ВЛИЯНИЕ РАЗНОЙ НАСЫЩЕННОСТИ ЛЬНЯНОГО СЕВООБОРОТА УДОБРЕНИЯМИ НА НАКОПЛЕНИЕ ПОЖНИВНО-КОРНЕВЫХ ОСТАТКОВ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

DOI:10.24412/2225-2584-2021-1-4-7 УДК 631.452:631.582

ВЛИЯНИЕ РАЗНОЙ НАСЫЩЕННОСТИ ЛЬНЯНОГО СЕВООБОРОТА УДОБРЕНИЯМИ НА НАКОПЛЕНИЕ ПОЖНИВНО-КОРНЕВЫХ ОСТАТКОВ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ

Н.Н. КУЗЬМЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, (e-mail:kuzmenko. nataliya2010@mail.ru)

ФГБНУ «Федеральный научный центр лубяных культур» Обособленное подразделение Научно-исследовательский Институт льна

ул. Луначарского, д. 35, г. Торжок, 172002, Российская Федерация

Резюме. В стационарном полевом опыте изучено влияние разной степени насыщенности льняного севооборота удобрениями на накопление пожнивно-корневых остатков культурами севооборота и баланс гумуса в дерново-подзолистой почве. Исследования проведены в Тверской области на базе опытного поля федерального научного центра лубяных культур на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Севооборот 8-польный со следующим чередованием культур: пар чистый - озимая рожь с подсевом многолетних трав (клевер красный и тимофеевка) -многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - лен-долгунец - картофель - ячмень - овес. Наибольшее количество пожнивно-корневых остатков (6,8 т/га) и новообразований гумуса из них (1,7 т/га) образуется после многолетних трав (клевер красный и тимофеевка). Рассчитан условный баланс гумуса при разной насыщенности севооборота удобрениями. Сохранить плодородие дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы только за счет пожнивно-корневых остатков невозможно. Дефицит гумуса при среднегодовой продуктивности севооборота в размере 21 ц з. ед./га может составить -0,20 т/га в год. Слабоположительный баланс гумуса +0,07 и +0,04 т/га в год складывался в почве при насыщении севооборота удобрениями в дозе 135 и 230 кг д.в. на 1 га севооборотной площади при сочетании: навоз 5 т + NPK 67,5 и навоз 10 т + NPK 100. Наибольшее количество растительных остатков в почве (31,78 т/га) и новообразований гумуса (7,58 т/га) обеспечивает применение в севообороте удобрений в дозе 360 кг д.в. на 1 га севооборотной площади при сочетании 12 т навоза + NPK 200. Условный баланс гумуса составит +0,20 т/га в год или 124 %.

Ключевые слова: севооборот, пожнивно-корневые остатки, баланс гумуса, плодородие, дерново-подзолистая почва, севооборот.

Для цитирования: Кузьменко Н.Н. Влияние разной насыщенности льняного севооборота удобрениями на накопление пожнивно-корневых остатков и плодородие почвы // Владимирский земледелец. 2021. №1. С. 4-7. DOI:10.24412/2225-2584-2021-1-4-7.

Работа выполнена по Госзаданию №075-00853-19-00 и финансовой поддержке Минобрнауки.

Плодородие почвы за последние десятилетия снизилось из-за уменьшения доз внесения органических и минеральных удобрений [1]. Потребность в органическом

веществе зависит от структуры севооборота, отзывчивости культур на органические и минеральные удобрения, типа и состава почвы, а также от исходного уровня гумусированности почвы. Важная роль в сохранении плодородия дерново-подзолистых почв принадлежит севообороту, так как чередование культур с различными биологическими особенностями способствует улучшению агрофизических и агрохимических свойств, повышает фитосанитарное состояние. Возделывание однолетних бобово-злаковых смесей, многолетних бобовых трав, использование соломы, промежуточных посевов сидератов, совместное использование органических и минеральных удобрений обеспечивает восполнение в севообороте органического вещества. Поступление растительных остатков в почву замедляет скорость минерализации органического вещества [2, 3, 4].

Цель наших исследований - изучить влияние различных по интенсивности систем удобрений на накопление пожнивно-корневых остатков в льняном севообороте для сохранения плодородия дерново-подзолистой почвы.

Условия, материалы и методы. Исследования выполнены в Тверской области на базе Федерального научного центра лубяных культур в стационарном полевом опыте на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, где был размещен льняной севообороте в 8-й ротации (2004-2011 гг.) со следующим чередованием культур: пар чистый - озимая рожь с подсевом многолетних трав (клевер красный и тимофеевка) - многолетние травы 1 г. п. - многолетние травы 2 г. п. - лен-долгунец - картофель - ячмень - овес.

Схема опыта включала следующие варианты: 1 - без удобрений (контроль); 2 - навоз 5 т/га (Н5) + NPK 67,5 = 135 кг д.в./га; 3 - навоз 10 т/га (Н10)+ NPK 100 = 230 кг д.в./га; 4 -навоз 12 т/га(Н12) + NPK 200 = 360 кг д.в./га. Дозы удобрений приведены в расчете на 1 га севооборотной площади. Подстилочный навоз с содержанием N - 0,5 %, Р205 - 0,25 % и К20 - 0,6 % вносили два раза за севооборот равными дозами - в пару под озимую рожь и под картофель. Минеральные удобрения применяли согласно схеме опыта (табл. 1). Использовали аммиачную селитру, суперфосфат и калий хлористый.

Опыт заложен методом рендомизированного размещения вариантов. Повторность опыта четырехкратная, площадь опытной делянки 90 м2, учетной - 50 м2. Агротехнические мероприятия в севообороте проводили в соответствии с рекомендованной для данной зоны технологией возделывания. Исследования и наблюдения в опыте выполняли согласно методическим указаниям [5].

Баланс гумуса определяли расчетным методом по

№ 1 (95) 2021

Владимгрскш ЗемлеШеци

1. Распределение удобрений и их дозы под культуры севооборота

№ Пар чистый и озимая рожь Мн. травы 1 г. п. Мн. травы 2 г. п. Лён-долгунец Картофель Ячмень Овёс

1 0 0 0 0 0 0 0

2 *Н20+N30 Р30 К50 0 0 N^10 К40 Н20+ N60 Р30К50 N60Р40 К60 Р40К40

3 Н40+N10 Р50 К60 Р20К60 Р30К70 N^20 К70 Н40+ N30 Р30К90 N30Р40 К80 N20Р20 К50

4 Н50+N40 Р90 К120 Р100 К120 Р100 К120 N5^0 Н50+ N60 Р120К160 N60Р90 К120 N55Р80 К110

Примечание. *Н-навоз подстилочный.

2. Влияние удобрений на урожайность культур севооборота и образование пожнивно-корневых остатков

Культура (продукция) Без удобрения Н5+ЫРК67,5 Н10+ЫРК100 Н12+ЫРК200

*ц/га **т/га ц/га т/га ц/га т/га ц/га т/га

Чистый пар 0 0 0 0 0 0 0 0

Озимая рожь (зерно) 16 2,39 20 3,04 22 3,29 23 3,33

Многолетние травы 1 г.п. (сено) 38 5,32 92 8,28 85 7,66 105 9,44

Многолетние травы 2 г.п. (сено) 33 4,68 46 5,98 46 5,97 61 7,37

Лен-долгунец (льносолома) 40 1,34 58 1,91 54 1,79 57 1,88

Картофель (клубни) 97 1,36 154 2,00 131 1,71 186 2,42

Ячмень (зерно) 12 1,57 24 2,83 26 3,18 32 3,54

Овес (зерно) 16 2,04 29 3,42 23 2,77 34 3,80

За севооборот 252 18,70 423 27,46 387 26,37 498 31,78

Примечание. *- урожайность культур севооборота, ц/га; **- образование пожнивно-корневых остатков, т/га.

разности между выходом его из пожнивно-корневых остатков (ПКО) и потерями гумуса при минерализации (не учитывая поступление с навозом, из других источников, выноса с урожаями, потерями при эрозии и т.д.). Для расчета использовали нормативы накопления пожнивно-корневых остатков для различных сельскохозяйственных культур в почвах Нечерноземной зоны [6] и средние данные по минерализации гумуса и коэффициенты гумификации растительных остатков. Коэффициент гумификации ПКО картофеля был принят за 0,10, для всех остальных культур - 0,25 [7, 8].

Результаты и обсуждение. Восполнение потерь органического вещества почвы осуществляется, главным образом, за счет внесения органических удобрений, а также за счет гумификации органического вещества

пожнивно-корневых остатков при выращивании различных культур в севообороте. Их количество и качество зависит от биологических особенностей сельскохозяйственных культур, структуры севооборота, урожайности основной продукции, так как существует тесное соотношение между поступлением пожнивно-корневых остатков в почву и урожаем основной продукции.

По данным нашего опыта вклад различных культур в накопление органического вещества в почве различался. Среди культур, возделываемых в севообороте, наибольшее количество ПКО в почве оставляли многолетние травы. При урожайности сена от 33 до 105 ц/га после их уборки в почве оставалось ПКО от 4,68 т/га в варианте без удобрений до 9,44 т/га при самой высокой насыщенности севооборота удобрениями - 360 кг д.в./га. В результате гумификации их остатков в почве образуется от 1,17 до 2,36 т/га гумуса. Положительный баланс гумуса складывался в размере от +0,87 до +2,06 т/га. Среди зерновых культур наибольшее количество ПКО оставалось в почве после озимой ржи - 2,39 - 3,33 т/га. Однако из-за высокой минерализации гумуса в посевах озимой ржи баланс гумуса складывался отрицательный - от -0,40 т/га до -0,24 т/га. После уборки ячменя и овса баланс гумуса при внесении удобрений в севообороте составил от +0,09 до +0,35 т/га (табл. 2, 3).

После уборки льна в почве оставалось от 1,34 до 1,91 т/га ПКО или от 0,33 до 0,48 т/га гумуса. Однако потери гумуса в посевах льна выше, чем интенсивность его образования из растительных остатков, дефицит составил от -0,17 до -0,27 т/га.

После уборки картофеля остается примерно столько же ПКО сколько и после уборки льна, но из-за низкого коэффициента гумификации (0,1) растительных остатков картофеля, гумуса образуется меньше и его дефицит составил от -0,84 до -1,00 т/га (табл. 2, 3).

Удобрения, повышали урожайность культур и продуктивность севооборота в целом. Так, в варианте без применения удобрений продуктивность севооборота составила 21 ц з. ед./га. При применении органоминеральной системы удобрения с насыщенностью 135 кг д.в./га продуктивность составила 35,7 ц з.ед./га, при использовании 230 кг д.в./га - 33,7 ц з. ед/га, при внесении 360 кг д.в./га продуктивность была максимальной - 39,7 ц з. ед./га. Количество корневых и пожнивных остатков в почве увеличилось в среднем на 9,84 т/га или на 53 %, а возврат

ВлаЭишрскш Земледелия)

№ 1 (95) 2021

3. Восполнение гумуса за счет пожнивно-корневых остатков и условный баланс при разной насыщенности севооборота удобрениями

Культура Минерализация гумуса, т/га Без удобрения H5+NPK67,5 H10+NPK100 H12+NPK200

т/га ± т/га ± т/га ± т/га ±

Чистый пар -1,50 0 -1,50 0 -1,50 0 -1,50 0 -1,50

Озимая рожь -1,00 0,60 -0,40 0,76 -0,24 0,82 -0,18 0,83 -0,17

Мн. травы 1 г.п. -0,30 1,33 +1,03 2,07 +1,77 1,91 +1,61 2,36 +2,06

Мн. травы 2 г.п. -0,30 1,17 +0,87 1,50 +1,20 1,49 +1,19 1,84 +1,54

Лен-долгунец -0,60 0,33 -0,27 0,48 -0,12 0,45 -0,15 0,47 -0,13

Картофель -1,20 0,20 -1,00 0,29 -0,91 0,27 -0,93 0,36 -0,84

Ячмень -0,60 0,39 -0,21 0,71 +0,11 0,80 +0,20 0,89 +0,29

Овес -0,60 0,51 -0,09 0,86 +0,26 0,69 +0,09 0,95 +0,35

За севооборот -6,10 4,48 -1,57 6,54 +0,57 6,36 +0,33 7,58 +1,60

В год -0,76 0,56 -0,20 0,82 +0,07 0,80 +0,04 0,95 +0,20

Интенсивность баланса гумуса, % 73 - 107 - 104 - 124

органического вещества в почву возрос в среднем на 2,35 т/га.

В целом за 8-польный севооборот минерализация гумуса составила 6,1 т/га или -0,76 т/га в год. Образование гумуса из пожнивно-корневых остатков в варианте без применения удобрений составило 4,48 т/га, что обусловило отрицательный условный баланс - -0,20 т/га в год (73 %). Полученные результаты подтверждают, что без применения органоминерального комплекса удобрений в 8-польном севообороте (только за счет пожнивно-корневых остатков) нельзя добиться положительного баланса гумуса. Близкий слабоположительный баланс гумуса -+0,07 и 0,04 т/га (107 и 104 %) обеспечивает насыщенность севооборота удобрениями в размере 135 и 230 кг д.в. на 1 га севооборотной площади. Наибольшее количество гумуса образуется из ПКО и наиболее высокий его баланс (+0,20 т/га в год или 124 %) обеспечило применение в севообороте 12 т навоза в сочетании с 200 кг д.в./га минеральных удобрений, что соответствует 360 кг д.в. на 1 га севооборотной площади.

Динамика гумуса в севообороте вполне соотносится с

фактическим содержанием гумуса в почве. Без внесения удобрений отмечается постепенное снижение почвенного плодородия, слабоположительный его баланс наблюдается в вариантах с повышенными дозами удобрений и прирост запасов гумуса - в варианте с высокой насыщенностью севооборота удобрениями [9].

Выводы. Исследования показали, что в 8-польном полевом севообороте с чистым паром и картофелем при насыщении многолетними травами на 20 % сохранить плодородие дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы без применения удобрений, только за счет пожнивно-корневых остатков, невозможно. Дефицит гумуса при среднегодовой продуктивности севооборота в размере 21 ц з. ед./га может составить -0,20 т/га в год.

Применение в севообороте удобрений в дозе 360 кг д.в. на 1 га севооборотной площади (12 т навоза + 200 кг д.в. в форме минеральных удобрений) обеспечивает продуктивность севооборота 39,7 ц з. ед./га и накопление в почве 31,78 т/га пожнивно-корневых остатков. В результате чего образуется 7,58 т/га гумуса и положительный его баланс в размере +0,20 т/га в год.

Литература.

1. Сычев В.Г. Современное состояние плодородия почв и основные аспекты его регулирования: монография. М.: РАН, 2019. 325 с.

2. Козлова Л.М., Денисова А.В., Жук С.Н. Севооборот как резерв восполнения органического вещества и ресурсосбережения/ Методы и технологии в селекции растений и растениеводстве: материалы IV Межд. науч.-практ. конф. (3-5 апреля 2018 г., Киров). Киров: ФАНЦ Северо-Востока, 2018. С. 233-238.

3. Карабутов А.П., Соловиченко В.Д., Никитин В.В., Навольнева Е.В. Воспроизводство плодородия почв, продуктивность и энергетическая эффективность севооборотов//Земледелие. 2019. №2. С. 3-8.

4. Исаичева У.А., Труфанов А.М. Баланс гумуса дерново-подзолистой почвы при многолетнем агротехническом использовании // Вестник АПК Верхневолжья. 2015. №3(31). С. 43-46.

5. Методические указания по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями. Ч. 1. Особенности закладки и проведения длительных опытов в различных условиях. М.: ВИУА, 1986. 146 с.

6. Рекомендации по поддержанию плодородия дерново-подзолистых почв в севооборотах Тверской области. Тверь, 1997.36 с.

7. Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия. М.: Агропромиздат, 1991. 288 с.

8. Лыков А.М. Гумус и плодородие почвы. М.: Московский рабочий, 1985.190 с.

9. Кузьменко Н.Н. Изменение плодородия дерново-подзолистой почвы при использовании в льняном севообороте агротехнологий различной интенсивности / Почвы и их эффективное использование: материалы Межд. науч.-практ. конф. (6-7 февраля 2018г., Киров). Ч. 1. Киров: Вятская ГСХА, 2018. С. 151-154.

№ 1 (95) 2021

ВлаЭимгрскш Землейлод

IMPACT OF VARIOUS SATURATION WITH FERTILIZERS OF FLAX CROP ROTATION ON SOIL FERTILITY AND CONTENT OF AFTERHARVESTING RESIDUE

N.N. KUZMENKO

Federal Research Center of Fibre Crop - a separate unit of Flax Research Institute, ul. Lunacharskogo 35, Torzhok, 172002, Russian Federation

Abstract. The article presents the results of a stationary field experiment aimed to research the impact of various saturation with fertilizers of flax crop rotation on after harvesting crop residues and humus balance in soddy podzolic soil. Research conducted based on the experimental field of Federal Research Center of Fibre Crop on soddy podzolic light loamy soil. The 8-field crop rotation contains follow crops: Fallow - winter rye with underseeding of perennial grasses (meadow clover and timothy grass) - perennial grasses of the first year - perennial grasses of the second year - linen flax - potato - barley - oat. The largest amount of afterharvest crop residues (6.8 t/ha) and humus growth based on them (1.7 t/ha) is noted after perennial grasses (meadow clover and timothy grass). The article presents the expected humus content at various saturation with fertilizers within crop rotation. It is impossible to preserve soddy podzolic light loamy soil fertility due to afterharvest crop residues only. Humus deficit at an average annual yield 21dt grain unit/ha can be 0.20 t/ha per year. Small growth of humus content +0.07 and +0.04 t/ha per year is noted when 135 and 230 kg primary nutrient of fertilizers per 1 ha rotation area is implemented, which is 5 t manure + NPK 67.5 and manure 10t + NPK 100. Apply of fertilizers in a dose 360 kg primary nutrient per 1 ha rotation area combined with 12t manure + NPK 200 contribute to the largest amount of plant residues in soil (31.78 t/ha) and humus growth (7.58 t/ha). A relative increase in humus content is +0.20 t/ha per year or 124%.

Keywords: crop rotation, afterharvest crop residues, humus content, soil fertility, soddy podzolic soil.

Author details: N.N. Kuzmenko, Candidate of Sciences (agriculture), leading research fellow, (e-mail: kuzmenko.nataliya2010@mail.ru).

For citation: Kuzmenko N.N. Impact of various saturation with fertilizers of flax crop rotation on soil fertility and content of after harvesting residue // Vladimir agricolist. 2021. №1. P. 4-7. D0I:10.24412/2225-2584-2021-1-4-7.

D0I:10.24412/2225-2584-2021-1-7-11 УДК 631.465: 631.445.25

МОНИТОРИНГ АКТИВНОСТИ КАТАЛАЗЫ В СЕРОЙ ЛЕСНОЙ

ПОЧВЕ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ

М.К. ЗИНЧЕНКО, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, (e-mail:popel62@yandex. ги)

Верхневолжский федеральный аграрный научный центр

ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский р-н., Владимирская обл., 601261, Российская Федерация

Резюме. Представлены материалы микробиологического мониторинга активности каталазы в серых лесных почвах агроландшафтов с различным уровнем агротехнической нагрузки. Исследования проводились на базе Верхневолжского федерального аграрного научного центра в период 2006-2018 гг. Полученные показатели соответствуют низкой и средней обогащенности почвы каталазой. Выявлен устойчивый тренд снижения активности фермента на высокоинтенсивном минеральном фоне по отвальной вспашке. Средние значения за годы исследования на этом варианте составили 1,96 мл О/ 1г почвы, что является самым низким абсолютным показателем среди изучаемых фонов интенсификации и достоверно ниже, чем в почве залежи. Каталазная активность была выше на органоминеральных фонах как по отвальной вспашке, так и по плоскорезной обработке, где раз в ротацию севооборота вносили 40, 60 и 80 т/га навоза на фоне ежегодного использования минеральных удобрений. Эффект положительного действия навоза на активность каталазы определялся не только в год его внесения, но и имел последействие. В целом показатели активности каталазы за годы исследований имели низкую вариабельность (менее 10%), выше 10% она отмечена только на интенсивном и высокоинтенсивном органоминеральном фоне. Это обусловлено возрастанием активности фермента при внесении навоза в дозе 60 и 80 т/га. Максимальная активность каталазы выявлена на интенсивном фоне (навоз 40 т/га + NРК30-60кг/га). Средние значения на этом варианте по вспашке составили 2,31 мл О/г почвы в минуту, по плоскорезному рыхлению - 2,70 мл О/г почвы в минуту, что статистически выше, чем на других вариантах опыта и в почве залежи. На всех фонах интенсификации каталазная активность (в большинстве лет исследования) достоверно выше в период репродуктивного развития сельскохозяйственных культур.

Ключевые слова: почвенные ферменты, активность каталазы, фон интенсификации, органоминеральные удобрения, отвальная вспашка, плоскорезная обработка.

Для цитирования: Зинченко М.К. Мониторинг активности каталазы в серой лесной почве Верхневолжья // Владимирский земледелец. 2021. №1. С. 7-11. DOI:10.24412/2225-2584-2021-1-7-11.

Активность ферментов является устойчивым и чувствительным показателем биогенности почв. Важная роль ферментов в почве заключается и в том, что они отражают функциональное состояние ее живого населения. Ферментативная активность почв - это важнейший из показателей потенциальной биологической активности, характеризующий скрытую способность системы сохранять гомеостаз [1].

В почвах естественных экосистем, где экологические параметры находятся в состоянии динамического равновесия, динамика ферментативной активности обусловлена, главным образом, естественными сезонами: колебаниями гидротермического режима, микробиологической активностью почвы, развитием растений. Очевидно, что в таких условиях она относительно стабильна. Экологические факторы могут лимитировать ферментативную активность как в результате избытка (кислая и щелочная реакция почвенного раствора, высокое содержание ионов алюминия и натрия, избыток солей, переувлажнение и т.д.), так и их недостатка (недостаточное содержание доступных элементов питания, низкое содержание гумуса, плохие условия увлажнения и аэрации почвы, слабое поступление в почву органических остатков и т.д.).

Компенсация лимитирующих факторов в агрогенных почвах достигается антропогенной нормализацией их путем проведения соответствующих агротехнических,

ВлаЭишрскш ЗемлеШецТ)

№ 1 (95) 2021