CC BY
67. Sedykh V.A., Savich V.I., Povetkina N.L. Assessment of the impact of bird manure on the state of soil, air, and water environment// Agrochemical Bulletin. 2013. No. 1. pp. 33-36.
8. Okorkov V.V., Shchukin N.N. The effect and aftereffect of chicken manure on the reserves of mineral nitrogen in soddy-podzolic soil and their connection with the yield of grain crops // Agroecological problems of soil science and agriculture: collection of doc. XVI international scientific and practical conference. Kursk branch of the NGO"Society of Soil Scientists named after V.V. Dokuchaev" (Kursk, April 28-29, 2021). Kursk: FGBNU "Kursk FANC", 2021. pp. 324-329.
9. Okorkov V.V., Shchukin N.N., Okorkova L.A. Effect of chicken manure on changes in the fertility of soddy-podzolic soil //Modern trends in solving agricultural problems based on innovative technologies: a collection of scientific articles. /edited by Doctor of Biological Sciences S.I. Voronov. M.: FGBNU "FITZ Nemchinovka", 2021. pp. 300-309.
THE EFFECT AND AFTEREFFECT OF CHICKEN MANURE ON THE FERTILITY OF SODDY PODZOLIC SOIL AND YIELD OF SPRING WHEAT UNDER CONDITIONS OF THE UPPER VOLGA REGION
V.V. OKORKOV, N.N. SHCHUKIN
Upper Volga Federal Agrarian Research Center ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalskiy rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation
Abstract. Biologized chicken manure (BCM, manure) was applied under spring plowing at a dose of 120 t/ha (control - without fertilizer) in 2019 and in fall-plowed land in 2021. In 2020-2021 there was the aftereffect of the BCM. The effect and aftereffect of BCM changed agrochemical parameters: acidity, the content of mineral nitrogen, labile phosphorus, and exchangeable potassium. The level of improving or negative impact of chicken manure on soil fertility, the productivity of spring wheat, and the ecological state of agricultural landscapes depended on weather conditions. When it comes to the effect of BCM compared with the control, wheat yield in wet 2019 increased by 5.4 times (from 1.75 to 9.46 t/ha), and in dry (June-July) 2021 - only 2.7 times (from 0.81 to 2.18 t/ha). The application of manure in a wet year affected the development of wheat plants (lodging, after spring, lengthening of vegetation). In a dry year, there was no shift in vegetation. A higher concentration of nitrates in the soil above the LOC (1.5-4 times) was noted in all years while applying the manure. A more significant level was a result of a dry year - up to 4 times by the end of the wheat growing season. The aftereffect of the manure did not cause the excess of the LOC of nitrates. The introduction of organic matter into the soil contributed to a greater content of crude protein in the grain: from 12.6 to 16.4% - with manure and up to 18.9% - according to its aftereffect. Along with the annual decrease in the 0-40 cm layer of nitrate nitrogen reserves during the tillering phase of wheat (from 251 kg/ha in 2019 to 139 kg/ha in 2020 and 83 kg/ha in 2021), the grain harvest from 1 ha also consistently decreased (from 9.46 to 4.37 and 2.27 tons). For the ecological safety of agriculture to produce grain on the soddy podzolic soil of the Upper Volga region, it is necessary to match the doses of manure application that ensure the accumulation of N-NO3 in the soil layer of 0-40 cm not higher than the LOC - 180 kg/ha.
Keywords: soddy podzolic soil, chicken manure, agrochemical properties, productivity, spring wheat.
Author details: V.V. Okorkov, Doctor of Sciences (agriculture), chief research fellow, (e-mail: okorkovvv@yandex.ru); N.N. Shchukin, Candidate of Sciences (agriculture), senior research fellow, (e-mail: n9159803437@yandex.ru.).
For citation: Okorkov V.V., Shchukin N.N. The effect and aftereffect of chicken manure on the fertility of soddy podzolic soil and yield of spring wheat under conditions of the Upper Volga region // Vladimir agricolist. 2023. №2. pp. 34-41. DOI:10.24412/2225-2584-2023-2104-34-41.
DOI:10.24412/2225-2584-2023-2104-41-48 УДК 631.46:631.872
ВЛИЯНИЕ СОЛОМЫ И СТВОРОК БОБОВ ЛЮПИНА НА МИКРОБИОМ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ КАРТОФЕЛЯ
И.В. РУСАКОВА, кандидат биологических наук, заместитель директора по научной работе, (e-mail: rusakova.iv@yandex.ru)
Всероссийский научно - исследовательский институт органических удобрений и торфа - филиал ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ»
ул. Прянишникова, д.2., д. Вяткино, Судогодский р-н, Владимирская обл., 601390, Российская Федерация
Резюме. Представлены результаты изучения влияния послеуборочных остатков люпина однолетнего на биологические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайность картофеля. Исследования проводили в 2019 - 2020 гг. в длительном полевом опыте (опытное поле ВНИИОУ, Владимирская обл.), в агроценозах люпина белого (Lupinus albus L., сорт Дега) и картофеля (Solanum tuberosum, сорт Скарб). Установлено, что люпин белый оставляет на 1 т зерна до 2,3 т растительных остатков (солома, стерня, створки бобов). Доля послеуборочных остатков люпина составила 62-73 % от общей надземной биомассы, в т. ч.
соломы и стерни - 31-37 %, створок бобов - 31-36 %. В соломе содержалось 1,87 - 2,99 % азота, в створках - 0,79- 0,99 %. С соломой и стерней люпина в почву поступило 19,4-32,6 кг азота, 2,7-3,6 кг фосфора, 10,7-16,4 кг калия. С учетом створок люпина, масса которых сопоставима с массой соломы, суммарный возврат в почву элементов питания составил 29-45 кг азота, 5,4-8,2 кг фосфора, 25,7-32 кг калия, или 3238, 39, 73-74 % от общего выноса. Заделка соломы люпина без минеральных удобрений сопровождалась увеличением численности аммонифицирующих и целлюлозоразлагающих микроорганизмов в 1,34 и 1,41 раза, содержания микробной биомассы (Смик) на 50-71 мг/кг (18-19%), снижением значений коэффициента олиготрофности (Колиг) с 2,12 до 1,25, коэффициента минерализации (Кмин) - с 2,3 до 2,10 относительно контроля без удобрений. Максимальной численностью и биомассой почвенных микроорганизмов и минимальными значениями Кмин и Колиг характеризовался вариант с внесением соломы люпина на фоне минеральных удобрений. Заделка послеуборочных остатков люпина обеспечила увеличение урожайности картофеля на 24 ц/га на фоне минеральных удобрений и на 12 ц/га по отношению к варианту без удобрений.
Ключевые слова: послеуборочные остатки, солома и створки бобов люпина, численность и биомасса почвенных
g/iaduMipckiu ЗемлеЗЪдеф
№ 2 (104) 2023
микроорганизмов, урожайность картофеля.
Для цитирования: Русакова И.В. Влияние соломы и створок бобов люпина на микробиом дерново- подзолистой почвы и урожайность картофеля // Владимирский земледелец. 2023. №2. С. 41-48. DOI:10.24412/2225-2584-2023-2104-41-48.
Сельскохозяйственное использование,
характеризующееся ежегодным отчуждением большей части биомассы, использованием минеральных удобрений и химических средств защиты растений, как правило, является причиной существенного снижения содержания запасов органического вещества и ухудшения биологического состояния почв. Экономически эффективное и экологически безопасное растениеводство невозможно без снижения химической нагрузки, без оптимизации структуры почвенной микрофлоры и восстановления естественной микробиологической активности почвы [1].
Несмотря на тенденцию увеличения объемов применения органических и минеральных удобрений в нашей стране, наметившуюся в последние 2 года, уровень их внесения остается низким и недостаточным для сохранения почвенного плодородия. Компенсацию отчуждаемых с урожаем элементов питания, восстановление благоприятных условий жизнедеятельности почвенной микрофлоры нужно осуществлять за счет интенсификации применения биологических средств, в т.ч. увеличения объемов и расширения спектра применения послеуборочных растительных остатков. В настоящее время общепризнано, что растительные остатки являются ключевым фактором и важным ресурсом для поддержания плодородия почв в агроэкосистемах и сохранения их устойчивости. Их систематическое удаление имеет весьма значительные отрицательные последствия для плодородия почв: ухудшаются физические, биологические и химические свойства, снижается производительная способность почв и урожайность культур. Использование послеуборочных растительных остатков на удобрение без удаления с поля отвечает современным требованиям сельскохозяйственного производства по обеспечению его низкозатратности, ресурсо - и энергоэкономичности, экологической безопасности. Хотя в настоящее время имеется немало литературных данных по характеру воздействия соломы на почву и урожай сельскохозяйственных культур, вопрос об ее практическом использовании еще далек от окончательного решения [2].
В ряде высокоразвитых агропромышленных стран, с целью повышения продуктивности животноводства и снижения себестоимости продукции, пристальное внимание уделяется высокобелковой бобовой культуре - люпину, зерно которого является ценным компонентов кормовых смесей с высоким содержанием незаменимых аминокислот и белка в целом [3].
Люпин рекомендуется в биологизированных
севооборотах, часто в качестве предшественника картофеля, как средоулучшающая культура, накапливающая азот и улучшающая плодородие почвы. Кроме того, люпин формирует около 30 ц/га соломы, которая характеризуется более узким соотношением азота к углероду, чем солома злаковых культур и может использоваться на удобрение без компенсирующих добавок азота [4].
Достаточно хорошо изучена роль люпина, используемого в качестве сидерального удобрения. Однако практически отсутствуют экспериментальные данные о влиянии послеуборочных остатков однолетнего люпина, выращиваемого на зерно, на плодородие почв и продуктивность культур. В литературе имеется достаточно информации о количестве пожнивно - корневых остатков, остающихся после уборки основной продукции зерновых культур, и вносимых в почву элементов питания, но очень мало экспериментальных данных о размерах поступления фитомассы и элементов питания с послеуборочными остатками люпина.
В научной литературе отсутствует информация о химическом составе и биомассе створок бобов люпина, на долю которых, как показали наши исследования, приходится до 31-36 % суммарной надземной биомассы этой культуры.
Цель исследований - установить размеры и соотношение отчуждаемой растительной продукции (зерна) и возвращаемых в почву растительных остатков люпина однолетнего, количество поступающих в почву элементов питания, влияние послеуборочных остатков на биологическое состояние дерново-подзолистой почвы и урожайность картофеля.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в длительном полевом опыте, заложенном в 1997-1998 гг. на опытном поле Всероссийского НИИ органических удобрений и торфа-филиала ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ». Почва - дерново-подзолистая супесчаная, подстилаемая моренным суглинком, до закладки опыта характеризовалась следующими агрохимическими показателями (Апах): рНкс| - 4,6-4,9 ед.; подвижный фосфор - 65-79; обменный калий - 83-99 мг/кг почвы; Сорг. - 0,52-0,67 %. Севооборот зернопропашной: озимая пшеница - люпин - картофель - ячмень - однолетние травы. Схема опыта включает варианты с внесением минеральных удобрений ежегодно перед посевом культур, соломы зерновых и зернобобовых культур севооборота (озимой пшеницы, люпина и ячменя, осенью после уборки по 3 т/га), а также сочетанием соломы и минеральных удобрений. Исследования проводили в агроценозах люпина белого (Lupinus albus L.), сорт Дега и последующей культуры севооборота - картофеля (Solanum tuberosum), сорт Скарб.
Для проведения данного исследования были выбраны следующие варианты опыта: 1.Без удобрений (контроль); 2. N90P90K120 - фон; 3. Фон+солома люпина 3 т/га;
4. Солома люпина 3 т/га. Виды и дозы удобрений указаны для картофеля.
В опыте солому люпина измельчали (до 7-12 см) одновременно с уборкой зерна комбайном САМПО-500 с измельчителем и равномерно распределяли по делянкам опыта (в вариантах 3 и 4), заделывали в верхний слой (0-10 см) почвы дисковой бороной БДТ-3, через 2-3 недели запахивали плугом ПЛН-3-35 при зяблевой обработке (0-20 см). В вариантах 1 и 2 солому убирали с делянок. Минеральные удобрения вносили перед посевом культур.
Учет массы и структуры надземной биомассы люпина (зерна, соломы, створок бобов) проводили в пробных снопах, отобранных непосредственно перед уборкой. В растительных образцах определяли содержание основных элементов питания: азота, фосфора, калия по соответствующим ГОСТам. Образцы почвы для проведения анализов отбирали тростевым буром (0-20 см), готовили смешанные образцы из 20-30 индивидуальных проб с каждой делянки (42 м2). Биологическое состояние почвы оценивали по следующим показателям: численность микроорганизмов, относящихся к различным эколого-трофическим группам, учитывали на твердых питательных средах: аммонифицирующих на мясо-пептонном агаре (МПА); амилолитических - на крахмало-аммиачном агаре (КАА); целлюлозолитических - на среде Гетчинсона; нитрифицирующих - на водном агаре с аммонийно-магниево-фосфорнокислой солью; олиготрофных - на голодном агаре (ГА) [5]; содержание микробной биомассы (Смик) определяли методом регидратации-экстракции [6]. Микробиологические анализы выполняли в свежих образцах, с пересчетом данных на сухую почву.
Коэффициенты олиготрофности (Колиг), рассчитывали как соотношение численности микроорганизмов на ГА и МПА [5], коэффициент минерализации (Кмин) - как отношение численности микроорганизмов, выросших на КАА, к численности микроорганизмов, учтенных посевом на МПА. Математическую обработку данных проводили с использованием метода дисперсионного анализа, построение графиков в программе Excel 10.
Результаты и обсуждение. Погодные условия вегетационного периода 2019 г., характеризовавшиеся избыточным увлажнением и недостатком тепла в июле-августе, были крайне неблагоприятными для роста люпина. Урожайность зерна люпина, под который осенью 2017, 2018 г. была внесена солома озимой пшеницы, в варианте без удобрений составила (в ср. за 2018-2019 гг.) 11,4 ц/га, на фоне минеральных удобрений (N30P60K60) -ниже на 2,3 ц/га. Прибавка урожайности за счет применения соломы по отношению к фону NPK составила 3,1 ц/га. Самая высокая в опыте урожайность зерна люпина (13,5 ц/га) зафиксирована в варианте с внесением соломы озимой пшеницы без минеральных удобрений. Величина общей надземной биомассы люпина (зерно, солома+стерня,
створки бобов) варьировала от 30,1 ц/га на фоне минеральных удобрений до 36,9 ц/га при многолетнем внесении соломы без минеральных удобрений. В структуре надземной биомассы люпина доля основной товарной продукции (зерно) составила 30-37 %, соломы и стерни -31-37 %, створок бобов - 31-36 % (рис. 1).
По данным литературных источников, соотношение соломы к зерну люпина белого Дега составило 1,37 [7]. В работе [8] коэффициент пересчета зерна люпина в побочную продукцию при урожайности < 20 ц/га составляет 1,7. В данном опыте соотношение соломы к зерну варьировало от 0,80 до 1,21 и было обратно пропорционально урожайности зерна. С учетом массы створок бобов это соотношение значительно увеличилось до 1,73-2,31. Таким образом, экспериментально установлено, что такая культура как люпин однолетний, оставляет на 1 т зерна суммарно (солома, стерня, створки бобов) до 2,31 т растительных остатков.
С товарной продукцией сельскохозяйственных культур ежегодно отчуждаются и выводятся из биологического круговорота большие объемы биофильных элементов. Размеры их выноса из почвы зависят от культуры, величины урожая основной и побочной продукции, ее химического состава.
Химический состав основной и побочной продукции культур варьирует в достаточно широком диапазоне в зависимости от почвенно-климатических условий, применяемых удобрений и других факторов. Анализ химического состава люпина в опыте показал, что самым высоким содержанием азота характеризовалось зерно -от 5,61 до 5,98 %, в послеуборочных остатках содержалось от 1,87 до 2,99 % (в соломе) и 0,79-0,99 % азота (в створках). Послеуборочные остатки отличались высоким содержанием калия, которое составило 1,03-1,61 % в соломе и 1,24-1,43 % в створках бобов. Суммарный вынос элементов питания с урожаем люпина составил: азота - 78,1117,7; фосфора - 14,0-20,9; калия - 34,9-43,6 кг/га (табл. 1). С соломой люпина в почву поступило 19,4-32,6 кг азота, 2,73,6 кг фосфора, 10,7-16,4 кг калия. Если в составе побочной продукции учитывать створки люпина, масса которых
3 25
« 5
■ I
■ ■ ■
1.Без удобрений 2.N30P60K60-4ioh 3. Фон+СОП 3 т/га 4.СОПЗт/га зерно солома ■ створки
Рис. 1. Структура надземной биомассы люпина, (среднее 2018-2019 гг.)
1. Содержание и вынос элементов питания урожаем люпина
Вариант Зерно Солома Створки Всего, кг/га
N Р О 2 5 К2О N Р О 2 5 К2О N Р О 2 5 К2О N Р О 2 5 К2О
1.Без удобрений 5,75 61,0 1,03 10,6 0,87 9,2 1,87 19,4 0,26 2,7 1,03 10,7 0,79 9,6 0,24 2,9 1,24 15,0 90,0 16,2 34,9
2. N30P60K60- фон 5,61 47,7 1,01 8,6 1,01 8,6 1,96 21,6 0,26 2,9 1,44 15,8 0,88 8,8 0,25 2,5 1,39 13,9 78,1 14,0 38,3
3. Фон+солома озимой пшеницы 3 т/га 5,98 56,8 1,1 10,5 1,00 9,5 2,13 21,7 0,34 3,5 1,61 16,4 0,93 9,4 0,21 2,1 1,43 14,4 87,9 16,1 40,3
4. Солома озимой пшеницы 3 т/га 5,77 72,7 1,01 12,7 0,92 11,6 2,99 32,6 0,33 3,6 1,47 16,0 0,99 12,4 0,37 4,6 1,28 16,0 117,7 20,9 43,6
Примечание. Над чертой - %; под чертой - кг/га.
сопоставима с массой соломы, то суммарный возврат в почву элементов питания составил 29-45 кг азота, 5,4-8,2 кг фосфора, 25,7-32 кг калия, или, соответственно, 32-38, 39, 73 - 74% от общего выноса.
Согласно данным, изложенным в работе [9], в побочной продукции люпина содержание N составило - 0,8-1,18; Р2О5-0,25-0,67, К20- 1,14-3,07 %. По данным [10], при заделке соломы люпина в почву с каждой ее тонной возвращается 8,2 кг азота, 4,4 кг фосфора, 17,1 кг калия.
Послеуборочные растительные остатки являются прямым источником биологически доступного углерода и азота для микробной деятельности, поэтому дополнительное их поступление в пахотный слой может в значительной степени оказать влияние на численность, биомассу и активность почвенного микробиома. Методы управления и агротехнологии, которые обеспечивают высокие темпы входа экзогенного углерода в почву, в т.ч. за счет возврата послеуборочных растительных остатков, являющихся трофическим и энергетическим источником, «горячими точками» для микробного населения, создают условия для сохранения и роста микробной биомассы [11].
Как установлено ранее проведенными исследованиями, оставление и заделка в почву послеуборочных остатков сельскохозяйственных культур, являющихся источником биологически активного органического вещества и питательных элементов для почвенной микрофлоры, способствует оптимизации биологического состояния почв [12-14]. По сравнению со злаковыми зернобобовые
культуры характеризуются более высоким соотношением СМ в соломе, которое находится в пределах 40-55 [8], что более благоприятно для почвенных микроорганизмов.
В почве органическое вещество и питательные элементы распределены гетерогенно, и одновременно сосуществуют микроорганизмы с различной требовательностью к источникам питания и энергии. Относительное преобладание той или иной группы зависит, главным образом, от запасов легкодоступного органического вещества.
Как показали проведенные исследования, внесение соломы люпина без минеральных удобрений создало благоприятные условия для роста почвенных микроорганизмов, в наибольшей степени аммонифицирующих и целлюлозоразлагающих, и сопровождалось увеличением численности этих групп относительно контроля без удобрений в 1,34 и 1,41 раза, соответственно (табл. 2). Минеральные удобрения способствовали росту в почве численности всех групп микроорганизмов по сравнению с неудобренным вариантом в 1,51-2,1 раза. Максимальными значениями характеризовался вариант с внесением соломы люпина на фоне минеральных удобрений, причем наиболее существенно (в 1,59 раза) здесь увеличилась численность целлюлозолитических микроорганизмов. Следует отметить, что внесение в почву свежего органического вещества способствовало увеличению численности не
2. Численность микроорганизмов в дерново-подзолистой почве, слой 0-20 см, (среднее за 2019-2020 гг.)
Вариант Численность микроорганизмов, тыс. КОЕ/г почвы Колиг Кмин
аммонифицирующих амилолити-ческих целлюлозо-разлагающих олиготроф-ных нитрифицирующих
1.Без удобрений 4480 10304 13,0 9482 8,6 2,12 2,3
2М90Р90К120-фон 9408 20608 18,1 13888 13,0 1,47 2,19
3. Фон+солома люпина 3 т/га 10304 13888 28,7 10080 12,0 0,98 1,35
4.Солома люпина 3 т/га 6074 12768 18,3 7616 9,9 1,25 2,10
НСР05 1234 2364 4,9 1832 5,4 - -
только зимогенной, но и олиготрофной группы. Однако коэффициент олиготрофности, показывающий долю их по отношению к аммонифицирующим микроорганизмам, в этих вариантах был ниже за счет относительно более высокой численности микроорганизмов на среде МПА, активно растущих при обогащении почвы доступным органическим веществом. Более высокие показатели абсолютной и относительной численности олиготрофов при ежегодном внесении минеральных удобрений косвенно подтверждают превалирование деструктивных процессов трансформации гумуса в этом варианте.
Это факт согласуется с исследованиями [15], где также установлено, что поступление в почву растительных остатков (озимой пшеницы, кукурузы, гороха) стимулировало жизнедеятельность как зимогенной, так и автохтонной микрофлоры.
Коэффициенты минерализации (Км) наиболее высокими -2,3 и 2,19 - были в вариантах «Без удобрений» и «ИРК», обедненных свежим органическим веществом (табл. 2). В вариантах с заделкой соломы люпина этот показатель заметно снизился до 1,35 за счет более высокой численности аммонификаторов, что свидетельствует об изменении направленности микробиологических процессов в сторону синтеза гумуса.
В работе [16] также показано, что с увеличением количества заделываемой соломы, независимо от внесения минерального азота, увеличивалось отношение аммонифицирующих микроорганизмов к ассимилирующим минеральный азот и снижался коэффициент минерализации.
Согласно результатам исследований [17], минеральные удобрения имеют ограниченные прямые эффекты на состояние почвенного микробиома, но могут повысить биологическую активность почвы за счет увеличения продуктивности, количества корнепожнивных остатков, поступления свежего органического вещества в почву.
Микробная биомасса представляет собой транзитно-метаболический пул органического вещества почвы, состоящий из живых микроорганизмов (бактерий и архей, грибов, простейших и некоторых форм свободно живущих нематод). Экспериментально доказано, что 80-90 % гумусовых веществ почвы состоит из остатков микробных клеток и продуктов микробного метаболизма [18]. В литературе имеются данные о положительном влиянии растительных остатков на содержание и запасы микробной биомассы в почве [13, 19, 20].
Анализ содержания микробного углерода (Смик) в почве опыта показал, что минимальным значением этого показателя в оба срока отбора (всходы и после уборки картофеля) - 378 и 280 мг/кг почвы - характеризовался вариант без удобрений. При внесении минеральных удобрений содержание Смик увеличилось на 61-78 мг/кг (16-28 %), при заделке соломы люпина в комбинации с
Без удобрений
1МРК+солома люпина Солома люпина
Рис. 2. Содержание микробной биомассы (Смик) в дерново-подзолистой почве опыта (слой 0-20 см)
минеральными удобрениями - на 139-157 мг/кг (37-56 %). Внесение соломы люпина без добавления минеральных удобрений сопровождалось ростом содержания микробной биомассы в почве на 71-50 мг/кг (19-18 %) (рис. 2).
Использование соломы как удобрения для увеличения урожайности до настоящего времени все еще остается предметом дискуссий, поскольку исследования ее эффективности в различных климатических условиях и типах почв показали неоднозначные, а иногда и противоречивые результаты. В научной литературе и сельскохозяйственной практике имеются сведения как о положительном, так и о депрессирующем влиянии соломы на урожайность культур [21, 22].
В результате исследований в данном опыте установлено, что величина урожайности картофеля без удобрений составила 105 ц/га, прибавка от минеральных удобрений -54 ц/га (табл. 3).
Заделка послеуборочных остатков зернобобового предшественника, обеспечившая возврат в почву более
3. Урожайность картофеля, среднее 2019-2020 гг.
Вариант Урожайность, ц/га Прибавка
к контролю без удобрений к фону минеральных удобрений
ц/га % ц/га %
1.Без удобрений 105 - - - -
2.И90Р90К120-фон 159 54 51 - -
3. Фон+солома люпина 3 т/га 183 78 74 24 15
4.Солома люпина 3 т/га 117 12 11 - -
НСР05= 21,0 ц/га; Р,% = 4,27.
Владишрскш ЗемлеШеЩ)
№ 2 (104) 2023
70% от суммарного выноса элементов питания, способствовала увеличению урожайности картофеля на 24 ц/га на фоне минеральных удобрений и на 12 ц/га по отношению к варианту без удобрений.
Выводы. Таким образом, в результате экспериментальных исследований в полевом опыте установлено, что после уборки люпина однолетнего на 1 т зерна остается до 2,3 т послеуборочных остатков (63,4-69,8 % от общей надземной биомассы), в структуре которых 31-37 % составляют створки бобов. Заделка их в почву позволяет возвратить в биологический
круговорот 32-38 % азота, 39 % фосфора, 73-74% калия от общего выноса. Внесение в пахотный слой дерново-подзолистой супесчаной почвы послеуборочных остатков люпина обеспечило создание благоприятных условий для почвенного микробиома и способствовало увеличению численности аммонифицирующих, амилолитических, целлюлозолитических микроорганизмов, снижению коэффициентов минерализации и олиготрофности, росту микробной биомассы, увеличению урожайности картофеля на 12-24 ц/га.
Литература.
1. Кудеяров В.Н. Почвенно-биогеохимические аспекты состояния земледелия в Российской Федерации // Почвоведение. 2019. № 1. С.109-121.
2. Наполова Г.В., Наполов В.В. Эффективность побочной продукции различных культур в качестве удобрения //Агробизнес и экология. 2015. Т. 2. № 2. С. 209-211.
3. Серая Т.М., Мезенцева Е.Г., Богатырева Е.Н. и др. Продуктивность люпина узколистного на дерново-подзолистой супесчаной почве//Почвоведение и агрохимия. 2011. № 1(46). С. 192-201.
4. Новиков М.Н. Ведущая культура в системе биологизации земледелия // Аграрный вестник Верхневолжья. 2019. № 3(28). С. 41-47.
5. Титова В.И., Козлов А.В. Методы оценки функционирования микробоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества. Н.- Новгород, 2012. 64 с.
6. Благодатский С.А., Благодатская Е.В. Горбенко А.А., Паников Н.С. Регидратационный метод определения биомассы микроорганизмов в почве//Почвоведение. 1987. №4. С. 71-81.
7. Дубинкина Е.А., Беляев Н.Н. Люпин белый и люпин узколистный в условиях Тамбовской области // Зернобобовые и крупяные культуры. 2018. №1. С. 103-106.
8. Богатырева Е.Н., Серая Т.М., Бирюкова О.М., Кирдун Т.М., Белявская Ю.А., Торчило М.М. и др. Коэффициенты пересчета зерна и семян в побочную продукцию и содержание основных элементов питания в побочной продукции сельскохозяйственных культур в Республике Беларусь//Почвоведение и агрохимия. 2016. №. 2. С. 78-89.
9. Методика расчета баланса гумуса Республики Беларусь /РУП «Институт почвоведения и агрохимии». Минск, 2007.20 с.
10. Пехота А.П. Поступление элементов питания с соломой зерновых и зернобобовых культур в дерново-подзолистую супесчаную почву в зависимости от системы удобрения //Почвоведение и агрохимия. 2014. № 2(53). С. 179-185.
11. Kuzyakov Y., Blagodatskaya E. Microbial hotspots and hot moments in soil:concept & review // Soil Biology and Biochemistry. 2015. V. 83. P. 184-199.
12. Емцев В.Т., Ницэ Л.К., Покровский Н.П., Брук М.Х. Развитие микрофлоры и урожайность сельскохозяйственных растений при внесении соломы в почву //Известия ТСХА. 1980. Вып. 2. С. 93-104.
13. Русакова И.В. Об оптимизации биологического состояния дерново-подзолистой почвы // Плодородие. 2006. № 2(29). С. 29-30.
14. Chen Y., Xin L., Liu J., Yuan M., Liu S., Jiang W., Chen J. Changes in bacterial community of soil induced by long-term straw returning // Scientia Agrícola. 2017. V. 74 (5). P. 349-356.
15. Никульников И.М., Безлер Н.В., Боронтов О.К. Влияние удобрений и зяблевой обработки чернозема выщелоченного на почвенную микрофлору и продуктивность культур севооборота //Агрохимия. 2004. № 2. С. 5-12.
16. Лапинскас Э.Б., Пяулокайте-Мотузене Л.П. Влияние минерализации соломы, дозы стартового азота и инокуляции на симбиотическую азотфиксацию клевера лугового //Агрохимия. 2010. № 2. С. 59-66.
17. Bünemann E.K., Schwenke G.D., Zwieten L.V. Impact of agricultural inputs on soil organisms—a review // Australian Journal of Soil Research. 2006. V.44. P. 379-406.
18. Kallenbach C.M., Frey S.D., Grandy, A.S. Direct evidence for microbial-derived soil organic matter formation and its ecophysiological controls//Nat. Commun. 2016. V.7.13630.
19. Kautz T., Wirth S., Ellmer F. Microbial activity in a sandy arable soil is governed by the fertilization regime // European Journal of Soil Biology. 2005. V.40. P. 87-94.
20. Lemtiri A., Degrune F., Barbieux S., Hiel M.P., Chélin M., Parvin N., Vandenbol M.,Francis F., Colinet G. Crop residue management in arable cropping systems under temperate climate. Part 1: Soil biological and chemical (phosphorus and nitrogen) properties. a review// Biotechnologie, Agronomie, Societe, and Environment. 2016. V. 20(S1). Р. 236-244.
21. Использование соломы как органического удобрения/под ред. Е.Н. Мишустина. М.: Наука.1980. 268 с.
22. Мудрых Н.М., Самофалова И.А. Опыт использования растительных остатков в почвах Нечерноземной зоны России (обзор)// Пермский аграрный вестник. 2017. №1 (17). С. 88-97.
References.
1. Kudeyarov V.N. Soil-biogeochemical aspects of the state of agriculture in the Russian Federation
2. Polova G.V., Polov V.V. Efficiency of secondary products of various crops as fertilizer // Agribusiness and ecology. 2015. Vol. 2. No. 2. pp. 209-211.
3. Seraya T.M., Mezentseva E.G., Bogatyreva E.N. et al. Efficiency of blue lupine on soddy-podzolic sandy loamy soil //Soil science and agrochemistry. 2011. No. 1(46). pp. 192-201.
4. Novikov M.N. Leading culture in the system ofbiologization of agriculture //Agrarian Bulletin of the Upper Volga region. 2019. No. 3(28). pp. 41-47.
5. Titova V.I., Kozlov A.V. Methods to assess the functioning of soil microbiocenosis involved in the transformation of organic matter. N.-Novgorod, 2012. 64 p.
6. Blagodatsky S.A., Blagodatskaya E.V. Gorbenko A.A., Panikov N.S. Rehydration method to determine the biomass of microorganisms in the soil // Soil science. 1987. No. 4. pp.71-81.
7. Dubinkina E.A., Belyaev N.N. White lupine and blue lupine in the conditions of the Tambov region // Legumes and cereals. 2018. No. 1. pp. 103-106.
8. Bogatyreva E.N., Seraya T.M., Biryukova O.M., Kirdun T.M., Belyavskaya Yu.A., Torchilo M.M., etc. Coefficients to convert grain and seeds into secondary products and the content of basic nutrients in secondary products of crops in the Republic of Belarus //Soil science and agrochemistry. 2016. No. 2. pp. 78-89.
9. Methodology to calculate the balance of humus in the Republic of Belarus/RUE "Institute of Soil Science and Agrochemistry". Minsk, 2007. 20 p.
10. Pekhota A.P. The supply of nutrients with the straw of grain and leguminous crops to soddy-podzolic sandy loamy soil, depending on the fertilizer system // Soil science and agrochemistry. 2014. No. 2(53). pp. 179-185.
11. Kuzyakov Y., Blagodatskaya E. Microbial hotspots and hot moments in soil:concept & review//Soil Biology and Biochemistry. 2015. V. 83. P. 184-199.
12. Emtsev V.T., Nits L.K., Pokrovsky N.P., Brook M.H. Development of microflora and productivity of agricultural plants when the straw is introduced into the soil // Izvestiya TSKHA. 1980. Vol. 2. pp. 93-104.
13. Rusakova I. V. On optimizing the biological state of soddy-podzolic soil // Fertility. 2006. No. 2(29). pp. 29-30.
14. Chen Y., Xin L., Liu J., Yuan M., Liu S., Jiang W., Chen J. Changes in bacterial community of soil induced by long-term straw returning // Scientia Agrícola. 2017. V. 74 (5). P. 349-356.
15. Nikulnikov I.M., Bezler N.V., Borontov O.K. Influence of fertilizers and autumn tillage of leached chernozem on soil microflora and crop rotation productivity //Agrochemistry. 2004. No. 2. pp.5-12.
16. Lapinskas E.B., Pyaulokaite-Motuzene L.P. Impact of straw mineralization, dose of starting nitrogen, and inoculation on symbiotic nitrogen fixation of red clover //Agrochemistry. 2010. No. 2. pp. 59-66.
17. Bünemann E. K., Schwenke G. D., Zwieten L. V. Impact of agricultural inputs on soil organisms—a review //Australian Journal of Soil Research. 2006. V.44. P. 379-406.
18. Kallenbach C.M., Frey S.D., Grandy, A.S. Direct evidence for microbial-derived soil organic matter formation and its ecophysiological controls//Nat. Commun. 2016. V.7.13630.
19. Kautz T., Wirth S., Ellmer F. Microbial activity in a sandy arable soil is governed by the fertilization regime // European Journal of Soil Biology. 2005. V.40. P. 87-94.
20. Lemtiri A., Degrune F., Barbieux S., Hiel M.P., Chélin M., Parvin N., Vandenbol M.,Francis F., Colinet G. Crop residue management in arable cropping systems under temperate climate. Part 1: Soil biological and chemical (phosphorus and nitrogen) properties. a review// Biotechnologie, Agronomie, Societe, and Environment. 2016. V. 20(S1). P. 236-244.
21. Using straw as organic fertilizer/ed. by E.N. Mishustin. M.: Nauka.1980.268 p.
22. Mudrykh N.M., Samofalova I.A. Experience in the use of plant residues in the soils of the Non-Chernozem zone of Russia (review) // Perm Agrarian Bulletin. 2017. No. 1 (17). pp. 88-97.
IMPACT OF STRAW AND LUPIN BEANS ON THE MICROBIOME OF SODDY-PODZOLIC SOIL AND POTATO YIELD
I.V. RUSAKOVA
Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat - a branch of the Federal State Budget Scientific Institution «Upper Volga Federal Agrarian Scientific Center», ul. Pryanishnikova 2, poselok Vyatkino, Sudogodskiy rayon, Vladimir oblast, 601390, Russian Federation
Abstract. This article describes the impact of post-harvest residues of annual lupine on the biological properties of soddy-podzolic sandy loamy soil and potato yield. The studies were carried out in 2019-2020 in a long-term field experiment (experimental field of RRIOF, Vladimir oblast), in agrocenosis of white lupine (Lupinus albus L., variety Dega) and potato (Solanum tuberosum, variety Skarb). White lupine leaves up to 2.3 tons of plant residues per 1 ton of grain (straw, stubble, bean valve). The proportion of post-harvest residues of lupine was 62-73% of the total above-ground biomass, including straw and stubble - 31-37%, and bean flaps - 31-36%. The straw contained 1.87 - 2.99% nitrogen, in valve - 0.79 - 0.99%. With straw and lupine stubble, 19.4-32.6 kg of nitrogen, 2.7-3.6 kg of phosphorus, and 10.7-16.4 kg of potassium entered the soil. Taking into account lupine leaves, which mass is comparable to that of straw, the total return of nutrients to the soil amounted to 29-45 kg of nitrogen, 5.4-8.2 kg of phosphorus, 25.7-32 kg of potassium, or 32-38, 39, 73-74% of the total removal. The embedding of lupine straw without mineral fertilizers resulted in a greater number of ammonifying and cellulose-decomposing microorganisms by 1.34 and 1.41 times, the content of microbial biomass (Smic) by 50-71 mg/kg (18-19%), and a decrease in the values of the oligotrophic coefficient (Kolig) from 2.12 to 1.25, mineralization coefficient (Kmin) - from 2.3 to 2.10 relative to the control without fertilizers. The maximum number and
gfladuMipckiu ЗешеШеф
№ 2 (104) 2023
biomass of soil microorganisms and the minimum values of Kmin and Kolig had the variant with the introduction of lupine straw against the background of mineral fertilizers. The embedding of lupine post-harvest residues contributed to better potato yield by 24 centners/ha against the background of mineral fertilizers and by 12 centners/ha compared to the variant without fertilizers.
Keywords: post-harvest residues, straw and lupine bean leaves, number, and biomass of soil microorganisms, potato yield. Author details: I.V. Rusakova, Candidate of Sciences (biology), deputy director for scientific work, (e-mail: rusakova.iv@yandex.ru). For citation: Rusakova I.V. Impact of straw and lupin beans on the microbiome of soddy-podzolic soil and potato yield // Vladimir agricolist. 2023. №2. pp. 41-48. DOI:10.24412/2225-2584-2023-2104-41-48.
DOI:10.24412/2225-2584-2023-2104-48-55 УДК 631.547:631.81:631.41
ВЛИЯНИЕ ПОМЕТА КУР НА УРОЖАЙНОСТЬ И СОДЕРЖАНИЕ NPK В ЗЕРНЕ ФУРАЖНЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ
Н.Н. ЩУКИН, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, (e-mail: n9159803437@ yandex.ru)
В.В. ОКОРКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник
Верхневолжский федеральный аграрный научный центр
ул. Центральная, д.3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 602060, Российская Федерация
Резюме. На малоплодородной дерново-подзолистой почве легкосуглинистого гранулометрического состава в 2019-2021 гг. проводились исследования по влиянию внесения биологизированного куриного помета (БКП, помет) в дозе 120 т/га на урожайность и содержание минеральных веществ (NPК) в зерне сортов пшеницы и тритикале яровых, ячменя, пленчатого и голозерного овса. Внесение БКП повысило урожайность яровой пшеницы в 4 раза (с 1,34 до 5,37 т/га) в среднем за 2019-2021гг. Наибольшей урожайностью на фоне удобрения почвы БКП (в среднем за 3 года) характеризовались сорта тритикале (5,73 т/га) и пшеницы (5,19-5,63 т/га), более низкой - ячменя (4,37-4,98 т/га), овса пленчатого (4,19-4,42 т/га) и голозерного (3,08-3,25 т/га). Урожайность всех сортов культур ежегодно снижалась пропорционально снижению содержания нитратного азота в почве. В год действия помета, под влиянием избыточного накопления нитратов в почве, наблюдалось полегание, подгон и удлинение вегетации растений. Пшеница и тритикале наиболее нитратоустойчивые культуры, а наименее -ячмень и овес. Последействие внесения БКП повышало в зерне пшеницы содержание азота (с 2,02 до 3,03%), фосфора (с 1,02 до 1,35%) и сырого протеина (с 12,6 до 18,9%). Очень высоким (19,4-19,5%) содержанием в зерне сырого протеина по последействию помета выделялся голозерный овес; высоким (17,3-18,9%) - ряд сортов пшеницы: Злата, Любава, Виталия и РИМА; средним (14,1-16,7%) - тритикале, ячмень и овес пленчатый и некоторые сорта пшеницы. По комплексу показателей (урожайности, питательности зерна, экологической адаптивности, фенологическим наблюдениям и другим) для посева по агротехнике с использованием БКП рекомендуется использовать следующие сорта культур: яровая пшеница - Злата, Сударыня, Каменка, Ладья, Виталия и РИМА; яровая тритикале - Норманн; ячмень - Московский-86 и Надежный; овес пленчатый - Яков и овес голозерный - Азиль.
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, нитратный азот, зерновые культуры, урожайность, питательность, сырой протеин.
Для цитирования: Щукин Н.Н., Окорков В.В. Влияние помета кур на урожайность и содержание NРК в зерне фуражных культур в условиях Верхневолжья //Владимирский земледелец. 2023. №2. С. 48-55. DOI:10.24412/2225-2584-2023-2104-48-55.
Внедрение в производство интенсивных сортов в условиях Верхневолжья ограничено применением высоко затратных технологий на малоплодородных дерново-подзолистых почвах. При этом птицефабрики региона располагают определенным запасом невостребованного помета, который способен при рациональном использовании частично или полностью заменить минеральные удобрения, снизить затраты на их приобретение и повысить рентабельность производства зерна [1].
Свежий помет сохраняет (в отличие от перепревшего) более высокий резерв органического вещества, улучшает агрохимические свойства, чем заменяет дорогостоящие известкование, фосфоритование и внесение калия на кислых малоплодородных почвах. В результате усиления микробиологических процессов после внесения помета может происходить увеличение содержания нитратного азота в почве до избыточного количества, которое должно регулироваться дозой и равномерностью распределения помета по полю с учетом особенностей почвенно-климатических условий [2,3].
Исследования показывают, что длительно удобряемые пометом дерново-подзолистые и серые лесные почвы характеризуются высокими показателями плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур, рентабельностью их возделывания [4-7].
Для рационального составления полевых севооборотов землепользования птицефабрик следует учитывать их потребность в видовом составе зернофуража. Пшеница -основная, а иногда и единственная зерновая составляющая рационов кормления кур. Тритикале не уступает по питательности зерна пшенице, которую может полностью заменить. Ячмень - второй по значимости зерновой компонент птичьих рационов (до 40%), содержит меньше белка, чем зерно пшеницы и тритикале, но с более оптимальным соотношением незаменимых аминокислот. Голозерный овес является высокобелковой и сбалансированной по аминокислотному составу, жиру и крахмалу зернофуражной культурой, доля которого в рационе кур может составлять 25-40% [8,9]. Пленчатый овес не включают (из-за высокого содержания клетчатки) в высокопитательные рационы кур, но используют при выращивании молодняка (до 10% рациона). Зерном
