Влияние технологий заделки органического вещества на плодородие почвы, Урожайность и качество зерна Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

горизонта почвыи продуктивность различных агрофитоценозов. По сравнению с многолетней залежью запасы гумуса на неудобренных вариантах снижались в пахотном слое на 11,5 т/га, корнеобитаемом (0-30 см) - 7,9 т/га, слое 0-50 см на 7,1т /га.

Таким образом, ежегодное внесение полного минерального удобрения N100P150K120 совместно с 17,8 т/га навоза стабилизируют запасы гумуса в чистом пару на уровне многолетней залежи (140150 т/га), а при других способах использования пашни они возрастают на 30-50 т/га.

CHANGES OF AGROCHEMICAL INDICATORS OF SOIL FERTILITY DURING PROLONGED CULTURAL TREATMENT

M.A. Mazirov, N.S. Mayuk, V.D. Polin, N.V. Malakhov

Soil fertility changes not only in the arable layer, but in the lower horizonts as a result of long-term application of cultivation on sod-podzolic slight-loamy soils. Considerable changes in agrochemical characteristics are more visiable in the under-arable layer then those in the arable one. The distribution of humus, mobile phosphorus and exchangable potassium expresses a deeper disposition of heterogenius character in natural biocenoses and in variants without fertilizers, meanwhile during high cultivation (NPK+manure) character - closer to homogenius, especially in the layer of 0-40 cm. That proves a vertical seasonal migration of labial part of organic substance and the nutrition elements from root zone, which decrease the level of cultivation of arable soil horizont. Annual application of complex mineral fertilizer N100P150K120 alongside with 17,8 t per ha of manure use helps stabialize humus resources in the fallow at the level of long-term fallow land (140-1501 per ha), during other ways of arable land use the resources increase by 30-501 per ha.

Keywords: fertilizers, ploughing, liming, soil profile, fertility, soil.

УДК 631.51

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ЗАДЕЛКИ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ, УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА

И.Г. Мельцаев, д.с.-х.н. — Ивановская ГСХА E-mail: [email protected]

В статье изложены результаты исследований по влиянию разных технологий заделки органического вещества на плодородие серой лесной почвы. Выявлено, что замедленная минерализация органического вещества при недостатке кислорода способствует улучшение агрофизических и агрохимических свойств почвы, повышению урожая и его качественного состава. По запашке 100 т/га навоза ярусным плугом ПЯ-3-35 на глубину 25-27 см по сравнению с запашкой обычным плугом на 20-22 см и с заделкой тяжелой дисковой бороной на 15-17 см, благоприятнее оказались условия для жизнедеятельности растений. В частности: обменная и гидролитическая кислотность, содержание обменного калия, подвижного фосфора и нитратного азота, сумма поглощенных оснований, емкость поглощения и степень насыщенности основаниями, содержание гумуса, соотношение в гумусе гуминовых кислот к фульвокислотам, а также отношение углерода к азоту. Лучше сформировались плотность сложения почвы и содержание в ней водопрочных агрегатов. Заделка навоза при ярусно-комбиниро-ванной обработке серой лесной почвы обеспечила большую продуктивность возделываемых культур лучшего качества.

Ключевые слова: обработка почвы, агрохимические свойства, агрофизические свойства, серая лесная почвы, органическое вещество.

Литература

1. Милащенко Н.З. Расширенное воспроизводство плодородия почв в интенсивном земледелии Нечерноземья - М, 1993. - 864 с.

2. Егоров В.Е. Опыт длится 60 лет - М.: Знание,1972.-48 с.

3.Длительному полевому опыту ТСХА 90 лет: итоги научных исследований: [под ред. А.Ф. Сафонова].- М.: Изд-во МСХА, 2002. -262 с.

4. Матюк Н.С., Мазиров М.А., Полин В.Д., Кащеева Д.М. Действие 100-летних бессменных культур на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы//Агрохимический вестник, 2012, №6.-С.6-9.

5. Матюк Н.С., Мазиров М.А., Кащеева Д.М. Трансформация верхней части почвенного профиля дерново-подзолистых легкосуглинистых почв при длительном окультуривании (к 100-летию длительного опыта ТСХА).// Известия ТСХА, 2012, №3. - С.13-26.

6. Матюк Н.С., Полин В.Д., и др. «АгроЭкоИнфо», 2015.- №1; http:// agroecoinfo. narod.ru/ journal/STATYI/ 2015/1/st_07.doc.

ВлаЭимгрсШ ЗемлеЗЪдеф

№ 1 (79) 2017

Ученые в своих исследованиях по воспроизводству плодородия уделяют много внимания на обеспечение почвы органическим веществом. Регулярное внесение органических удобрений, растительных остатков, использование сидеральных культур для последующей трансформации свежего органического вещества до гумуса и элементов минерального питания растений стало одной из важнейших задач современного земледелия. С повышением содержания гумуса улучшаются водно-физические свойства почвы, а при его минерализации значительно пополняются запасы элементов минерального питания растений. Плодородие почвы определяется интенсивностью происходящих в ней биологических процессов - это стабильный показатель, достигнув которого можно получать устойчивые и высокие урожаи, но его необходимо постоянно поддерживать [1].

К большому сожалению, среди агротехнических приемов возделывания полевых культур преобладают такие, которые способствуют активизации разложения органического вещества почвы и мало уделяется внимания его экономному расходованию. Частая поверхностная заделка небольших доз органического удобрения и многократная обработка почвы приводит к избыточному накоплению в ней нитратного азота, обменного калия, при обильных осадках происходит вымывание их за пределы корнеоби-таемого слоя. Это невыгодно экономически и вредно с экологической точки зрения.

Потерю органического вещества почвы можно компенсировать увеличением доз навоза, торфона-возных компостов, растительных остатков, посевами промежуточных и сидеральных культур на зеленое удобрение, но это относительно дорого и возможно только на ограниченных площадях. Для получения бездефицитного баланса

гумуса на серых лесных почвах необходимо вносить 8-9 т/га хорошо перепревшего навоза с обязательным возделыванием многолетних трав. В самые благоприятные годы доза внесения органического вещества в Нечерноземной зоне достигала не более 5-6 т/га. В настоящее время доза внесения резко снизилась (1,5-2,0 т/га), что неизбежно ведет к падению плодородия почв, к снижению урожайности сельскохозяйственных культур. По данным В.Г. Минеева [2] дефицит питательных веществ в почве из-за резкого снижения доз внесения минеральных удобрений составляет примерно около 100 кг/га. В этих условиях возникает опасность полной деградации почвы, что может привести к распаду почвенно-поглощающего комплекса и выбросу в почвенный раствор ранее фиксированных тяжелых металлов и вредных химических веществ [2].

Многолетними исследованиями [1,3] доказано преимущество глубокой заделки органического удобрения прослойкой на дно борозды и сохранение ее в последующие годы. При такой заделке пахотный слой по плодородию имеет обратно гетерогенное строение. Для его создания можно использовать комбинированно-ярусную систему обработки почвы, предусматривающую периодическое оборачивание пахотного слоя ярусным плугом (раз в 4 года) в сочетании с поверхностной обработкой или безотвальным рыхлением.

Исследования проводили в полевом 6 -ти польном севообороте на серых лесных почвах Суздальского района, СПК «Новосельское». Опыты показали, что плодородие почвы по разным технологиям заделки органического удобрения оказалось неодинаковым. При запашке органического удобрения плугом ПН-4-35 на 20-22 см содержание гумуса в почве увеличилось по сравнению с исходной величиной на 6,7 %, а при заделке двухъярусным плугом ПЯ-3-35 на 25-

27 см - на 15,7 %, при перемешивании дисковой бороной БДТ-3 - на 4,1 % (табл.1). По глубокой запашке прирост гумуса оказался выше по сравнению с дискованием почти в 4 раза, а с обработкой обычным плугом - 2,2 раза.

Повышение содержания гумуса на варианте с применением ярусного плуга произошло за счет нижней части пахотного слоя. По остальным слоям в его содержании к концу исследований существенного различия не выявлено. Первые три года с момента закладки опыта в верхних слоя 0-10 и 10-20 см по вспашке ПЯ-3-35 наблюдалось даже некоторое уменьшение плодородия по отношению к обработке традиционным плугом и дисковой бороной. В последующем за счет ежегодной поверхностной заделки растительных и корневых остатков (5-6 т/га) это различие сгладилось.

Но содержание гумуса мало говорит об эффективном плодородии почвы, важно его качество, которое определяется соотношением гу-миновых кислот к фульвокислотам (СГК: СФК). Более благоприятное соотношение СГК: СФК было обеспечено на варианте запашки ПЯ-3-35

- 1,77, это больше, чем до закладки опыта на 16,4 %. Значительно ниже данный показатель был выявлен по плугу ПН-4-35 - 1,48 и по обработке тяжелой дисковой бороной - 1,49.

Улучшение качественного состава гумуса по вспашке ярусным плугом положительно сказалось и на соотношении С^. На этой делянке углеродноазотное соотношение в начале закладки опыта было 1:10,5, к концу исследований оно стало 1: 11,6. На участке заделки навоза плугом ПН-4-35 на 20-22 см данный показатель был равен 1:10,4 и 10,7 соответственно. Перемешивание органических удобрений дисковой бороной в поверхностном слое до 17 см дало практически такие же результаты, как и обычная запашка

- 1:10,5-10,8 (табл.1).

При глубокой заделке навоза ярусным плугом на дно борозды

№ 1 (79) 2017

Владимирский ЗешеШецТз

1. Динамика показателей плодородия по технологиям заделки 100 т/га подстилочного навоза (в слое 0-30см)

Показатель Год ПН-4- пя-з- БДТ-3,

35, 35. 15-17 см

20-22 см 25-27 см

Обменная кислотность (рНко) Н 6,12 6,09 6,12

К 6,16 6,21 6,12

Гидролитическая кислотность, н 3,30 3,30 3,33

мг-экв/100 г почвы к 2,63 2,17 2,62

Содержание обменного калия, мг/кг н 164 163 161

почвы к 175 193 174

Содержание подвижного фосфора, мг/кг н 163 164 169

почвы к 169 191 172

Содержание шгграшого азота, мг/кг н 18,1 18,8 18,5

почвы к 20.7 22.6 21.2

Сумма поглощенных оснований. н 19,3 19,1 19,2

мг-экв/100 г почвы к 21.0 22.4 20.6

Емкость поглощения, мг-экв/100 почвы н 21,8 21,5 21,7

к 23.7 25.2 23,3

Степень насыщенности основаниями, % н 87,3 87.6 87.2

к 89,5 90,8 89,4

Содержание гумуса, % н 2,82 2,80 2,83

к 3,05 3,41 2,93

Соотношение Сгк:Сфк в гумусе н 1.38 1,40 1.39

к 1,48 1,77 1,49

Соотношение С:Ы в гумусе н 10,4 10,5 10,6

к 10.7 11.6 10.9

Примечание. Н— начало ротации севооборота; К— конец ротации.

значительно лучше обстояло дело с гумификацией органического вещества. На этом варианте коэффициент гумификации составил 1,65, на делянке дискования -1,25, на участке традиционной запашки - 1,30.

Обеспеченность растений обменным калием, подвижным фосфором и нитратным азотом значительно лучше оказалось при применении для запашки навоза двуъярусного плуга. Здесь содержание подвижного фосфора получилось выше на 27 мг/кг почвы (или на 14,1%) по сравнению с первоначальным значением, в то время как по запашке обычным плугом его количество увеличилось только на 6 мг/кг (или на 5,6%). Дисковая заделка органических удобрений повысила содержание подвижного фосфора в почве на 3 мг/кг (или на 1,7%). Количество обменного калия по неглубокой дисковой обработке (15-17 см) к шестому году исследований увеличилось на 17 мг/кг почвы, или на 7,5% по отношению к исходному значению. Запашка плугом ПН-4-35 на 20-22 см

обеспечила прирост этого элемента по сравнению с показателем до закладки опыта на 6,3% (или на 11 мг/кг почвы). На варианте запашки двухъярусным плугом количество обменного калия повысилось на 15,5%, это больше по отношению к другим технологиям заделки навоза более чем в 2 раза.

Необходимо отметить положительное влияние глубокозаделан-ного навоза на обеспеченность растений нитратным азотом. На делянках контроля и дисковой обработки в конце шестого года исследований содержание N-N03 в почве варьировало в пределах 20,7 и 21,2 мг/кг почвы, а на делянке ярусной вспашки количество нитратного азота было 22,6 мг/кг.

Большое влияние на плодородие почвы, рост и развитие растений оказывает реакция почвенной среды. На делянке обработки ярусным плугом выявлено смещение рН в сторону снижения на 0,12, вспашки плугом ПН-4-35 на 20-22 см - на 0,04. На варианте перемешивания навоза на 15-17 см БДТ-3 не отмечено ни снижения, ни увеличения

обменной кислотности. Снижение гидролитической кислотности произошло на участке дискования и вспашки ПН-4-35 на 20,0 и 21,4% соответственно, а на варианте заделки навоза плугом - на 34,0%. По ярусной обработке рН и НГ уменьшились в основном в нижней части пахотного слоя (20-30 см), где находилась прослойка запаханного навоза. На наш взгляд, на снижение кислотности почвы повлияли следующие факторы: возделывание бобовых культур, подстилочный навоз, минеральные удобрения, а на делянке ярусной вспашки еще и перемещение нижнего слоя почвы на более высокий уровень, в середину (10-20 см).

Сумма поглощенных оснований, емкость поглощения и степень насыщенности основаниями были заметно выше на варианте ярусной заделки органического удобрения. Здесь сумма поглощенных оснований повысилась с 19,10 до 22,37 мг-экв/100 г почвы (или на 14,6%), емкость поглощения с 21,50 до 25,20 мг-экв/100 г, а степень насыщенности основаниями - на 3,4%.

По заделке навоза обычным плугом ПН-4-35 на 20-22 см емкость поглощения оснований и сумма поглощенных оснований увеличились на 8,0%, а степень насыщенности основаниями - на 2,3 %. Хуже, но не существенно, эти показатели по сравнению с контролем были на делянке дискования (табл.1).

Интенсивность биологических процессов, происходящих в почве, определяли по минерализации льняной ткани под озимой и яровой пшеницей. Под озимой пшеницей, которую возделывали на второй год после внесения навоза, минерализация льняной ткани по обработке почвы ПН-4-35 на 20-22 см составила 24,7%, двухъярусным плугом на 25-27 см - 28,5% и тяжелой дисковой бороной на 15-17 см - 23,8%.

Яровую пшеницу возделывали на четвертый год. Под нею разложение льняного полотна по запаш-

Владимгрскт ЗемлеЗЪдеф

№ 1 (79) 2017

2. Урожайность и качество зерна озимой и яровой пшеницы, ярового ячменя по технологиям заделки 100 т/га навоза

Вариант Урожайность. Белок Клейковина Крахмал Жир Р:05 К:0 № N03.

шта % мг/кг

Озимая пшенппа

ПН-4- 44,0 12,2 28.2 56,2 1,45 0,52 0,54 100

35,

20-22

см

ПЯ-3- 48,8 13,6 31,2 59,0 1,64 0,53 0,59 93

35.

25-27

см

БДТ-3, 44,8 12,3 20,4 56,3 1,51 0,52 0,54 101

15-17

см

НСР05 2,6

Яровая пшеница

ПН-4- 32,3 14,6 36,4 54,8 1.95 0,46 0,57 106

35.

20-22

см

ПЯ-3- 35,8 15,6 37.6 56,3 2.10 0,50 0.60 98

35.

25-27

см

БДТ-3, 31,0 14,9 36,2 54,3 1,90 0,47 0,57 102

15-17

см

НСРо: 2,3

3. Урожайность и качество зерна ярового ячменя по технологиям заделки 100 т/га навоза

Вариант Урожайность, Общий азот Протеин Жир Р:0? к2о N-N03, мг/кг

ц/га %

ПН-4-35, 34,2 2.15 13,4 3,98 0,92 0,78 177

20-22 см

ПЯ-3-35, 36,7 2,23 14,3 4,04 0,94 1,05 168

25-27 см

БДТ-3, 32,3 2,09 13.0 3,63 0,89 0,75 184

15-17 см

НСРо.5 1,8

ке навоза двухъярусным плугом соответствовало 26,6%, традиционным плугом -25,5%, а по обработке бороной БДТ-3 - 21,6%. Аналогичную картину наблюдали по «дыханию» и нитрификационной способности почвы. На участках с озимой пшеницей по вспашке плугом ПН-4-35 в слое 0-20 см выделение углекислого газа составило 181мг/ч м2, на втором месте оказался вариант дискования на 15-17 см и меньше всего СО2 выделяла почва после

глубокой вспашки - 150 мг/ч м2. Что касается глубины 20-30 см, то при глубокой обработке почва в течение часа выделяла 76 мг СО2, на остальных делянках оно было чуть больше 20 мг/ч м2. Под яровой пшеницей выделение двуокиси углерода было менее интенсивным. Здесь сказалось уменьшение содержания органического вещества в почве. Также изменялась и нитрификаци-онная способность почвы. Более выражена она была по вспашке

ярусным плугом, но заметно слабее, чем под озимой пшеницей.

Серьезное воздействие на процесс минерализации органического вещества в почве оказала ее плотность сложения и водопрочная структура, от которых зависит поступление кислорода в толщу почвы и перевод поверхностных вод во внутрипочвенные. Во время выращивания озимой пшеницы плотность сложения почвы при применении в технологии ярусного плуга в слое 0-30 см не превышала 1,23 г/см3, тяжелой дисковой бороны -1,27 и обычного плуга - 1,26 г/см3. При возделывании яровой пшеницы с подсевом многолетних трав показатели плотности почвы по вариантам опыта были следующими: БДТ-3 - 1,26, ПН-4-35 -1,25 и ПЯ-3-35 - 1,21 г/см3. Здесь необходимо отметить, что под картофель (предшественник яровой пшеницы) проводили глубокое безотвальное рыхление КПГ-2,2 на 25-27 см.

В наших исследованиях наибольшее количество водопрочных агрегатов выявлено по вспашке ПЯ-3-35 на 25-27 см - 55,1%, традиционным плугом на 20-22 см - 53,6%, а по дисковой обработке БДТ-3 на 15-17 см - 52,9%. Количество почвенной влаги на участке глубокой запашки навоза соответствовало 673 м3/га, традиционной - 662 и дисковой заделке - 654 м3/га. Для получения высоких урожаев необходимо, чтобы растения были обеспечены влагой, питательными веществами, углекислым газом и кислородом. Как видно из результатов исследований, более оптимальными эти условия оказались на делянке ярусной обработки почвы. Они позволили получить урожай зерна озимой пшеницы 48,8 ц/га с более высокими качественными характеристиками (табл.2). Содержание белка в зерне на этой делянке соответствовало 13,6%, клейковины - 31,2%, крахмала -59,0%. Здесь в продукции оказалось больше фосфора, калия, меньше нитратного азота. По технологии

№ 1 (79) 2017

Владимирский Земледелец,!)

заделки навоза обычным плугом урожай зерна оказался ниже, чем по ярусной запашке на 4,8 ц/га. Данная технология обеспечила также меньшее содержание: белка - на 10,3%, клейковины - на 9,6, крахмала - на 4,7, фосфора - на 1,9, калия - на 8,5% в относительных величинах, но, к сожалению, выше оказалось содержание нитратов -на 7,0%. Урожайные данные и качество зерна по дисковой обработке получились практически аналогичными с контрольным вариантом, кроме содержания жира (табл.2).

Примерно схожую картину наблюдали при возделывании яровой пшеницы и ярового ячменя. По глубокой ярусной запашке органических удобрений урожай яровой пшеницы составил 33,8 ц/га, белка в зерне было накоплено 15,6%, клейковины - 37,6, крахмала - 56,3, фосфора - 0,5, калия - 0,6%, нитратов сформировалось 100 мг/кг продукции. На вариантах дисковой заделки навоза продуктивность по сравнению с плугом ПЯ-3-35 получилась ниже на 4,0 ц/га. Ниже здесь было содержание белка на 4,5%, клейковины -на 3,2%, обменного калия - на 10%, нитратного азота - на 7,0%. На контрольной делянке все показатели

качества зерна примерно одинаковы с показателями делянки дисковой технологии (табл.2).

У ячменя также наибольшая продуктивность получена по глубокой запашке навоза ярусным плугом - 36,7 ц/га (табл.3). На данном варианте содержание протеина и общего азота составило 14,3 и 2,23%, жира в зерне - 4,04%, калия

- 1,05%, но меньше было нитратов

- 168 мг/кг продукции. По дискованию и обычной запашке разница в качественных показателях зерна не существенна. По обычной запашке отмечено некоторое увеличение урожайности, но оно близко к ошибке опыта.

Выводы.

1. Глубокая запашка навоза прослойкой на дно борозды ярусным плугом повысила содержание гумуса в серой лесной почве по сравнению с контролем на 11,0%, с дискованием - на 13,0%, снизила плотность и улучшила водопрочную структуру почвы, увеличила количество подвижного фосфора, обменного калия, нитратного азота, насыщенность ППК основаниями и интенсивность биологических процессов в почве.

2. Ярусная заделка навоза увеличила урожайность и качество

зерна озимой и яровой пшеницы, а также ячменя. В сравнении с обычной запашкой плугом ПН-4-35 на 20-22 см урожай озимой пшеницы повысился почти на 10%, БДТ-3 на 15-17 см - на 9,0%, у яровой пшеницы в первом случае увеличение составило 9,0%, во втором - 8,0%. Примерно похожее наблюдали и по яровому ячменю. Здесь продуктивность ячменя увеличилась по глубокой запашке ПЯ-3-35 по сравнению с традиционной обработкой на 6,9%, с дискованием - на 12%. На этом варианте лучше оказались и качественные показатели зерна.

Литература

1. Сдобников С.С. Пахать или не пахать/С.С. Сдобников. - М.: Брукс, 1994. -288 с.

2. Минеев В.Г. Эколого-агрохи-мические аспекты биологизации земледелия. Плодородие почвы и качество продукции при биологизации земледелия. - М.: Колос, 1996. - 342 с.

3. Мельцаев И.Г. Роль систем обработки почвы в повышении ее плодородия в агроландшафтах Верхневолжья. -Иваново, 2002. - 368 с.

IMPACT OF ORGANIC SUBSTANCE IMBEDDING ON SOIL FERTILITY, YIELD AND GRAIN QUALITY

I.G. Meltsaev

There are given the foundings of the impact of diverse imbedding of organic substance on fertility of grey forest soil. It was revealed that time-lagged mineralization of organic substance alongside with lack of oxygen improves agrophysical and agrochemical soil characteristics and helps yield increase and its quality.

Tillage of 100 t per ha of manure with decked plow PY-3-35 in the depth of 25-27 cm as compared to the tillage with conventional plow by 20-22 cm alongside with heavy disk-harrow by 15-17 cm proved to give more favorable conditions to plants vital functions, for instance exhange and hydrilytic accidity, exchange potassium contents, the sum of absorbed basis, absorbtion capacity and the level of basis saturation, humus content, corelation of humic acidities in humus and fulvic acids aswell as the corelation of carbon to nitrogen. The soil density apperaed better as well as content of water-resistant aggregates in it. Manure imbedding with decked-combined tillageof grey forest soil helped increase the higher productivity of cultutes of a higher quality.

Keywords: soil treatment, agrochemical characteristics, grey forest soil, organic substance.

ВлаЭимгрсШ ЗешеШеф

№ 1 (79) 2017