CC BY
13
РАБОТЫ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ:
УДК 631.8:631.417.1:631.412
ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА ГУМУСОВОЕ СОСТОЯНИЕ И СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ БЕССМЕННОМ ВОЗДЕЛЫВАНИИ КУЛЬТУР В ДЛИТЕЛЬНОМ СТАЦИОНАРНОМ ОПЫТЕ
Н.В. Ускова, аспирант (научный руководитель - В.А. Черников, д.с.-х.н.)
РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, e-mail: neUy_uskova@maii.ru
Показано влияние систем удобрения и известкования почвы на активные компоненты гумуса при выращивании картофеля и озимой ржи. По всем вариантам наибольшее количество углерода на органоминеральной системе удобрения без известкования, наименьшее - в контрольном варианте на фоне известкования. Наибольшая урожайность картофеля (205.6 ц/га) получена на органоминеральной системе удобрения без известкования, а наименьшая (66,3 ц/га) - в контроле на фоне известкования. Урожайность озимой ржи, наоборот, выше в известкованных вариантах. Эффект от известкования почвы выявлен по всем системам удобрения. Известкование не повлияло на гидролитическую кислотность почвы. Содержание подвижных форм азота находится на очень низком уровне (I-IIкласс), а подвижных форм фосфора и калия - на очень высоком (V-VIкласс).
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, системы удобрения, гумус, лабильный углерод, углерод гуминовых кислот, углерод фульвокислот, гидролитическая кислотность, подвижные формы азота, фосфора и калия.
INFLUENCE OF APPLICATION OF FERTILIZATION SYSTEMS ON THE HUMUS STATUS AND PROPERTIES OF SODDY-PODZOLIC SOIL AT PERMANENT CROPS CULTIVATION
IN LONG-TERM EXPERIMENT
Ph.D. student N.V. Uskova (scientific supervisor - Dr. Sci. V.A. Chernikov)
Russian Timiryazev State Agrarian University, e-maii: neiiy_uskova@maii.ru
The influence of fertiiization systems and iiming of the soii on the active components of humus in the cuitiva-tion of potatoes and winter rye. For aii combinations of the active components of humus more than anything in the organic-minerai system of fertiiizers without iiming, the number is in the controi variant on the background of iiming. The iargest yieids of potatoes (205.6 c/ha) are aiso found in organic-minerai system of fertiiizer without iime, and the smaiiest (66.3 c/ha) in the controi variant. However, the yieid of winter rye is higher in iimed variants. The effect of iiming soiis identified on the fertiiizer. Liming did not affect the hydroiytic acidity of the soii. The content of mobiie forms of nitrogen is very iow (I-II ciass), and mobiie forms ofphosphorus and potassium, on the contrary, very high (V-VIciass).
Keywords: soddy-podzoiic soii, fertiiizers, humus, iabiie carbon, carbon of humic acids, carbon of fuivic acids, hydroiytic acidity and mobiie forms of nitrogen, phosphorus and potassium.
Изучению органического углерода почвы исследователи различных стран уделяют особое внимание [1, 2]. Углерод органического вещества почвы определяет ее главное свойство - плодородие, а значит, оказывает прямое воздействие на урожай [3]. Применение органических и минеральных удобрений - наиболее действенный фактор окультуривания почв. При длительном земледельческом использовании усиливается минерализация органической части, проявляется процесс дегумификации. В результате чего ухудшаются условия жизнедеятельности почвенной фауны и микрофлоры, снижается плодородие, а значит и урожайность сельско-
хозяйственных культур [4, 5]. Внесение удобрений повышает актуальную и гидролитическую кислотность, снижает сумму поглощенных оснований, а применение органических или совместное использование органических и минеральных удобрений снижает все формы кислотности в почве, повышает сумму поглощенных оснований за счет повышения содержания в ней катионов Са и Mg [6].
Цель исследования - изучение влияния систем удобрения и известкования на гумусовое состояние и свойства дерново-подзолистой почвы при бессменном возделывании культур.
Объекты и методы исследования. В качестве объекта исследования был выбран длительный полевой опыт РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, заложенный профессором А.Г. Дояренко в 1912 г. Схема опыта включает три фактора: севооборот, удобрение и известкование. Для исследования были выбраны 3 системы удобрения - органоминеральная (навоз 20 т/га, N - 100 кг/га, Р - 150 кг/га, К - 120 кг/га), органическая (навоз 20 т/га), минеральная (N - 100 кг/га, Р - 150 кг/га, К - 120 кг/га) и контроль (без удобрений) [7]. Образцы отобраны в 2015 г. с известкованных и неизвесткованных участков.
Для исследования гумусового состояния почв применяли методы, рекомендованные комиссией географической сети опытов с удобрениями [8]. Обменную кислотность и содержание подвижного алюминия определяли по методу Соколова при помощи солевой вытяжки (KCl). Содержание нитратного азота определяли потенциометрическим методом, аммонийного - по методу ЦИНАО на спектрофотометре СФ-2000. Определение подвижных форм фосфора и калия проводили по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО. Содержание фосфора определяли на спектрофотометре, содержание калия - на пламенном фотометре.
Результаты. Данные таблицы 1 показывают, что содержание органического углерода в образцах с неизвесткованных полей выше, чем содержание с известкованных полей. Отличия для озимой ржи между известкованными и неизвесткованными вариантами достоверны по всем системам удобрения, а
для картофеля отличия достоверны только в контроле. Для озимой ржи наиболее высокое содержание органического углерода наблюдается на органической системе удобрения без известкования, а наиболее низкое - в контроле на фоне известкования. Для картофеля наиболее высокое содержание органического углерода наблюдается на органоминеральной системе удобрения без известкования, наиболее низкое - в контроле на фоне известкования. Коэффициент корреляции между содержанием органического углерода и величиной урожайности озимой ржи составляет 0,396, что говорит об отсутствии статистически достоверного влияния, т.к. значимое влияние отмечается при значении коэффициента корреляции 0,514 и выше. Коэффициент корреляции для картофеля равен 0,555, что говорит о слабом, но статистически достоверном влиянии содержания органического углерода на величину урожайности.
Содержание лабильного углерода в образцах с неизвесткованных полей выше, чем содержание органического углерода в образцах с известкованных полей, за исключением органической и минеральной систем удобрения для картофеля, здесь содержание лабильного углерода в известкованных и неизвесткованных образцах одинаково. Для озимой ржи наиболее высокое содержание лабильного углерода наблюдается в органической системе удобрения без известкования, наиболее низкое - в варианте 2. Для картофеля наиболее высокое содержание органического углерода наблюдается на органоминеральной системе без известкования.
1. Содержание активных компонентов гумуса в почве длительного полевого опыта
при бессменном возделывании озимой ржи (числитель) и картофеля (знаменатель)
Система удобрения Органический углерод по Тюрину, % Лабильный углерод по Дьяконовой, % Подвижные гумусовые вещества по схеме Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой Углерод по Кершинсу
углерод гуминовых кислот, % углерод фульвокислот, % соотношение Сгк:Сфк
1 1,09 0,61 0,18 0,10 0,087 0,059 0,235 0,131 0,37 0,45 0,055 0,031
2 0,98 0,51 0,16 0,09 0,082 0,043 0,196 0,102 0,42 0,42 0,049 0,026
3 2,00 1,15 0,33 0,19 0,169 0,087 0,413 0,235 0,41 0,37 0,099 0,058
4 1,89 1,13 0,31 0,19 0,159 0,091 0,368 0,236 0,43 0,39 0,095 0,057
5 1,45 0,80 0,24 0,13 0,123 0,076 0,286 0,182 0,43 0,42 0,073 0,040
6 1,27 0,78 0,21 0,13 0,106 0,063 0,263 0,151 0,40 0,42 0,064 0,039
7 1,93 1,19 0,32 0,20 0,164 0,099 0,398 0,243 0,41 0,41 0,097 0,061
8 1,78 1,14 0,30 0,19 0,145 0,093 0,364 0,243 0,39 0,38 0,089 0,057
НСР 0,08 0,08 0,01 0,01 0,015 0,020 0,021 0,040 - 0,004 0,004
Примечание: 1 - контроль (без извести), 2 - контроль (с известью), 3 - органическая система (без извести), 4 - органическая система (с известью), 5 - минеральная система (без извести), 6 - минеральная система (с известью), 7 -органоминеральная система (без извести), 8 - органоминеральная система (с известью).
Наиболее низкое содержание органического углерода для картофеля наблюдается в варианте 2. Все отличия в содержании лабильного углерода по системам удобрения достоверны по расчету НСР. Коэффициент корреляции между содержанием лабильного углерода и величиной урожайности озимой ржи составляет 0,418, что говорит об отсутствии статистически достоверного влияния. Коэффициент корреляции для картофеля равен 0,537, что говорит о слабом, но статистически достоверном влиянии.
Содержание углерода гуминовых и фульвокислот выше в неизвесткованных образцах, чем в образцах, отобранных с известкованных полей. Причем расчет НСР подтвердил достоверность отличий для озимой ржи по всем системам удобрения для углерода фульвокислот, по минеральной и органоминераль-ной системе удобрения для углерода гуминовых кислот. А вот для картофеля отличия известкованных и неизвесткованных образцов статистически недостоверны по всем системам удобрения, как для углерода гуминовых кислот, так и для углерода фульвокислот. Для озимой ржи наибольшее содержание углерода гуминовых кислот и углерода фуль-вокислот наблюдается на органической системе удобрения без известкования, наиболее низкое - в контроле на фоне известкования. Причем по содержанию углерода гуминовых кислот отличие контрольного варианта на фоне известкования достоверно при сравнении со всеми системами удобрения, кроме контрольного варианта без известкования. А для углерода фульвокислот отличия статистически достоверны по всем системам удобрения. Для картофеля наиболее высокое содержание углерода гу-миновых кислот характерно для органоминеральной системы удобрения без известкования. Наиболее высокое содержание углерода фульвокислот наблюдается на органоминеральной системе удобрения, причем значение данного показателя одинаково для известкованных и неизвесткованных образцов. Содержание углерода гуминовых и фульвокислот на органоминеральной системе удобрения достоверно отличается от остальных систем, за исключением органической. Наиболее низкое содержание углерода гуминовых и фульвокислот, характерно для контрольного варианта с известью, причем этот вариант достоверно отличается от остальных, кроме контрольного варианта без известкования.
Согласно классификации типов гумуса, почвы исследуемых вариантов для обеих культур фуль-ватного типа. Коэффициент корреляции между содержанием подвижных гумусовых веществ и величиной урожайности озимой ржи для углерода гу-миновых и фульвокислот соответственно составляет 0,393 и 0,401, что говорит об отсутствии статистически достоверного влияния. Коэффициент корреляции для картофеля равен 0,648 и 0,580, что говорит о статистически достоверном влиянии со-
держания углерода гуминовых и фульвокислот на величину урожайности.
Содержание углерода, экстрагируемого горячей водой (по Кершинсу), в образцах с неизвесткован-ных полей выше, чем в образцах с известкованных полей. Отличия между этими вариантами достоверны по расчету НСР по всем системам удобрения для озимой ржи, а для картофеля достоверность доказана только для контрольного варианта и для органоминеральной системы удобрения. Для озимой ржи наиболее высокое содержание углерода, экстрагируемого горячей водой (по Кершинсу), наблюдается в органической системе удобрения без известкования, наиболее низкое - в контроле на фоне известкования, отличие этого варианта от остальных статистически достоверно. Для картофеля наиболее высокое содержание углерода, экстрагируемого горячей водой, наблюдается в орга-номинеральной системе удобрения без известкования, отличие от остальных систем удобрения статистически достоверно, кроме органической системы удобрения без известкования. Наиболее низкое содержание углерода, экстрагируемого горячей водой, для картофеля наблюдается в контроле на фоне известкования. Коэффициент корреляции между содержанием углерода, экстрагируемого горячей водой, и величиной урожайности озимой ржи составляет 0,405, что говорит об отсутствии статистически достоверного влияния. Коэффициент корреляции для картофеля равен 0,550, что говорит о статистически достоверном влиянии.
Эффект от известкования почвы выявлен по всем системам удобрения для обеих культур, отличие известкованных вариантов от неизвесткован-ных достоверно по всем системам удобрения, кроме органоминеральной. При сравнении известкованных вариантов выявлено, что статистически достоверных различий между собой не имеют контрольный вариант, органоминеральная и минеральная системы удобрения, а органическая система удобрения достоверно отличается от них (табл. 2).
Коэффициент корреляции между значением рН и величиной урожайности озимой ржи составляет 0,054, а для картофеля - 0,029, что говорит об отсутствии статистически достоверного влияния кислотности на величину урожайности.
По обеим культурам известкование не повлияло на гидролитическую кислотность почвы, варианты с известью и без нее дали одинаковый результат. Различие уровня гидролитической кислотности по системам удобрения отличается, но для озимой ржи достоверность отличий подтверждена только между контрольным вариантом и органической системой удобрения, а для картофеля доказано отличие контроля от всех систем удобрения. Наилучший результат получен на органической системе удобрения для обеих культур. Также можно отметить
2. Физико-химические свойства почвы длительного полевого опыта
при бессменном возделывании озимой ржи (числитель) и картофеля (знаменатель)
Система рНж! Гидролитическая Подвижный Al, Подвижные формы азота, Доступные Доступные
удобрения кислотность, мг-экв/100 г мг/кг формы фосфора, формы калия,
мг-экв/100 г NH4+ NO3- мг/кг мг/кг
1 4,54 2,68 16 16,8 38,2 159 159
4,47 3,19 2,0 4,2 27,4 158 97
2 5,04 2,68 0,0 7,5 15,6 162 125
5,17 3,19 0,0 3,7 23,3 191 89
3 5,46 1,60 0,0 43,6 31,8 486 386
5,51 1,70 0,0 27,0 7,7 369 278
4 5,95 1,60 0,0 51,6 31,9 499 469
4,72 1,70 0,0 26,2 0,1 355 294
5 4,39 2,16 0,3 20,6 27,9 376 247
4,53 1,82 0,0 21,0 15,2 380 215
6 4,97 2,16 0,0 20,4 19,8 365 239
5,07 1,82 0,0 14,5 7,5 333 189
7 5,08 2,07 0,6 44,5 28,1 654 434
5,19 1,82 0,0 43,9 1,0 568 391
8 5,34 2,07 0,0 45,9 21,1 556 467
5,65 1,82 0,0 61,6 0,5 560 536
НСР 0,31 0,46 0,87 0,87
Примечание: расшифровка систем удобрения дана в таблице 1.
влияние на гидролитическую кислотность бессменного возделывания. Значение гидролитической кислотности образцов с поля картофеля в среднем выше, чем значение с поля озимой ржи.
Коэффициент корреляции между величиной гидролитической кислотности и урожайностью озимой ржи составляет 0,295, что говорит об отсутствии статистически достоверного влияния. Коэффициент корреляции для картофеля равен 0,719, что говорит о статистически достоверном влиянии гидролитической кислотности на величину урожайности картофеля, причем связь между рассматриваемыми параметрами обратная, т.е. урожайность картофеля тем больше, чем ниже гидролитическая кислотность.
В почве известкованных участков обеих культур катионов подвижного алюминия не обнаружено ни по одной системе удобрения, что свидетельствует о благоприятном воздействии извести.
По содержанию аммонийного азота почвы с органической и органоминеральной системами удобрения при возделывании озимой ржи независимо от внесения извести относятся ко II классу обеспеченности, что соответствует низкому уровню для зерновых культур. Для картофеля по органоминераль-ной системе без известкования определен III класс почв, что соответствует низкому уровню обеспеченности для пропашных культур, а на фоне известкования - IV классу, что соответствует среднему уровню. Для остальных систем удобрения по обеим культурам определен I класс обеспеченности почв аммонийным азотом, что соответствует очень низкому уровню для зерновых культур и неприемлемо
для возделывания пропашных культур. По содержанию нитратного азота для всех систем удобрения по обеим культурам был определен I класс обеспеченности, за исключением органической системы удобрения, для которой характерен II класс.
По содержанию подвижного фосфора для обеих культур по всем системам удобрения определен VI класс почв, что соответствует очень высокому уровню обеспеченности для зерновых культур и высокому уровню для пропашных. Исключение составляет только контрольный вариант, для которого определен V класс почвы для обеих культур вне зависимости от известкования.
По содержанию подвижного калия для органической и органоминеральной систем удобрения по обеим культурам на фоне известкования и без него определен VI класс почв, очень высокий и высокий уровень обеспеченности для зерновых и пропашных культур. Варианты с минеральной системой удобрения относятся к V классу почв, с высокой и повышенной обеспеченностью для зерновых и пропашных культур соответственно. Контрольный вариант с известкованием и без него по озимой ржи относится к VI классу, что соответствует повышенной обеспеченности. Для картофеля в контрольном варианте характерны почвы III класса, что соответствует низкой обеспеченности пропашных культур.
По данным таблицы 3 видно, что наиболее высокая урожайность озимой ржи была на органоми-неральной системе удобрения на фоне известкования. Урожайность на органоминеральной системе без известкования достоверно отличается от урожайности только в контроле и на органической сис-
3. Урожайность исследуемых культур, ц/га
Система удобрения Озимая рожь Картофель
Контроль (без извести) 12,3 84,9
Контроль (по извести) 12,6 66,3
Органическая (без извести) 16,5 123,2
Органическая (по извести) 16,2 107,7
Минеральная (без извести) 23,0 189,5
Минеральная (по извести) 24,8 164,3
Органоминеральная (без извести) 24,6 205,6
Органоминеральная (по извести) 26,3 187,4
НСР 2,34 9,27
Выводы. 1. Содержание активных компонентов гумуса, подвижных форм азота, фосфора и калия, а также урожайность по всем вариантам для обеих культур больше на органоминеральной системе удобрения. 2. Наибольшая величина гидролитической кислотности обнаружена в контрольном варианте и соответствует наименьшей урожайности обеих культур. 3. Кислотность не повлияла на величину урожайности, т.к. коэффициент корреляции близок к 0, 4. Коэффициент корреляции по остальным параметрам значим, а его значение говорит о наличии тесной зависимости. 5. Наиболее высокая (26,3 ц/га) урожайность озимой ржи обнаружена на органоминеральной системе удобрения на фоне известкования. Наиболее низкая (12,3 ц/га) обнаружена в контроле без известкования. Наилучший результат для картофеля получен на органоминеральной системе удобрения без известкования - 205,6 ц/га, а худший - в контроле на фоне известкования - 66,3 ц/га.
теме удобрения. Также не обнаружено достоверных различий в величине урожайности по всем системам удобрения между известкованными и неизвесткован-ными вариантами. При расчете НСР для картофеля выявлено, что все системы удобрения достоверно отличаются друг от друга по своему влиянию на урожайность. Достоверного отличия не обнаружено только между органоминеральной на фоне известкования и минеральной системой без известкования.
Литература
1. Черников В.А. Комплексная оценка гумусового состояния почв // Известия ТСХА, 1987, № 6. - С. 83-94.
2. Janowiak J., Smolinski. The Effect of Differentiated Mineral and Organic Fertilization on the Rate of Microorganisms Development end Fertility of a Brown Podzolic Soil Abstracts of International Workshop on Practical Solutions for Managing Optimum C and N Content in Agricultural Soils. II - Prague, June 2003 - P. 39.
3. Державин Л.М. Роль химизации и биологизации земледелия в отечественном производстве с/х продукции и обеспечение продовольственной безопасности РФ // Агрохимия, 2010, № 9. - С. 3-18.
4. Никитишен В.И. Плодородие почвы и устойчивость функционирования агроэкосистемы. - М.: Наука, 2002. - 260 с.
5. Минеев В.Г. Воспроизводство плодородия почвы и экологические функции удобрений в агроценозе // Проблемы агрохимии и экологии, 2008, № 1. - С. 3-6.
6. Капинос В.А., Зейлигер А.М., Смирнов Г.В., Карева О.В. Изменение физических свойств дерново-подзолистой почвы под влиянием органических удобрений и способов обработки // Почвоведение, 1990, № 5. - С. 139-152.
7. Длительный полевой опыт 1912-2012: Краткие итоги научных исследований / Под ред. Академика РАСХН В.М. Баутина. -М.: Изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2012. - 27 с.
8. Методы определения активных компонентов в составе гумуса почв. - М.: ВНИИА, 2010. - 32 с.
УДК 581.192.6
ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В КУКУРУЗЕ И ПОДСОЛНЕЧНИКЕ
С.В. Селюкова, аспирант (научный руководитель - С.В. Лукин, д.с.-х.н.)
Центр агрохимической службы «Белгородский», e-maii: oha_agrohim_31@maii.ru
Представлены результаты исследований основной и побочной продукции кукурузы и подсолнечника, а также данные агроэкологического мониторинга пахотных почв реперных участков на наличие тяжелых металлов (свинец, кадмий, мышьяк и ртуть). Установлено, что фоновое валовое содержание свинца (13,1 мг/кг), кадмия (0,32 мг/кг), мышьяка (3,76 мг/кг) и ртути (0,023 мг/кг) в почвах области существенно ниже допустимых концентраций. В продукции подсолнечника содержание тяжелых металлов несколько выше, чем в кукурузе. Наибольшие концентрации свинца (2,0 мг/кг сух.в.), ртути (0,0104 мг/кг сух.в.) и мышьяка (0,025 мг/кг сух.в.) отмечены в соломе, а кадмия (0,086 мг/кг сух.в.) - в семенах подсолнечника. Среднее содержание ртути в побочной продукции кукурузы соответствует ее концентрации в подсолнечнике. Превышений предельно допустимых уровней токсичных элементов в рассматриваемых культурах не обнаружено.
Ключевые слова: кадмий, свинец, ртуть, мышьяк, тяжелые металлы, почва, кукуруза, подсолнечник.
