CC BY
20
Влияние систематического применения удобрений на баланс органического вещества в чернозёме обыкновенном и продуктивность десятипольных севооборотов
А.В. Парамонов, к.с.-х.н., С.В. Пасько, к.с.-х.н., А.В. Федюшкин, к.с.-х.н., В.И. Медведева, в.н.с., ФГБНУ ФРАНЦ
Значение органического вещества в плодородии почвы трудно переоценить. Практики и исследователи с давних времён обратили внимание на изменение свойств почвы в сторону их ухудшения при длительном сельскохозяйственном использовании. В России ещё в прошлом столетии в результате распашки почва лишалась своего естественного покрова — мощной растительности и дёрна, оставаясь не защищённой от внешних воздействий, утратила структуру и значительное количество питательных веществ [1].
Наиболее эффективным приёмом достижения бездефицитного баланса органического вещества в почве служит внесение органических удобрений [2, 3].
Рост плодородия почвы вызывает увеличение урожайности сельскохозяйственных культур. Поэтому повышение плодородия почв и стабильности сельскохозяйственного производства остаётся главной задачей поддержания бездефицитного или создания положительного баланса гумуса [4—6].
Основной целью проведённого нами исследования являлось определение доз органических и минеральных удобрений, внесение которых обеспечивало бы бездефицитный баланс органического вещества в чернозёме обыкновенном в условиях Приазовской зоны Ростовской области в севооборотах различной конструкции.
Материал и методы исследования. Объектами исследования служили почва опытного участка и нормы внесения органических и минеральных удобрений. Исследование проводилось на опытном поле отдела общего земледелия в стационаре Б, заложенном в 1985 г. в ФГБНУ «ДЗНИИСХ».
Изучали два севооборота с различным соотношением посевных площадей возделываемых культур. В зернопаропропашном севообороте Б1 культуры и предшественники чередовались в следующем порядке: пар, озимая пшеница, подсолнечник, озимая пшеница, ячмень, горох, озимая пшеница, кукуруза на силос, озимая пшеница, озимая рожь. В зернопаротравянопропашном севообороте Б2 их чередование было следующим: пар, озимая пшеница, кукуруза на зерно, ячмень + люцерна, люцерна, люцерна, озимая пшеница, кукуруза на силос, озимая пшеница, подсолнечник.
В данном опыте изучали три системы удобрений: 0 — контроль, I — средние дозы органо-минеральных удобрений, II — повышенные дозы органо-минеральных удобрений, III — органическая система удобрений (табл. 1).
Почва опытного участка — чернозём обыкновенный среднемощный тяжелосуглинистый на лёссовидном суглинке. Мощность изучаемого пахотного горизонта 30 см. Содержание гумуса в данном слое почвы при закладке опыта составляло 4,03%; плотность почвы пахотного горизонта — 1,1 г/см3; содержание валового азота — 0,22—0,24%, общего фосфора — 0,17—0,18%, калия — 2,3—2,4%, минерального азота и подвижного фосфора — низкое, обменного калия — повышенное. Свободные карбонаты присутствуют, как правило, с поверхности.
Сумма поглощённых оснований в пахотном слое в среднем составляет 40 смоль (экв)/кг почвы, в её составе более всего кальция — 85%, магния — около 10%, натрия — 3%. Реакция почвенной среды Ап нейтральная или слабощелочная. В нижних горизонтах при изменении соотношения обменных катионов в сторону увеличения магния она становится более щёлочной.
Эксперимент проводился согласно методике полевого опыта [7]. Повторность опыта — трёхкрат-
1. Схема внесения удобрений стационара Б
Вариант Севооборот Б1 Севооборот Б2
ротация ротация
1-я 2-я 3-я 1-я 2-я 3-я
0 - - - - - -
I навоз, 7 т + N43P30K24 навоз, 6 т + N42P30K24 навоз, 6,3 т + N44P30K24 навоз, 5 т + N34P36K30 навоз, 4 т + N27P31K27 навоз, 4 т + N27P31K27
II навоз, 11,2 т + N64P42K42 навоз, 7 т + N60P29K29 N58 навоз, 7,6 т + N57P50K44 навоз, 5,6 т + N44P34K34 N38
III навоз, 15 т навоз, 14 т навоз, 12 т + N40 навоз, 10,5 т навоз, 10 т навоз, 8 т + N23
Примечание: дозировки органических удобрений приведены в т/га, а минеральных — в кг/га площади севооборота
ная, расположение делянок — рендомизированное. Общая площадь делянки — 194,4 м2. Агротехника сельскохозяйственных культур — общепринятая в данной почвенно-климатической зоне. Учёт урожая трав проводился вручную, остальных культур — механизированно. Расчёт баланса гумуса производился по методике, предложенной А.В. Лабынцевым [8].
Результаты исследования. Сравнение расходной части баланса показало, что по выносу азота по каждому варианту удобрений и без внесения таковых севооборот Б2 имел значения этого показателя выше, чем севооборот Б1. Предположительно это объясняется тем, что структура севооборота Б1 включает в себя на 10% меньше площадей, занятых пропашными культурами, в посевах которых из-за длительного содержания почвы по типу пара до момента их посева и наличия широких междурядий минерализация гумуса проходила более интенсивно, чем под посевами культур сплошного высева [8].
В изучаемых севооборотах при эксплуатации пашни без внесения удобрений, поступающих в почву, растительных остатков не хватало для компенсации минерализации углерода, вследствие чего его баланс имел отрицательные значения — -3553—2154 кг/га за 1-ю ротацию (табл. 2), с более низкими величинами данного показателя в се-
вообороте без многолетних трав. Новообразование углерода в севообороте Б1 по всем удобряемым вариантам было более высоким, чем в севообороте с люцерной, из-за существенно больших объёмов внесения удобрений (табл. 1). Данная закономерность характерна для всех трёх ротаций.
В обоих севооборотах, как в 1-й, так и во 2-й ротациях, каждая из применяемых систем удобрений позволяла не только получать положительный баланс углерода, но и увеличивать его с течением времени. Наилучшие результаты за этот период времени были получены в севообороте без люцерны от внесения только органических удобрений III вар. Баланс гумуса (С) в этом варианте увеличился на 1809,7 кг/га. Несколько менее эффективным было совместное применение органических и минеральных удобрений в повышенных дозах (II вар.). По сравнению с 1-й ротацией во 2-й баланс гумуса (С) во II вар. опыта увеличился на 1739 кг/га. Наименее эффективно было внесение средних доз минеральных удобрений I вар. Баланс гумуса (С) в данный период в этом случае увеличился на 1502 кг/га. Во 2-й ротации, как в первом, так и во втором севооборотах, на контрольном варианте опыта баланс гумуса (С) был существенно менее отрицательным, чем в 1-й и 3-й ротациях.
2. Баланс углерода в севооборотах, кг/га
Вынос Поступление Минерализация Новообразование Баланс
азота азота углерода углерода углерода
Севооборот Б1, 1-я ротация
0 1012,94 372,20 6407,42 2853,57 -3553,85
I 1163,38 686,14 4772,40 5531,41 759,01
II 1277,14 864,47 4126,65 4424,55 297,89
III 1171,94 586,35 5500,97 7039,19 1183,25
2-я ротация
0 770,89 329,50 4413,86 2489,90 -1923,96
I 939,24 645,16 2940,87 5202,53 2261,66
II 1017,67 816,51 2011,64 4047,83 2036,19
III 903,49 539,00 3314,55 6638,74 2993,87
3-я ротация
0 854,00 403,17 4508,33 2816,51 -1691,82
I 1060,60 733,12 3274,80 5450,07 2175,27
II 1143,28 743,72 3995,57 3329,13 -666,44
III 1070,19 790,30 2742,30 7715,6 4916,70
Севооборот Б2, 1-я ротация
0 1076,66 545,28 5313,88 3348,41 -2154,04
I 1255,93 840,83 4151,01 5343,94 1190,938
II 1362,61 1064,92 2976,86 3826,18 848,3815
III 1269,83 778,72 4911,13 6620,13 1710,277
2-я ротация
0 872,35 500,01 3723,44 3027,19 -833,81
I 1015,17 740,26 2749,12 4953,20 2202,24
II 1098,44 877,55 2208,84 3410,28 1200,48
III 1024,10 673,03 3510,64 6240,83 2731,41
3-я ротация
0 972,57 526,36 4462,03 3218,05 -1376,12
I 1154,43 768,39 3860,38 5209,49 1347,25
II 1219,80 792,52 4272,82 3629,16 -644,34
III 1169,71 794,97 3747,38 6498,63 2751,99
Данный факт объясняется тем, что в указанный период времени частым явлением были неблагоприятные погодные условия, в результате чего снизилась продуктивность севооборота (рис. 1, 2). По нашим данным, за время проведения опытов неблагоприятные погодные условия складывались в следующие периоды: 1986-1987, 1994-1995, 1998— 1999, 2002—2003 гг. Это обуславливало понижение количества поступающего в почву углерода с растительными и пожнивными остатками (рис. 3, 4), однако при этом уменьшился и вынос азота, что положительно сказывалось на балансе гумуса (С).
Особенно неблагоприятным был 2002/03 с.-х. год. В период с апреля по май выпадение атмосферных осадков отсутствовало, что привело к снижению урожайности озимой пшеницы до 11—15,5 ц/га. Яровые культуры также значительно понизили выход продукции с единицы площади.
Во 2-й ротации, как в первом, так и во втором севооборотах, их продуктивность и поступление углерода в почву с растительными остатками были наименьшими за весь период проведения исследования, что способствовало значительному понижению баланса углерода (С) по каждой из изучаемых систем внесения удобрений.
В третьей ротации севооборотов из-за резкого подорожания минеральных удобрений и падения уровня производства продукции животноводства,
а как следствие, снижения объёмов выхода навоза, который стал дефицитом, схема внесения удобрений была изменена. Во II вар. опыта вместо повышенных дозировок органо-минеральных удобрений вносили только азотные удобрения, что привело к резкому снижению баланса углерода в обоих севооборотах.
В III вар. опыта было сокращено внесение органических удобрений на 2 т/га. Вместе с тем для компенсации азота, израсходованного бактериями на разложение органических остатков, было введено внесение минеральных азотных удобрений, во II вар. — в общей дозе 23 и в I — 40 кг д.в./га площади севооборота (табл.). В результате этого в севообороте с многолетними травами баланс гумуса (С) незначительно вырос. В севообороте без люцерны внесение 12 т навоза + на 1 га площади севооборота привело к увеличению баланса углерода с 2993,87 до 4916,70 кг/га.
1-я и 3-я ротации были приблизительно равными по продуктивности севооборотов (рис. 1, 2). Учитывая, что в 3-й ротации во II вар. опыта обоих севооборотов вносились только азотные удобрения, можно говорить о наличии длительного последействия применения органических и минеральных удобрений, которое позволяет получать продукцию растениеводства в прежних объёмах на протяжении по крайней мере 10 лет.
5 4.5 4 3,5 3 2,5 г 1,5 1
0.5 |—
о
4.51
4.05
3.42
2,57
м
С12 4,06
Ш
Л
ш I рОТЭЦИЯ I 2 ротации л 3 ротации
5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1
0,5
□
4,5
3,46
I»
3,72
3 35 4,05
« м
11 ротации
■ 2 ротации
■ 3 ротации
Рис. 1 - Продуктивность севооборота Б1 в зависимо- Рис. сти от ротации и фона удобрений, т/га
2 - Продуктивность севооборота Б2 в зависимости от ротации и фона удобрений, т/га
2200
2150
2252,8
2232,1 и1 ротация > 2 ротации ■ 3 ротации
Рис. 3 - Суммарное поступление углерода в почву Рис. только с растительными остатками в севообороте Б1 за ротацию в зависимости от фона удобрений, кг/га
4 - Суммарное поступление углерода в почву только с растительными остатками в севообороте Б2 за ротацию в зависимости от фона удобрений, кг/га
Выводы. В условиях Приазовской зоны Ростовской области для достижения положительного баланса гумуса в десятипольном зернопаропро-пашном севообороте необходимо вносить на 1 га площади севооборота навоз, 6,3 т + ^4Р30К24 или навоз, 12 т и 40 кг д.в. азотных минеральных удобрений. Для достижения аналогичных результатов в деситипольном зернопаротравянопропашном севообороте следует применять навоз, 4 т + ^7Р31К27 или навоз, 8 т +
Десятипольный зернопаротравянопропашной севооборот с 30% люцерны в структуре его посевных площадей позволяет сохранять плодородие почвы и обеспечивать положительный баланс органического вещества, используя меньшее количество удобрений на 1 га площади севооборота.
Систематическое и длительное внесение повышенных дозировок органо-минеральных удобрений на протяжении 20 лет эксплуатации пашни имеет продолжительное последействие. При переходе на внесение только азотных удобрений в прежних дозах позволяет получать продуктивность севооборотов на первоначальном уровне, по крайней мере в течение одной ротации севооборота. При этом баланс углерода будет носить резко отрицательный характер, что с течением времени, вероятно, приведёт к снижению плодородия почвы.
Литература
1. Шапошникова И.М. Плодородие почвы целины и пашни при многолетнем возделывании сельскохозяйственных культур / Шапошникова И.М., Новиков А.А., Медведева В.И. // Повышение плодородия почв в Ростовской области. Зерноград, 1982. С. 21-27.
2. Лабынцев А.В. Изменение гумусного состояния обыкновенного чернозёма в севооборотах при различных системах удобрения // Применение удобрений и средств защиты растений для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и плодородия почв в Ростовской области. Сб. науч. трудов п. Персиановский, 2002. С. 38-44.
3. Лабынцев А.В. Сохранение плодородия чернозёма обыкновенного Северного Кавказа и повышение продуктивности пашни: автореферат на соискание уч. степ. док. с.-х. наук, Рассвет, 2002. С. 44.
4. Лабынцев А.В., Сивашов В.Ю., Бондаренко С.Г., Целуй-ко О.А., Медведева В.И., Авилов А.С., Кравченко А.Н. Технология насыщения пахотного слоя почвы органическим веществом однолетних и многолетних агроценозов. 2010. С. 26.
5. Лабынцев А.В., Целуйко О.А., Пасько С.В., Авилов А.С., Кравченко А.Н., Гринько А.В. Система дифференцированного применения удобрений в севооборотах Ростовской области. Рекомендации. п Рассвет. 2010. 30 с.
6. Новиков А.А. Гумус чернозёмов обыкновенных при внесении удобрений и эффективность возделываемых сельскохозяйственных культур. Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. № 2 (26). 2017. С. 131-143.
7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М., 1985. № 14 351 с.
8. Лабынцев А.В., Сивашов В.Ю., Целуйко О.А., Пасько С.В., Назаренко О.Г., Ильинская И.Н., Медведева В.И., Авилов А.С., Кравченко А.Н., Гринько А.В., Романова Л.К. Нормативы и методика применения побочной продукции сельскохозяйственных культур для обеспечения бездефицитного баланса органического вещества в почвах на землях сельскохозяйственного назначения. п. Рассвет, 2010. 48 с.
Эффективность систем основной обработки почвы под культуры полевого звена севооборота в Центральном Предкавказье
Ю.А. Кузыченко, д.с.-х.н, ФГБНУ Северо-Кавказский ФНАЦ
Различные приёмы основной обработки почвы значительно снижают плотность пахотного слоя за счёт изменения объёма порового пространства, а следовательно, изменяются показатели водопроницаемости [1]. Эти водно-физические факторы оказывают определённое влияние на урожайность культур в звене занятого пара [2—5].
Цель исследования — установить наиболее эффективную систему основной обработки почвы под культуры звена севооборота с занятым паром.
Материал и методы исследования. Исследование проводилось на стационарном опыте ФГБНУ СНИИСХ в полевом звене севооборота: занятый пар — озимая пшеница — озимая пшеница, типичном для зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края зернопаропропашном севообороте (овсяно-гороховая смесь — озимая пшеница — озимая пшеница — кукуруза на зерно — яровой ячмень). Почва — чернозём обыкновенный, малогумусный, среднемощный, среднесуглинистый. Содержание гумуса в слое 0—20 см — 3,9%, подвижного фос-
фора — 19,5 мг/кг, обменного калия — 198 мг/кг почвы. В опыте изучались три варианта основной обработки почвы на глубину 20—22 см под все культуры звена севооборота с применением: плуга ПЛН-5-35; плуга со стойками СИБИМЭ; чизель-ного плуга ПЧ-4,5, вариант с комбинированием орудий основной обработки под отдельные культуры севооборота: под занятый пар — обработка плугом со стойками СИБИМЭ на 20—22 см; под озимую пшеницу после занятого пара — чизелева-ние плугом ПЧ-4,5 на глубину 10—12 см; под 2-ю озимую пшеницу — вспашка плугом ПЛН-5-35 на глубину 20—22 см, а также вариант с постоянной минимальной дисковой основной обработкой почвы на глубину 10—12 см тяжёлой бороной БДТ-3 на фоне летне-осеннего применения гербицида Раундап по необработанной стерне в дозе 2 л/га. Предпосевная культивация проводилась паровым культиватором КПС 4 + 4БЗСС-1. Доза удобрений на весь период ротации севооборота составляла Р300К250 под основную обработку в поле занятого пара на всех вариантах опыта, а под предпосевную культивацию: в поле озимой пшеницы после занятого пара — в поле второй
