CC BY
28
УДК 631.81:631.421
DOI: 10.24412/2587-6740-2021-5-83-88
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТОВ И ПЛОДОРОДИЕ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО
В.И. Лазарев, Б.С. Ильин, А.Я. Башкатов, Ж.Н. Минченко, Т.В. Гаврилова
ФГБНУ «Курский федеральный аграрный научный центр», г. Курск, Россия
В результате многолетних стационарных исследований установлено, что при существующих подходах к интенсификации земледелия зависимость межгодовой вариабельности продуктивности сельскохозяйственных культур от метеорологических условий не ослабевает. Основная причина такой ситуации состоит в том, что с ростом потенциальной продуктивности сельскохозяйственных культур их устойчивость к абиотическим и биотическим стрессам снижается. Существенными факторами стабилизации продуктивности сельскохозяйственных культур являются удобрения, а также размещение их в севооборотах по хорошим предшественникам. При длительном сельскохозяйственном использовании чернозема типичного в севооборотах содержание подвижного фосфора как в удобренных, так и в неудобренных вариантах увеличивалось от ротации к ротации. Более высокие темпы накопления подвижного фосфора отмечались в севооборотах с многолетними бобовыми травами и чистым паром, более низкие — в пропашных севооборотах. Содержание обменного калия в вариантах без внесения удобрений за 10 ротаций пятипольных севооборотов достоверно не изменилось в сравнении с исходным его содержанием, несмотря на значительный вынос его урожаями сельскохозяйственных культур. Внесение 4 т навоза и К50 на 1 га севооборотной площади повышало запасы обменного калия в слое почвы 0-40 см на 1,32-1,70 мг/100 г в зависимости от вида севооборота. Содержание гумуса в пахотном слое почвы за 50 лет интенсивного сельскохозяйственного использования чернозема типичного без внесения удобрений снижалось на 0,18-0,50%% в севооборотах с многолетними бобовыми травами и на 0,61-0,77%% в зернопропашных и пропашных севооборотах. Внесение 4 т/га навоза и полного минерального удобрения в дозе М40Р50К50 на 1 га севооборотной площади не предотвращало падение содержания гумуса. В зернопропашном, зернопаропропашном и пропашных севооборотах его содержание снизилось на 0,56-0,73%%. Введение в севооборот одного поля многолетних бобовых трав на фоне внесения удобрений стабилизировало содержание гумуса на исходном уровне, а при насыщении севооборота многолетними бобовыми травами до 40%% наметилась тенденция к увеличению его содержания на 0,11%%. То есть регулирование гумусового равновесия чернозема возможно, с одной стороны, использованием органических удобрений, а с другой — увеличением доли посевных площадей под многолетними бобовыми травами. Ключевые слова: севооборот, ротация, урожайность, динамика продуктивности, минеральные удобрения, гумус, фосфор, калий.
Введение
Развитие сельскохозяйственного производства в настоящее время идет в направлении изыскания путей создания высокопродуктивного стабильного земледелия. При этом большое значение приобретают разработки оптимальных вариантов повышения его продуктивности как за счет интенсификации, так и более полного использования биоклиматического потенциала, сохранения и повышения почвенного плодородия [1, 2, 3].
Длительное сельскохозяйственное использование черноземов и дальнейшее наращивание темпов производства растениеводческой продукции требует оценки почвенно-климати-ческих ресурсов и антропогенных факторов, оказывающих существенное влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур и качество получаемой продукции [4, 5].
В этой связи определение закономерностей изменения продуктивности сельскохозяйственных культур, содержания гумуса и основных элементов минерального питания в многолетней динамике позволяет контролировать плодородие почвы, обоснованно и активно вмешиваться в круговорот и баланс питательных веществ в различных агроэкосистемах [6, 7].
Определяющее значение в формировании почвенного плодородия принадлежит гумусу, содержание, запасы и состав которого практически определяют все агрономически ценные свойства и продуктивность почв [8, 9, 10]. Не менее важное значение имеет обеспеченность почвы элементами минерального питания, их потенциальные почвенные запасы, а также изменение их содержания в многолетней динамике в черноземе типичном при его интенсивном
сельскохозяйственном использовании [11, 12]. Это требует решения вопросов количественной оценки круговорота и баланса гумуса и основных элементов минерального питания, которые находятся в тесной связи с биологической продуктивностью почв, погодными условиями и антропогенными факторами [13, 14].
В связи с этим целью представленного исследования является определение с позиций системного анализа влияния основных природных и антропогенных факторов на динамику продуктивности сельскохозяйственных культур, содержания гумуса и элементов минерального питания при интенсивном использовании чернозема типичного в различных агроэкосистемах.
Материалы и методика
Исследования проводились в стационарном опыте по севооборотам лаборатории технологий возделывания полевых культур и агроэкологической оценки земель ФГБНУ «Курский федеральный аграрный научный центр» в течение 10 ротаций пятипольных севооборотов (1968-2019 гг.). Всего изучалось 6 схем пятипольных севооборотов с различным насыщением их зерновыми, пропашными культурами и многолетними бобовыми травами: 1. Зер-нопропашной (60% зерновые, 40% пропашные); 2. Зернопаропропашной: (20% чистый пар, 40% зерновые, 40% пропашные); 3. Пропашной (40% зерновые, 40% кукуруза, 20% сахарная свекла); 4. Зернотравянопропашной (20% многолетние травы, 40% зерновые, 40% пропашные); 5. Пропашной (40% зерновые, 40% сахарная свекла, 20% однолетние травы); 6. Зернотравянопропашной (40% многолетние
травы, 40% зерновые, 20% пропашные). Исследования проводились на двух фонах: без удобрений и с внесением за ротацию минеральных удобрений в количестве М200Р250К250 и 20 т/га навоза.
Почвы опытного участка представлены черноземом типичным мощным тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание гумуса в пахотном слое составляет 6,2%, содержание подвижного фосфора (по Чирикову) — 10,1-14,5 мг/100 г, обменного калия (по Масло-вой) — 16,8-19,0 мг/100 г почвы.
Полевые работы на опытном участке проводились в лучшие агротехнические сроки и в основном такими же машинами и орудиями, которые используют в производственных условиях. Для обработки экспериментальных данных применяли дисперсионный метод математического анализа.
Результаты и обсуждение
В результате многолетних полевых исследований установлено, что отзывчивость сельскохозяйственных культур на агротехнические приемы не всегда адекватна антропогенным воздействиям. В отдельные годы могут быть «провалы» в получении положительных эффектов от применения тех или иных приемов, несмотря на высокую их эффективность за многолетний период. Так, урожайность озимой пшеницы за годы исследований в вариантах без применения удобрений колебалась от 9,5 до 61,5 ц/га, сахарной свеклы — от 171 до 529 ц/га. В вариантах с внесением удобрений разница между минимальной и максимальной урожайностью уменьшалась по озимой пшенице до 16,5 ц/га, сахарной свекле — до 155 ц/га.
© Лазарев В.И., Ильин Б.С., Башкатов А.Я., Минченко Ж.Н., Гаврилова Т.В., 2021 Международный сельскохозяйственный журнал, 2021, том 64, № 5 (383), с. 83-88.
8C 7C 6C
ra
■D H
u
° 4C
>5 ra
§ 3C
a
>
2C 1C
—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i то^г^спч'ооотч'отч'отч'отч'от
отстстстстстстстстстстстоооо 1111111111112222
♦ горох А кукуруза Ж горох/овес
■чистыи пар клевер l г клевер 2 г
8C
7C
6C
J SC .с
13 о
X
>5 га £ О
a
>
4C
3C
2C
1C
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
"Т"
то^гдспч'ооотч'отч'отч'отч'от
отстстстстстстстстстстстоооо 1111111111112222
горох
кукуруза
горох/овес
-чистыи пар клевер l г клевер 2 г
а) без удобрений б) с удобрениями
Рис. 1. Динамика урожайности озимой пшеницы, возделываемой по различным предшественникам
Наблюдения за динамикой урожайности озимой пшеницы в течение 10 ротаций пятипольных севооборотов показали, что при систематическом размещении ее по хорошим предшественникам урожайность имела тенденцию к росту (рис. 1).
Среднегодовой прирост урожайности озимой пшеницы составил 0,44-0,79 ц/га в зависимости от предшественника и выражался уравнениями регрессии, представленными в таблице 1.
Анализ влияния природных и антропогенных факторов на продуктивность озимой пшеницы показал, что изменения ее урожайности на 46,5% обусловлены воздействием сложившихся погодных условий, на 16,3% — влиянием минеральных удобрений и на 15,1% связаны с возделыванием ее по различным предшественникам. Влияние взаимодействия факторов на
варьирование урожайности озимой пшеницы было менее существенным. Продуктивность же севооборота в целом в меньшей степени зависела от факторов погоды, так как недобор урожая отдельных культур в годы, неблагоприятные для их роста, компенсировалась увеличением урожайности других культур, для которых погодные условия складывались благоприятно.
Так, если доля участия факторов погоды в колебании урожайности озимой пшеницы составила 46,5%, сахарной свеклы — 43,2%, то в колебании продуктивности зерносвекловичных севооборотов в целом — лишь 10,6% (рис. 2, 3).
Изменения продуктивности различных видов полевых севооборотов на 38,2% были обусловлены их структурой и на 16,5% — влиянием удобрений. Влияние взаимодействия факторов «структура севооборота» и «погодные условия» составило 6,8%, взаимодействие
Таблица 1
Уравнения регрессии урожайности озимой пшеницы, возделываемой в севооборотах по различным предшественникам
Предшественники озимой пшеницы Варианты Уравнения регрессии Нормативы изменения урожайности за 1 год
Горох без удобрений с удобрениями У=37,77+0,44п У=43,78+0,24п 0,44 0,24
Чистый пар без удобрений с удобрениями У=39,77+0,25п У=42,74+0,29п 0,25 0,29
Кукуруза без удобрений с удобрениями У=25,77+0,66п У=37,85+0,21п 0,66 0,21
Клевер 1 г.п. без удобрений с удобрениями У=34,54+0,09п У=36,35+0,58п 0,09 0,58
Вика-овес без удобрений с удобрениями У=30,60+0,47п У=39,90+0,19п 0,47 0,19
Клевер 2 г.п без удобрений с удобрениями У=28,10+0,79п У=32,00+0,97п 0,79 0,97
Озимая пшеница (бессменная) без удобрений с удобрениями У=28,89-0,47п У=35,29-0,57п 0,47 0,57
факторов «структура севооборота» и «удобрения» — 3,2%, а факторов «погодные условия» и «удобрения» — 4,6%.
Наличие стабильного эффекта от факторов «структура севооборота», «удобрения», а также взаимодействия их с условиями погоды свидетельствуют о целесообразности оптимизации структуры посевных площадей, подбора культур к местным условиям, применения оптимальных норм удобрений для культур, составляющих севооборот. Эти мероприятия являются не только фактором повышения устойчивости его продуктивности, но и средством более эффективного использования почвенно-климати-ческих и хозяйственных ресурсов.
Поскольку изучаемые севообороты были развернуты во времени и в пространстве, имелась возможность оценить продуктивность севооборотов в зависимости от метеорологических условий года. Продуктивность севооборотов, выраженная в центнерах кормовых единиц на 1 гектар пашни, по годам колебалась в вариантах без удобрений от 52,9 до 92,2 ц корм. ед./га, в удобренных вариантах — от 65,8 до 126,0 ц корм. ед./га. Снижение продуктивности севооборотов наблюдалось в засушливые годы в основном за счет снижения урожайности культур, наиболее требовательных к влаге (кукуруза, яровые зерновые). Эти данные свидетельствуют о том, что только включением в севооборот различных по засухоустойчивости сельскохозяйственных культур нельзя полностью исключить отрицательное действие погодных условий, в частности влагообеспеченности посевов.
Продуктивность севооборотов в многолетней динамике находилась в тесной связи с динамикой почвенного плодородия и урожайностью основных культур, входящих в севооборот (озимой пшеницы, сахарной свеклы, кукурузы) (рис. 4).
C
C
Более стабильными по продуктивности были севообороты с чистым паром и клевером одного года пользования, то есть севообороты, в которых более благоприятно складывался водный и питательный режимы
Пропашные севообороты с 40% кукурузы и 40% сахарной свеклы отличались нестабильной продуктивностью вследствие значительных колебаний урожайности основных культур, входящих в севообороты (кукуруза, сахарная свекла). Введение в севооборот чистого пара не приводило к росту продуктивности севооборота от ротации к ротации как в вариантах без удобрений, так и при систематическом их применении. Внесение органических и минеральных удобрений не обеспечивало прогрессивного роста продуктивности севооборотов от ротации к ротации.
Наблюдения за динамикой подвижного фосфора в почве под различными видами полевых севооборотов в течение 10 ротаций показали, что как в удобренных, так и в неудобренных вариантах содержание его увеличивалось от ротации к ротации (рис. 5).
В вариантах без внесения удобрений запасы подвижного фосфора в слое почвы 0-40 см в конце десятой ротации севооборотов были на 46-144 кг/га выше в сравнении с исходным их содержанием.
Более высокие темпы накопления подвижного фосфора отмечались в севооборотах с многолетними бобовыми травами (1,46-2,88 кг/га в год) и чистым паром (2,74 кг/га в год), более низкие — в пропашных севооборотах (0,921,20 кг/га в год).
Внесение 200 т/га навоза и И200Р250К250 за 10 ротаций севооборотов повышало темпы накопления подвижного фосфора. Содержание его в слое почвы 0-40 см к концу десятой ротации севооборотов увеличилось на 201-262 кг/га, то есть ежегодное накопление подвижного фосфора составило 6,9-9,0 кг/га. Влияние различных видов полевых севооборотов на динамику подвижного фосфора в почве было таким же, как и в неудобренных вариантах.
Содержание обменного калия за 10 ротаций пятипольных севооборотов в вариантах без внесения удобрений оставалось приблизительно одинаковым с исходным его содержанием или несколько увеличивалось, несмотря на значительный вынос урожаями сельскохозяйственных культур. Это указывает на то, что поглощение калия возделываемыми культурами проходило с вовлечением необменных его форм. При внесении 4 т навоза и К50 на 1 га севооборотной площади в течение 50 лет содержание обменного калия в слое почвы 0-40 см увеличивалось на 1,32-1,70 мг/100 г в зависимости от вида севооборота.
В зернопропашном, зернопаропропашном и пропашном севообороте с 40% кукурузы на зеленый корм содержание обменного калия через 50 лет возрастало до 15,98-16,14 мг/100 г почвы, что на 1,70-1,62 мг/100 г почвы выше исходного его содержания. В зернотравянопропашном севообороте с 40% многолетних трав и пропашном севообороте с 40% сахарной свеклы концентрация обменного калия в почве увеличивалась в меньшей степени. Содержание его слое почвы 0-40 см в конце десятой ротации этих севооборотов составило 15,60-15,75 мг/100 г почвы, что на 1,38-1,32 мг/100 г почвы выше в сравнении с исходным содержанием (рис. 6).
Рис. 2. Доля вклада факторов в варьирование продуктивности озимой пшеницы
□ Погода
□ севооборот-погода
■ Удобрение □ Структура севооборота I Севооборот удобрение_□ Остаток_
Рис. 3. Доля вклада факторов в варьирование продуктивности севооборота в целом
100
С90 % 80
* 70 .о
¡3 60
0
| 50
1 40
н
£ 30 ч
10 0
120
ш100
ас я £
80
о
5 60
£ 40
>
ч о
£ 20
2 7 2 7 2 7 2 7 2 7 2 7 2 7 2 7 2 7 2 IV
7 7 8 8 9 9 0 0 1 1 7 7 8 8 9 9 0 0 1 гЧ
9 9 9 9 9 9 0 0 0 0 9 9 9 9 9 9 0 0 0 о
гЧ гЧ гЧ гЧ гЧ гЧ ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ 1 1 1 1 1 1 ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ
оо т оо ГП 00 ГП 00 т 00 т оо ГП оо ГП оо т оо ГП оо гп
6 7 7 8 8 9 9 0 0 1 6 7 7 8 8 9 9 0 0 гЧ
9 9 9 9 9 9 9 0 0 0 9 9 9 9 9 9 9 0 0 о
1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 2 2 ГЧ
- Зернопропашной -Пропашной 40%кукурузы -Пропашной 40% свекла
Зернопаропропашной -Зернотравяной Зернотравянопропашной
Зернопропашной
- Пропашной 40%кукурузы
- Пропашной 40% свекла
Зернопаропропашной
Зернотравяной
Зернотравянопропашной
0
16,30% 2,70%
□ погода ■ севооборот и удобрения □ удобрения
□ погода и удобрения ■ севооборот □ прочие факторы
а) без удобрений б) с удобрениями
Рис. 4. Динамика продуктивности различных видов полевых севооборотов за 10 ротаций
- 85
№ 5 (383) / 2021
SCC 4SC ¡г 4CC
s 3SC
s£
& 3CC с
0
2SC
>s
£ 2CC
Ï
1 1SC ч
с 1CC SC C
Исх. 1 2
-Зернопропашной -Пропашной 40%кукурузы -Пропашной 40% свекла
Зернопаропропашной
Зернотравяной
Зернотравянопропашной
7CC 6CC
X
I SCC
à о
" 4CC
0
1 3CC
I
Ii
i 2CC ч о с
1CC C
Исх. 1234S6789 1C
Зернопропашной -Пропашной 4C%кукурузы - Пропашной 4C% свекла
Зернопаропропашной
Зернотравяной
Зернотравянопропашной
а) без удобрений
б) с удобрениями
Рис. 5. Динамика подвижного фосфора (по Чирикову) в различных видах полевых севооборотов
1S,2 1S
i 14,2
X
ш
J 14 О
13,8 13,6
Исх. 1234S6789 1C
-Зернопропашной -Пропашной 40%кукурузы -Пропашной 40% свекла
-Зернопаропропашной -Зернотравяной Зернотравянопропашной
16,S 16 1S,S
! 1S
га ж
>5 14,S л i
¡ 14
ю О
13,S 13
Исх. 1
-Зернопропашной ■Пропашной 40%кукурузы ■Пропашной 4C% свекла
- Зернопаропропашной -Зернотравяной
- Зернотравянопропашной
а) без удобрений б) с удобрениями
Рис. 6. Динамика обменного калия (по Масловой) в различных видах полевых севооборотов
Наблюдения за динамикой гумуса в 0-40 см слое чернозема типичного в течение 50 лет показали, что содержание его во всех изучаемых севооборотах, в вариантах без внесения удобрений снижалось от ротации к ротации. Падение содержания гумуса за 50 лет колебалось от 0,18-0,50 абсолютных процента в севооборотах с многолетними бобовыми травами до 0,61-0,77% в зернопропашных и пропашных севооборотах (рис. 7).
Внесение в течение 10 ротаций пятипольных севооборотов 4 т навоза и полного минерального удобрения в дозе Ы40Р50К50 на 1 га севооборотной площади не предотвращало снижения содержания гумуса в зернопропашном, зерно-паропропашном и пропашных севооборотах,
содержание его в этих севооборотах достоверно уменьшилось по сравнению с исходным состоянием на 0,56-0,73 абсолютных процента.
Введение в пятипольный севооборот одного поля многолетних бобовых трав способствовало снижению темпов падения содержания гумуса (-0,36%) и несколько увеличивало содержание гумуса в севообороте с двумя полями многолетних трав (+0,11%).
Изучение баланса гумуса в системе почва-растение-удобрение показало, что дефицит гумуса за 10 ротаций пятипольных севооборотов в вариантах без внесения удобрений колебался от 28,2-31,9 т/га в пропашных севооборотах, до 25,3-25,7 т/га в зернопропашном и зернопа-ропропашном севооборотах. В севооборотах
с многолетними бобовыми травами дефицит гумуса снизился до 20,8-7,6 т/га. Ежегодное внесение 4 т навоза и полного минерального удобрения в дозе Ы40Р50К50 на 1 га севооборотной площади позволило получить положительный баланс гумуса только в севообороте с 40% многолетних бобовых трав. Из данных многолетних полевых опытов по изучению продуктивности различных видов полевых севооборотов следует, что для достижения простого воспроизводства органического вещества в почве в севооборотах без многолетних бобовых трав ежегодный приход органического вещества должен соответствовать количеству, которое за это время минерализуется в почве (табл. 2).
S
ч о О
6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5 4,8
123456789 10 11
Зернопропашной Зернопаропропашной Пропашной
Зернотравянопропашной Пропашной
• Зернотравянопропашной
ч о О
6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5 4,8
6 7
9 10 11
Зернопропашной
Зернопаропропашной
Пропашной
Зернотравянопропашной Пропашной
Зернотравянопропашной
а) без удобрений б) с удобрениями
Рис. 7. Динамика содержания гумуса в различных видах полевых севооборотов за 10 ротаций
Таблица 2
Круговорот и баланс гумуса в слое почвы 0-40 см в различных видах полевых севооборотов, т/га
Исходный запас Запас на конец 10 ротации Пополнение за счет: Биологический круговорот
Севообороты Баланс корневых и пожнивных остатков навоза
1 60% зерновые, 40% 249,7 224,4 -25,3 29,17 - 54,47
пропашные 251,8 227,7 -24,1 34,78 60 118,88
2 20°% чистый пар, 40°% зерновые, 40°% 249,3 223,6 -25,7 21,53 - 47,23
пропашные 251,8 228,6 -23,2 24,72 60 107,92
3 40% зерновые, 60% 249,3 217,4 -31,9 29,04 - 60,94
пропашные 251,0 220,7 -30,3 31,88 60 122,18
4 20% многолетние травы, 40% зерновые, 40% 249,8 229,0 -20,8 31,21 - 52,01
пропашные 251,4 236,5 -14,9 35,00 60 109,90
5 40% зерновые, 40% 249,8 221,6 -28,2 25,91 - 54,11
сахарная свекла, 20% однолетние травы 251,4 227,8 -23,6 32,37 60 116,37
6 40% многолетние травы, 40% зерновые, 20% 249,8 242,2 -7,6 32,03 - 39,63
пропашные 251,4 255,8 +4,5 39,56 60 95,06
Расчеты ежегодной компенсационной дозы навоза показали, что в зерносвекловичных севооборотах без многолетних бобовых трав она должна составлять 8,5-9,5 т/га, в зерносвекло-вичных севооборотах с многолетними бобовыми травами — 2,5-3 т/га.
Заключение
Таким образом, в результате многолетних стационарных исследований определена зависимость продуктивности различных видов полевых севооборотов от абиотических и биотических факторов, а также их взаимодействия. Установлено, что существенными факторами стабилизации продуктивности сельскохозяйственных культур и севооборотов в целом являются: оптимизация структуры посевных площадей, подбор культур к конкретным почвенно-клима-тическим условиям, применение оптимальных норм внесения удобрений для культур, составляющих севооборот.
Установлена динамика содержание гумуса в пахотном слое чернозема типичного за 50-летний период его сельскохозяйственного использования в различных видах полевых севооборотов. В вариантах без внесения удобрений содержание гумуса снижалось на 0,180,50% в севооборотах с многолетними бобовыми травами и на 0,61-0,77% в зернопропашных и пропашных севооборотах. Внесение 4 т/га навоза и полного минерального удобрения в дозе Ы40Р50К50 на 1 га севооборотной площади не предотвращало снижения содержания гумуса. В зернопропашном, зернопаропропашном и пропашных севооборотах содержание его снизилось на 0,56-0,73%. Введение в севооборот одного поля многолетних бобовых трав на фоне внесения удобрений стабилизировало содержание гумуса на исходном уровне, а при насыщении севооборота многолетними бобовыми травами до 40% наметилась тенденция к увеличению его содержания на 0,11%.
Литература
1. Кирюшин В.И. Оценка качества земель и плодородия почв для формирования систем земледелия и агротехнологий // Почвоведение. 2007. № 7. С. 873-880.
2. Минеев В.Г., Сычев В.Г., Гамзиков Г.П. и др. Агрохимия / под ред. В.Г. Минеева. М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. 854 с.
3. Муха В.Д., Картамышев Н.И., Муха Д.В. Агропочво-ведение. М.: Колос, 2004. 528с.
4. Jobaggy, E.G., Jackson, R.B. (2000). The vertical distribution of soil organic carbon and its relation to climate and vegetation. Ecol.Appl., no. 10, pp. 423-436.
5. Уваров Г.И., Карабутов А.П. Изменение свойств в черноземе типичном при применении удобрений в длительном полевом опыте // Агрохимия. 2012. № 4. С. 14-20.
6. Семиченко Е.В. Баланс гумуса, элементов питания и продуктивность биологизированных севооборотов Нижнего Поволжья // Пермский аграрный вестник. 2018. № 2 (22). С. 89-94.
7. Six, J., Elliott, E., Paustian, K. (1999). Aggregate and soil organic matter dynamics under conventional and no-tillage systems. Soil Sci. Soc. Am. J., vol. 63, pp. 1350-1358.
- 87
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 5 (383) / 2021
8. Масютенко Н.П., Кузнецов А.В., Масютенко М.Н. и др. Связь показателей гумусного состояния чернозема типичного с урожайностью озимой пшеницы // Земледелие. 2019. № 8. С. 26-29.
9. Чендев Ю.Г., Смирнова Л.Г., Петин А.Н., Куха-рук Н.С., Новых Л.Л. Длительные изменения содержания гумуса в пахотных черноземах центра Восточно-Европейской равнины // Достижения науки и техники АПК. 2011.№ 8. С.6-9.
10. Давлятшин И.Д., Лукманов А.А., Бадиков А.Н. Калий в пахотных почвах лесостепи // Плодородие. 2013. № 2. С. 27-28.
11. Сдобникова О.В. Условия эффективного использования фосфорных удобрений // Труды ВИУА. 1979. Вып. 57. С. 3-20.
12. Баршадская С.И., Квашин А.А., Дерека Ф.И. Плодородие чернозема обыкновенного и продуктивность основных сельскохозяйственных культур // Плодородие. 2011. № 2. С. 36-39.
13. Six, J., Conant, R.T., Paul, E., Paustian, K. (2002). Stabilization mechanisms of soil organic matter: Implications for C-saturatin of soils. Plant and Soil, vol. 241, no. 2, pp. 155-176.
14. Гомонова Н.Ф., Минеев В.Г. Динамика гумусного состояния и азотного режима дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы при длительном применении удобрений // Агрохимия. 2012. № 6. С. 23-31.
Об авторах:
Лазарев Владимир Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заместитель директора по научной работе, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2931-8560, vla190353@yandex.ru
Ильин Борис Сергеевич, старший научный сотрудник, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7423-258X, vla190353@yandex.ru Башкатов Александр Яковлевич, старший научный сотрудник, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-9340-0622, vla190353@yandex.ru Минченко Жанна Николаевна, младший научный сотрудник, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-4352-6013, vla190353@yandex.ru Гаврилова Татьяна Валентиновна, младший научный сотрудник, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-8292-3911, gavrilova.knii@mail.ru
THE INFLUENCE OF NATURAL AND ANTHROPOGENIC FACTORS ON THE PRODUCTIVITY OF VARIOUS TYPES OF FIELD CROP ROTATIONS AND THE FERTILITY OF TYPICAL CHERNOZEM
V.I. Lazarev, B.S. Ilyin, A.Ya. Bashkatov, Zh.N. Minchenko, T.V. Gavrilova
Federal Agricultural Kursk Research Center, Kursk, Russia
As a result of long-term stationary studies, it was found that with the existing approaches to the intensification of agriculture, the dependence of the interannual variability of crop productivity on meteorological conditions did not weaken. The main reason for this situation is that with an increase in the potential productivity of crops their resistance to abiotic and biotic stresses decreases. Fertilizers, as well as their placement in crop rotations according to proper predecessors, are essential factors for stabilizing crop productivity. With long-term agricultural use of typical chernozem in crop rotations the content of mobile phosphorus in both fertilized and non-fertilized variants increased from rotation to rotation. Higher rates of mobile phosphorus accumulation were observed in crop rotations with perennial legumes and clean fallow, and lower rates were observed in row crop rotations. The content of exchangeable potassium in the variants without fertilization for ten cycles of five-field crop rotations did not significantly change in comparison with its initial content, despite the significant removal of it by crop yields. The application of 4 tons of manure and K50 per hectare of crop rotation area increased the reserves of exchangeable potassium in the soil layer of 0-40 cm by 1.32-1.70 mg/100 g, depending on a crop rotation type. The content of humus in the topsoil for 50 years of intensive agricultural use of typical chernozem without fertilization decreased by 0.18-0.50% in crop rotations with perennial legumes and by 0.61-0.77% in crop rotations with cereals and row crops and in those with row crops. The application of 4 t/ha of manure and full mineral fertilizer at a rate of N40P50K50 per hectare of crop rotation area did not prevent a drop in the humus content. Its content decreased by 0.56-0.73% in crop rotations with cereals and row crops, cereals, fallow and row crops, and row crops only. The introduction of one field of perennial legumes into the crop rotation against the background of fertilization stabilized the humus content at the initial level, and when the crop rotation was saturated with perennial legumes up to 40%, there was a tendency to increase its content by 0.11%. That is, the regulation of the humus balance of chernozem is possible on the one hand, by applying organic fertilizers, and on the other hand by increasing the share of acreage under perennial legumes.
Keywords: crop rotation, cycle, yield, productivity dynamics, mineral fertilizers, humus, phosphorus, potassium.
References
1. Kiryushin, V.I. (2007). Otsenka kachestva zemel' i plodorodiya pochv dlya formirovaniya sistem zemledeliya i agrotekhnologii [Assessment of land quality and soil fertility for the formation of agricultural systems and agricultural technologies]. Pochvovedenie [Soil science], no. 7, pp. 873-880.
2. Mineev, V.G., Sychev, V.G., Gamzikov, G.P. i dr. (2017). Agrokhimiya [Agrochemistry]. Moscow, Publishing house of VNIIA named after D.N. Pryanishnikov, 854 p.
3. Mukha, V.D., Kartamyshev, N.I., Mukha, D.V. (2004). Agropochvovedenie [Agricultural soil science]. Moscow, Ko-los Publ., 528 p.
4. Jobaggy, E.G., Jackson, R.B. (2000). The vertical distribution of soil organic carbon and its relation to climate and vegetation. Ecol. Appl., no. 10, pp. 423-436.
5. Uvarov, G.I., Karabutov, A.P. (2012). Izmenenie svoistv v chernozeme tipichnom pri primenenii udobrenii v dlitel'nom polevom opyte [The change of properties in typical chernozem when applying fertilizers in a long field experiment]. Agrokhimiya [Agricultural chemistry], no. 4, pp. 14-20.
6. Semichenko, E.V. (2018). Balans gumusa, ehlemen-tov pitaniya i produktivnost' biologizirovannykh sevoo-borotov Nizhnego Povolzh'ya [Balance of humus, food elements and productivity jf biologized crop rotations of the Lower Volga region]. Permskii agrarnyi vestnik [Perm agrarian journal], no. 2 (22), pp. 89-94.
7. Six, J., Elliott, E., Paustian, K. (1999). Aggregate and soil organic matter dynamics under conventional and no-tillage systems. Soil Sci. Soc. Am. J., vol. 63, pp. 1350-1358.
8. Masyutenko, N.P., Kuznetsov, A. V., Masyutenko, M.N. i dr. (2019). Svyaz' pokazatelei gumusnogo sostoyaniya chernozema tipichnogo s urozhainost'yu ozimoi pshenitsy [Relation of humus status indicators of typical chernozem with winter wheat yield]. Zemledelie, no. 8, pp. 26-29.
9. Chendev, Yu.G., Smirnova, L.G., Petin, A.N., Kukharuk, N.S., Novykh, L.L. (2011). Dlitel'nye izmeneniya soderzhani-ya gumusa v pakhotnykh chernozemakh tsentra Vostoch-no-Evropeiskoi ravniny [Long-term changes in the content of humus in arable chernozems of the center of the East European plain]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of science and technology of the AIC], no. 8, pp. 6-9.
10. Davlyatshin, I.D., Lukmanov, A.A., Badikov, A.N. (2013). Kalii v pakhotnykh pochvakh lesostepi [Potassium
in arable soils of the forest-steppe]. Plodorodie [Fertility], no. 2, pp. 27-28.
11. Sdobnikova, O.V. (1979). Usloviya ehffektivnogo ispol'zovaniya fosfornykh udobrenii [Conditions for the effective use of phosphorus fertilizers]. Trudy VIUA [Transactions of VIUA], issue 57, pp. 3-20.
12. Barshadskaya, S.I., Kvashin, A.A., Dereka, F.I. (2011). Plodorodie chernozema obyknovennogo i produktivnost' osnovnykh sel'skokhozyaistvennykh kul'tur [Fertility of ordinary chernozem and productivity of main crops]. Plodorodie [Fertility], no. 2, pp. 36-39.
13. Six, J., Conant, R.T., Paul, E., Paustian, K. (2002). Stabilization mechanisms of soil organic matter: Implications for C-saturatin of soils. Plant and Soil, vol. 241, no. 2, pp. 155-176.
14. Gomonova, N.F., Mineev, V.G. (2012). Dinamika gumusnogo sostoyaniya i azotnogo rezhima dernovo-podzolistoi srednesuglinistoi pochvy pri dlitel'nom primen-enii udobrenii [Dynamics of the humus state and nitrogen regime of sod-podzolic medium-loamy soil with long-term application of fertilizers]. Agrokhimiya [Agricultural chemistry], no. 6, pp. 23-31.
About the authors:
Vladimir I. Lazarev, doctor of agricultural sciences, professor, deputy director for research, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2931-8560, vla190353@yandex.ru
Boris S. Ilyin, senior researcher, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7423-258X, vla190353@yandex.ru Alexander Ya. Bashkatov, senior researcher, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-9340-0622, vla190353@yandex.ru Zhanna N. Minchenko, junior researcher, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-4352-6013, vla190353@yandex.ru Tatyana V. Gavrilova, junior researcher, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-8292-3911, gavrilova.knii@mail.ru
vla190353@yandex.ru
