CC BY
59
УДК 631:445.4
влияние сидератов на плодородие чернозёмов выщелоченных новосибирского приобья
Л.П. ГАЛЕЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Новосибирский ГАУ E-mail: liub.galeeva @yandex.ru
Резюме. В полевых исследованиях изучено влияние различных сидератов на плодородие чернозёма выщелоченного и урожайность зерновых культур севооборота. Почва опытного участка имела следующие агрохимические показатели: содержание гумуса - 6,92%, валового азота и фосфора - 0,277 и 0,191% соответственно, рН - 7,17. Количество обменных оснований составляло 34,5 мг-экв./100 г почвы, из них 84% приходилось на кальций. Содержание легкодоступного (I) и подвижного (Q) фосфора - 0,16 и 105,8 мг/кг (низкая и повышенная обеспеченность соответственно), обменного калия - 136,7 мг/кг (высокая обеспеченность). схема опыта включала следующие варианты: пар чистый; пар сидеральный со смесью гороха и овса; пар сидеральный с фацелией; пар сидеральный со смесью рапса и горчицы. сумма осадков за вегетационный период (май - сентябрь) за 67% лет исследований была близкой или равной норме, а средняя температура воздуха во все годы соответствовала норме или превышала её на 0,7...1,4°С. После заделки в почву с зелёной массой сидератов в пахотный слой поступало 70.80кг/ га азота, баланс которого в 5-7 раз превышал таковой в чистом пару. Накопление фосфора было примерно одинаковым у всех си-деральных культур - 12.15 кг/га и создавало дефицит этого элемента в почве в количестве 50...80 кг/га. Больше всего в зелёной массе сидеральных культур накапливалось калия - 60.140 кг/ га. Однако положительный баланс калия в почве обеспечивал только сидеральный пар с фацелией. сидераты поддерживали содержание и запасы гумуса в слое почвы 0.20 см на уровне 6,7.7,2% и 137.144 т/га соответственно. Одновременно благодаря их влиянию происходило улучшение качественного состав гумуса чернозёма выщелоченного, обусловленное увеличением соотношения Сгк:Сфк, по сравнению с чистым паром, с 1,3 до 1,5. Наибольшая урожайность зерновых культур в севообороте отмечена в варианте с сидеральным паром с фацелией - 25,4 ц/га. Ключевые слова: сидераты, сидеральные пары, плодородие, горохоовсяная смесь, фацелия, смесь рапс+горчица, гумус, элементы питания, баланс, севооборот, урожайность.
В современном земледелии значительная часть урожая формируется в результате мобилизации почвенного плодородия, в большинстве случаев без возврата в почву выносимых с урожаем элементов питания [1].
Применение органических и минеральных удобрений в земледелии России и Западной Сибири за последние 15 лет резко сократилось [2, 3]. В 2009 г. в Новосибирской области в среднем на 1 га посевной площади с минеральными удобрениями вносили N - 3,3 кг; Р2О5 - 0,58; Кр - 0,10 кг, с орга- ^
ническими - 0,30; 0,13 и 0,27 кг ~ соответственно, а дефицит элементов питания в почве при
Заделка сидератов в почву, во-первых, обогащает её органическим веществом, азотом и другими элементами питания; во-вторых, не требует затрат на перевозку, так как зеленую массу запахивают на месте выращивания [7...10].
Зелёная масса разлагается в почве быстрее, чем другое органическое вещество. В ней содержится столько же азота, как и в навозе, но меньше фосфора и калия. Доступность азота сидератов для растений почти в 2 раза выше, чем из навоза.
Цель нашего исследования - изучить влияние различных сидеральных паров на плодородие чернозёмов выщелоченных Новосибирского Приобья и урожайность культур севооборота.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2008-2011 гг. на учебно-опытном поле учхоза «Тулинское» (северная лесостепь Новосибирского Приобья). В качестве сидеральных культур выращивали смеси гороха с овсом и рапса с горчицей, а также фацелию в чистом виде, зелёную массу которых в фазе цветения растений измельчали и заделывали в почву культиватором на глубину 25 см (2008 г.). В контрольном варианте структура посевных площадей включала чистый пар. Норма высева гороха - 32 кг/га, овса - 82, фацелии - 20, рапса - 13 и горчицы - 15 кг/ га. Почва опытного участка - чернозём выщелоченный среднемощный среднесуглинистый, который более 50-и лет используется в пашне зернопропашного севооборота. Повторность опыта - 4-х кратная; учётная площадь делянки 40 м2 (4х10). Образцы почвы отбирали до глубины 100 см по слоям через 20 см: весной - перед посевом сидеральных культур, летом - перед их заделкой в почву, осенью - через 1,5 мес. после заделки в почву (осень 2008 г.) и весной следующего года. Весной 2009 г. во всех вариантах был развёрнут севооборот: пар-пшеница-пшеница-овёс (2009-2011 гг.). Отбор образцов почвы проводили ежегодно весной - до посева зерновых и осенью - после их уборки.
Содержание гумуса в почве определяли по методу Тюрина (ГОСТ 26213-91), его фракционно-групповой состав - по полной схеме Пономарёвой и Плотниковой; количество валовых азота, фосфора, калия, кальция и магния в зелёной массе сидератов - из одной навески после мокрого озоления [11].
71
этом составил: N - 48,7; Р„ОС-16,9; Кр - 39,3 кг/га [4].
В условиях экономической неустойчивости развития сельскохозяйственного производства для сохранения имеющегося уровня плодородия почв необходимо проводить мероприятия, требующие минимальных затрат. В северной лесостепи к их числу относится использование сидеральных паров [5, 6].
160 140 120 100 80 60 40 20 О
142
89
65
57
12 I 7 0
горох + овёс
фацелия
рапс + горчица
Рис. 1. Общий вынос элементов питания сидеральными культурами, кг/га: □ - N1; Н - Р; - К; □ - Мд; ■ - Са.
Таблица 1. Баланс элементов питания в чернозёме выщелоченном при сидерации
Вариант
Статья баланса
вынос, кг
урожайность, ц/га
внесено ссидера-тами, кг/ га
содержание в почве, кг/га
исходное
Пар чистый Горох + овёс Фацелия Рапс + горчица
Пар чистый Горох + овёс Фацелия Рапс + горчица
Пар чистый Горох + овёс Фацелия Рапс + горчица
0,45 0,55 0,44
0,09 0,09 0,08
0,57 1,01 0,39
156,0 140,2 146,5
156,0 140,2 146,5
156,0 140,2 146,5
Р
N
71 78 65
2°5
15 12 12 К2°
89 142 57
после запашки сидератов
Баланс, кг/ га
Анализ содержания элементов питания показал, что фацелия больше других культур поглощала из почвы калий, азот и кальций, вынос которых с урожаем ее зеленой массой составил 142, 78 и 10 кг/га соответственно. При этом калия эта культура потребляла в 1,6-2,5 раза больше, чем остальные (см. рисунок). Го-рохоовсяная смесь благодаря симбиотической фиксации азота бобовым компонентом накапливала в зелёной массе 71 кг азота, что стимулировало поглощение из почвы фосфора и магния. Растения рапса и горчицы потребляли перечисленные элементы питания меньше других культур при Статистическую обработку данных выполняли мето- примерно одинаковой урожайности зелёной массы. дом дисперсионного анализа с использованием пакета Заделка в почву зелёной массы сидеральных культур программ «Снедекор» [12]. обеспечивала поступление в пахотный слой 70...80 кг/га
Таблица 2. Влияние сидеральных культур на содержание и запасы гумуса азота, благодаря чему интен-
В чернозёме выщелоченном сивность ег° баланса была
12,6 2,8 3,2 3,0
186 181 158
189
271
190 243 190
22,6 17,8 13,8 18,4
302 242 233 278
307 313 301 331
+ 10,0 +56,0 +67,4 +49,6
+ 116
- 46
- 63 -77
+36 -34 +84 -84
Слой, см (С)
Пар чистый
_(А)_
Пар сидеральный (А)
горох + овес
фацелия
весна
осень
весна
время определения (В)
рапс + горчица
после запашки
весна
после за пашки
весна
после запашки
0...20 20...40 40.60
6,94 5,42 1,37 НСР„,
6,88 5,38 1,35
0.20 138,8 137,6
20.40 119,2 118,4
40.60 32,9 32,4
0.60 290,9 288,4
Содержание гумуса, %
6,74 6,83 6,96 6,68 6,62 6,09 1 97 1 93 1 50 А = 0,18; В = 0,13; С = 0,16; АВ = 0,26; АС = 0,32; ВС = 0,23 Запасы гумуса, т /га 134,8 136,6 139,2
НСР А = 9,0; В = 6,4 147,0 145,6 134,0
6,87 5,98 1,50
137,4
7,24 5,40 1,98
144,8
47,3
05
46,3
36,0
НСР А = 1,0; В = 0,8 329,1 328,5 309,2 НСР А = 16,1; В = 11,
131,6
36,0
118,
47,5
7,07 5,46 1,98
141,4
120,1
305,0 311,1
47,5
309,0
Результаты и обсуждение. Урожайность зелёной массы всех изучаемых сидератов в фазе цветения растений на чернозёме учхоза «Тулинское» была примерно одинаковой - 140.156 ц/га.
Таблица 3. Изменение фракционного состава гумуса в слое 0...20 см чернозёма выщелоченного при заделке в него сидератов
Показатель Исходное содержание Пар чистый Па р сидеральный
горох+ овёс фацелия рапс + горчица
Общий органический
С, % к почве 3,28 3,23 3,36 3,45 3,21
Гуми- 1 5,8 6,0 5,0 5,5 5,5
новые 2 25,0 26,5 26,5 25,2 27,0
кисло- 3 7,0 9,7 9,8 8,7 10,2
ты сумма 37,8 42,2 41,3 39,4 42,7
Фуль- 1а 2,7 1,6 2,7 2,3 2,6
вокис- 1 4,0 6,4 3,9 4,4 5,2
лоты 2 2,4 13,4 11,6 12,2 11,6
3 15,5 10,2 10,7 7,8 11,2
сумма 24,6 31,6 28,9 26,7 30,6
Сернокислый
гидролизат (ГК + ФК) 62,4 73,8 70,2 66,0 73,3
Негидролизуемый оста-
ток 37,6 26,2 29,8 34,0 26,7
Сгк : Сфк 1,5 1,3 1,4 1,5 1,4
выше, чем в чистом пару, в 5-7 раз (табл. 1). Поступление фосфора с сидератами не зависело от выращиваемых культуры и составляло всего 12.15 кг/га. Поэтому баланс указанного элемента во всех сидеральных парах был отрицательным - -50.80 кг. Самый значительный дефицит фосфора отмечен в варианте со смесью рапса и горчицы.
Больше всего в зелёной массе сидератов накапливалось калия - 60.140 кг/га. Самое высокое его количество установлен в фацелии, и только в этом варианте отмечен положительный баланс указанного элемента в почве + 84 кг/га. Дефицит калия в сидеральном пару со смесью рапса и горчицы составил 84 кг/га, гороха и овса - 34 кг/га.
Таким образом, для поддержания бездефицитного баланса элементов питания на чернозёмах выщелоченных чернозёмах выщелоченных в сидеральных парах с горохоов-сяной смесью необходимо дополнительное внесение 50 кг/ га фосфора и 30 кг/га калия, с фацелией - 60 кг/га фосфора.
Зелёная масса всех си-деральных культур, заделанная в почву, обеспечивала поддержание концентрации и запасов гумуса в пахотном и подпахотном слое чернозёма выщелоченного. При этом в чистом пару, несмотря на его многоразовую
культивацию в течение лета, величины этих показателей также сохранялись на исходном уровне (табл. 2).
Кроме того, запашка сидератов обеспечивала сохранение фракционного состава гумуса чернозёма выщелоченного на исходном уровне (табл. 3). В то время как в варианте с чистым паром происходила значительная перегруппировка в составе фульвокислот: резко уменьшалась доля ФК1 и увеличивалась - ФК^ ФК^ а отношение Сгк : Сфк в гумусе уменьшалось с 1,5 до 1,3, повышая его подвижность. Доля ФК в составе гумуса почвы под сиде-ратами и, особенно при запашке фацелии, была меньше, чем в чистом пару, что отразилось на качестве гумуса. Отношение Сгк : Сфк в гумусе чернозёма выщелоченного под сидеральными парами было шире, чем в варианте с чистым паром. Наибольшим и равным исходному значению оно оказалось в варианте с фацелией - 1,5.
Таким образом, для поддержания гумусового состояния чернозёма выщелоченного в качестве сиде-ральной культуры в первую очередь целесообразно использовать фацелию.
Самая высокая прибавка урожаев яровой пшеницы и овса зафиксирована при возделывании их по сидеральному пару с фацелией - 31 и 13% соответственно, а в среднем за ротацию севооборота она составила 25% (табл. 4).
Выводы. С зелёной массой изучаемых сидеральных культур в пахотный слой почвы поступало 70.80 кг/га азота, 12.15 кг/га фосфора и 60.140 кг/га калия. Положительный баланс азота отмечен в почве под всеми сидеральными парами, в которых его поступление было
Таблица 4. Влияние сидеральных паров на урожайность зерновых культур на чернозёме выщелоченном, ц/га
Год (В) Пар (А)*
чистый сидеральный
горох+ овёс фацелия рапс + горчица
2009 г., пшеница 24,9 26,0 28,3 27,4
2010 г., пшеница 17,0 19,1 26,5 22,0
Средняя за 2 года 20,9 22,5 27,4 24,7
2011 г., овёс 18,9 21,0 21,3 22,0
Средняя за 3 года 20,3 22,0 25,4 23,8
НСР 05 4 = 2,6; НСР 05 В = 2,0
05 ' ' 05 '
в 5-7 раз выше, чем в чистом пару. Баланс фосфора во всех вариантах с выращиванием сидератов оказался отрицательным - -50.-80 кг/га. Положительный баланс калия в почве обеспечил только сидеральный пар с фацелией. Наибольший дефицит фосфора и калия отмечен в варианте со смесью рапса и горчицы.
Сидераты поддерживали содержание гумуса и его качественный состав в чернозёме выщелоченном на исходном уровне.
Наибольшая прибавка урожая яровой пшеницы и овса получена в севообороте с сидеральным паром с фацелией - 31 и 13% соответственно, или 25% за ротацию.
Для поддержания плодородия чернозёмов выщелоченных, а также получения высоких и устойчивых урожаев зерновых культур в качестве сидератов можно рекомендовать, прежде всего, фацелию.
Литература.
1. Завалин А.А. Биологический азот в земледелии России//Ресурсосберегающее земледелие на рубеже XXI века: Сб.мат. III Междунар. науч.-практ. конф. М., 2009. С. 87-91.
2. Иванов А.Л. Воспроизводство плодородия почв в адаптивно- ландшафтном земледелии//Земледелие. 2002. № 2. С. 14-15.
3. Миркин Б. М., Хазиев Ф.Х., Суюндуков Я.Т., Хазиахметов Р.М. Управление плодородием почв: агроэкосистемный подход // Почвоведение. 2002. № 2. С. 228-234.
4. Красницкий В.М., Рендов Н.А. Плодородие лугово-чернозёмной почвы при использовании донникового пара // Плодородие. 2005. № 5. С.6.
5. Кириллов С.Л., Завальнюк А.В. Методика определения эффективности использования пашни // Вестник НГАУ. 2011. № 2(18). С. 123-128.
6. Сорокин И. Б. Влияние соломы и зелёных удобрений на агрохимические свойства, биологическую активность и гумусное состояние серых лесных оподзоленных почв: автореф. дис.... к. с.-х. наук. Барнаул, 2003. 19 с.
7. Чупрова В.В. Биологический круговорот углерода и азота в агроэкосистемах Средней Сибири: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. новосибирск, 1994. 35 с.
8. Яшутин Н.В. Дробышев А.П., Хоменко А.И. Биоземледелие. Научные основы, инновационные технологии и машины. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. 191 с.
9. Лошаков В.Г., Синих Ю.Н., Солдатова С.А. Пожнивная сидерация как фактор биологизации земледелия//Ресурсосберегающее земледелие на рубежеXXI века: Сб. мат. IIIМеждунар. науч.-практ. конф. - М., 2009. С. 138-144.
10. Галеева Л.П. Физико-химические свойства и фосфатный режим чернозёмов выщелоченных Приобья при внесении сидератов//Агрохимия. 2009. № 5. С. 22-28.
11. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева: Изд-во МГУ, 2001. 687 с.
12. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере / 2-е изд. Новосибирск: ГУП РПО СО РАСХН, 2009. 222 с.
THE iMPACT OF GREEN MANURE ON THE FERTiLiTY OF LEACHED CHERNOZEM OB
iN NOVOSiBiRSK
L.P. Galeeva
Novosibirsk State Agrarian University
Summary. In the field studythe effect of various green manure on leached Chernozem fertility and crop yield of grain cultures of crop rotation. Leached chernozem had the following agrochemical indicators: humus content - 6.92%of the total nitrogen and phosphorus - 0,277 and 0,191%, respectively, pH 7,17. The number of exchange base amounted to 34.5 mg-eq./100 g of soil, of which 84% were in calcium. The content readily available (I) and rolling (Q) phosphorus - 0.16, and 105,8 mg/kg (low and high availability respectively), exchange of potassium - 136,7 mg/kg ( high security). The plan of experience included options: pure steam; green manure (peas+oats); green manure (phacelia); green manure (rape+mustard). The amount of precipitation during the vegetation period (may - september) for 67% of years of research were similar or the same rate, and the average temperature during all the years corresponded to a multiyear average, or exceeded it 0.7-1.4 degrees C. It was found that phacelia of all green manure crops (peas and oatmeal mixture, phacelia and a mixture of rape+mustard) accumulated in their green mass of most of nitrogen, potassium and calcium. After embedding into the soil with the green mass of green manure in the topsoil, it was received 70-80 kg/ha of nitrogen, which the balance in 57 times higher than that in pure couple. The accumulation of phosphorus in green mass was nearly the same in all green manure crops - 12-15 kg/ ha and created a deficit in the soil in the amount of 50-80 kg/ha of potassium in green mass of green manure culture accumulated the most - 60-140 kg/ha. Green-manure supported the contents and stocks of humus in the soil layer 0-20 cm at the level of 6.7-7.2% and 137-144t/ha, respectively. Improve the qualitative composition of humus leached chernozem, increasing the ratio of CH:Cf from 1.3 to 1.5 in comparison with pure steam. The highest yield of grain crops in the rotation obtained while growing their сидеральному couple with фацелией - 25,4 centner/hectare. Key words: green-manure, green manure pair, fertility, mixture of peas+oats, California Bluebell, a mixture of rape+mustard, humus, elements of power, balance, crop rotation, crop yield.
