CC BY
16
УДК 631.4
ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ НА СОДЕРЖАНИЕ
ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПАХОТНЫХ ПОЧВАХ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ
ПЕТРОСЯН Р.Д.,
младший научный сотрудник отдела интенсивного земледелия, ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ».
ОКОРКОВ ВВ.,
доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ», е-mail: petrosyan_rafael@mail.ru, тел. 8-904-597-31-58.
Реферат. Приведены результаты исследований в длительном стационарном полевом опыте по изучению влияния различных систем обработки (отвальная, комбинированно-энергосберегающая, комбинированно-ярусная, противоэрозионная) на содержание органического вещества (ОВ) в серых лесных пахотных почвах Владимирского ополья. По влиянию на снижение баланса ОВ в пахотном слое серой лесной почвы изученные системы обработки под культурой овса распределялись: комбинированно-энергосберегающая (-0,01 т С/га), противоэрозионная (-0,02 т С/га), отвальная (-0,06 т С/га), комбинированно-ярусная (-0,07 т С/га); под культурой ячменя такое распределение систем обработок сохранялось и составило соответственно 0,09; 0,06; 0,03 и 0,01 т С/га. Выявлено, что системы обработки наиболее слабо влияли на размеры гумификации корневых, пожнивных остатков и соломы. Их сумма варьировала от 0,55 т С/га при комбинированно-энергосберегающей до 0,60 т С/га при комбинированно-ярусной системе обработки. Максимальное отклонение от средней величины составило 5,2 %. В то же время повысились максимальные различия в урожайности овса и минерализации органического вещества почвы соответственно до 8,6 и 8,1 %. При этом урожайность зерна овса и размеры минерализации ОВ были наиболее высокими при отвальной и комбинированно-ярусной системам обработки. Более интенсивные системы обработки повышали трансформацию почвенного азота в его минеральные формы, что обеспечивало повышение урожайности возделываемой культуры. Отрицательный баланс органического вещества под овсом от комбинированно-энергосберегающей системы обработки к комбинированно-ярусной системе возрастал от 20 до 100 кг/га гумуса.
Ключевые слова: органический углерод почв, баланс органического вещества, обработка почвы.
EFFECT OF PROCESSING SYSTEMS ON THE CONTENT OF ORGANIC MATTER IN GRAY FOREST ARABLE SOILS OF VLADIMIR OPOLYE
PETROSYAN R.D.,
junior Researcher of the Department of Intensive Agriculture, Verkhnevolzhsky FANTZ FGBNU. OKORKOV V.V.,
doctor of Agricultural Sciences, Chief Researcher, Verkhnevolzhsky FANTS, e-mail: petrosyan_rafael@mail.ru, tel. 8-904-597-31-58.
Essay. The results of studies in the long-term stationary field experience to study the effect of different treatment systems (dump, combined-energy-saving, combined-tier, anti-erosion) on the organic matter (OM) in the gray forest arable soils of Vladimir Opole. According to the effect on the reduction of the balance of OM in the arable layer of gray forest soil, the studied systems of processing under the oat culture were distributed: combined energy-saving (-0.01 t C/ha), anti-erosion (-0.02 t C/ ha), dump (-0.06 t C/ ha), combined-tiered (-0.07 t C/ha); under the barley culture, this distribution of treatment systems remained and amounted to 0.09; 0.06; 0.03 and 0.01 t C/ha, respectively. It was revealed that the processing systems had the weakest effect on the size of humification of root, crop residues and
straw. Their amount varied from 0.55 t C/ha at combined energy-saving to 0.60 t C/ha at combined-tier processing system. The maximum deviation from the average value was 5.2%. At the same time, the maximum differences in oat yield and soil organic matter mineralization increased to 8.6 and 8.1%, respectively. At the same time, the grain yield of oats and the size of the mineralization of oats were the highest in the dump and combined-tier processing systems. More intensive treatment systems increased the transformation of soil nitrogen into its mineral forms, which provided an increase in the yield of cultivated crops. The negative balance of organic matter under oat from the combined energy-saving treatment system to the combined-tier system increased from 20 to 100 kg/ha of humus.
Keywords: soil organic carbon, balance of organic matter, soil treatment.
Введение. Важнейшим условием устойчивого сельскохозяйственного производства является сохранение и увеличение содержания органического углерода в пахотных почвах [1].
Наиболее общеизвестными подходами по регулированию содержания ОВ в почвах и управлению их плодородием является выполнение следующих мероприятий: восстановление деградированных земель, внесение органических удобрений [2,3], подбор углерод-сберегающих сельско-хозяйственных культур в структуре севооборота, объединение различных по биологическим особенностям культур на одной территории, а также агролесомелиорация или строительство живых изгородей и создание почвозащитных лесных полос в агроландшаф-тах [4-6].
Одним из подходов сохранения запасов углерода в пахотных почвах также считают применение противоэрозионной обработки почвы [7]. Системы обработки почвы включают различные технологические приемы по механическому воздействию на почвы, которые выполняют функции регулирования интенсивности минерализации ОВ в почве и доступность питательных веществ при формировании урожая сельскохозяйственных культур. Обычно вклад систем обработки почвы в сохранение запасов углерода связывают с повышением урожайности культур из-за увеличения количества корневых и пожнивных остатков и соломы [4].
Цель данного исследования - оценить возможность использования систем обработки почвы в регулировании в ней содержания углерода.
Материал и методика исследования. Исследования проводились в длительном стационарном многофакторном полевом опыте, расположенном на территории Суздальского района на опытных полях Владимирского НИИСХ, в типичных природных условиях ареала серых лесных почв Владимирского ополья [8].
Исследуемый полевой опыт характеризуется значительным производственно-технологи-
ческим разнообразием (рисунок 1). Каждая делянка различается агрокультурой в составе 6-польного севооборота, обработкой почвы (отвальная, комбинированно-энергосберегающая, комбинированно-ярусная, противоэрозионная системы) и уровнем применения удобрений, что в совокупности позволяет исследовать влияние каждого из перечисленных выше факторов на баланс ОВ в почве.
Сбор данных выполнялся по регулярной сетке с шагом 7 м. Урожайность учитывалась методом пробного снопа под культурами: овёс, ячмень.
Расчет баланса ОВ (в пересчете на углерод) основывался на учете потребления азота растениями из почвы при минерализации гумуса и его образования из растительных остатков (корневые и пожнивные остатки, солома). Расчеты проводились на основе принятых методических указаний [9]. Детализация приходно-расходных статей, формирующих баланс ОВ, выполнялась в соответствии с работой [10].
В исследовании баланса ОВ (в пересчете на углерод) под ячменем и овсом использовались данные, полученные в одинаковых условиях: возделывание культур на пахотной серой лесной почве при внесении минеральных удобрений в дозе КбоРбоКбо.
Накопление (образование) ОВ под каждой культурой рассчитывали, исходя из урожайности и поступающих в почву после её уборки корневых и пожнивных остатков, соломы, и коэффициента их гумификации. Расчет массы пожнивных и корневых остатков, соломы в зависимости от урожая основной продукции проводили на основе уравнения регрессии и умножения на коэффициент гумификации [10].
Расходную часть (минерализация) баланса ОВ почв рассчитывали по выносу азота из почвы основной продукцией. Используя поправочные коэффициенты «на культуру» и «почву», оценивали вынос азота из органического вещества почвы культурой.
Рисунок 1 - Схема полевого опыта (номера делянок «1, 2, 3 ....», точки отбора пробных снопов «•»)
Рисунок 2 - Баланс ОВ и урожайность овса при различных системах обработки почвы
Результаты и обсуждение. Баланс ОВ под обработки почвы варьировал от -0,07 до -0,01
овсом при использовании различных систем т С/га (рисунок 2)
Наименее дефицитный баланс ОВ получен невых остатков 0,21 т С/га, соломы 0,23 т С/га,
при комбинированно-энергосберегающей об- пожнивных остатков 0,11 т С/га. Особенность
работке почвы (-0,01 т С/га). Приходные ста- данной технологии заключалась в ежегодном
тьи баланса ОВ составили: гумификация кор- плоскорезном рыхлении на глубину 10-12 см
(без оборота пласта почвы) со вспашкой на глубину 20-22 см после уборки трав 2-го года пользования. Это ограничивало поступление кислорода и минерализацию ОВ почвы. В работах [8, 11-12] отмечали высокую роль комбинированно-энергосберегающей обработки по влиянию на продуктивность культур и изменение физических свойств серой лесной почвы. Помимо сохранения достаточно высо-
кой продуктивности культур данная технология обеспечивает экономию средств на обработку почвы.
При использовании противоэрозионной обработки почвы баланс ОВ составил -0,02 т С/га. Приходные статьи баланса ОВ представлены: гумификация корневых остатков 0,22 т С/га, соломы 0,23 т С/га, пожнивных остатков 0,12 т С/га.
в) г)
Рисунок 3 - Распределение статей баланса ОВ в почвах: а) минерализация ОВ, т С/га; б) гумификация пожнивных остатков, т С/га; в) гумификация корневых остатков, т С/га; г) гумификация соломы, т С/га
Более дефицитный баланс ОВ выявлен при использовании отвальной обработки почвы (-0,06 т С/га). Приходные статьи баланса ОВ составили: гумификация корневых остатков 0,22 т С/га, соломы 0,25 т С/га, пожнивных остатков 0,12 т С/га. Связано это с основными недостатками данной технологии. Ежегодная вспашка на 20-22 см с оборотом пласта почвы приводила к интенсивному рыхлению и ускорению процессов минерализации ОВ. Следовательно, происходит более интенсивное использование естественного плодородия почвы при формировании урожая культур. Снижение содержания ОВ при использовании отвальной обработки почвы на серой лесной почве отмечено и работе [11].
Наиболее дефицитный отрицательный баланс ОВ отмечен при использовании комбинированно-ярусной системы обработки почвы (-0,07 т С/га). Приходные статьи баланса ОВ представлены: гумификацией корневых остатков 0,23 т С/га, соломы 0,25 т С/га, пожнивных остатков 0,12 т С/га. Стоит отметить, что в данной системе обработки проводится глубокая ярусная вспашка на 25-27 см, что сказывается на повышении минерализации ОВ при активном доступе кислорода.
Баланс ОВ под ячменем был положительным при различных системах обработки почвы и варьировал в пределах 0,01-0,09 т С/га. Приходные статьи баланса ОВ также несущественно варьировали в пределах: гумификация корневых остатков 0,28-0,33 т С/га, пожнивных остатков 0,08 т С/га, соломы 0,19-0,26 т С/га.
Анализ представленных материалов (рисунки 2 и 3) показывает, что системы обработки серой лесной почвы Ополья наиболее слабо влияли на размеры гумификации корневых и пожнивных остатков и соломы. Их сумма варьировала от 0,55 т С/га при комбинированно-энергосберегающей до 0,60 т С/га при комбинированно-ярусной системе обработки. Максимальное отклонение от средней
величины составило 5,2 %. В то же время повысились максимальные различия в урожайности овса и минерализации ОВ почвы соответственно до 8,6 и 8,1 %. При этом урожайность зерна овса и размеры минерализации ОВ были наиболее высокими при отвальной и комбинированно-ярусной системам обработки. Это подтверждает результаты исследований [13] о том, что мобилизационный пул азота, представляющий сумму вносимых азота минеральных и половину азота органических удобрений, повышает трансформацию почвенного азота в его минеральные формы, преимущественно в нитратную. Более высокие запасы нитратного азота в почве обеспечивают повышение урожайности возделываемых культур. И в нашем случае повышение биологической активности почвы при отвальной и комбинированно-ярусной системам обработки вело к некоторому росту отрицательного баланса ОВ и повышало урожайность овса. Отрицательный баланс ОВ от комбинированно-энергосберегающей системы обработки к комбинированно-ярусной системе возрастал от 20 до 120 кг/га гумуса. Эти данные подтверждают особое значение органоминераль-ных систем удобрения в обеспечении высокой урожайности возделываемых культур и сохранении гумуса в почве [14].
Вывод. Системы обработки почвы под овес и ячмень на серых лесных почвах Владимирского ополья оказывают хотя и не высокое, но закономерное влияние на процессы трансформации ОВ почвы. Они наиболее слабо влияли на размеры гумификации корневых и пожнивных остатков и соломы. Однако получено увеличение урожайности и минерализации ОВ почвы от комбинированно-энергосберегающей и противоэрозионной систем обработки к отвальной и комбинированно-ярусной. В направлении повышения биологической активности почвы с интенсивностью систем обработки возрастал и отрицательный баланс ОВ (от - 0,01 до -0,07 т С/га).
Список использованных источников
1. FAO, 2013. Climate-Smart Agriculture Sourcebook. FAO, Rome, Italy.
2._Stolbovoy V. Carbon in agricultural soils of Russia, 2002, pp. 301-306. In Smith, C.A.S. (ed.) Soil Organic Carbon and Agriculture: Developing Indicators for Policy Analyses. Proceedings of an OECD expert meeting, Ottawa Canada. Agriculture and Agri-Food Canada, Ottawa and Organisation for Economic Cooperation and Development, Paris. 329 p.
3. Лыков А.М., Еськов А.И., Новиков М.Н. Органическое вещество пахотных почв Нечерноземья. - М. : Россельхозакадемия - ГНУ ВНИПТИОУ, 2004. - 630 с.
4. Lal R. 2013. Soil carbon management and climate change. Carbon Management, 4:4. - Р. 439-462.
5. Bernoux M., Paustian K. (2015). Climate Change Mitigation. In: Banwart, S. A., Noellemeyer, E., Milne, E., eds. Soil Carbon: Science, management and policy for multiple benefits. SCOPE Series 71. CABI, Wallingford. - Р. 224-234.
6. Семенов В.М., Когут Б.М. Почвенное органическое вещество. - М.: ГЕОС, 2015. - 223 с.
7. Бараев А.И. Теоретические основы почвозащитного земледелия // Проблемы земледелия. -М.: Колос, 1978. - С. 22-35.
8. Приемы применения агрохимических средств на землях с неоднородным почвенным покровом в зоне Владимирского ополья / В.В. Окорков, А.А. Григорьев, О.А. Фенова, Л.А. Окоркова. -Владимир: Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии, 2010. - 188 с.
9. Методические рекомендации расчета баланса гумуса почв при разработке проекта внутрихозяйственного землеустройства, Госагропром СССР, Москва 1989 . - 25 с.
10. Динамика баланса гумуса на пахотных землях Российской Федерации / A.K. Крылатов и др. - Госкомзем России, М., 1998. - 60 с.
11. Винокуров И.Ю., Чернов О.С, Карпова Д.В., Ильин Л.И. Становление гумусосберегающих технологий во Владимирском НИИСХ // Владимирский земледелец. - № 1 (71). - 2015. - С. 11-15.
12. Опыт разработки технологий возделывания овса при различных системах обработки почвы и уровней интенсификации / А.А. Корчагин, Т.С. Бибик, Р.Д. Петросян и др. // В кн.: Системы интенсификации земледелия как основа инновационной модернизации аграрного производства. -Суздаль, 2016. - С. 119-126.
13. Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Приемы комплексного использования средств химизации в севообороте на серых лесных почвах Верхневолжья в агротехнологиях различной интенсивности. - Суздаль: ФГБНУ «Владимирский НИИСХ», 2017. - 176 с.
14. Долгополова Н.В., Пигорев И.Я. Роль плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии // Проблемы и перспективы инновационного развития агротехнологий: материалы Международной научно-практической конференции. - Белгород: Изд-во Белгородский ГАУ, 2016. - С. 3-4.
List of used sources
1. FAO, 2013. Climate-Smart Agriculture Sourcebook. FAO, Rome, Italy.
2. Stolbovoy V. Carbon in agricultural soils of Russia, 2002, pp. 301-306. In Smith, C.A.S. (ed.) Soil Organic Carbon and Agriculture: Developing Indicators for Policy Analyzes. Proceedings of an OECD expert meeting, Ottawa Canada. Food and Agriculture Canada, Ottawa and Organization for Economic Cooperation and Development, Paris. 329 p.
3. Lykov A.M., Eskov A.I., Novikov M.N. Organic matter arable soil Nonchernozem. - M.: Russian Agricultural Academy - GNU VNIPTIOU, 2004. - 630 p.
4. Lal R. 2013. Soil carbon management and climate change. Carbon Management, 4: 4. - P. 439-462.
5. Bernoux M., Paustian K. (2015). Climate Change Mitigation. In: Banwart, S. A., Noellemeyer, E., Milne, E., eds. Soil Carbon: Science, management and policy for multiple benefits. SCOPE Series 71. CABI, Wallingford. - P. 224-234.
6. Semenov V.M., Kogu B.M. Soil organic matter. - M.: GEOS, 2015. - 223 p.
7. Baraev A.I. Theoretical foundations of conservation agriculture // Problems of agriculture. - M.: Kolos, 1978. - Pp. 22-35.
8. Techniques for the use of agrochemical products on lands with heterogeneous soil cover in the Vladimir Opolye zone / V.V. Okorkov, A.A. Grigoriev, O.A. Fenova, L.A. Okorkova. - Vladimir: Vladimirsky Research Institute of Agriculture of the Russian Academy of Agricultural Sciences, 2010. -188 p.
9. Methodical recommendations for calculating the balance of soil humus in the development of a project of on-farm land management, Gosagroprom of the USSR, Moscow 1989, 25 p.
10. Dynamics of humus balance on arable lands of the Russian Federation / A.K. Krylatov and others -Goskomzem of Russia, Moscow, 1998. - 60 p.
11. Vinokurov I.Yu., Chernov O.S., Karpova D.V., Il'in L.I. The formation of humus-saving technologies in Vladimirskiy NIISH // Vladimirsky tiller. - № 1 (71). - 2015. - С. 11-15.
12. Experience of developing oat cultivation technologies for various tillage systems and intensification levels / А.А. Korchagin, T.S. Bibik, R.D. Petrosyan and others. // In the book: Systems of intensification of agriculture as the basis for innovative modernization of agricultural production. - Suzdal, 2016. - P. 119126.
13. Okorkov V.V., Fenova O.A., Okorkova L.A. Methods for the integrated use of chemical means in crop rotation on gray forest soils of the Upper Volga region in agricultural technologies of varying intensity. - Suzdal: Federal State Institution "Vladimirsky Research Institute of Agriculture", 2017. - 176 p.
14. Dolgopolova N.V., Pigorev I.Y. The role of fertility in adaptive-landscape agriculture // Problems and prospects for the innovative development of agricultural technologies: materials of the International Scientific Practical. conf. - Belgorod: Publishing house Belgorod GAU, 2016. - P. 3-4.
