Изменения гумусного состояния каштановой и светло-каштановой почвы в севооборотах

Изменения гумусного состояния каштановой и светло-каштановой почвы в севооборотах

В.Ю. Мисюряев, к.пед.н., Волгоградский ГАУ

Темпы снижения содержания гумуса неодинаковы в различных почвенно-климатических зонах. Общепринятыми показателями плодородия почвы являются запасы в ней гумуса и азота. Полевые культуры значительно различаются по их влиянию на процессы минерализации — новообразования гумуса в почве.

Наибольшие ежегодные потери гумуса, как правило, отмечаются под чистыми парами и пропашными культурами (1,5—2,5 т/га), средние — под зерновыми культурами и однолетними травами (0,4—1 т/га) [1].

Если выращивать многокомпонентные смеси с достаточной густотой посева и на высоком фоне питания, то они по влиянию на почвенное плодородие приблизятся к многолетним травам. Под многолетними травами при достаточном уровне их продуктивности (не менее 35—40 ц/га сена) сокращение запасов гумуса, по существу, не происходит, а отмечается даже его увеличение.

Накопление гумуса в почве является процессом длительным и сложным. В каштановых и светло-каштановых почвах в результате их иссушения сокращается период биологической активности, а напряжённость биологических процессов на короткое время при достаточном количестве влаги в почве усиливается. При повышении температуры процессы минерализации поступающих в почву источников гумуса усиливаются, а процессы гумификации ослабевают. В условиях повышенных температур процессы минерализации протекают даже при низкой влажности. В то же время низкая влажность препятствует взаимодействию новообразованных гумусовых веществ с минеральной частью. При этом накапливаются только наиболее устойчивые к разложению гумусовые вещества, прочно связанные с минеральной частью почвы [2].

По мнению А.В. Дедова, процессы накопления и разложения органического вещества, а в итоге и баланс гумуса можно регулировать структурой посевных площадей и чередовани-

ем культур в севообороте, а именно — путём частичной замены чистого пара сидеральным, увеличением посевов многолетних трав, зернобобовых и озимых культур [3].

Важным фактором, определяющим степень влияния той или иной культуры на плодородие почвы, является количество растительных остатков, поступающих в почву после её уборки. По данным Всероссийского НИИ кормов и зональных научно-исследовательских учреждений, по количеству поступающего в почву органического вещества сельскохозяйственные культуры можно распределить в следующем порядке: многолетние травы, озимые зерновые культуры, кукуруза, однолетние травы, яровые зерновые и кормовая свёкла. Органическая масса остатков при этом по культурам достигает величин: клевер и его смеси — 3—3,5 т/га, люцерна — 3,5—4, злаковые травы — 3—3,5, озимые зерновые — 2,5—3, яровые зерновые — 1,4—1,9, однолетние травы — 1,5—1,7 т/га [4].

Вместе с тем поступление в почву растительных остатков происходит и в период вегетации за счёт отмирания корней и отдельных надземных органов. Потери фитомассы по зерновым культурам заметны уже с фазы кущения, когда отмирают отдельные растения. По усреднённым данным, потери фитомассы в посевах яровой пшеницы достигают 1,1—1,9, в посевах ярового ячменя — 1,1—2,7.

Интенсивность минерализации гумуса определяется комплексом факторов: почвенноклиматическими условиями, видовым составом и структурой посевных площадей, интенсивностью обработки почвы, уровнем химизации и т.д. Значительные потери органического вещества происходят вследствие развития эрозионных процессов, особенно при несоблюдении почвозащитных мероприятий.

Наименьшая минерализация гумуса в почве происходит под многолетними травами (в 2—6 раз меньше по сравнению с другими культурами и почти в 10 раз — по сравнению с чистыми парами). При этом, в отличие от других культур, чем выше урожайность трав, тем меньше потери гумуса, а при определённом уровне их урожайности за счёт растительных остатков можно достигнуть бездефицитного баланса гумуса в почве. На посевах трав почти полностью исключаются эрозионные процессы. Соответственно полевое травосеяние является главным фактором, определяющим сохранение почвенного плодородия.

По общему объёму потерь гумуса вследствие ежегодной минерализации выделяется группа зерновых культур, пропашных и технических, а также чистых паров. По группе зерновых культур большой объём потерь гумуса связан прежде всего с высоким удельным весом в структуре посевов, по пропашным культурам — с интен-

сивной обработкой почвы во время вегетации, а по чистым парам — с расширением их площадей и многократной механической обработкой почвы при отсутствии растительности. По системе адаптивно-ландшафтного земледелия по Волгоградской области площадь чистых паров должна быть на уровне 1,5 млн га [5].

Наряду с минерализацией в почве происходит образование гумуса из органической массы, поступающей с растительными остатками сельскохозяйственных культур и вносимыми органическими удобрениями. Анализ расчётов по образованию гумуса в почве даёт основание считать, что растительные остатки и органические удобрения компенсируют потери гумуса вследствие его минерализации.

Решение проблемы сохранения и повышения почвенного плодородия тесно связано с более широким использованием органических удобрений во всех возможных формах (навоз, компосты, зелёное удобрение, солома и т.д.). Чтобы обеспечить бездефицитный баланс гумуса в почвах, требуется дополнительное внесение органических удобрений в расчёте на 1 га пашни в целом по Волгоградской области от 3,6 до 6,0 т [6].

Важнейшим направлением повышения почвенного плодородия является расширение посевов многолетних трав. В последнее десятилетие такая тенденция довольно отчётливо проявляется по всей России. За счёт этого можно достичь объёмов поступления растительных остатков в почву 65—72,3 млн т, азота с растительными остатками — 966—1159 тыс. т, в том числе биологического — 654—802 тыс. т.

Для того чтобы обоснованно и с максимальным эффектом проводить агротехнические мероприятия по повышению почвенного плодородия, необходимо определить оптимальные параметры свойств и режимов почв, их долевое участие в формировании продуктивности агробиоценозов.

При современном уровне развития сельскохозяйственного производства необходим нормативно-технологический подход к управлению плодородием почвы. С этой целью разрабатываются модели, технологически достаточно простые и доступные для широкого использования, с минимальным числом управляемых факторов. Из биологических факторов — это содержание гумуса и фитосанитарное состояние почвы и посевов (наличие сорняков, вредителей и болезней); из агрохимических — содержание подвижных форм фосфора и калия, а также реакция почвенного раствора; из агрофизических — мощность пахотного слоя, фракционный состав, структура и плотность сложения почвы.

В отличие от традиционного способа обработки почвы (вспашка на 0,25—0,27 м) при ресурсосберегающих (поверхностная и безотвальная) основное количество растительных остатков

Динамика изменения агрегатного состава светло-каштановой почвы под посевами озимой пшеницы

Вариант обработки почвы Структура почвы по результатам сухого рассева, % Коэффициент структурности (Кс) Структура почвы по мокрому рассеву, %

макро структура 10-0,25 мм микроструктура <0,25 мм ценная 3-0,25 мм коэффициент водопрочности

Небиологизированное звено

Отвальная (контроль) 67,9 16,2 2,1 4,7 10,1

Безотвальная 74,5 13,9 2,9 5,2 10,1

Мелкая 72,7 13,1 2,7 5,3 11,6

Биологизированное звено

Отвальная (контроль) 69,0 16,1 1,7 5,5 12,2

Безотвальная 81,7 8,7 4,5 5,9 10,2

Мелкая 74,8 13,8 3,0 5,0 10,5

поступает в поверхностный слой 0—0,1 м, что при снижении темпов минерализации повышает его гумусированность и структурообразующую способность (табл.).

В качестве нормативной базы биологиза-ции севооборотов следует использовать такие свойства эспарцета песчаного, как способность улучшать структуру почвы. Особенно увеличивается коэффициент структурности при сидерации пара на фоне мульчирующих обработок почвы (в 1,1—1,6 раза). Одновременно возрастает и водопрочность структурных компонентов (табл.).

Использование органических и минеральных удобрений оказывает значительное влияние на количественное изменение органического вещества. Однако роль их принципиально различна: органические удобрения воздействуют прямо — их углерод частично переходит непосредственно в состав гумусных соединений почвы, минеральные удобрения оказывают действие косвенно — через увеличение количества отчуждаемой продукции и оставляемых на полях пожнивно-корневых остатков (ПКО), а также за счёт усиления минерализационных процессов.

Гумусное состояние почвы определяется размерами поступления органического вещества в почву и процессами его трансформации. Величина поступающего в почву органического вещества складывается из следующих составляющих: запаса надземной и подземной фитомассы культурных и сорных растений в момент уборки урожая; отмерших корней и выпавших из посева побегов и целых растений; отмерших и осыпавшихся на почву листьев культуры, семян сорняков и зёрен культурных растений; корневых выделений.

С учётом трудности значительного увеличения внесения навоза в ближайшей перспективе, важную роль в улучшении гумусового баланса могут играть совершенствование структуры посевных площадей, насыщение севооборотов бобовыми травами, максимальное использование соломы, пожнивных и промежуточных культур, зелёных удобрений.

Для ослабления потерь гумуса почвами необходимо также внедрение в полном объёме мер борьбы с водной и ветровой эрозией за счёт мульчирующих обработок почвы: широкое применение органических удобрений, внедрение и соблюдение почвозащитных севооборотов с насыщением их культурами, обеспечивающими поступление значительных количеств растительных остатков в почву, специальная организация территории (полосное или контурное размещение культур).

Литература

1. Овчинников А.С., Плескачёв Ю.Н., Гурова О.Н. Эволюция систем обработки почвы Нижнего Поволжья. Волгоград: ФГБОУ ВПО ВГСХА ИПК «Нива», 2011. 224 с.

2. Беленков А.И. Севообороты и обработка почвы в степной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья: монография. М.: ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2010. С. 10-14.

3. Дедов А.В. Воспроизводство органического вещества почвы в земледелии ЦЧР: автореф. дисс. ... докт. с.-х. наук. Воронеж, 2000. 39 с.

4. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: метод. руководство / под ред. В.И. Кирюшина, А.Л. Иванова. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 784 с.

5. Иванов А.Л. и др. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Волгоградской области на период до 2015 года. Волгоград: ИПК Волгоградской ГСХА «Нива», 2009. 304 с.

6. Плескачёв Ю.Н., Холод А.А., Шиянов К.В. Полевые севообороты, обработка почвы и борьба с сорной растительностью в Нижнем Поволжье: монография. М.: Изд-во «Вестник РАСХН», 2012. 357 с.