UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
GRNTI 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
OKSO 35.00.00 Сельское, лесное и рыбное хозяйство
BBK 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
BISAC TEC003000 Agriculture / General
Maintaining and increasing soil fertility as a factor in obtaining a high guaranteed yield is a difficult task, especially in conditions of prolonged irrigation. The development of a set of proposals for improving the ameliorative state of irrigated lands and methods for restoring fertility in connection with the growing degradation phenomena is of priority importance in irrigated agriculture. The article presents the results of many years of research on the influence of agrotechnical methods on the level of fertility of the dark chestnut soils of the Volga region. The data obtained confirmed the effectiveness of soil cultivation without seam turnover - the yield was 32.5 tons of fodder units per hectare, which is significantly higher than on moldboard plowing. It was found that irrigation influenced the productivity of the sown area by 50% in the grain-and-grass crop rotation, and the use of fertilizers ensured an increase in productivity by an average of 18-20%. Recommended agrotechnical measures aimed at resource conservation will help prevent the development of erosion processes in the soil during prolonged irrigation.
Irrigation, soil, fertility, humus, agricultural techniques
Введение. Цели и задачи исследований. Почва является сложной экосистемой с множеством взаимосвязанных характеристик. Мелиоративные приемы воздействия на почву неизбежно приводят к разнообразным процессам, которые могут иметь как положительные, так и негативные последствия [1, 2]. Состав показателей изменения состояния земель при длительной ирригации определен на основе анализа протекания процессов почвообразования, выявления степени изменения основных свойств почв и использования этой информации в решении прикладных задач (оценка качества земель, экологического ущерба, разработка мероприятий и т. п.) [3].
Содержание гумуса является важнейшим показателем почвенного плодородия [4]. На основании проведенного анализа результатов исследований за период более пятидесяти лет об изменении гумусового состояния темно-каштановых почв под влиянием длительного орошения, установлено, что наблюдается прогрессирующая дегумификация этих почв на протяжении первых тридцати лет широкой ирригации.
Учитывая особую актуальность проблемы сохранения запасов гумуса и восстановления плодородия длительно орошаемых почв, потерявших значительную часть органического вещества в процессе их эксплуатации, в семипольном зернотравопропашном севообороте на протяжении восьми ротаций изучалось влияние различных агротехнических приемов (поливы, основная обработка почвы и внесение удобрений) на продуктивность и плодородие длительно орошаемой дегумифицированной темно-каштановой почвы [5].
Объекты и методы исследований. Полевые опыты проводились в орошаемых севооборотах на полях опытно-производственного хозяйства ВолжНИИГиМ, ООО «Березовское», АО ПЗ «Трудовое» и других хозяйствах Саратовской, Самарской, Волгоградской и других областей Поволжья. Исследования включали экспериментальные полевые и лабораторные опыты, статистические методы – дисперсионный и корреляционный анализ и сопоставление полученных данных. Применялась традиционная для данной природно-климатической зоны агротехника возделывания культур на орошении. Сопутствующие наблюдения проводились в соответствии с общепринятыми методиками, математическая обработка данных проведена по методике полевого опыта Б.А. Доспехова с помощью программы Statistika 5.5 и процессора электронных таблиц Microsoft Excel XP [6, 7, 8].
Чередование культур в севообороте: Люцерна на зеленый корм. Люцерна на сено. Кормосмесь на силос (сорго + соя + суданская трава + подсолнечник). Ячмень на зерно. Озимая пшеница на зерно. Соя. Вика +овес на зеленый корм + люцерна под покров.
Схема опыта по изучению влияния различных агротехнических приемов (обработки почвы, режима орошения, удобрений) на гумусовое состояние темно-каштановых почв, включала следующие варианты: контрольный вариант; орошение; орошение + поверхностная обработка почвы; орошение + основная обработка почвы с оборотом пласта (отвальная вспашка); орошение + плоскорезная обработка почвы; орошение +минеральные удобрения; орошение + органические удобрения.
Результаты и их обсуждение. Агротехнологические приёмы (способы основной обработки почвы, оптимальные севообороты, дифференцированные поливы, минеральные и органические удобрения) по-разному влияли на формирование уровня урожайности сельскохозяйственных культур.
Урожайные данные по изучаемым культурам семипольного севооборота, представленные в таблице 1, говорят о преимуществе применения плоскорезной обработки почвы, особенно по сравнению с отвальной вспашкой [9, 10, 11]. Продуктивность севооборота на варианте «орошение + плоскорезная обработка почвы на 12-14 см» была наибольшая и составила 32,5 тонн кормовых единиц на один гектар.
Применение различных удобрений в орошаемом зернотравопропашном севообороте обеспечивало практически одинаковое увеличение продуктивности севооборота в среднем на 17-21 % – с 28,63 до 34,67 т к. ед. с одного гектара севооборотной площади в среднем за ротацию. Влияние удобрений на урожайность отдельных культур севооборота носило в основном тот же характер. Орошение влияло на увеличение продуктивности единицы севооборотной площади более чем на 50 % в среднем.
По результатам агрохимического обследования почв опытно-производственного хозяйства ВолжНИИГиМ, выполненного в начале 60-х годов, в пахотном слое содержалось 3,8 % гумуса, в конце зафиксировано снижение до 3,6 %. К восьмидесятым годам наблюдалось значительное снижение содержания гумуса – до 2,7 %. При этом отмечалась сильная неоднородность почв по гумусированности. В девяностые годы, судя по данным агрохимического анализа почв, выявлено 19 % сельхозугодий с очень
Таблица 1
Урожайность культур зернотравопропашного севооборота и его продуктивность при различных
агротехнических приемах /в среднем за восемь ротаций, 1966-2021 гг./
|
Агротехнические приемы |
Урожайность, т/га |
Продуктивность севооборота, т к. ед./га |
||||||
|
Люцерна на зеленый корм |
Люцерна на сено |
Кормосмесь на силос (сорго + соя + суданская трава + подсолнечник) |
Ячмень на зерно |
Озимая пшеница на зерно |
Соя |
Вика +овес на зеленый корм + люцерна под покров |
||
|
КОНТРОЛЬ |
3,07 |
5,43 |
28,17 |
2,05 |
2,70 |
1,87 |
30,60 |
18,47 |
|
Орошение |
9,77 |
11,87 |
33,16 |
2,54 |
3,43 |
2,37 |
35,70 |
28,63 |
|
Орошение + отвальная вспашка на 25-27 см |
10,50 |
10,90 |
34,50 |
2,60 |
2,50 |
3,00 |
27,90 |
30,70 |
|
Орошение + плоскорезная обработка почвы на 12-14 см |
9,50 |
11,00 |
35,60 |
2,50
|
2,00 |
3,20 |
28,80 |
32,50 |
|
Орошение + поверхностная обработка почвы |
9,00 |
8,50 |
30,20 |
2,00 |
2,50 |
2,50 |
26,10 |
29,60 |
|
Орошение + минеральные удобрения |
10,89 |
13,02 |
41,03 |
2,97 |
3,90 |
3,39 |
42,50 |
33,99 |
|
Орошение + органические удобрения |
10,90 |
15,37 |
42,58 |
2,89 |
3,86 |
2,83 |
46,70 |
34,67 |
|
НСР05 |
0,65-0,90 |
1,10-2,55 |
1,51-3,35 |
0,12-0,47 |
0,21-0,43 |
0,38-0,51 |
0,40-0,51 |
0,56-0,59 |
низким содержанием гумуса в пахотном горизонте – менее 2,5%, 60% земель с низким и средним содержанием органического вещества – 2,5-3,0 %, и только 5% земель хозяйства содержали более 3,5% гумуса, а ведь именно такое содержание органического вещества является зонально характерным для темно-каштановых почв [5]. В эти годы отмечена устойчивая тенденция снижения органического вещества в почве.
Применение различных удобрений в орошаемом зернотравопропашном севообороте обеспечивало практически одинаковое увеличение продуктивности севооборота в среднем на 17-21 % – с 28,63 до 34,67 т к. ед. с одного гектара севооборотной площади в среднем за ротацию.
Таким образом, содержание гумуса снизилось на 25-30 % от его первоначального содержания.
В современных условиях темно-каштановые почвы хозяйства характеризуются как сильно дегумифицированные [12, 13].
Снижение и тем более отсутствие роста продуктивности орошаемой пашни свидетельствуют о том, что ухудшившееся плодородие почв стало выступать фактором, лимитирующим урожайность культур [14].
Дальнейшее падение запасов органического вещества этих почв может привести к их необратимой деградации.
Динамика содержания гумуса в темно-каштановых длительно орошаемых почвах за 1966-2021 гг. приведена в таблице 2, из которой видно, что в условиях орошения без применения удобрений и с использованием минеральных удобрений содержание гумуса практически не изменилось по сравнению с исходным и составило соответственно – 2,47-2,65% в пахотном и 2,09- 2,02% в подпахотном горизонтах.
Уровень изменений внутри каждого варианта был довольно высокий – от 5 до 20%. Этот факт указывает на большую пространственную вариабельность содержания гумуса. Об этом же свидетельствуют и высокие значения НСР05.
Таблица 2
Динамика влияния агротехнических приемов на запасы и содержание гумуса в темно-каштановых длительно
орошаемых почвах под культурами зернотравопропашного севооборота ОПХ ВолжНИИГиМ, 1966-2021 гг.
|
Агротехнические приемы |
Слой почвы, см |
Содержание и запасы гумуса, в среднем по периодам ротаций |
|||||||||||||||||
|
1 ротация |
2 ротация |
3 ротация |
4 ротация |
5 ротация |
6 ротация |
7 ротация |
8 ротация |
Динамика (увеличение «+», уменьшение «-») |
|||||||||||
|
1966 г.- 1972 г. |
1973 г.- 1979 г. |
1980 г.- 1986 г. |
1987 г.- 1993 г. |
1994 г.- 2000 г. |
2001 г.- 2007 г. |
2008 г.- 2014 г. |
2015 г.- 2021 г. |
||||||||||||
|
Запасы, т/га |
Содержание,% |
Запасы, т/га |
Содержание, % |
Запасы, т/га |
Содержание,% |
Запасы, т/га |
Содержание, % |
Запасы, т/га |
Содержание,% |
Запасы, т/га |
Содержание, % |
Запасы, т/га |
Содержание,% |
Запасы, т/га |
Содержание, % |
Запасы, т/га |
Содержание, % |
||
|
Контроль(без применения агротехнических мероприятий) |
0-30 |
101 |
2,68 |
103 |
2,73 |
98 |
2,61 |
100 |
2,66 |
96 |
2,57 |
98 |
2,62 |
95 |
2,54 |
92 |
2,35 |
- 9 |
- 0,33 |
|
30-60 |
84 |
2,19 |
81 |
2,08 |
73 |
1,87 |
70 |
1,80 |
72 |
1,84 |
82 |
1,91 |
79 |
1,73 |
76 |
1,64 |
- 8 |
- 0,55 |
|
|
Орошение |
0-30 |
99 |
2,69 |
97 |
2,93 |
103 |
2,74 |
99 |
2,68 |
104 |
2,77 |
91 |
2,80 |
96 |
2,91 |
97 |
2,47 |
- 2 |
- 0,22 |
|
30-60 |
91 |
2,18 |
81 |
2,04 |
75 |
1,93 |
80 |
2,04 |
81 |
2,07 |
86 |
2,05 |
88 |
2,15 |
91 |
2,09 |
0 |
- 0,09 |
|
|
Орошение + отвальная вспашка на 25-27 см |
0-30 |
99 |
2,50 |
96 |
2,63 |
97 |
2,72 |
102 |
2,59 |
97 |
2,61 |
96 |
2,56 |
97 |
2,41 |
97 |
2,68 |
- 2 |
+ 0,18 |
|
30-60 |
91 |
2,01 |
87 |
2,01 |
90 |
2,10 |
90 |
2,04 |
99 |
2,05 |
96 |
2,04 |
91 |
2,00 |
88 |
2,06 |
- 3 |
+ 0,05 |
|
|
Орошение + плоскорезная обработка почвы на 12-14 см |
0-30 |
96 |
2,72 |
99 |
2,73 |
91 |
2,60 |
96 |
2,83 |
92 |
2,75 |
91 |
2,73 |
89 |
2,62 |
91 |
2,62 |
- 5 |
- 0,10 |
|
30-60 |
86 |
2,13 |
86 |
2,11 |
88 |
2,44 |
81 |
2,51 |
86 |
2,30 |
96 |
1,98 |
86 |
1,94 |
85 |
1,99 |
- 1 |
- 0,14 |
|
|
орошение + поверхностная обработка почвы |
0-30 |
101 |
2,70 |
101 |
2,74 |
100 |
2,62 |
101 |
2,63 |
98 |
2,58 |
98 |
2,59 |
96 |
2,54 |
97 |
2,58 |
- 4 |
- 0,12 |
|
30-60 |
89 |
2,08 |
82 |
2,08 |
75 |
1,88 |
74 |
1,84 |
73 |
1,86 |
78 |
1,84 |
76 |
1,73 |
84 |
1,85 |
- 5 |
- 0,23 |
|
|
Орошение + минеральные удобрения |
0-30 |
101 |
2,67 |
102 |
2,5 |
101 |
2,70 |
100 |
2,69 |
102 |
2,73 |
91 |
2,9 |
93 |
2,3 |
96 |
2,65 |
- 5 |
- 0,02 |
|
30-60 |
98 |
2,06 |
83 |
1,8 |
75 |
1,93 |
74 |
1,95 |
79 |
2,04 |
81 |
2,24 |
82 |
2,5 |
93 |
2,02 |
- 5 |
- 0,04 |
|
|
Орошение + органические удобрения |
0-30 |
96 |
2,78 |
98 |
2,9 |
112 |
2,98 |
120 |
3,20 |
111 |
2,96 |
105 |
2,81 |
103 |
2,79 |
99 |
2,89 |
+ 3 |
+ 0,11 |
|
30-60 |
81 |
2,07 |
86 |
2,3 |
84 |
2,16 |
88 |
2,26 |
87 |
2,24 |
85 |
2,29 |
87 |
2,28 |
86 |
2,29 |
+ 5 |
+ 0,22 |
|
|
НСР05 |
0-30 |
|
0,22 |
|
0,23 |
|
0,21 |
|
0,23 |
|
0,16 |
|
0,17 |
|
0,18 |
|
0,17 |
|
|
|
30-60 |
|
0,15 |
|
0,16 |
|
0,17 |
|
0,15 |
|
0,11 |
|
0,12 |
|
0,14 |
|
0,13 |
|
|
|
При использовании органической системы удобрений было достигнуто не только сохранение, но и увеличение содержания гумуса в слое 0-30 см до 2,89 %, а в слое 30-60 см до 2,29 %. Запасы гумуса соответственно составили 99 и 86 т/га против 101 и 84 т/га на момент закладки опыта.
Без орошения было выявлено снижение гумусированности: в слое 0-30 см на 0,33 %, 30-60 см – на 0,55 %. Это связано с недостаточным поступлением корневых и пожнивных остатков вследствие невысокой урожайности сельскохозяйственных культур.
Баланс гумуса по данным урожайности и содержания гумуса на конец каждой предыдущей ротации, коэффициентов гумификации и минерализации практически в полной мере подтвердил фактические данные по изменению гумусированности [15, 16].
Последействие органических удобрений превосходило минеральные удобрения по воздействию на урожайность культур. Однако это наблюдалось только в первые годы после внесения. Эффективность последействия органических удобрений, начиная с пятого года уменьшалась. Тем не менее, в большинстве случаев оно оказывало положительное воздействие на урожайность культур севооборота по сравнению с не удобренными посевами.
Орошение в большинстве случаев сопровождалось повышением урожайности культур севооборота. Однако в результате длительного орошения в гумусе темно-каштановых почв уменьшилась доля подвижных соединений гумусовых веществ, непосредственно влияющих на плодородие, и увеличилось содержание консервативной части гумуса, напрямую не участвующей в формировании биомассы растений [14, 17].
Все эти факты могут свидетельствовать о некотором ухудшении качественного состава гумуса длительно орошаемых почв.
Низкое содержание гумуса, его незначительное изменение под воздействием агротехнических приемов, а также некоторое ухудшение его качественного состава свидетельствуют о сильной степени дегумификации почв опытного участка. Интенсивность трансформации (минерализации) гумуса значительно снижена в силу того, что их органическое вещество состоит в основном из стабильных инертных форм гумусовых соединений.
Увеличение гумусированности обеспечивали только органические удобрения. Внесение навоза на протяжении восьми ротаций семипольного зернотравопропашного севооборота среднегодовой дозой 10 т/га обеспечило устойчивое повышение содержания гумуса в темно-каштановых почвах в абсолютном выражении на 0,23%.
Заключение. По прогнозу проведения агротехнических мероприятий для восстановления содержания гумуса в дегумифицированных орошаемых темно-каштановых почвах, рекомендуется внесение на гектар севооборотной площади органических удобрений среднегодовой дозой минимум по 10-15 т/га на фоне разноглубинной обработки почвы с преобладанием плоскорезной, умеренных поливных норм сельскохозяйственных культур при доле многолетних трав в структуре посевов не менее 40%. Оптимальное сочетание агротехнических мероприятий на основе энергосберегающих технологий полива, применения разноглубинного рыхления для разуплотнения почв, использования рациональных доз органоминеральных удобрений, способствует не только росту продуктивности орошаемого гектара, но и стабилизации почвенного плодородия.
1. Bezdnina S.Ya. Optimal'nye parametry meliorativnogo rezhima pochv // Gidrotehnika i melioraciya. 1986. № 11. S. 58-63.
2. Demin A.P. Sostoyanie oroshaemyh zemel' i effektivnost' ih ispol'zovaniya v regionah Rossii // Melioraciya i vodnoe hozyaystvo. 2003. № 5. S. 7-10.
3. Filin V.I. Agrohimicheskie problemy i principy upravleniya plodorodiem pochv // Pochvenno-ekologicheskie problemy v stepnom zemledelii. Puschino, 1992. S. 71-86.
4. Baranovskaya V.A. Optimizaciya gumusovogo sostoyaniya pochv // Pochvenno-ekologicheskie problemy v stepnom zemledelii: sb. nauch. tr. Puschino, 1992. S. 79-87.
5. Arinushkina E.V. Rukovodstvo po himicheskomu analizu pochv. 2-e izd. M.: Izd-vo MGU, 1970. 488 s.
6. GOST 28268-89. Pochvy. Metody opredeleniya vlazhnosti, maksimal'noy gigroskopichnosti vlazhnosti i vlazhnosti ustoychivogo zavyadaniya rasteniy. M.: Standartinform, 2006. 24 s.
7. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezul'tatov issledovaniy). 6-e izd., pererab. i dop. M.: Agropromizdat, 2010. 352 s.
8. Kachinskiy N.A. Pochva, ee svoystva i zhizn'. 3-e izd., pererab. i dop. M.: Nauka, 1975. 296 s.
9. Shadskih V.A., Kizhaeva V.E., Rasskazova O.L. Energosberegayuschaya tehnologiya obrabotki pochvy kak faktor obespecheniya vosproizvodstva plodorodiya oroshaemyh zemel' Saratovskoy oblasti // Vestnik Nauchno-metodicheskogo soveta po prirodoobustroystvu i vodopol'zovaniyu. 2018. Vyp. № 12 (12). S. 189-194.
10. Pochvozaschitnye osobennosti osnovnoy obrabotki pochvy v zvene oroshaemogo sevooborota / V.A. Shadskih, V.E. Kizhaeva, O.L. Rasskazova, T.A. Panchenko // Nauchnaya zhizn'. 2018. № 6. S. 77-84.
