to recover its fertility. No. 2. 2020. pp. 12-16.
6. Dospekhov B.A. Methodology of the field experiment M.: Agrokhimizdat, 1985.351 p.
IMPACT OF BIOLOGIZATION TO INCREASE SOIL FERTILITY OF THE UPPER VOLGA
G.V. VIKHOREVA, S.V. SHISHKINA
Ivanovo Research Institute of Agriculture - branch of the Federal State Budget Scientific Institution «Upper Volga Federal Agrarian Scientific Center» ul. Tsentralnaya 2, selo Bogorodskoye, Ivanovskiy rayon, Ivanovo oblast, 153506, Russian Federation
Abstract. This article aims to develop methods to preserve and increase the fertility of soddy podzolic soil of Upper Volga in biologized crop rotations with different content of grain crops and legumes. This research was conducted between 2018 and 2020 in a stationary experiment based on the Ivanovo Agricultural Research Institute. Crop rotations containing 25 and 50% legumes were reviewed in terms of two backgrounds of mineral nutrition: control (without fertilizers) and (NPK)90 for a planned yield of 4.0 thousand fodder units/ha of crop rotation area and two tillage methods - moldboard and nonmoldboard. The crop rotation contained 50% legumes, showing the highest average annual input of plant residues into the soil - 41.5-50.7 dt/ha dry matter. Legume grasses contributed to a greater level of organic matter by 35-40%. The application of mineral fertilizers increases the content of phosphorus and potassium in the soil in all options, as well as contributes to soil acidification by up to 0.7 units. Among all the factors studied (crop rotations, tillage methods, fertilizers), fertilizers had the greatest impact on crop yield. Against the background of nonmoldboard tillage, the yielding capacity of all crops and the productivity of crop rotations decreased. The yield in a 6-field crop rotation was higher than in a 4-field one by an average of 2-7%, due to the greater concentration of organic matter and the improvement of the agrophysical soil properties. Increasing the share of leguminous grasses in crop rotations up to 25 - 50% ensures a positive humus balance due to more stubble and root residues, and increases the efficiency of fertilizers used, and the yield of products per unit area.
Keywords: crop rotations, tillage methods, fertilizers, legumes, yielding capacity.
Author details: G.V. Vikhoreva, senior research fellow, (e-mail: ivniicx@rambler.ru); S.V. Shishkina, research fellow.
For citation: Vikhoreva G.V., Shishkina S.V. Impact of biologization to increase soil fertility of the Upper Volga // Vladimir agricolist. 2022. №2. pp. 10-13. D0I:10.24412/2225-2584-2022-2-10-13.
ВлаЭишрскш ЗемлеШецТ)
№ 2 (100) 2022
