CC BY
18
никновение связано с активным поверхностным и внутрипочвенным стоками воды, которые не позволяют возникать сколько-нибудь длительным периодам переувлажнения. Ниже по склону формируются слабоглееватые почвы, которые характеризуются появлением в белёсом элювиальном горизонте небольшого количества ори-стых пятен, число которых возрастает к нижней части профиля. Иллювиальный горизонт имеет равномерную охристую окраску и значительное количество железо-марганцевых конкреций, чей размер не превышает 5 мм. Окислительно-восстановительный потенциал находится в диа-позоне от 450 до 470 мВ. В нижней части склон обычно в некоторой степени выполаживается. Тут формируются дерново-подзолисто-глеевые почвы. Сразу под пахотным горизонтом профиль имеет охристую окраску с сизыми пятнами. Дробовины встречаются гроздями. При выкапывании разрез быстро начинает заполняться водой. Стенки разреза, начиная со 50 см и ниже, начинают сочиться. Возникновение таких почв можно объяснить выклиниванием и внутрипочвенным током грунтовых вод. Окислительно-восстановительный потенциал возрастает с 470 мВ в верхней части профиля до 520 мВ в нижней. Урожайность ячменя и картофеля значительно снижалась на таких почвах во все годы и по сравнению с участками в верхней части катены. Здесь она падала до минимума: на автоморфных почвах - менее 20 ц/га, на слабо-глееватых -7 - 9 ц/га, на дерново-подзолисто-глеевых - 3 ц/га. Урожайность картофеля падала до 150 ц/га на слабо-глееватых почвах и до 30 - 40 ц/га на дерново-подзолисто-глеевых. На автоморфных почвах в засушливый год было получено 142 ц/га.
Выводы
1. Во влажные годы на полугидроморфных почвах наблюдается падение урожайности культур. Но в засушливые годы на этих почвах можно получить максимальный урожай.
2. Относительно стабильный уровень урожая в Мещёрской низменности можно получить на склонах крутизной 2 - 3° с автоморфными легко-и среднесуглинистыми почвами на моренных суглинках или со слабыми признаками оглеения и на супесчаных почвах с глубиной подстилания суглинистыми моренами 50 - 70 см.
3. На слабоглееватых супесчаных почвах с глубиной подстилания суглинистыми отложениями 50 - 60 см в засушливые годы урожайность ячменя составляет 25 ц/га, а картофеля - 250 ц/га. Во влажные годы на тех же почвах урожайность картофеля составляет 150 ц/га.
На глееватых супесчаных почвах с глубиной подстилания суглинистыми отложениями 40 - 65 см и глееватых легкосуглинистых на суглинистой морене в засушливые годы урожайность ячменя варьирует от 20 до 32 ц/га, а картофеля - от 250 до 375 ц/га. Во влажные годы на тех же почвах урожайность картофеля составляет 150 -170 ц/га.
На глеевых супесчаных и песчаных почвах урожайность ячменя падает до 3 - 6 ц/га, а картофеля до 40 ц/га.
Литература
1. Кирюшин В.И., Кирюшин С.В. Агротехнологии. СПб., М., Краснодар, 2015.
2. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий / В.И. Кирюшин [и др.]; Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса». М., 2005. 784 с.
3. Водяницкий Ю.Н. Химия, минералогия и цвет оглеенных почв. М., 2006.
4. Зайдельман Ф.Р., Никифорова А.С. Генезис и диагностическое значение новообразований почв лесной и лесостепной зон. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001.
5. Зайдельман Ф. Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М., 1998.
6. Кауричев И.С., Орлов Д.С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М.: Колос, 1982. Т. 247.
7. Ермоленко В.П., Ольгаренко В.И., Ольгаренко Г.В. Методические подходы к разработке систем земледелия орошаемых агроландшафтов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2000. № 6. С. 28 -29.
8. Расчёт режимов орошения сельскохозяйственных культур и проектных норм водопотребности / Г.В. Ольгаренко [и др.]. Коломна, 2012.
Влияние удобрений на агрохимические свойства и продуктивность севооборотов на серых лесных почвах Верхневолжья
В.В. Окорков, д.с.-х.н., ФГБНУ Верхневолжский ФАНЦ
Верхневолжский регион - составная часть Центрального экономического района России, в котором находится свыше 30 % пашни. Площадь пашни составляет 4402,6 тыс. га, сенокосов -1445, пастбищ - 1354,2 тыс. га [1].
Среди типичных подзолистых почв в Верхневолжье имеются островки темноцветных почв, сходных по своим признакам с зональными серыми
лесными почвами, так называемые почвы ополий. Они занимают площадь 830 тыс. га, в том числе 305 тыс. га пашни (6,5 % региона). Это уникальное природное образование составляет значительную часть пашни (33 %) Владимирской области [2]. В последние годы на них получают более 70 % валовой сельскохозяйственной продукции. Почвы ополий также встречаются в виде отдельных включений в типичные для Нечерноземья подзолистые почвы в Ивановской и Ярославской областях [1].
Наряду с более высокими мощностью пахотного горизонта (25 - 30 см) с содержанием гумуса 2,3 - 4,5 % и рНКС1 5,2 - 6,5, ёмкостью поглощения до 25 - 27 мг-экв/100 г почвы, серые лесные почвы по всему почвенному профилю не содержат обменный алюминий в токсичных для корневых систем возделываемых культур количествах [3, 4]. В силу минералогического состава (слюда-смектиты и хлорит-смектиты) и высокой ёмкости поглощения может наблюдаться заметное снижение перехода катионов в жидкую фазу и их запасов в почвенном растворе. Более высокие содержание гумуса и величины рНКС1 не способствовали ретроградации вносимых фосфорных удобрений. Поэтому целью исследования было изучение влияния удобрений как на агрохимические свойства серых лесных почв Верхневолжья и сравнительную доступность для растений запасов нитратного и аммонийного азота почвы, так и на продуктивность возделываемых культур севооборотов.
Материал и методы исследования. Исследование по влиянию удобрений на продуктивность культур севооборотов и плодородие серой лесной почвы проводили в стационарном опыте, заложенном в 1991 - 1993 гг. [5].
В начале 1-й ротации провели известкование по полной гидролитической кислотности. На его фоне изучали влияние различных доз подстилочного навоза КРС (0; 40; 60 и 80 т/га за ротацию севооборота), минеральных удобрений (б/у, РК, №К, 2 №К), их сочетание на агрохимические и химические параметры серых лесных почв.
В четырёх вариантах вели наблюдение за запасами влаги в метровом слое почвы. В последующих ротациях севооборотов изучали последействие известкования.
Чередование культур в севообороте и дозы вносимых удобрений представлены в таблицах 1 и 2.
Результаты исследования. Анализ продуктивности культур 8- и 7-польных севооборотов (табл. 3) показал, что на слабокислых серых лесных почвах известкование слабо влияло на этот параметр. Это объяснено отсутствием во всём метровом слое этих почв обменного алюминия в токсичных для корневых систем возделываемых культур количествах. Оно обеспечивало распространение их в более глубокие влажные слои почвы при пересыхании верхних.
Математический анализ взаимосвязи продуктивности культур севооборотов с дозами применения удобрений (табл. 4) показал определяющее влияние органических и азота минеральных удобрений на их продуктивность. В 1-й ротации 8-польного севооборота 94,7 % вариации приходилось на эти удобрения, во 2-й - 89,1, в 3-й - 92,7 %.
В 1-й ротации эквивалент минеральных удобрений (ЭМУ) навоза по азоту составил 61 %, во 2-й - 86, в 3-й - 51 %.
Исследование показало, что с длительностью использования удобрений окупаемость 1 кг д.в. их прибавкой (кг з.е.) возрастает (табл. 5). Наиболее окупаемой была одинарная доза полного
1. Дозы минеральных удобрений, вносимых под возделываемые культуры в 1-й ротации 8-польного севооборота
Культура Доза минеральных удобрений, кг/га д.в.
б/у РК №К 2 №К
Занятой пар 0 Р40К40 К40Р40К40 ^0Р80К80
Озимая рожь 0 Р40К40 ■^40Р40К40 ■^80Р80К80
Картофель 0 Р60К80 ^60Р60К80 ^120Р120К160
Овёс с подсевом трав 0 Р40К40 К40Р40К40 ^0Р80К80
Травы 1-го года пользования 0 Р40К40 ■^40Р40К40 ■^40Р80К80
Травы 2-го года пользования 0 Р40К40 ■^40Р40К40 ^80Р80К80
Озимая рожь 0 Р40К40 К40Р40К40 ^0Р80К80
Ячмень 0 Р40К40 ■^40Р40К40 ■^80Р80К80
Сумма удобрений 0 Р340К360 ■^340Р340К360 ■^640Р680К720
2. Дозы минеральных удобрений, вносимых под возделываемые культуры в 3-й ротации 7-польного севооборота
Культура Дозы минеральных удобрений, кг/га д. в.
б/у РК №К 2 №К
Занятой пар 0 0 N60 N75
Яровая (озимая) пшеница 0 Р40К40 ■^40Р40К40 ^0Р80К80
Овёс с подсевом трав 0 Р40К40 N4oP4oK40 N80P80K80
Травы 1-го года пользования 0 Р40К40 N40P40K40 ^0Р80К80
Травы 2-го года пользования 0 Р40К40 N40P40K40 ■^80Р80К80
Озимая пшеница 0 Р40К40 N4oP4oK40 N80P80K80
Ячмень 0 Р40К40 N40P40K40 ^0Р80К80
Сумма удобрений 0 Р240К240 ^300Р240К240 ^515Р480К480
3. Влияние систем удобрения на продуктивность культур севооборотов на фоне известкования за 1991-2015 гг., ц/га з.е.
Доза навоза за Минеральные удобрения Среднее по навозу,
севооборот, т/га б/у РК №К 2 №К НСР05= 1,8 ц/га з.е.
0 30,1 32,9 38,6 41,4 35,8
40 33,5 34,7 39,8 42,5 37,6
60 35,0 35,4 40,7 42,4 38,4
80 34,9 36,3 41,2 43,4 39,0
Среднее по минеральным
удобрениям, НСР05= 1,8 ц/га з.е. 33,4 34,8 40,1 42,4
Примечание: в контрольном варианте средняя продуктивность культур севооборотов составила 30,9 ц/га з.е.
4. Математические зависимости по влиянию удобрений на продуктивность севооборотов по фону известкования
Ротация севооборота, годы исследований Уравнение взаимосвязи, п=16 Я Я2
1-я ротация, 1991-2000 у 1 = 31,0+0,313х1+0,114х2 у 1 = 29,1+1,49х10'5+0,91х2°'5+0,29х3°'5-0,095(х1х2)0'5 0,973 0,993 0,947 0,986
2-я ротация, 1999-2008 у2 = 33,6+0,324х1+0,0895х2 у2 = 32,5+0,984х1°'5+0,663х2°'5+0,231х3°'5 у 2 = 32,0+0,51х1+0,684х2°-5+0,047х3-0,0046х1х3 0,944 0,978 0,982 0,891 0,956 0,964
3-я ротация, 2007-2015 у3 = 32,6+0,297х1+0,126х2 у3 = 32,1+0,285х1+0,096х2+0,043х3 у3 = 31,5+0,89х10'5+0,78х20'5+0,38х30'5 0,963 0,972 0,988 0,927 0,945 0,976
Примечания: у1, у2, у3 и у1-2 - средняя продуктивность севооборота за 1-ю, 2-ю и 3-ю ротации, ц/га з.е.; х1 - ежегодная средняя доза применения навоза в севообороте, т/га; х2 - ежегодная средняя доза применения азота аммиачной селитры в севообороте, кг/га; х3 - ежегодная средняя доза применения фосфорно-калийных удобрений в севообороте в расчёте на Р2О5, кг/га
5. Окупаемость удобрений по ротациям севооборотов, кг з.е. ед/кг д.в.
Т~\ Я "ПТ/ТЯ ЦТ 1-я ротация 8-польного 2-я ротация 8-польного 3-я ротация 7-польного
и с1 ииап I севооборота севооборота севооборота
Контроль - - -
Известь (фон - Ф) - - -
Ф + РК 2,4 3,6 4,9
Ф + №К 5,4 6,7 8,6
Ф + 2 №К 4,2 4,3 5,9
Ф + навоз, 40 т/га (Н40) 3,8 6,6 5,3
Ф + Н60 4,9 5,4 4,7
Ф + Н80 3,2 4,0 3,7
Ф + Н40 + РК 2,0 3,6 4,0
Ф + Н40 + №К 4,9 5,2 6,0
Ф + Н40 + 2 №К 4,0 3,6 4,6
Ф + Н60 + РК 2,2 3,2 3,6
Ф + Н60 + №К 4,3 5,0 5,1
Ф + Н60 + 2 №К 3,4 3,3 4,4
Ф + Н80 + РК 2,2 3,4 3,4
Ф + Н80 + №К 4,2 4,4 4,5
Ф + Н80 + 2 №К 3,2 3,3 3,9
Примечание: приведены данные по окупаемости в среднем по трём полям
минерального удобрения. Однако она не обеспечивала положительный баланс органического вещества. Окупаемость 1 кг д.в. двойной дозы №К снизилась в 1,3 - 1,56 раза. По стабилизации гумусового состояния почвы наиболее оптимальным было сочетание одинарной дозы №К с применением навоза КРС в дозах 40 - 80 т/га за севооборот.
На примере 3-й ротации 7-польного севооборота показано, что при одинаковых дозах применения удобрений (ц д.в.) окупаемость их при минеральной (КРК) и органоминеральной
с КРК системах была более высокая, чем при минеральной (РК) и органической системах или сочетании последней с РК удобрениями (рис. 1).
Было изучено и влияние агрохимических свойств серых лесных почв (запасов нитратного и аммонийного азота в слое почвы 0 - 40 см) в разные фазы вегетации культур на среднюю ежегодную продуктивность севооборотов. Установлено, что она по тесной степенной или гиперболической зависимостям увеличивалась с ростом запасов нитратного азота в слое 0 - 40 см почвы в ранний период вегетации культур (всхо-
ды, отрастание озимых и трав) или мобильного фонда азота в тот же период (рис. 2 и 3). Последний представляет сумму запасов нитратного и аммонийного азота в жидкой фазе. Нитратный азот полностью находится в жидкой фазе, а аммонийный - частично. Запасы N - NH4 в жидкой фазе почвы оценивали расчётным способом [5]. Было предложено определять их и с помощью ионоселективного электрода на ионы NH4+ при соотношении почва: вода 1:1 [6].
£ о
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Сумма удобрений за 3-ю ротацию севооборота, ц д. в.
Рис. 1 - Взаимосвязь окупаемости удобрений за 3-ю ротацию 7-польного севооборота с суммой внесённых удобрений за ротацию. Точки, расположенные ниже квадратичной взаимосвязи, относятся ко 2-й группе вариантов: РК, органические удобрения и их сочетания с РК
45 п
«
S ¡s j
35 -
S-&
CL ^
И
и 8
25
0 20 40 60 80 100 120 140 Изменение запасов нитратного азота от применения удобрений по сравнению с контролем за 1992-2008 гг., кг/га
Рис. 2 - Зависимость средней продуктивности 8-польного севооборота за 1-ю и 2-ю ротации с запасами нитратного азота в слое 0-40 см почвы в ранний период вегетации культур (Ах = х - 44)
44 42 -40 -38 -36 -34 32 -30
28
Y = 51,0-
Z
♦
42,6 + Z
♦ Эксперементальные значения продуктивности
■ Расчетные значения продуктивности
Рис.
60 80 100 120 140 160 180 200 220 Мобильный фонд азота за 1992-2008 гг., кг/га
3 - Взаимосвязь средней продуктивности 8-польного севооборота с МФ азота (2) за две ротации (1992-2008 гг.)
В середине вегетации культур из-за интенсивного поглощения ими запасы N-NO3 заметно снижаются, особенно в вариантах применения NPK и сочетания его с навозом. Это ведёт к определённому выравниванию их по вариантам опыта. Изменения в запасах N-NH4 были невысокие как по вариантам, так и срокам. Поэтому наблюдалась тесная взаимосвязь средней продуктивности севооборота со снижением запасов нитратного азота во 2-й срок наблюдений по сравнению с 1-м. Устанавливать же взаимосвязь урожайности культур с содержанием нитратного и аммонийного азота в почве в фазу цветения менее корректно [7].
Ко времени уборки запасы нитратного и аммонийного азота по сравнению со 2-м сроком обычно несколько увеличиваются, а в засушливые годы могут снижаться.
На основании проведённого исследования была предпринята попытка теоретически оценить влияние вносимых удобрений на среднюю ежегодную продуктивность севооборотов. Было выдвинуто положение, что запасы мобильного фонда азота формируются за счёт азота применяемых минеральных и органических удобрений, которые можно рассматривать в качестве мобилизационного фонда (пула) азота. Он обеспечивает трансформацию аммонийного азота минеральных удобрений в нитратную форму, а азота органических - в аммонийный и нитратный азот, нитратный азот повышает микробиологическую активность почвы [8].
На серых лесных почвах Верхневолжья размеры среднегодового мобилизационного фонда азота оценивали по уравнению (1):
SN = Дмп+ШД^+ШУм,, (1)
где Д^ - среднегодовая доза азота минеральных удобрений, кг/га;
Д№ - среднегодовая доза азота органических удобрений, кг/га;
Ум, - среднегодовые размеры симбиотически связываемого азота, кг/га.
Между мобильным фондом азота (МФ^ и его мобилизационным пулом SN установлена тесная линейная связь:
МФN = -6,0+1,72SN, (2)
п=14, г = 0,990, г2= 0,980, доверительный интервал = 14,1 кг/га.
Такая же тесная взаимосвязь наблюдалась между мобилизационным пулом азота и запасами нитратного азота (у, кг/га) в слое почвы 0 - 40 см в ранние периоды вегетации культур для 7-польного севооборота:
у = 1,48^-18,9, (3)
п=14, г = 0,990, г2= 0,979, доверительный интервал = 12,4 кг/га.
40
30
6. Средний ежегодный баланс основных элементов питания за ротацию 7-польного зернотравяного севооборота, кг/га
Вариант Баланс
N P2Ü5 K2O
Контроль -24,2 -36,4 -64,6
Известь (фон - Ф) -22,4 -36,0 -63,1
Ф + РК -27,8 -7,7 -42,1
Ф + NPK -14,8 -12,9 -47,7
Ф + 2 NPK -12,0 14,7 -26,1
Ф + навоз, 40 т/га (Н40) -11,6 -24,4 -47,6
Ф + Н60 -0,5 -18,4 -32,6
Ф + Н80 13,5 -11,6 -18,9
Ф + Н40 + РК -9,4 6,4 -17,1
Ф + Н40 + NPK 0,2 0,2 -26,4
Ф + Н40 + 2 NPK 7,0 3,0 -0,3
Ф + Н60 + РК -1,4 12,7 -13,0
Ф + Н60 + NPK 9,7 8,6 -15,4
Ф + Н60 + 2 NPK 22,3 37,1 9,9
Ф + Н80 + РК 7,9 24,9 4,6
Ф + Н80 + NPK 20,2 14,9 -3,6
Ф + Н80 + 2 NPK 31,9 44,6 26,6
Таким образом, на серых лесных почвах Верхневолжья по размерам применения удобрений (мобилизационному пулу азота) можно оценить мобильный фонд азота или средние запасы нитратного азота в ранний период вегетации культур, а по ним и среднюю ежегодную продуктивность севооборота.
Исследования [5] по балансу элементов питания за ротацию 7-польного севооборота (табл. 2 и 6) показали, что применение одинарной дозы полного минерального удобрения за ротацию С^300Р240К240) в сочетании с внесением в занятом пару 40 и 60 т/га навоза КРС обеспечивало ежегодный положительный баланс азота (0,2 - 9,7 кг/га) и фосфора (0,2 - 8,6 кг/га Р2О5). В то же время для калия он был отрицательным (-26,4--15,4 кг/га К2О). Однако ни фосфор, ни калий в этих вариантах органоминеральной системы удобрения не лимитировали урожайность возделываемых культур севооборота, так как ежегодная восстановительная способность серой лесной почвы в настоящее время для Р2О5 варьировала от 10 до 30 кг/га, а для К2О - от 70 до 115 кг/га [5].
Выводы
1. На серых лесных почвах Верхневолжья объяснено определяющее влияние азотных минеральных и органических удобрений на продуктивность изучаемых севооборотов. Оно вызвано тем, что эти удобрения формируют мобилизационный пул азота, который обеспечивает трансформацию почвенного азота в его минеральные формы и способствует росту запасов азота в жидкой фазе серых лесных почв. Между этими запасами и продуктивностью севооборотов установлена тесная степенная или гиперболическая связь.
2. В 7-польном зернотравяном севообороте наиболее окупаемо прибавкой урожая применение одинарной дозы NPK (N43P35K35). Однако в этом случае снижается потенциальное плодородие почвы. При сочетании этой дозы минеральных удобрений с органическими (40 - 60 т/га навоза в занятом пару) установлено повышение плодородия серой лесной почвы по азоту и фосфору, уменьшение его падения по калию. В настоящее время эта доза минеральных удобрений из-за восстановительной способности почвы по калию при такой органоминеральной системе удобрения не лимитирует урожайность возделываемых культур севооборота.
Литература
1. Ненайденко Г.Н. Рациональное применение удобрений в условиях рыночной экономики. Иваново, 2007. 350 с.
2. Окорков В.В., Фёнова О.А., Окоркова Л.А. Приёмы комплексного использования средств химизации в севообороте на серых лесных почвах Верхневолжья в агротехнологиях различной интенсивности. Суздаль, 2017. 176 с.
3. Известкование кислых почв / под ред. Н.С. Авдонина, А.В. Петербургского, С.Г. Шедерова. М.: Колос, 1976. 304 с.
4. Окорков В.В. Теоретические основы химической мелиорации кислых почв. Иваново, 2016. 332 с.
5. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Удобрения и тренды в плодородии серых лесных почв Верхневолжья / ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ». Иваново: ПресСто, 2018. 228 с.
6. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Питание растений азотом на серых лесных почвах Верхневолжья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 4 (78). С. 26 - 30.
7. Пасынкова Е.Н., Завалин А.А., Пасынков А.В. Динамика минерального азота в почве при возделывании яровой пшеницы по пласту клевера // Вестник Брянской госдарственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 2 (72). С. 9 -15.
8. Окорков В.В. Влияние удобрений на микробиологическую активность серой лесной почвы // Экологические проблемы развития агроландшафтов и способы повышения их продуктивности: матер. междунар. науч. экологич. конф. Краснодар, 2018. С. 25 - 30.
Пространственный анализ защитных лесных насаждений агроландшафтов дистанционными методами
С.А. Антонов, к.г.н., ФГБНУ Северо-Кавказский ФНАЦ
Защитные лесные насаждения являются основным элементом агролесоландшафта и используются в качестве важного противоэро-зионного мероприятия. Для аграрных регионов
ключевое значение имеют защитные лесные полосы, которые располагаются на равнинных территориях и плоских водоразделах с целью защиты пашни от неблагоприятных природных явлений. Основная роль защитных лесных полос состоит в задержании и перераспределении
