CC BY
9УДК 631.452:631.5
ВОСПРОИЗВОДСТВО плодородия ПОЧВЫ В ЛАНДШАФТНОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ
В.И. Турусов, В.М. Гармашов, Е.В. Теслина, О.А. Абанина, Т.И. Михина
— Воронежский НИИСХ Россельхозакадемии,
E-mail: niish1c@mail.ru
В статье рассмотрены ключевые вопросы по использованию ресурсов биологизации земледелия. Дешевые, доступные и достаточно эффективные зеленые удобрения могут быть неисчерпаемым, постоянно возобновляемым источником органического вещества — одного из важнейших условий повышения почвенного плодородия.
Ключевые слова: почва, органическое вещество, плодородие, ландшафты, системы земледелия.
Сохранение и повышение почвенного плодородия было и остается главной проблемой земледелия, особенно сейчас, когда резко сократилось применение органических и минеральных удобрений. Большое значение в решении этой проблемы отводится использованию растительных остатков, побочной продукции культур, увеличению доли промежуточных и сидераль-ных посевов, а также многолетних трав в структуре севооборотов(табл.1).
Для условий Воронежской области, характеризующихся неустойчивым и
недостаточным увлажнением, главным требованием к сидеральной культуре является экономное расходование влаги при большом накоплении органического вещества. Исследованиями, проведенными нашим институтом, установлено, что для почвенно-климатических условий области в большей мере соответствуют такие культуры, как горох, озимая рожь, гречиха, яровой рапс, а в более влагообеспеченной части области еще и подсолнечник. Эти сидеральные культуры к моменту уборки наращивают значительное
количество органического вещества и, кроме озимой ржи и подсолнечника, имеют узкое отношение С :N, что обеспечивает быструю его минерализацию. В их органической массе содержится такое же количество азота, как и в подстилочном навозе, и несколько меньше фосфора и калия (табл. 1).
Как показывают расчеты, при возделывании сидеральных культур в паровых полях в наиболее влагообеспеченных агроэкологических районах области на площади порядка 100 тыс. га это обеспечит поступление в почвы области в среднем на га пашни около 4 кг азота, 0,5 кг фосфора и 3,3 кг калия.
В процессе роста и после уборки сельскохозяйственных культур остается значительное количество корневых и пожнивных остатков, являющихся важным источником прихода органического вещества. Количество и качество растительных остатков зависит от вида культуры, предшественников, характера хозяйственного использования и погодных условий (табл. 2).
Поступление органического вещества в почву зависит от структуры посевных площадей и видов севооборотов [1]. Различный набор культур и их чередование в севообороте способствует равномерному поступлению и более сбалансированному по качественному составу накоплению органического вещества. По мере увеличения в севообороте доли пропашных культур, особенно сахарной свеклы и картофеля, среднегодовое количество поступающих в почву растительных остатков уменьшается, в то время, как увеличение площади под многолетними травами и озимыми зерновыми культурами повышает эту величину.
Так, в зернопаропропашных севооборотах содержание растительных остатков находилось в пределах от
3,03 до 3,19 т/га. В зернопаротравянопропашных севооборотах их содержание увеличивалось: с одним полем эспарцета на 0,59 т/га; с двумя полями
1. Поступление органического вещества и питательных элементов при запашке сидератов
Сидеральная культура Урожайность зеленой массы, т/га Количество органического в-ва, т/га Поступление в почву, кг/га
N P2O5 K2O
Пар (навоз) - 10,2 168 88 196
Горох 15,5 5,21 144 16 85
Озимая рожь 18,8 8,7 130 21 123
Гречиха 18,1 5,9 137 13 106
Яровой рапс 17,9 5,2 110 12 76
Подсолнечник 26,9 5,4 82 11 101
2. Количество послеуборочных растительных остатков в слое почвы 0-40 см, (т/га)_______________________________
Культура Корневые Пожнивные Всего
Озимая пшеница 2,25 3,83 6,08
Яровая пшеница 1,90 3,83 5,73
Кукуруза 2,40 2,62 5,02
Подсолнечник 2,11 3,60 5,71
Ячмень 1,97 2,92 4,89
Горох 1,57 2,91 4,48
Сахарная свекла 1,00 2,40 3,40
Эспарцет 1 года пользования 4,61 1,74 6,35
Эспарцет 2 года пользования 5,82 1,91 7,73
Донник белый 7,08 1,58 8,66
Люцерна 1 года пользования 8,92 1,81 10,73
Люцерна 2 года пользования 12,02 1,78 13,80
3. Накопление пожнивно-корневых остатков и возвращение в почву элементов минерального питания в различных видах севооборотов.
Вид севооборота Пожнивнокорневые остатки, т/га Поступление питательных веществ в почву, кг/га
N P O 2 5 <2O
5-польный зернопаропропашной 3,03 31,9 7,7 27,6
7-польный зернопаропропашной 3,13 36,1 8,0 27,2
10-польный зернопаропропашной 3,19 37,1 7,8 26,2
6-польный зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета 3,78 49,5 9,7 34,2
7-польный зернопаротравянопропашной с 2 полями эспарцета 4,16 60,5 11,6 28,3
6-польный зернотравяной с 1 полем эспарцета 4,02 56,1 11,0 27,1
8-польный зернотравяной с 2 полями эспарцета 4,33 62,4 12,4 30,8
4. Структурное состояние почвы под бобовыми культурами перед уборкой, %
Вид севооборота Слой почвы, см Доля агрегатов, % К c
>10* 10-5** 5-1 1-0,25 <0,25
Зернопаропропашной (горох) 0-10 10,3 9,5 63,9 12,2 4,5 6,2
10-20 18,1 17,4 53,4 8,7 2,7 4,0
20-30 17,4 22,4 50,6 7,1 2,8 4,5
30-40 19,2 24,4 49,1 5,0 2,4 3,7
Зернопаротравянопро- пашной с 1 полем эспарцета 0-10 7,7 10,5 60,9 16,9 3,9 8,0
10-20 14,7 24,2 48,7 9,3 3,1 4,7
20-30 11,2 25,1 51,1 9,6 3,0 7,0
30-40 18,2 23,2 45,6 8,7 2,8 4,6
Зернопаротравянопро- пашной с 2 полями эспарцета 0-10 10,5 18,0 52,1 15,9 3,5 6,5
10-20 15,5 27,4 44,4 9,8 2,9 4,6
20-30 20,6 29,3 41,4 7,2 1,7 4,4
30-40 22,6 25,2 44,7 5,7 1,9 3,6
Зернотравяной с 1 полем эспарцета 0-10 9,4 11,7 62,6 11,9 4,4 7,0
10-20 12,1 20,1 52,7 11,7 3,3 5,9
20-30 14,7 22,1 50,6 9,6 3,1 5,1
30-40 14,2 16,8 50,1 12,5 6,4 4,0
Зернотравяной с 2 полями эспарцета 0-10 12,4 16,3 51,0 13,9 2,5 5,7
10-20 17,3 23,5 46,2 9,9 2,3 4,4
20-30 24,5 21,0 43,5 9,7 2,6 3,1
30-40 14,3 22,4 48,1 9,1 3,5 5,2
* - размер агрегатов, мм ** - t .=5,03-2,86>t =2,13 рас ' ' теор. '
эспарцета на 0,97 т/га. Замена черного пара горохом, насыщение севооборота зерновыми культурами повышало количество растительных остатков на 0,83-1,14 т/га.
В зернотравяном севообороте с двумя полями эспарцета отмечено наибольшее поступление азота -
62,4 кг/га, фосфора - 12,4 кг/га и калия - 30,8 кг/га. В зернопаротравяно-
пропашном севообороте произошло снижение азота на 1,9 кг/га, фосфора - на 0,8 кг/га и калия на 2,5 кг/га. В севооборотах с одним полем эспарцета произошло уменьшение макроэлементов: в зернотравяном - азота на
6.3 кг/га, фосфора на 1,4 кг/га, калия на
3.7 кг/га; в зернопаротравянопропашном - азота на 12,9 кг/га, фосфора на
2.7 кг/га, но с увеличением калия на
3.4 кг/га. В севооборотах без трав произошло ещё большее снижение азота от 25 до 30,5 кг/га, фосфора от 4,4 до
4.7 кг/га и калия от 3,6 до 4,6 кг/га.
Таким образом, в севооборотах с
эспарцетом поступало растительных остатков и макроэлементов в 1,3-1,9 раза больше, чем в севооборотах без трав. Значимость этих результатов заключается в том, что при большой нехватке навоза остаточная биомасса многолетних бобовых трав может расцениваться как самое дешевое органическое удобрение, создающееся непосредственно на месте внесения.
Исследования структурно-агрегатного состояния в различных видах севооборотов (табл. 4) позволяют установить некоторые определенные закономерности в изменении качественных характеристик сложения корнеобитаемого слоя и вклада каждой фракции в формирование агрономически ценной структуры.
В фазе уборки под горохом, как и под эспарцетом первого года пользования, максимальная доля в структуре отдельных почвенных частиц также приходилась на агрегаты размером
1-5 мм. При этом однолетняя бобовая культура и многолетняя первого года использования по этому показателю были очень близки. Разница составляла всего 1,3-3,0 %. Более существенные различия характерны для эспарцета второго года использования.
В пахотном горизонте снижение доли агрегатов 1-5 мм достигало 11,8-
12,9 %. При этом необходимо отметить тот факт, что в почве под посевами эспарцета второго года использования отмечается закономерное увеличение доли почвенных частиц размером от 5 до 10 мм.
Под влиянием бобовых трав с хорошо развитой корневой системой происходит структурная переорганизация с уменьшением доли частиц 1-5 мм и образованием более крупных мезоа-грегатов размером 5-10 мм.
Оценивая изменения коэффициента структурности непосредственно под бобовыми культурами, необходимо сказать об его увеличении под эспарцетом. Причем эти изменения затронули весь исследуемый почвенный про-
5. Водно-гидрологические константы под культурами севооборота, %
Слой почвы, см Эспарцет 2 года пользования Горох
НВ ВЗ ДАВ НВ ВЗ ДАВ
0-10 42,5 16,6 25,9 30,6 15,6 15,0
10-20 38,4 16,2 22,1 28,6 14,7 13,9
20-30 34,1 17,3 16,8 27,0 15,8 11,3
30-40 32,7 17,1 15,6 27,8 16,1 11,7
40-50 31,6 16,8 14,8 28,9 15,9 13,0
50-60 30,5 16,7 13,8 25,6 15,9 9,7
60-70 29,0 16,5 12,5 23,8 15,9 7,9
70-80 25,4 16,4 9,1 22,0 15,9 6,1
80-90 22,9 15,9 7,0 21,2 15,9 5,3
90-100 21,9 15,9 6,0 21,3 15,9 5,4
6. Содержание гумуса в слое почвы 0-40 см в различных видах севооборотов (в среднем по звену ячмень - бобовые - озимая пшеница), %
Севооборот В среднем по звену Разница +,-
2002-2005 гг. 2008-2010 гг.
Зернопаропропашной 6,43 6,14 -0,29
Зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета 6,29 6,06 -0,23
Зернопаротравянопропашной с 2 полями эспарцета 6,16 5,97 -0,19
Зернотравяной с 1 полем эспарцета 6,20 6,11 -0,09
Зернотравяной с 2 полями эспарцета 6,23 6,05 -0,18
7. Изменение содержания гумуса за 10-летнюю ротацию севооборотов
Структура севооборотов Содержание гумуса в конце ротации Отклонение от исходного
зерновые (с кукурузой) про- паш- ные чер- ный пар мн. тра-вы 0-20 см 0-50 см 0-20 см 0-50 см
всего в т.ч. колос
40 20 50 - 10 7,45 6,92 +0,10 +0,04
100 70 - - - 7,22 6,90 +0,06 -0,31
20 - 100 - - 7,29 6,77 -0,48 -0,47
70 60 20 10 - 7,41 6,83 +0,06 +0,05
70 50 30 10 - 7,32 6,87 -0,07 +0,01
70 50 20 20 - 7,31 6,43 -0,16 -0,04
70 50 40 - - 7,32 6,16 -0,14 -0,04
60 50 10 10 20 7,15 6,52 +0,12 +0,16
70 60 20 - 10 6,95 6,39 -0,02 -0,03
80 50 30 - - 7,30 6,86 -0,08 -0,07
60 50 20 - 20 7,16 6,59 +0,01 +0,05
Примечание. За ротацию севооборота внесено по 600 кг/га N, P,K.
филь. Так, если под горохом в слое 0-20 см в фазе уборки Кс равнялся 4,0-6,2, то под посевами эспарцета он был выше и составлял 4,6-8,0 в зернопаротравянопропашном севообороте и 4,4-7,0 в зерновом.
Стабилизация и улучшение агрофизических параметров в различных видах севооборотов на основе полевого травосеяния проявляют свое положительное влияние и на последующей культуре - озимой пшенице.
Одним из важнейших факторов, лимитирующих высокую производительную способность агрофитоценозов и обеспечивающих нормальную жизнедеятельность растений, служит количество доступной для произрастающих растений влаги, или их влагообеспеченность.
Степень доступности почвенной влаги растениям и состояние водного режима характеризуются водно-гидрологическими константами.
Данные таблицы 5 свидетельствуют о положительном влиянии многолетних трав в условиях длительно эксплуатируемых черноземных почв на сохранение и стабилизацию важнейших показателей водно-физического состояния пахотных черноземов. Особенно четко зта закономерность прослеживается в гумусово-аккумулятивном горизонте (до 50 см).
В пахотном горизонте значение максимальной гигроскопичности (МГ) под многолетними травами равнялось
11,1 %, под однолетней бобовой культурой (горохом) оно было ниже и составляло 10,4 %. В соответствии с МГ изменялась и расчетная влажность устойчивого завядания растений. Максимальные (16,6-17,3 %) ее значения отмечены в верхних горизонтах почвы под эспарцетом -с постепенным снижением до 15,9 % в слое 90-100 см.
Улучшение структурно-агрегатного состояния почвы под многолетними травами сказалось положительно на изменении наименьшей влагоемкости (НВ). Ее значения под горохом в пахотном слое почвы равнялись 28,6-30,6%, под эспарцетом в зерновом севообороте - 38,4-42,5 %. В нижних горизонтах почвы различия сглаживаются.
Аналогично изменениям НВ изменяется и диапазон активной влаги черноземов (ДАВ). В зернопаропропашном севообороте под однолетней бобовой культурой он составлял 13,9-
15,0 % против 22,1-25,9 % под многолетней бобовой культурой (слой 0-20 см).
Следовательно, введение в структуру полевых севооборотов эспарцета способствует существенному улучше-
нию водно-физических свойств почв, расширению диапазона активной влаги, увеличению наименьшей влагоемкости.
Как показывают результаты исследований, введение многолетних бобовых трав в полевые севообороты способствует снижению темпов минерализации гумуса (табл.6).
Здесь, если в зернопаропропашном севообороте в среднем за звено севооборота снижение содержания гумуса составило 0,29 %, то в звене с одним полем эспарцета - уже 0,23 %, а в звене с двумя полями - 0,19 %. В зернотравяном севообороте темпы снижения содержания гумуса еще меньше.
Ранее выполненными исследованиями нашего института установлено, что во многих севооборотах, которые ежегодно обеспечивались минеральными удобрениями из расчета по 60 кг/га д.в. азота, фосфора и калия достигался положительный баланс гумуса (табл. 7).Полученные данные дают возможность сделать вывод о том, что изменение содержания гумуса также определяется соотношением в севооборотах пропашных и зерновых культур сплошного сева, удельным весом площади черного пара и многолетних трав.
Нетоварная часть урожая (солома, ботва сахарной свеклы, стебли кукурузы, подсолнечника, полова и т.д.) служит существенным источником органического вещества и питательных элементов. Это один из видов органических удобрений, который не требует специальных затрат на производство, так как воспроизводится ежегодно при выращивании основной продукции.
При использовании нетоварной части урожая в почву возвращается 21,5-51,5 % азота, 18,5-51,7 % фосфора, 16,7-48,1 % калия от общего количества в урожае.
При урожайности зерновых культур
4,0-6,0 т/га с соломой в почву возвращается 20-30 кг азота, 10-16 кг фосфора, 40-70 кг калия, 10-14 кг кальция,
4-6 кг магния, 4-8 кг серы и различные микроэлементы.
В зависимости от качественного состава используемых растительных остатков дозы внесения азота мине-
ральных удобрений должны составлять от 5 до 15 кг на тонну соломы злаковых, 10-12 кг/т стеблей кукурузы. Разложение соломы благоприятно происходит при внесении аммонийных форм азота (аммиачной селитры, аммиачной воды), так как микроорганизмам ион аммония более доступен, чем нитратный.
Азотные удобрения, применяемые для обработки соломы в виде раствора, более эффективны, чем в сухом гранулированном виде. Через 60 дней после заделки соломы, обработанной раствором аммиачной селитры, ее остаток по сравнению с контролем был меньше на 15,4 %, через 90 - на 38,7 %, а через 120 дней - на 54,7 %. При внесении в почву, совместно с соломой, гранулированных удобрений в той же дозе интенсивность разложения была ниже соответственно на 14,4 %, 19,7 и 23,6 %. При применении раствора аммиачной селитры с биопрепаратом Тамир в концентрации 0,5 %, разница увеличивается по сравнению с контролем до 22,7%, 50,0 и 52,3 %.
Поэтому в целях создания более оптимальных условий для формирования урожайности культуры, следующей за озимой пшеницей, солому, вносимую в почву после ее уборки, необходимо обрабатывать реагентами, стимулирующими разложение в летнеосенний период текущего года.
Для эффективного использования элементов минерального питания растительных остатков очень важен срок их заделки [2]Результаты исследований показывают, что оптимальный срок запашки высокоуглеродистых растительных остатков (соломы зерновых культур) в почвенно-климатических условиях юго-востока ЦЧЗ с 15 августа по 15 сентября, низкоуглеродистых - с 10 сентября по 10 октября. При этом надо учитывать, что сроки обработки по-
чвы и запашки растительных остатков должны корректироваться в зависимости от увлажненности обрабатываемого слоя. Не всегда ранняя зябь, даже при вспашке поля после предшественника с высокоуглеродистыми трудноразлагаемыми растительными остатками, является лучшей для протекания микробиологических процессов и синтеза элементов минерального питания в течение вегетационного периода по причине плохого крошения, перемешивания почвы с растительными остатками и плохого контакта растительных остатков с почвой. Крупноглыбистый обрабатываемый слой приводит к еще более сильному иссушению почвы и снижению интенсивности процессов начальной и последующей стадии микробиологической трансформации органического вещества растительных остатков.
Таким образом, дешевые, доступные и достаточно эффективные зеленые удобрения могут быть неисчерпаемым, постоянно возобновляемым источником органического вещества— одного из важнейших условий повышения почвенного плодородия.
Литература
1. Акулов А.А.Севооборот - как биологический фактор системы земледелия /// Достижение науки и техники, 2005, № 5. - С. 21-22
2. Спиваков А.А., Квасов А.Ю., Харьковский А.А., Горбачева А.В., Турусов
В.И. и др. Технология регулирования режима органического вещества почвы в ландшафтном земледелии ЦЧР//, Рекомендации «Технология регулирования режима органического вещества почвы в ландшафтном земледелии ЦЧР» - Воронеж: Истоки, 2010.- 44с.
V. I. Turusov, V. M. Garmashov, E.V. Teslina, O. A. Abanina, T.I. Mikhina
REPRODUCTION OF FERTILITY OF THE SOIL IN LANDSCAPE AGRI-CULTURE In article key questions on use are considered resources of a biologization of agriculture. Cheap, available and rather effective green fertilizers can be to inexhaustible, constantly renewable sources of organic substance - one of the most important conditions of increase of soil fertility.
Keywords: soil, organic substance, fertility, landscapes, agriculture systems.
