UDK 631.6 Сельскохозяйственная мелиорация
GRNTI 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
OKSO 35.06.01 Сельское хозяйство
BBK 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
TBK 5607 Сельскохозяйственная мелиорация
BISAC TEC003000 Agriculture / General
The influence of the multi-depth sealing of straw-crop residues (control), calculated doses of mineral fertilizers for the planned yield of field crops of five-field fruit-bearing grain crop rotation and organic waste of the pig complex in safe doses on the dynamics of humus accumulation along the layers of the root layer during the development of unproductive sod-podzolic lands of the Non-Chernozem zone of light loamy granulometric composition with a washing type of water regime was studied. It was found that with all systems of fertilizer application, the maximum accumulation of humus in the seed layer of 0-10 cm is provided by minimal processing, in the arable 0-20 cm – dump plowing and in the sub–arable horizon of 20-40 cm – chiseling. The presence of a strong direct correlation between the fertilizer system and the accumulation of humus in the root layer (r = 0.72...0.78), an average positive relationship between the method of fertilization and the synthesis of humus compounds (r = 0.39...0.44) and a weak direct relationship between crop rotation crops and the formation of humus reserves in arable 0-20 cm and sub–arable 20 – 40 cm of soil horizons (r = 0.26...0.29).
degraded lands, fertilizer system, humus, soil organic matter
Введение. Содержание гумуса в пахотном слое почвы регулируется главным образом количеством поступающих в его состав органических удобрений, а также растительных остатков от посевов, поэтому возделывание сельскохозяйственных культур, оставляющих после себя много соломисто-пожнивных и корневых остатков, а также заделка сидератов способствуют его накоплению [1-6].
По данным И.С. Шатилова с сотрудниками [3] оптимальным содержанием гумуса в почве следует считать такую величину, которая обеспечивает урожайность возделываемых культур, соответствующую биоклиматическому потенциалу региона.
Согласно классификации, предложенной Л.В. Кирейчевой с сотрудниками [7, 8, 9] дерново-подзолистые суглинистые почвы должны иметь в своём составе более 2,0% гумуса, поскольку при содержании 2,0% они относятся к слабой степени деградации, при 1,5% – к средней, а при 1,0% - сильной степени, при которой возделывание всех видов продукции растениеводства теряет практический смысл.
Целью наших исследований явилось изучение динамики накопления гумуса в корнеобитаемом слое почвы в зависимости от комплексного влияния систем удобрения и агромелиоративных приемов при освоении выбывших из оборота малопродуктивных, ранее мелиорированных земель.
Место и методика исследований. Опыты по изучению комплексного влияния систем удобрения (фактор А), способов их заделки почвы (фактор С) и последействия культур севооборота (фактор В) при введении в оборот легкосуглинистых дерново-подзолистых земель на динамику гумуса проводили в течение ротации пятипольного плодосменного зернопропашного севооборота в период с 2015 по 2019 гг. на освоенных землях ООО "Ручьевское" Ржевского района, Тверской области, вышедших из оборота в 1994 году.
Агрохимическая характеристика почвы: содержание гумуса 1,76...1,78 мг/кг – очень низкое; Р2О5 106…109 мг/кг – повышенное; К2О 90…100 мг/кг – среднее; рНKCl 4,88…5,0 ед. – слабокислая.
Расчет доз минеральных удобрений под запланированную урожайность (для люпина узколистного на зерно – сорт Белозерный 110 – 1,8 т/га; кукурузы на зеленую массу – гибрид ПР 39Бх29 – 40 т/га; озимой пшеницы – сорт Скипетр – 4,5 т/га; ярового рапса – сорт Новосел – 2,0 т/га и ячменя – сорт Саншайн – 4,0 т/га) выполнен по методике М.К. Каюмова [10], которые вносили дробно: под предпосевную культивацию – 50%, при посеве – 25% и в подкормки – 25%. Жидкие стоки в дозе 80 м3/га утилизировали с помощью технологии шланговых систем под предпосевную обработку. Твердую фракцию навоза с нормой 40 т/га распределяли по делянкам при помощи прицепа-разбрасывателя ПРТ-10. Все виды удобрений вносили по фону измельченных соломисто-пожнивных остатков предшественника и заделывали в пахотный слой осваиваемых земель тремя способами: дисковыми лущильниками на глубину 7...10 см; отвальными плугами на 18...20 см и чизельными орудиями на 27...30 см.
Жидкие стоки в среднем содержали: сухие вещества – 3,0%; общий азот – 0,1%; фосфор подвижный – 0,03%; калий обменный – 0,28%; рН – 7,4 ед. Твердые фракции навоза имела следующий состав: сухие вещества – 35...40%; азот общий – 0,54%; фосфор подвижный – 0,29%; калий обменный – 0,60%; рН – 7,8 ед.
Опыт заложен в 4-х кратной повторности методом рендомизированных повторений. Площадь посевной делянки - 240 м2, учетный 120 м2.
Статистическая обработка экспериментальных данных проведена методом дисперсионного и корреляционного анализа в изложении Б.А. Доспехова [11].
Результаты и их обсуждение. Установлено, что при закладке эксперимента концентрация гумуса в посевном слое почвы 0-10 см находилась в интервале от 1,7 до 1,73%, что при НСР 05= 0,10% является недостоверным различием (табл. 1). В пахотном слое 0–20 см исходная концентрация гумуса составляла в среднем 1,68...1,72%, что по современной классификации позволяет отнести осваиваемые земли к средней степени деградации по его количеству.
Таблица 1. Исходное содержание гумуса (%) по слоям почвы
при закладке опыта
|
Система удобрения |
Культуры севооборота |
Слои почвы, см |
|||
|
0 – 10 |
10 – 20 |
20 – 30 |
30 – 40 |
||
|
I.Контроль (без удобрений) |
Люпин узколистный |
1,76 |
1,74 |
1,33 |
0,71 |
|
Кукуруза на силос |
1,73 |
1,72 |
1,34 |
0,71 |
|
|
Озимая пшеница |
1,72 |
1,72 |
1,31 |
0,70 |
|
|
Яровой рапс |
1,71 |
1,67 |
1,31 |
0,70 |
|
|
Ячмень |
1,71 |
1,66 |
1,32 |
0,71 |
|
|
В среднем |
1,73 |
1,70 |
1,32 |
0,71 |
|
|
II. Расчётные дозы мин.уд. на запланированный урожай |
Люпин узколистный |
1,76 |
1,72 |
1,31 |
0,72 |
|
Кукуруза на силос |
1,74 |
1,70 |
1,35 |
0,71 |
|
|
Озимая пшеница |
1,72 |
1,71 |
1,30 |
0,69 |
|
|
Яровой рапс |
1,71 |
1,67 |
1,31 |
0,70 |
|
|
Ячмень |
1,68 |
1,66 |
1,30 |
0,69 |
|
|
В среднем |
1,72 |
1,69 |
1,31 |
0,70 |
|
|
III. Жидкие стоки, 80 м3/га
|
Люпин узколистный |
1,73 |
1,68 |
1,29 |
0,66 |
|
Кукуруза на силос |
1,75 |
1,71 |
1,34 |
0,72 |
|
|
Озимая пшеница |
1,74 |
1,69 |
1,27 |
0,71 |
|
|
Яровой рапс |
1,72 |
1,68 |
1,26 |
0,65 |
|
|
Ячмень |
1,69 |
1,65 |
1,27 |
0,66 |
|
|
В среднем |
1,73 |
1,68 |
1,29 |
0,68 |
|
|
IV. Твердая фракция навоза, 40 т/га |
Люпин узколистный |
1,72 |
1,70 |
1,30 |
0,72 |
|
Кукуруза на силос |
1,69 |
1,65 |
1,25 |
0,67 |
|
|
Озимая пшеница |
1,71 |
1,66 |
1,27 |
0,70 |
|
|
Яровой рапс |
1,68 |
1,64 |
1,23 |
0,65 |
|
|
Ячмень |
1,70 |
1,67 |
1,24 |
0,66 |
|
|
В среднем |
1,70 |
1,66 |
1,26 |
0,68 |
|
|
НСР05 |
0,10 |
0,10 |
0,08 |
0,04 |
|
Исследования по комплексному влиянию систем удобрения, сельскохозяйственных культур и агромелиоративных приёмов на динамику содержания гумуса по слоям почвы за ротацию пятипольного плодосменного зернопропашного севооборота позволили установить, что на контрольном варианте, где осуществлялось внесение в почву измельчённых соломисто-пожнивных остатков возделываемых растений отмечено снижение концентрации гумуса при всех технологиях их утилизации (табл. 2).
В нашем опыте заделка расчетных доз минеральных удобрений по фону измельчённых соломисто-пожнивных остатков определяет неодинаковое изменение содержания гумуса по почвенным слоям при разных способах обработки.
Установлено, что заделка расчетных доз минеральных удобрений под запланированную урожайность полевых культур в сочетании с измельчённый побочной продукцией обеспечивает при минимальной обработке положительное влияние на содержание гумуса в посевном слое 0–10 см, при отвальной вспашке на пахотный слой 0–20 см и при чизелевании – на подпахотный слой 20–40 см.
Таблица 2. Комплексное влияние систем удобрения, способов их заделки и сельскохозяйственных культур, на динамику содержания гумуса (%) по слоям почвы (см) за ротацию севооборота
|
Система удобрения (фактор А) |
Культуры севооборота (фактор В) |
Способ заделки (фактор С) |
||||||||||||
|
Минимальная обработка на 7 – 10 см |
Отвальная вспашка на 18 – 20 см |
Чизелевание на 27 – 30 см |
||||||||||||
|
0–10 |
10–20 |
20–30 |
30–40 |
0–10 |
10–20 |
20–30 |
30–40 |
0–10 |
10–20 |
20–30 |
30–40 |
|||
|
I.Контроль (без удобрений) |
Люпин узколистный |
1,73 |
1,47 |
1,09 |
0,58 |
1,69 |
1,68 |
1,24 |
0,65 |
1,64 |
1,58 |
1,28 |
0,74 |
|
|
Кукуруза на силос |
1,70 |
1,44 |
1,00 |
0,56 |
1,68 |
1,65 |
1,20 |
0,64 |
1,60 |
1,55 |
1,23 |
0,72 |
||
|
Озимая пшеница |
1,69 |
1,42 |
1,02 |
0,54 |
1,65 |
1,62 |
1,17 |
0,60 |
1,59 |
1,53 |
1,27 |
0,73 |
||
|
Яровой рапс |
1,75 |
1,49 |
1,04 |
0,57 |
1,70 |
1,69 |
1,25 |
0,66 |
1,65 |
1,60 |
1,29 |
0,76 |
||
|
Ячмень |
1,68 |
1,41 |
0,98 |
0,50 |
1,66 |
1,64 |
1,16 |
0,59 |
1,61 |
1,52 |
1,18 |
0,71 |
||
|
В среднем |
1,71 |
1,45 |
1,03 |
0,55 |
1,68 |
1,66 |
1,20 |
0,63 |
1,62 |
1,56 |
1,25 |
0,73 |
||
|
II. Расчётные дозы мин.уд. на запланированный урожай + Р10 при посеве |
Люпин узколистный |
1,92 |
1,54 |
1,17 |
0,65 |
1,79 |
1,75 |
1,34 |
0,72 |
1,72 |
1,70 |
1,39 |
0,82 |
|
|
Кукуруза на силос |
1,89 |
1,52 |
1,14 |
0,64 |
1,77 |
1,73 |
1,30 |
0,71 |
1,69 |
1,66 |
1,37 |
0,80 |
||
|
Озимая пшеница |
1,88 |
1,50 |
1,12 |
0,62 |
1,75 |
1,71 |
1,28 |
0,69 |
1,70 |
1,64 |
1,35 |
0,79 |
||
|
Яровой рапс |
1,93 |
1,55 |
1,19 |
0,69 |
1,80 |
1,77 |
1,36 |
0,75 |
1,74 |
1,70 |
1,41 |
0,85 |
||
|
Ячмень |
1,90 |
1,49 |
1,10 |
0,60 |
1,76 |
1,74 |
1,26 |
0,70 |
1,68 |
1,67 |
1,35 |
0,81 |
||
|
В среднем |
1,90 |
1,52 |
1,14 |
0,64 |
1,77 |
1,74 |
1,31 |
0,71 |
1,71 |
1,67 |
1,37 |
0,81 |
||
|
III. Жидкие стоки, 80 м3/га + Р10 при посеве
|
Люпин узколистный |
2,05 |
1,65 |
1,23 |
0,72 |
1,92 |
1,87 |
1,44 |
0,88 |
1,89 |
1,81 |
1,60 |
0,95 |
|
|
Кукуруза на силос |
2,00 |
1,61 |
1,19 |
0,71 |
1,90 |
1,85 |
1,42 |
0,86 |
1,87 |
1,79 |
1,59 |
0,92 |
||
|
Озимая пшеница |
1,98 |
1,60 |
1,22 |
0,70 |
1,91 |
1,85 |
1,40 |
0,85 |
1,88 |
1,80 |
1,57 |
0,90 |
||
|
Яровой рапс |
2,06 |
1,67 |
1,25 |
0,73 |
1,94 |
1,90 |
1,46 |
0,89 |
1,90 |
1,82 |
1,61 |
0,97 |
||
|
Ячмень |
1,97 |
1,58 |
1,20 |
0,68 |
1,89 |
1,86 |
1,41 |
0,84 |
1,85 |
1,78 |
1,54 |
0,89 |
||
|
В среднем |
2,01 |
1,62 |
1,22 |
0,71 |
1,91 |
1,87 |
1,43 |
0,86 |
1,88 |
1,80 |
1,58 |
0,93 |
||
|
IV. Твердая фракция навоза, 40 т/га + Р10 при посеве |
Люпин узколистный |
2,17 |
1,74 |
1,20 |
0,69 |
2,05 |
1,98 |
1,39 |
0,79 |
1,95 |
1,88 |
1,49 |
0,88 |
|
|
Кукуруза на силос |
2,13 |
1,70 |
1,18 |
0,68 |
2,03 |
1,95 |
1,38 |
0,78 |
1,92 |
1,86 |
1,47 |
0,86 |
||
|
Озимая пшеница |
2,10 |
1,68 |
1,17 |
0,67 |
2,04 |
1,96 |
1,37 |
0,77 |
1,94 |
1,85 |
1,45 |
0,85 |
||
|
Яровой рапс |
2,18 |
1,76 |
1,22 |
0,70 |
2,07 |
2,00 |
1,40 |
0,81 |
1,99 |
1,89 |
1,50 |
0,90 |
||
|
Ячмень |
2,09 |
1,65 |
1,16 |
0,66 |
2,00 |
1,90 |
1,36 |
0,76 |
1,91 |
1,83 |
1,44 |
0,83 |
||
|
В среднем |
2,13 |
1,71 |
1,19 |
0,68 |
2,04 |
1,96 |
1,39 |
0,78 |
1,94 |
1,86 |
1,47 |
0,86 |
||
|
НСР 05 |
для фактора А |
0,12 |
0,09 |
0,07 |
0,04 |
|
||||||||
|
для фактора В |
0,11 |
0,10 |
0,08 |
0,05 |
||||||||||
|
для фактора С |
0,11 |
0,10 |
0,09 |
0,05 |
||||||||||
|
для АВС |
0,20 |
0,16 |
0,14 |
0,08 |
||||||||||
Из этого можно заключить, что чизельная обработка в сочетании с применением минеральной системы удобрения эффективна для повышения плодородия почв Нечерноземной зоны с маломощным пахотным слоем.
Внесение жидких стоков свиноводческих комплексов в безопасной дозе 80 м3/га и припосевного удобрения Р10 кг д.в. с помощью минимальной обработки способствует достоверному увеличению концентрации гумуса в слое 0–10 см (+0,28% к исходному значению при НСР05 для взаимодействия АВС = 0,20 %), в то время как в слоях 10–20 и 20–30 см обнаружено его снижение на 0,06...0,07%, а в слое 30–40 см повышение на 0,03%, что во всех случаях явилось несущественным отклонением от исходного содержания.
Заделка жидкой фракции с помощью отвальной вспашки обеспечивает за ротацию севооборота повышение содержания гумуса по всем слоям корнеобитаемого слоя относительно первоначального значения, которое составило в изученных слоях почвы соответственно 0,18; 0,19; 0,14 и 0,18%, что во всех случаях было достоверным увеличением для фактора А, а также для комплексного взаимодействия факторов АВС у нижнего слоя пахотного (10–20 см) и подпахотного (30–40 см) горизонта.
Чизельный способ утилизации жидких стоков с разной интенсивностью повышает концентрацию гумуса в пахотном (на 0,12...0,15%) и подпахотном (на 0,25...0,29%) слоях почвы.
В наших исследованиях наибольшее положительное влияние на концентрацию гумуса в пахотном слое почвы оказывает внесение твёрдой фракции навоза при всех способах их заделки.
Таким образом, при всех изученных системах удобрения их заделка в пахотный слой с помощью минимальной обработки оказывает наибольшее положительное значение лишь на слой 0–10 см, в то время как отвальная вспашка способствует повышению содержания гумуса по всему пахотному слою 0–20 см. Чизелевание обеспечивает гомогенное распределение удобрительных средств по профилю корнеобитаемого слоя, поэтому на лёгких по гранулометрическому составу почвах оно положительно влияет на накопление и закрепление гумуса как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах, что особенно важно при освоении малопродуктивных деградированных земель Нечерноземной зоны.
На основании корреляционно-регрессионного анализа нами установлено наличие сильной прямой корреляционной зависимости между системой удобрения и накоплением гумуса в корнеобитаемом слое осваиваемых залежных земель (r = 0,72...0,78); средней положительной между способом заделки удобрений в пахотный слой и синтезом в нём гумусовых соединений (r = 0,39...0,44) и слабой прямой между культурами севооборота и формированием запасов гумуса в пахотном 0–20 см и подпахотном 20–40 см слоях почвы (r = 0,26...+0,29).
Следовательно, варьирование коэффициентов корреляции в выше приведённых значениях позволяет заключить, что степень сопряженности между системой удобрения и накоплением гумуса в почве определяет 51,8...60,8%; между способами обработки и синтезом органического вещества 15,2...19,4% и между культурами севооборота и концентрацией гумуса 6,8...8,4% изменений. Таким образом, комплексное влияние систем удобрения (фактор А), способов обработки (фактор С) и последействия культур севооборота (фактор В) обуславливают при введении в оборот легкосуглинистых дерново-подзолистых почв с промывным типом водного режима 73,8...88,6 % поступления гумусовых веществ в почву. Остальная же часть сопряженности (11,4...26,2%) обусловлена другими факторами, и в первую очередь агроклиматическими ресурсами региона, влияющими на интенсивность синтеза органического вещества, его вынос и закрепление.
Выводы. 1. При всех системах применения удобрения на осваиваемых легкосуглинистых дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны минимальная обработка почвы обеспечивает за ротацию 5-ти польного плодосменного зернопропашного севооборота максимальное накопление гумуса в посевном слое 0–10 см, в то время как отвальная вспашка способствует повышению концентрации органического вещества в пахотном слое 0–20 см, а чизелевание – в подпахотном горизонте 20–40 см.
2. Установлено, что при всех способах заделки измельченных соломисто-пожнивных остатков в корнеобитаемый слой деградированных земель, а также при внесении минеральной системы удобрения не удается обеспечить стабилизацию гумусного состояния пахотного слоя относительно исходного значения в течении одной ротации 5-ти польного севооборота.
3. Наибольшее положительное влияние на увеличение содержания гумуса в пахотном слое малопродуктивных земель оказывает внесение твердой фракции навоза по фону измельченных растительных остатков предшественника при всех способах их утилизации. Так, в конце ротации севооборота содержание органического вещества в слое 0–20 см повысилось относительно исходного значения при минимальной обработке в среднем на 14,3%, при отвальной вспашке – на 19,0% и при чизелевании на 13,1%, что во всех случаях явилось достоверной прибавкой для фактора А.
4. Согласно результатов корреляционно-регрессионного анализа выявлено, что комплексное влияние систем удобрения, способов их заделки и последействия культур севооборота в сумме определяют 73,8...88,6% поступления гумуса в почву при вовлечении в оборот легкосуглинистых дерново-подзолистых почв Нечерноземной зоны. Остальная часть его накопления (11,4...26,2%) обусловлена другими факторами и в первую очередь агроклиматическими ресурсами региона, влияющими на интенсивность синтеза органического вещества и его закрепление в пахотном слое.
1. Sychev V. G. The current state of soil fertility and the main aspects of its regulation. – M.: RAS, 2019. – 325 p.
2. Shevchenko V. A., Solovyov A.M., Popova N. P. Dynamics of the content of organic matter in the development of unproductive reclaimed lands that have been retired from circulation depending on the fertilizer system and precursors // Fertility. – 2019. – No.6. – pp.6-10.
3. Shatilov I. S., Zamaraev A. G. Programming of field crop yields and dynamics of humus reproduction in sod-podzolic soil // Izvestiya TSKhA. – 1991. –No. 6. – pp. 3-16.
4. Popov E. V., Kirdin V. F., Shtyrkhunov V. D., Kalanchina A. S. Rehabilitation and restoration of soil fertility under the influence of adverse anthropogenic factors in the Central region of the Non-Chernozem zone // Agrarian Russia. - 2022. – No. 5. – pp. 3-9. DOI:https://doi.org/10.30906/1999-5636-2022-5-3-9
5. Kuzmenko N. N. Replenishment of humus due to crop and root residues in flax crop rotations // Agrochemistry. – 2023 – No. 7. – pp. 3-8. DOI:https://doi.org/10.31857/S0002188123070074, EDN: OFWFIL
6. Turusov V.I., Konovalova E.Ya. The influence of biologization elements on the structure of microbial cenosis of soil in various crop rotations// Fertility. - 2023. – No.5. – pp. 87-90. DOI:https://doi.org/10.25680/S19948603.2023.134.22.
7. Kireicheva L.V., Pukhovskaya T.Y. Nature-like technologies for increasing soil fertility// Fertility. - 2024. – No.3. – pp. 10-14. DOI:https://doi.org/10.24412/1994-8603-2024-3138-10-14. EDN: CBFGSD.
8. Kireicheva L. V., Pukhovskaya T. Yu., Yashin V. M., Pavlova V. Yu. Methodology for selecting the composition of a fertilizer-reclamation mixture based on agrochemical indicators to restore the energy function of degraded soils / Edited by V. A. Shevchenko. – M.: VNIIGiM named after A. N. Kostyakov, 2020. – 58 p.
9. Shevchenko V.A., Kireicheva L.V., Novikov S.A., Solovyov A.M., Bondareva G.I., Popova N.P., Menshikova S.A. Scientific justification and practical implementation of the involvement in the turnover of fallow lands of the Non-Chernozem zone of the Russian Federation and the restoration of their fertility.: monograph. – M. FNTS GIM named after A.N. Kostyakova – 2024. – 490 p. DOI:https://doi.org/10.37738/VNIIGIM.2024.55.80.001
10. Kayumov M. K. Programming of agricultural crops. – M.: Agropromizdat, 1989. – 320 p.
11. Dospekhov B. A. Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of research results). — 5th ed., supplement and revision – M.: Agropromizdat, 1985. – 351 p.
