УДК 631.6 Сельскохозяйственная мелиорация
ГРНТИ 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
ОКСО 35.06.01 Сельское хозяйство
ББК 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
ТБК 5607 Сельскохозяйственная мелиорация
BISAC TEC003000 Agriculture / General
Изучено влияние разноглубинной заделки соломисто-пожнивных остатков (контроль), расчетных доз минеральных удобрений под запланированную урожайность полевых культур пяти польного плодосменного зернопропашного севооборота и органических отходов свинокомплекса в безопасных дозах на динамику накопление гумуса по слоям корнеобитаемого слоя при освоении малопродуктивных дерново- подзолистых земель Нечерноземной зоны легкосуглинистого гранулометрического состава с промывным типом водного режима. Установлено, что при всех системах применения удобрения максимальное накопление гумуса в посевном слое 0-10 см обеспечивает минимальная обработка, в пахотном 0 – 20 см – отвальная вспашка и в подпахотном горизонте 20 – 40 см – чизелевание. Отмечено наличие сильной прямой корреляционной зависимости между системой удобрения и накоплением гумуса в корнеобитаемом слое (r = 0,72…0,78), средней положительной между способом заделки удобрения и синтезом гумусовых соединений (r = 0,39…0,44) и слабой прямой между культурами севооборота и формированием запасов гумуса в пахотном 0 – 20 см и подпахотным 20 – 40 см горизонтах почвы (r = 0,26…0,29).
залежные земли, система удобрения, гумус, органическое вещество почвы
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. Сычев В. Г. Современное состояние плодородия почв и основные аспекты его регулирования. – М.: РАН, 2019. – 325 с.
2. Шевченко В. А., Соловьев А. М., Попова Н. П. Динамика содержания органического вещества при освоении выбывших из оборота малопродуктивных мелиорируемых земель в зависимости от системы удобрения и предшественников // Плодородие. – 2019. – №6. – С.6-10.
3. Шатилов И. С., Замараев А. Г. Программирование урожайности полевых культур и динамика воспроизводства гумуса в дерново-подзолистой почве // Известия ТСХА. – 1991. –№6. – С. 3-16.
4. Попов Е. В., Кирдин В. Ф., Штырхунов В. Д., Каланчина А. С. Реабилитация и восстановление плодородия почв в условиях воздействия неблагоприятных техногенных факторов в Центральном районе Нечерноземной зоны // Аграрная Россия. – 2022. – № 5. – С. 3-9. DOI:https://doi.org/10.30906/1999-5636-2022-5-3-9
5. Кузьменко Н. Н. Восполнение гумуса за счет пожнивно-корневых остатков в льняных севооборотах // Агрохимия. – 2023 – № 7. – С. 3-8. DOI:https://doi.org/10.31857/S0002188123070074, EDN: https://elibrary.ru/OFWFIL
6. Турусов В.И., Коновалова Е.Я. Влияние элементов биологизации на структуру микробного ценоза почвы в различных севооборотах// Плодородие. – 2023. – №5. – С. 87-90. DOI:https://doi.org/10.25680/S19948603.2023.134.22.
7. Кирейчева Л.В., Пуховская Т.Ю. Природоподобные технологии для повышения плодородия почвы// Плодородие. – 2024. – №3. – С. 10-14. DOI:https://doi.org/10.24412/1994-8603-2024-3138-10-14. EDN: https://elibrary.ru/CBFGSD.
8. Кирейчева Л. В., Пуховская Т. Ю., Яшин В. М., Павлова В. Ю. Методика подбора состава удобрительно-мелиорирующей смеси на основе агрохимических показателей для восстановления энергетической функции деградированных почв / Под ред. В. А. Шевченко. – М.: ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова, 2020. – 58 с.
9. Шевченко В.А., Кирейчева Л.В., Новиков С.А., Соловьёв А.М., Бондарева Г.И., Попова Н.П., Меньшикова С.А. Научное обоснование и практическая реализация вовлечения в оборот залежных земель Нечерноземной зоны Российской Федерации и восстановления их плодородия.: монография. – М. ФНЦ ГиМ им. А.Н. Костякова – 2024. – 490 с. DOI:https://doi.org/10.37738/VNIIGIM.2024.55.80.001
10. Каюмов М. К. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур. – М.: Агропромиздат, 1989. – 320 с.
11. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). — 5-е изд., доп. и перераб. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
