CC BY
13
АГРОТЕХНОЛОГИИ
УДК 631.81(470.61)
DOI 10.24411/0235-2516-2018-10073
ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВ НА ДИНАМИКУ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ЧЕРНОЗЕМАХ ОБЫКНОВЕННЫХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Н.Е. Кравцова, к.б.н., Г.В. Мокриков, к.с.-х.н., К.Ш. Казеев, д.г.н., Т.В. Минникова, С.И. Колесников, д.с.-х.н.
Южный федеральный университет, e-mail: kamil_kazeev@mail.ru
В результате исследований установлены различия в уровне содержания элементов питания в черноземах обыкновенных Ростовской области при использовании разных агротехнологий. Исследования выполнены в сезонной динамике в агроценозах под различными полевыми культурами на 28 полях, где в течение 8 лет применяют прием прямого посева, а также на контрольных полях соседних хозяйств с традиционной обработкой почв (отвальная вспашка). Определен характер профильного распределения и сезонной динамики основных агрохимических показателей. Выявлено, что в почвах агроценозов озимой пшеницы применение прямого посева приводит к повышению содержания подвижных фосфора и калия. Содержание обменного аммония при этом в большинстве случаев было понижено по сравнению с почвами с традиционной обработкой.
Ключевые слова: прямой посев, агрохимические показатели, черноземы обыкновенные, плодородие, Ростовская область.
INFLUENCE OF SOIL TREATMENT SYSTEMS ON DYNAMICS OF NUTRIENTS CONTENT IN CHERNOZEM ORDINARY IN THE ROSTOV REGION
Ph.D. N.E. Kravtsova, Ph.D. G.V. Mokrikov, Dr.Sci. K.Sh. Kazeev, T.V. Minnikova, Dr.Sci. S.I. Kolesnikov
Southern Federal University, e-mail: kamil_kazeev@mail.ru
Different levels ofplant food compounds installed in the ordinary chernozems of the Rostov region with the use of different tillages. The studies were performed in a seasonal dynamics in soil under various field crops in 28 fields of No-Till is used during 8 years. We also explored the control fields of the neighboring farms with the conventional tillage (moldboard plowing). The profile distribution and seasonal dynamics of the main agrochemical indicators is determined. It is revealed that in the soils of winter wheat the use of No-Till leads to an increase in the content of mobile phosphorus andpotassium. The content of exchange ammonium in most cases was reduced compared to soils with conventional tillage.
Keywords: No-Till, agrochemical indicators, ordinary chernozems, fertility, Rostov region.
Состояние агроландшафтов на значительной части территории России находится под угрозой нерационального использования [1-3]. Применение технологий с минимальной обработкой почвы способствует, наряду с экономией ресурсов, повышению плодородия и снижению негативного воздействие на агроланд-шафты. Одним из методов минимального воздействия техники на почву является прием «нулевой» обработки, No-Till или прямого посева [4, 5]. Данный прием кроме снижения затрат на обработку почв и повышения рентабельности в значительной мере является почвозащитным и повышающим плодородие почв [6-9].
Цель исследований - определить влияние прямого посева на динамику содержания элементов питания в черноземах агроценозов Ростовской области.
Объектами исследования были почвы агроценозов крупного агропредприятия ИП «Мокриков В.И.»
(ранее ООО «Донская Нива»), расположенного в Октябрьском районе Ростовской области. В этом хозяйстве на площади 5,5 тыс. га почву в течение 8 лет обрабатывают по технологии прямого посева (No-Till), что минимизирует воздействие машин на почву. Традиционную технологию с отвальной вспашкой, боронованием, культивациями применяют на контрольных полях, расположенных на расстоянии от 30 до 200 м. Это облегчает сравнение применяемых агро-технологий. Всего было исследовано 28 полей с разными культурами: озимые пшеница и ячмень, яровой ячмень, подсолнечник, кориандр, масличный лен, кориандр. Исследования выполнены в течение вегетационного сезона 2017 г. Образцы почв отбирали в апреле, мае, июле, сентябре и октябре по профилю черноземов на глубине 0-10 см, 25-25 и 55-65 см.
Агрохимический анализ почвы выполнен с ис-
пользованием следующих методов: подвижный фосфор и калий по Мачигину, нитратный азот по Гранд-валь-Ляжу, обменный аммоний с использованием реактива Несслера. Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ 81аЙ8йса 10.0. Почвы контрольных и опытных участков диагностированы как черноземы обыкновенные мощные и среднемощные с разной степенью выщело-ченности от карбонатов и гумусированности. Эти почвы широко распространены на юге России. Содержание гумуса в черноземах исследуемых агроценозов отвечает среднему уровню гумусированности. Амплитуда значений содержания гумуса в верхнем горизонте высока для пахотных черноземов 3-5%.
Результаты. Установлено, что в первый срок отбора почвенных образцов почвы характеризовались низким уровнем содержания аммонийного азота (рис. 1). В течение вегетации отмечено повышение изучаемого показателя до среднего, как при традиционной технологии, так и при нулевой. Содержание нитратов в почве характеризовалось средним и повышенным уровнем. В течение вегетации этот показатель постепенно повышался к третьей декаде мая, затем отмечено снижение уровня нитратов в верхнем слое почвы. Причиной относительно высокого содержания нитратного азота, по сравнению с аммонийным, является высокая нитрификационная способность почв [10-12]. К тому же аммонийный азот в большей степени подвергается иммобилизации, чем нитратный. Ион аммония интенсивно поглощается почвами, содержащими калий. Природный фиксированный алюмосиликатами аммоний очень малодоступен, как высшим растениям, так и нитрифицирующим бактериям. В нижележащих слоях почвы отмечено постепенное снижение уровня содержания минерального азота. С глубиной процесс нитрификации идет менее интенсивно. В подпахотном слое для нормальной деятельности нитрифицирующих бактерий недостает аммиачного азота, и процесс аммонификации органических веществ протекает слабо.
Количество осадков в 2017 г. было аномально высоким, но его распределение по сезону носило неустойчивый характер. Большая часть осадков выпала в весенние месяцы. В течение вегетационного периода изменялось количество влаги в почве. Наиболее оптимальные условия для процесса нитрификации были отмечены в третьей декаде мая. В этот период в почве накапливалось наибольшее количество нитратного азота (рис. 2).
Содержание подвижного фосфора - важный показатель плодородия почв [13]. В результате исследований установлено, что верхний слой почвы характеризовался повышенной и высокой степенью обеспеченности подвижным фосфором, определяемого по методу Мачигина (рис. 3). Содержание его находилось в интервале 30,2-62,2 мг/кг. В нижележащих слоях почвы его количество постепенно понижается и составляет в слое 55-65 см соответствен-
Рис. 1. Динамика аммонийного азота в почве в период апрель-октябрь (1-5 сроки отбора почвенных образцов) в слое 0-10 см
Рис. 2. Динамика нитратного азота в почве в слое 0-10 см
1 2 3 4 5
Рис. 3. Динамика подвижного фосфора в почве в слое 0-10 см
Рис. 4. Динамика подвижного калия в почве в слое 0-10 см
8
2
3
4
5
35
30
25
20
г 15
0
5
0
2
3
4
5
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
44
26
2
3
4
5
но 8,0-16,3 мг/кг. Варьирование изучаемого показателя в пределах хозяйства весьма высокое и достигает 58%.
В течение вегетационного периода содержание подвижного фосфора понижалось. Это обусловлено потреблением фосфора и выносом его с урожаем, а также с изменением условий трансформации элемента в почве (температура, влажность, биологическая активность и др.). Различный уровень окульту-ренности почв на полях ИП «Мокриков В.И.» опытного и контрольных участков определяет различия почв по содержанию подвижного фосфора, оказывающего значительное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур [6].
Верхний слой почв исследуемых севооборотов характеризовался высоким содержанием подвижного калия. В течение вегетации отмечено достоверное при (р = 0,05) повышение данного показателя (рис. 4).
При возделывании озимой пшеницы в хозяйстве использовали традиционный прием обработки (К) и прямой посев (Д). Согласно исследованиям положительное влияние минимальной и нулевой техноло-
50,-.-.-
45 ■ ■
40 ■ ■
35 ■ ■
^ 20
гии сводится к следующему: накапливается почвенная влага за счет зимних осадков; снижается испарение, водная и ветровая эрозия; улучшается тепловой режим; улучшается почвенная структура; усиливаются биологические процессы; под мульчей подавляются всходы однолетних сорняков, повышается плодородие почвы.
Проведенные на опытных полях с прямым посевом исследования отметили тенденцию к повышению уровня содержания подвижного фосфора в почвах. Однако, вследствие высокой вариабельности признака изменения признаны недостоверными при р = 0,05. Это, в основном, связано с большим количеством возделываемых культур на полях, почвы которых обладают существенно различающимися физическими, химическими и биологическими свойствами.
Для выявления особенностей влияния разных аг-ротехнологий дополнительному анализу подвергли данные агрохимических показателей агроценозов с одинаковой культурой - озимой пшеницей и примерно одинаковыми типами почв (рис. 5). При этом
50 |-,-,-
45 ■ ■
40 ■ ■
16 14 12 10
О ° 8
00 6
1
4 2 0 -2
Д К
СЬю^!®
Д К
0ЬгаЬ<Ла
МесНап 25%-75% X Мт-Мах
МеС1ап 25%-75% I Мт-Мах
35
^ 30
¿5 25 О г
± 20 15 10 5 0
5 30 О
Д К
ОЬгаЬоИка
МеС1ап 25%-75% X М1п-Мах
Д К
0ЬгаЬо1ка
МеС1ап 25%-75% I Мт-Мах
60
50
40
20
10
0
15 ■ 10 ■ 5 ■
Рис. 5. Влияние способа обработки на содержание доступных растениям форм
элементов питания в слое 0-10 см: К - отвальная вспашка (традиционный прием обработки); Д - прямой посев
обнаружено, что на большинстве полей с применением технологии прямого посева в почве было повышено содержание подвижных фосфора (в 33 образцах из 60 при 9 без изменений) и калия (в 29 образцах при 11 без изменений) по сравнению с почвами контрольных полей. В среднем за весь сезон в 60 исследуемых образцах почв под озимой пшеницей повышение относительно контрольных значений составило для подвижных фосфора 32% и калия 27%. В то же время, содержание соединений азота несколько снижено. Содержание нитратов не зависело от способа обработки почвы. Половина образцов почв была с повышенным содержанием (26 образцов), а другая половина - с пониженным (24 образца) при 9 образцах с равным содержанием нитратов в образцах контрольных и опытных полей. Содержание обменного аммония ниже в 35 образцах при 10 без изменений. Общее снижение в течение сезона в среднем для 60 образцов составило 18%. Возможно снижение соединений азота явилось следствием присутствия на опытных полях значительного количества растительных остатков, которые не убираются и не заделываются в почву при вспашке и культивациях. Кроме того на полях с прямым посевом было получено больше урожая по сравнению с контрольными полями. Подобный эффект был отмечен и ранее другими исследовате-
лями. В условиях производственного опыта в среднем за два года наибольшая урожайность была получена при выращивании озимой пшеницы по технологии прямого посева (4,2 т/га), что на 18% выше, чем при традиционной технологии. Следовательно, вынос биогенных элементов тоже выше, чем с контрольных полей. Поэтому для сохранения баланса питательных элементов в почву полей с контрольным посевом требуется внесение повышенных доз азотных удобрений. Анализируя обеспеченность почв хозяйства основными элементами питания и учитывая их динамику, можно сделать вывод, что при существующем уровне ведения сельскохозяйственного производства почвы нуждаются в органических и минеральных удобрениях.
Таким образом, использование прямого посева при выращивании сель скохозяйствениых куль тур на черноземах обыкновенных Ростовской области способствует повышению содержания подвижных соединений фосфора и калия на фоне некоторого снижения содержания обменного аммония.
Исследование выполнено при поддержке государственной поддержке ведущей научной школы Российской Федерации (НШ-3464.2018.11) и Министерства образования и науки Российской Федерации (5.5735.2017/8.9).
Литература
1. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Гумусовое состояние почв предгорий Северо-Западного Кавказа // Почвоведение, 1998, № 7. - С. 848-853.
2. Цховребов В.С., Есаулко А.Н., Новиков А.А. Современные проблемы плодородия почв Ставрополья // Агрохимический вестник, 2017, № 4. - С. 3-8.
3. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвы Ростовской области. - Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2012. - 492 с.
4. Gabbasova I.M., Suleimanov R.R., Khabirov I.K., Komissarov M.A., Garipov T.T., Sidorova L.V., Asylbaev I.G., Rafi-kov B.V., Yaubasarov R.B. Assessment of the agrochernozem status in Trans-Ural steppe under application of No-Till management system // Russian Agricultural Sciences, 2015, V. 41, № 1. - P. 34-39.
5. Кроветто К. Прямой посев (No-Till). Взаимосвязь между No-Till, растительными остатками, растениями и насыщением почвы питательными веществами. - Самара: Элайт, 2010. - 206 с.
6. Мокриков Г.В., Казеев К.Ш., Борисенко Д.В., Акименко Ю.В., Колесников С.И. Экологическое состояние почв Ростовской области при использовании технологии прямого посева // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2017, Т. 19, № 2-3. - С. 473-477.
7. Громова Н.В., Есаулко А.Н., Беловолова А.А., Гречишкина Ю.И. Влияние систем удобрений и способов обработки почвы на реакцию почвенного раствора чернозема выщелоченного и урожайность озимого ячменя // Агрохимический вестник, 2018, № 4. - С. 24-26.
8. Матюк Н.С., Шевченко В.А. Действие различных систем удобрения и приемов обработки дерново-подзолистой почвы на содержание гумуса, элементов питания и урожайность культур севооборота // Плодородие, 2017, № 1 (94). -С. 26-29.
9. Aziz I., Mahmood T., Islam K.R. Effect of long term No-till and conventional tillage practices on soil quality // Soil & Tillage Research, 2013, V. 131. - PP. 28-35.
10. Соловиченко В.Д., Никитин В.В., Карабутов А.П. Влияние агротехнических факторов на показатели нитрифицирующей способности чернозема типичного // Агрохимический вестник, 2018, № 3. - С. 32-34.
11. Минникова Т.В., Мокриков Г.В., Казеев К.Ш., Акименко Ю.В., Колесников С.И. Влияние технологии No-till на нитрифицирующую активность черноземов Ростовской области // Агрохимия, 2017, № 9. - С. 33-38.
12. Завалин А.А., Благовещенская Г.Г., Чернова Л.С., Шмырева Н.Я. Управление азотным питанием растений в почве // Агрохимический вестник, 2012, № 4. - С. 38-40.
13. Никитин В.В., Соловиченко В.Д. Изменение фосфатного режима чернозема типичного в юго-западной части Центрально-черноземного региона // Проблемы агрохимии и экологии, 2012, № 3. - С. 6-8.
УДК 504.3.054:630.385(470.311)
