CC BY
57
ПЛОДОРОДИЕ
УДК 631.51.01: 631.423.3
Влияние технологии Мо-йМ на содержание питательных элементов в черноземе выщелоченном лесостепи Западной Сибири
А.Н. ВЛАСЕНКО, академик РАН, директор Н.Г. ВЛАСЕНКО, член-корреспондент РАН, зав. научно-исследовательским центром (e-mail: vlas_nata@ngs.ru) Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства, п. Краснообск, Новосибирская обл., 630501, Российская Федерация
В условиях лесостепи Западной Сибири в длительном стационарном опыте проведено сравнение количества нитратного азота, фосфора и калия в черноземе выщелоченном среднесуглинистом при выращивании яровой пшеницы по No-till и технологии, основанной на глубоком рыхлении. Содержание нитратного азота в метровом слое почвы перед посевом яровой пшеницы при выращивании культуры по No-till в среднем по опыту в контроле составляло 54,60±5,90 кг/га, в варианте с комплексным внесением агро-химикатов - 64,94±12,56 кг/га, по традиционной - 48,93±10,75 и 60,96±16,71 кг/ га соответственно. Отмечена устойчивая тенденция улучшения обеспеченности этим питательным элементом при выращивании яровой пшеницы по No-till технологии, в сравнении с традиционной: на фоне естественного плодородия почвы на 11,6%, в вариантах с комплексным применением удобрений и средств защиты растений - на 6,5%. При этом в севообороте с горчицей содержание нитратного азота было больше, чем в севообороте с овсом: при технологии, основанной на глубоком рыхлении, на 24,8%, в варианте с No-till - на 11,6%. Обе технологии создают сходные условия фосфорного и калийного питания растений. Содержание легкодоступного фосфора (по Карпинскому, Замятиной) в слое 0-40 см при обычной технологии в среднем по опыту составило 0,48 мг/кг почвы, при технологии No-till - 0,45 мг/кг. В большей степени величина этого показателя изменялась при внесении средств химизации: в контроле -0,40 мг/кг почвы, в варианте с применением удобрений и средств защиты растений -0,50 мг/кг почвы. Выявлена тенденция к снижению подвижных форм калия в слое почвы 0-40 см с течением времени, в среднем по опыту в варианте с обработкой почвы - 91,2 мг/кг, No-till - 84,8 мг/кг почвы.
Ключевые слова: технология, No-till, безотвальное рыхление, яровая пшеница,
чернозем выщелоченный, нитратный азот, фосфор, калий.
Для цитирования: Власенко А.Н., Вла-сенко Н.Г. Влияние технологии No-till на содержание питательных элементов в черноземе выщелоченном лесостепи Западной Сибири//Земледелие. 2016. №3. С. 17-19.
Разные приемы обработки почвы и их интенсивность в совокупности с гидротермическими условиями неоднозначно воздействуют на процессы образования, накопления и распределения питательных веществ, особенно в верхнем ее слое. В системе No-till пахотного горизонта не существует. Он уступает место слою, насыщенному органическими растительными остатками, которые влияют на свойства почвы: температуру, содержание влаги, аэрацию. От этих изменений может зависеть то, насколько эффективно азотные удобрения и азот пожнивных остатков будут использованы сельскохозяйственными культурами.
Хорошо известно, что при минимизации обработки почвы доля подвижных минеральных соединений азота в ней уменьшается, микробиологическая активность снижается, а потери от денитрификации возрастают [1, 2]. При технологии No-till трансформация микробной популяции почвы ассоциируется с увеличением количества растительных остатков на поверхности почвы. И для первых лет ее использования характерен дефицит доступных форм азота, когда иммобилизация превышает минерализацию [3, 4]. В то же время отмечается рост фиксации азота в почвенном органическом веществе, а это ведет к улучшению структуры почвы, повышению ее удерживающей способности, накоплению плодородного слоя, увеличению сопротивляемости ветровой и водной эрозии [5-7]. Таким образом, более медленное разложение растительных остатков, с одной стороны, выступает необходимым условием накопления перегноя, с другой - обеспечивает постепенное высвобожде-
ние минеральных форм азота в течение не одного, а нескольких вегетационных периодов [8].
Относительно влияния сокращения обработки почвы на условия фосфорного питания растений также нет единого мнения. С одной стороны, есть сведения, что длительная минимизация способствует накоплению подвижного фосфора [9-11], с другой, что не оказывает существенного воздействия на величину этого показателя [12]. Недостаточно данных и об изменениях, обусловленных минимизацией почвообработок, калийного режима питания растений.
В связи с этим, цель наших исследований заключалась в сравнительном изучении обеспеченности почвы основными элементами минерального питания растений при возделывании сельскохозяйственных культур по технологии No-till и традиционной технологии на основе глубокого рыхления.
Работа выполнена на опытном поле СибНИИЗиХ в ОПХ «Элитное» Новосибирской области, расположенном в лесостепи Западной Сибири. Почва экспериментального участка - чернозем выщелоченный среднесуглини-стый, средней мощности, содержание гумуса в слое 0-30 см около 5%, общего азота - 0,34%, валового фосфора 0,30%, рН = 6,7-6,8 [13].
Перед закладкой стационарного опыта среднее содержание подвижного фосфора и калия по Чирикову в слое почвы 0-40 см составляло 280 и 96 мг/кг почвы соответственно. Степень подвижности фосфора (по Карпинскому, Замятиной) находилась на уровне 0,36 мг/кг почвы, что соответствует границе между низкой и средней обеспеченностью.
Стационарный опыт заложен в 2008 г и ведется до сих пор. В нем сравниваются две технологии (фактор А) -традиционная (зябь глубокая плоскорезная, стойки СибИМЭ, предпосевная культивация и посев СЗП-3,6) и No-till (прямой посев по необработанной стерне сеялкой, оборудованной анкерными сошниками шириной 2 см), в двух трехпольных севооборотах (фактор В), где в качестве основной культуры выступает яровая мягкая пшеница, а в е роли фитосанитарных и средообразую- л щих - овес и горчица сарептская. д
Уровни применения средств химиза- е ции (фактор С) включают контроль (без | удобрений и пестицидов до 2009 г, с № 2010 г без удобрений + противодвудоль- 3 ный гербицид) и комплексное использо- м вание агрохимикатов (средства защиты 1 растений и минеральные удобрения в 6
Вариант Традиционная No -till
контроль удобрения+ средства защиты контроль удобрения+ средства защиты
Пшеница по овсу 42,23±4,01 55,73±21,09 52,53±7,02 63,57±7,10
Вторая пшеница по овсу 42,03±3,23 55,53±14,93 52,67±3,74 57,30±5,89
Среднее по севообороту с овсом 42,13±3,30 55,63±15,98 52,60±5,03 60,43±6,78
Пшеница по горчице 57,33±8,49 62,47±22,37 59,53±5,43 74,50±15,39
Вторая пшеница по горчице 54,16±15,97 70,10±12,44 53,73±7,00 64,40±15,32
Среднее по севообороту с горчицей 55,75±11,57 66,28±17,07 56,63±6,44 69,45±14,81
Среднее 48,93±10,75 60,96±16,71 54,60±5,90 64,94±12,56
дозе М60Р20). Удобрения вносятся локально - в виде аммиачной селитры и аммофоса. Защита растений осуществляется в соответствии с фитосанитарной ситуацией и включает протравливание семян зерновых фунгицидом, в фазе кущения зерновых обработку пшеницы граминицидом и дикотицидом, овса -только противодвудольным гербицидом, в фазе флаг-лист - начало колошения - баковой смесью фунгицидов и инсектицида против листостеблевых инфекций и пшеничного трипса. На горчице - опрыскивание в фазе всходов против земляных блошек инсектицидом, в фазе розетка - начало стеблевания -противозлаковым гербицидом.
Площадь делянки по факторуА - 130 м х 20 м = 2 600 м2, В - 66 м х 20 м = 1 320 м2, С1 - 4 м х 20 м = 80 м2, С2 - 16 м х 20 м = 320 м2. Повторность опыта 3-х кратная.
Почвенные образцы для анализа отбирали в вариантах с различным уровнем применения удобрений и средств защиты растений от вредных организмов двух изучаемых технологий, во втором и третьем полях каждого севооборота перед посевом яровой пшеницы: на нитратный азот из слоя 0-100 см; на подвижный фосфор и калий - 0-20 и 20-40 см. Размеры запасов нитратного азота определяли ионоселективным методом, подвижного калия и фосфора методом Чирикова, степень подвижности фосфат-ионов -методом Карпинского и Замятиной.
Годы проведения исследований различались по метеоусловиям. Вегетационный период 2008 г отличался
повышенной теплообеспеченностью и дефицитом осадков, 2009 п характеризовался как умеренно увлажненный с умеренной теплообеспеченностью. Теплообеспеченность периода вегетации 2010 п также была умеренной, но ощущался недостаток осадков. В 2011 п наблюдалась засуха в первой половине вепетации, температура воздуха за май-авпуст была близка к среднемнополетним значениям, 2012 п. характеризовался как острозасушливый в течение всепо вепетационнопо периода с высокими температурами воздуха, 2013 п отличался большим приходом атмосферной влапи и повышенной теплообеспечен-ностью. По пидрометеоролопическим показателям вепетационный период 2014 п характеризовался резкой сменой прохладных влажных периодов жаркими с дефицитом осадков.
Исследования показали, что в первую ротацию севооборотов, копда содержание нитратов в слое почвы 0-100 см учитывали на фоне без внесения удобрений, при осеннем рыхлении перед посевом пшеницы величина этопо показателя составляла 80 кп/па, в варианте No-till она была на 17% меньше. Во вторую и начале третьей ротации не выявлено существенных отличий по содержанию этопо питательнопо элемента в почве при обеих технолопиях. Но наблюдалась устойчивая тенденция повышения количества нитратнопо азота в почве при использовании технолопии No-till, в сравнении с традиционной: без внесения удобрений в среднем на 11,6%, при
комплексном применении удобрений и средств защиты растений - на 6,5% (табл. 1). Независимо от технолопии возделывания содержание нитратнопо азота перед посевом пшеницы при наличии в структуре посевных площадей порчицы было больше, чем в севообороте совсом:в варианте страдиционной технолопией на 24,8%, с No-till - на11,6%. Эти данные подтверждают результаты определения биолопической активности почвы: разложение целлюлозы при технолопии No-till было на 6,5% выше, чем в варианте с плубоким безотвальным рыхлением почвы. Внесение удобрений и средств защиты растений повышало величину этопо показателя, по сравнению с неудобренными вариантами, на 9,8%. При комплексном использовании средств интенсификации на поверхности почвы при технолопии No-till в среднем за 2011-2013 пп накапливалось до 256 п/м2 растительных остатков, а на фоне естественнопо плодородия почвы их было на 42% меньше. В вариантах с традиционной технолопией растительные остатки заделывали в почву при осенней обработке, поэтому их было меньше на 43 и 32% соответственно. При весенней обработке почвы растительные остатки заделывали практически полностью.
Количество подвижных форм фосфора, определяемое по методу Чирикова, за поды опыта практически не изменилось (табл. 2). Содержание лепкодоступнопо фосфора, определяе-мопо методом Карпинскопо и Замятиной, перед посевом пшеницы в слое почвы
2. Обеспеченность чернозема выщелоченного основными элементами минерального питания
перед посевом культур (2011-2014 гг.)
Уровень химизации Предшествующая культура в севообороте Содержание в слое почвы 0-40 см
К2О, мп/кп почвы (по Чирикову) Р2О5, мп/кп почвы (по Чирикову) Р2О5, мп/кп почвы (по Карпинскому, Замятиной)
Без удобрения + гербицид
Удобрения + средства защиты Без удобрения + гербицид
Удобрения + средства защиты
Без удобрения + гербицид
Удобрения + средства защиты Без удобрения + гербицид
Удобрения + средства защиты_
а
Р
Технология на основе глубокого безотвального рыхления
283,9 ± 13,8
286.3 ± 11,6
294.0 ± 7,4 286,6 ± 8,2
298.4 ± 6,8 302,9 ± 13,2
302.1 ± 8,9 294,6 ± 12,1
1-я пшеница
2-я пшеница
1-я пшеница
2-я пшеница
1-я пшеница
2-я пшеница
1-я пшеница
2-я пшеница
1-я пшеница
2-я пшеница
1-я пшеница
2-я пшеница
1-я пшеница
2-я пшеница
1-я пшеница
2-я пшеница
95.7 ± 5,7 74,6 ± 2,3
97.8 ± 5,6 93,6 ± 5,9
92.5 ± 3,9
90.6 ± 4,7 97,3 ± 3,5
87.3 ± 4,5 Технология No-till
88,6 ± 6,8
87.4 ± 4,4
81.5 ± 4,2
83.6 ± 6,6 89,1 ± 5,8 83,3 ± 7,0 80,6 ± 6,3 84,1 ± 3,9
297,5 ± 14,6 269,4 ± 12,4 285,4 ± 11,3 289,8 ± 15,0 287,4 ± 10,0 271,8 ± 11,7 271,3 ± 14,9 285,8 ± 14,0
0,41 ± 0,05 0,37 ± 0,06 0,51 ± 0,09 0,48 ± 0,07 0,47 ± 0,08 0,51 ± 0,08 0,54 ± 0,06 0,56 ± 0,08
0,40 ± 0,12 0,35 ± 0,06 0,52 ± 0,09 0,45 ± 0,09 0,33 ± 0,04 0,51 ± 0,12 0,45 ± 0,07 0,56 ± 0,08
14. Якименко В.Н. Калий в агроценозах Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. 231 с.
Influence of No-till Technology
on the Content of Nutrients in Leached Chernozem of Forest-Steppe of the Western Siberia
A.N. Vlasenko, N.G. Vlasenko
Siberian Researches Institute of Soil Management and Chemicalization of Agriculture, Krasnoobsk, Novosibirskaya obl., 630501, Russian Federation
0-40 см соответствовало, в большинстве случаев, уровню средней обеспеченности этим элементом питания растений и сильнее варьировало под влиянием условий года - от 0,31 до 0,62 мг/кг почвы. Результаты исследования также свидетельствуют, что оно достоверно изменялось при использовании средств химизации. В среднем по опыту перед посевом пшеницы в слое почвы 0-40 см в контроле (без удобрений) содержание фосфора по Карпинскому, Замятиной составляло 0,40 мг/кг почвы, на фоне применения комплекса средств интенсификации - 0,50 мг/кг почвы. В слое 0-20 см эти различия были более резкими -0,57 и 0,79 мг/кг почвы соответственно. Отмечено также, что в севообороте с овсом величина этого показателя в слое почвы 0-40 см постепенно снижалась от первой пшеницы ко второй, в севообороте с горчицей этого не происходило.
Содержание подвижных форм калия в слое почвы 0-40 см перед посевом пшеницы не зависело от севооборота и уровня применения агрохимикатов. В то же время величины этого показателя в 2013 и 2014 гг достоверно отличались от стартовых: 85,5 и 85 мг/кг почвы при традиционной технологии и 76,8 и 71,1 мг/кг почвы в варианте с No-till. В целом с течением времени просматривается тенденция к снижению количества подвижного калия, особенно при No-till.
Известно, что на почвах, исходно богатых подвижными формами калия, в условиях интенсивных агроценозов его природные запасы через 5-10 лет (при отчуждении основной и побочной растительной продукции) становятся фактором, лимитирующим урожайность [14]. При отчуждении только основной продукции и максимальном сохранении растительных остатков этот периодможет быть более длительным. В то же время необходим мониторинг содержания подвижных форм калия, который позволит отследить возникновение его дефицита.
В среднем за 2011, 2013-2014 гг урожайность пшеницы, независимо от технологии возделывания, в контроле составила 1,9 т/га. При комплексном применении удобрений и средств защиты в варианте с традиционной технологией она увеличилась до 2,9 т/га, с систематическим прямым посевом по необработанной с осени стерне - до 3,2 т/га. При этом в севообороте с овсом в контроле собирали в среднем на 0,5 т/га меньше, чем при наличии в структуре посевных площадей горчицы (2,2 т/га). При использовании комплекса средств химизации урожайность была также на 0,3 т/га (традиционная технология) и 0,5 т/га (технология No-till) ниже у пшеницы, посеянной после овса, тогда как по горчице она достигала 3,2 и 3,3 т/га соответственно. В не типичных для лесостепи острозасушливых условиях 2012 г сбор зерна пшеницы не превышал 1 т/га.
Таким образом, существенных различий по содержанию нитратного азота в метровом слое почвы в вариантах технологий, основанныхна глубоком рыхлении и No-till, не установлено. В то же время обеспеченность яровой пшеницы этим элементом при No-till была несколько выше, чем в вариантах с традиционной технологией, что в конечном итоге в определенной степени повлияло на урожайность культуры. Независимо от технологии возделывания содержание нитратного азота в почве перед посевом пшеницы в севообороте с горчицей было больше, чем в севообороте с овсом, в среднем на 18%. Обе изучаемые технологии создают сходные условия фосфорного и калийного питания растений.
Литература
1. Кирюшин В.И. Агрономическое почвоведение. М.: КолосС, 2010. 687 с.
2. Данилова А.А. Биологические свойства чернозема выщелоченного при многолетней минимизации механической обработки: авто-реф. дисс...д-ра б.н. М., 2007. 39 с.
3. Гассен Д., Гассен Ф. Прямой посев -дорога в будущее. Днепропетровск: АГРО-Союз, 2004. 207 с.
4. Dinnes D.L., JaynesD.B. ,Kaspar T.C., Colvin T.S., Cambardella C.A., Karlen D.L. Plant-Soil-Microbe N Relationships In High Residue Management Systems // Sonth Dacota No-till Association: Annual Conference. 2001. Рр. 45-50.
5. Грант С. Размышление о питательных веществах в системах No-till // Сб. авторских статей. Днепропетровск: АГРО-Союз, 2005. С. 110-122.
6. Bradford J.M., Peterson G.A. Conservation tillage / Handbook of Soil Science. CRC Press, Boca Raton, FL. USA. 1999. Рр. G247-G270.
7. Unger P.W., Blanco-Canqui H. Conservation tillage / Handbook of Soil Sciences: Resource Management and Environmental Impacts, 2nd ed. CRC Press, Boca Ration, FL. USA. 2011. Pр. 25.1-25.31.
8. Кроветто К.К. Взаимосвязь между No-till, растительными остатками, питанием растений и почвы. Днепропетровск: АГРО-Союз, 2007. 236 с.
9. Казаков Г.И. Агрофизические показатели плодородия почвы как научные основы ее обработки // Ресурсосберегающие системы обработки почвы. - М.: Агропромиздат, 1990. С. 32-38.
10. Сдобников, С.С. О периодическом оборачивании пахотного слоя в системе безотвальной обработки // Теоретические вопросы обработки почвы. Л.: Гидрометео-издат, 1968. С. 79-86.
11. Синещеков В.Е., Ткаченко Г.И. Особенности динамики подвижного фосфора в почве при минимизации основной обработки // Сибирский вестник с.-х. науки. 2014. №6. С. 11-18.
12. Холмов, В.Г. Минимальная обработка и плодородие почвы // Земледелие. 1986. №4. С. 29-31.
13. Кирюшин В.И., Власенко А.Н., Йодко Л.Н. Влияние различных способов основной обработки на плодородие выщелоченных черноземов Приобья // Почвоведение. 1991. № 3. С. 97-105.
Summary. Under conditions offorest-steppe of the Western Siberia in the long-term stationary experiment the comparison of amount of nitrate nitrogen, phosphorus and potassium in the leached middle-loamy chernozem at cultivation of spring wheat according to no-till and technology based on deep loosening was carried out. The studies revealed no significant differences in the content of nitrate nitrogen in a meter layer of soil before sowing of spring wheat: on the average in the test at cultivation of wheat by no-till technology in the control it was54.60 ± 5.90 kg/ha, in the variant with complex using of agrochemicals -64.94 ± 12.56 kg/ha; for the traditional technology it was48.93 ± 10.75and60.96 ± 16.71 kg/ ha respectively. However, it was noted a steady trend of improving of nitrate nitrogen provision at cultivation of spring wheat according to no-till technology in comparison with the traditional one: against the background of natural soil fertility - by 11.6%, in variants with integrated use of fertilizers and plant protection means - by 6.5%. At the same time the content of nitrate nitrogen in a crop rotation with mustard was more by 24.8% at the technology, based on deep loosening, and by 11.6% - in the no-till technology, than in a crop rotation with oats. Both technologies create similar conditions of phosphorus and potassium nutrition of plants. The content of readily available phosphorus (by Karpinsky, Zamyatina) in a layer of 0-40 cm on the average was 0.48 mg/kg of the soil at the usual technology and 0.45 mg/kg - at no-till technology. To a large extent this indicator changed at application of chemization means: in the control it was 0.40 mg/kg of the soil, in the variant with fertilizers and plant protection means it was 0.50 mg/kg of the soil. It was revealed the tendency to decrease in the content of mobile forms of potassium in a layer of 0-40 cm of the soil in the course of time; on the average in the test in the variant with soil treatment it was 91.2 mg/kg, for no-till - 84.8 mg/kg of the soil.
Keywords: technology, no-till, nonmoldboard loosening, spring wheat, leached chernozem, nitrate nitrogen, phosphorus, potassium. W
Author Details: A.N. Vlasenko, member of g theRAS, director;N.G. Vlasenko, correspond- e ing member of the RAS, head of research g center (e-mail: vlas_nata@ngs.ru) §
For citation: Vlasenko A.N., Vlasenko N.G.
CD
Influence of No-till Technology on the Content z of Nutrients in Leached Chernozem of Forest- 3 Steppe of the Western Siberia. Zemledelie. M 2016. No 3. Pp. 17-19 (In Russ.). °
