CC BY
16
УДК 631. 452:633.2. 031/.033
ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ МНОГОЛЕТНИХ АГРОЦЕНОЗОВ
О. Ф. Бражникова, канд. с.-х. наук; А. Д. Ишмуратова, канд. с.-х. наук; В. Н. Бражников, канд. с.-х. наук
ГНУ ПензНИИСХ Россельхозакадемии, e-mail: penzniish@sura. ru
Представлены результаты полевого опыта по изучению влияния многолетних агро-ценозов на плодородие почвы. Установлено, что возделывание смесей козлятника с кострецом способствует улучшению агрофизических и агрохимических показателей почвы.
Ключевые слова: плодородие, агроценоз, удобрения, органическое вещество.
На современном этапе развития сельскохозяйственной науки много внимания уделяется проблеме биологизации земледелия. Одним из её приемов является запашка растительных остатков. Этот прием рассматривается не только как влияющий на плодородие почвы, но и как ресурсо- и энергосберегающий, чем обусловлена его актуальность.
Растения и почва находятся в тесной взаимосвязи, и влияние растения на почву определяется как его видом, так и общей биомассой, ее структурой (соотношением надземной и подземной массы) и химическим составом элементов.
Традиционными многолетними травами, культивируемыми в Среднем Поволжье, являлись клевер красный, люцерна, кострец, тимофеевка. В последние годы широкое распространение получил козлятник восточный, который обладает рядом неоспоримых достоинств.
Исследования по изучению влияния многолетних бобовых и злаковых трав и их смесей на плодородие почвы проводились в 1995-2002 годах на полях Пензенского НИИСХ [1, 2, 3].
Схема опыта: 1. Козлятник восточный, норма высева 4,0 (млн. всх. семян/га); 2. Костер безостый - 4,0 (млн. всх. семян/га); 3. Козлятник + кострец (смешанный) - 3,0 : 1,0 (млн. всх. семян/га); 4. Козлятник + кострец (смешанный) - 3,0 : 2,0 (млн. всх. семян/га); 5. Козлятник + кострец (полосной, с шириной 1,8 м) 2,0 : 2,0 (млн. всх. семян/га); 6. Козлятник + кострец (полосной, с шириной полос 0,9 м) 2,0 : 2,0 (млн. всх. семян/га); 7. Козлятник + топинамбур 3,0 : 0,06 (млн. всх. семян/га).
Все варианты опытов по смесям изучали на 3-х фонах удобрений:
1. Бактериальные удобрения (ризо-торфин, флавобактерин);
2. Ы30 Р30 К30 + бактериальные удобрения;
3. Ы60 Р60 К60 + бактериальные удобрения. Бактериальными удобрениями обрабатывали семена изучаемых культур.
Объекты исследований - козлятник восточный Гале, кострец безостый Пензенский 1, топинамбур Скороспелка.
При закладке опыта фосфор и калий вносили под зяблевую вспашку, азот -весной в подкормку. Начиная со второго
года жизни проводили подкормку трав азотно-фосфорно-калийными удобрениями одновременно с ранневесенним боронованием. Смеси многолетних трав высевали зернотравяной сеялкой СЗТ-З,6 в первой декаде мая под покров ячменя.
Предшественник - однолетние травы. Площадь делянки в опыте с многолетними травами 134 м2. Повторность трёхкратная. Размещение делянок систематическое последовательное.
Нашими исследованиями установлено, что при распашке козлятника 7-го года жизни (2001 г.) в поле остается в среднем 13,78 т/га органического вещества. Масса корней (крупных + мелких) составляет 83 %, 17 % (2,36 т/га) приходится на массу пожнивных остатков. Концентрация элементов питания в пожнивных остатках козлятника составляет 2,25...2,98 % азота, 0,20...0,23 % фосфора, 1,12.1,19 % калия в зависимости от фонов удобрений. В корнях концентрация биогенных элементов ниже, чем в пожнивных остатках. В биологический круговорот вовлечено азота -251,4.318,8 кг/га, фосфора - 19,5.27,4 кг/га и калия - 52,0.56,9 кг/га, на долю корней приходится 201,2.244,0 кг/га азота, 15,0.21,0 кг/га фосфора и 27,0.33,0 кг/га калия в зависимости от фонов удобрений.
Концентрация биогенных элементов в пожнивных остатках костреца составляет 1,65.1,92 % азота, 0,22.0,26 % фосфора, 0,94.1,51 % калия в зависимости от фона удобрений. В корнях костреца содержится: азота - 1,18.1,79 %, фосфора - 0,14. 0,19 %, калия - 0,22.0,42 %. Посев костреца обеспечил поступление в почву в среднем 10,0 т/га органического вещества, 24 % из которых составляют пожнивные остатки, остальная часть приходится на корневую массу. Возврат элементов питания в почву с корнями костреца составляет 85.102 кг/га азота, 10,0.15,0 кг/га фосфора, 18,0.33,0 кг/га калия. С пожнивными остатками костреца в почву возвращается 36,0.52,2 кг/га азота, 5,0.7,1 кг/га фосфора и 20,5.41,1 кг/га калия.
Поступление органического вещества в смешанных посевах с нормами высева 3,0:2,0 и 3,0:1,0 млн. шт./га имеет в среднем одинаковые значения - 13,6 т/га и изменяется в зависимости от фона удобрений. Масса корней при этом составляет 9,82.12,36 т/га, пожнивных остатков -1,81.3,00 т/га.
В полосных посевах с разной шириной полос козлятника масса корней в зависимости от фона удобрений изменяется от
8,30 до 10,58 т/га, а масса пожнивных остатков - от 2,33 до 2,52 т/га. В сумме это составило от 10,61 до 13,10 т/га органического вещества, в котором содержалось 159,2.234,1 кг/га азота, 18,0.27,6 кг/га фосфора и 45,4.52,0 кг/га калия.
В ходе исследований установлено, что накопление элементов питания в корнях растений зависит от их фракционного и химического состава. Так, на долю крупных корней приходится 82.89 % от их общей массы, при этом концентрация азота больше в мелкой фракции корней, а содержание фосфора и калия по фракциям имеет близкие значения.
Применение минеральных удобрений на фоне инокуляции семян способствовало увеличению массы как корней, так и пожнивных остатков.
Процессы разложения поступившего органического вещества во многом зависят от соотношения углерода и азота в растительных остатках. Среди многолетних аг-роценозов более узкое соотношение С : N выявлено в посеве козлятника - 21, в костреце - 31.33. Следовательно, преобразование органического вещества в почве у костреца происходит медленнее, чем у козлятника. При внесении минеральных удобрений N3(^30^0 и N6(^60^0 соотношение С : N в растительных остатках сужается. То есть, применяя минеральные удобрения, можно регулировать процессы разложения органического вещества.
Итак, поступление органического вещества в почву при распашке зависит от состава травосмесей и дозы применяемых минеральных удобрений. Оно составляет значительную величину и может быть рассмотрено как фундаментальное средство улучшения плодородия почвы.
Наиболее важными для характеристики условий обитания растений являются такие агрофизические свойства почвы, как структура и плотность сложения [4]. Изучая агрофизические свойства почвы под козлятником, исследователи пришли к выводу, что на плантации козлятника с возрастом структурное состояние почвы улучшается как в пахотном, так и подпахотном горизонте, увеличивается водопрочность агрегатов в слое 0-40см, одновременно происходит разуплотнение подпахотного горизонта [1, 2, 5].
Нашими исследователями установлено, что к восьмому году жизни многолетних трав структура почвы значительно улучшается (таблица). При закладке опытов состояние почвы по содержанию агрономически ценных агрегатов размером 10.
0,25 мм в соответствии со шкалой Долгова и Бахтина оценивалось как удовлетворительное, в 2002 г. оно характеризуется как хорошее и даже отличное (козлятник, вариант И30Р30К30). Увеличилась водо-прочность структуры - почвы из категории с хорошей водопрочностью перешли в категорию почв с отличной водопрочностью. По положительному влиянию на почву выделился козлятник восточный, отмечается высокое значение коэффициента структурности и самое высокое содержание водопрочных агрегатов.
Плотность почвы для большинства сельскохозяйственных культур считается оптимальной в пахотном горизонте при величине 1,0...1,2 г/см3. Она в большой степени влияет на доступность элементов питания растений и водно-воздушный режим почвы.
Таким образом, возделывание изучаемых агроценозов в течение 8 лет способствовало поддержанию плотности пахотного горизонта в агрономически оптимальных параметрах, хотя и привело к некоторому ее росту - на 0,01.0,19 г/см3, одновре-
менно отмечается рост содержания агрономически ценных агрегатов почвы на 22,6.36,6 % и повышение водопрочности агрегатов на 0,4.14,7 %.
Агрохимические свойства почвы в момент закладки опыта были сравнительно однородны. В почвах под козлятником и кострецом через 7 лет произошли изменения как агрофизических, так и агрохимических свойств. Так, на посевах козлятника содержание органического вещества почвы в зависимости от фона удобрений возросло на 0,09...0,91 %, увеличилось содержание легкогидролизуемого азота до 7,8.8,7 мг на 100г почвы, сумма оснований увеличилась с 36,7.37,9 до 42,6.44,7 мг экв. на 100 г почвы. В почве под кострецом, как и под козлятником, содержание органического вещества повысилось на 0,65 - 1,19 % в зависимости от фона удобрений, легкогид-ролизуемых форм азота возросло до 6,7.7,2 мг на 100 г почвы, сумма оснований возросла до 39,5.41,6 мг экв. на 100г почвы.
Произошло раскисление почв в пахотном слое вследствие вовлечения в биоло-
Сравнительная характеристика агрофизических показателей почвы под многолетними агроценозами в слое 0 - 30 см (1995-2002 гг.)
Вариант, норма высева, млн. шт./га Фон удобрений Агрофизические свойства
плотность, г/см3 содержание агрегатов 10...0,25 мм, % содержание водопрочных агрегатов, % коэффициент структурности
1995 2002 1995 2002 1995 2002 1995 2002
Козлятник, 4,0 бактериальное 1,04 1,12 44,9 79,8 66,3 66,7 0,81 3,95
бактериальное + ^0Р3с)К30 1,04 1,10 46,0 81,6 64,0 76,8 0,85 4,43
бактериальное.+ ^0Р60К60 1,04 1,09 47,1 79,2 61,8 78,1 0,89 3,81
Костер, 4,0 бактериальное 1,03 1,10 47,3 77,6 68,4 69,3 0,90 3,46
бактериальное + ^0Р30К30 1,03 1,10 50,0 80,0 68,9 69,5 1,00 4,00
бактериальное + ^0Р60К60 1,03 1,07 52,4 76,8 69,3 71,9 1,10 3,31
Козлятник + костер 3,0 : 1,0 бактериальное 1,03 1,08 47,3 77,9 68,4 76,4 0,90 3,52
бактериальное. + ^0Р30К30 1,03 1,05 50,0 79,4 68,9 72,1 1,00 3,85
бактериальное + ^0Р60К60 1,03 1,10 52,4 76,3 69,3 71,9 1,10 3,22
Козлятник + костер 3,0 : 2,0 бактериальное 1,03 1,10 47,3 78,8 68,4 76,8 0,90 3,72
бактериальное + ^0Р30К30 1,03 1,04 50,0 79,8 68,9 70,3 1,00 3,95
+ М60Р60К60 1,03 1,12 52,4 75,0 69,3 70,6 1,10 3,00
Козлятник + топинамбур 3,0 : 0,06 бактериальное 1,04 1,23 44,9 81,5 66,3 79,3 0,81 4,41
бактериальное + ^0Р30К30 1,04 1,20 46,0 80,6 64,0 70,1 0,85 4,15
бактериальное + ^0Р60К60 1,04 1,20 47,1 74,0 61,8 76,5 0,89 2,85
гический круговорот кальция из более глубоких слоев почвы корневыми системами растений, и почвы из категории слабокислых переходят в категорию с кислотностью, близкой к нейтральной.
В среднем по опыту произошло увеличение содержания органического вещества в почве в зависимости от вида агроценоза и фонов удобрений, увеличилось содержание легкогидролизуемого азота, которое характеризуется как повышенное и высокое, повысилась сумма поглощённых оснований. Отмечается снижение содержания фосфора и калия, что объясняется высоким их выносом. Принятые нормы удобрений его не компенсируют. Несмотря на это, содержание калия в почве характеризуется как повышенное и высокое, содержание фосфора - как высокое.
Таким образом, при условии распашки многолетних агроценозов 7-го года жизни в биологический круговорот вовлекается до 15,45 т/га свежего органического вещества, содержащего 4,09.6,95 т/га углерода, 121,0.318,8 кг/га азота, 15,0.27,6 кг/га фосфора, 25,2.89,0 кг/га калия.
В зависимости от вида агроценоза и элементов технологии растительные остатки отличаются по своей структуре, по концентрации в них элементов питания, по соотношению С : N.
Под влиянием многолетних агроцено-зов отмечено улучшение агрофизических и
агрохимических свойств почвы. Содержание агрономически ценных агрегатов увеличилось на 22,6.36,6 %, водопрочных агрегатов - на 0,04.14,7 %. Кроме того, происходит снижение кислотности почвы, что позволяет многолетние агроценозы рекомендовать в качестве биологических мелиорантов.
С помощью изученных элементов технологии возделывания многолетних трав можно оказывать направленное воздействие на процессы разложения органического вещества в почве и способствовать сохранению и воспроизводству плодородия почв.
Литература
1. Беляк, В. Б. Интенсификация кормопроизводства биологическими приемами / В. Б. Беляк - Пенза, 1998. - 181 с.
2. Беляк, В. Б. Козлятник восточный в Поволжье / В. Б. Беляк // Кормопроизводство. - 1999. - № 10. - С. 2-4.
3. Беляк, В. Б. Смешанные посевы в лесостепной зоне Среднего Поволжья / В. Б. Беляк, О. Ф. Бражникова // Кормопроизводство. - 1998. - № 9. - С. 6-9.
4. Медведев, В. В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов / В. В. Медведев. - М: Агропромиздат, 1988. - 160 с.
5. Кшникаткина, А. Н. Козлятник восточный / А. Н. Кшникаткина. - Пенза, 2001. -287 с.
