Приемы биологизации и воспроизводство плодородия черноземов

УДК 631.44S.41:631 .S8:631.8:631.4S2

Приемы биологизации и воспроизводство плодородия черноземов

ращивания сельскохозяйственных культур.

Ученые факультета создают и внедряют в производство новые сорта зерновых культур, сои, озимой вики, суданской травы, сливы, вишни, черешни и абрикоса. Разрабатывают технологии и совершенствуют агротехнические приемы возделывания новых для нашей зоны культур: озимой твердой пшеницы, сои, тритикале, стевии, мангольда, табака, расторопши, чуфы. Совершенствуют приемы предпосевной подготовки семян.

В последние годы коллективом преподавателей факультета подготовлен и издан ряд учебников, учебных пособий, монографий, справочников, научных трудов, брошюр и научных статей.

Преподаватели факультета проводят большую консультативную работу, выступая по региональному радио и телевидению, на научно-производственных конференциях, республиканских и международных совещаниях, публикуя статьи в областных газетах. На хоздоговорной основе ученые оказывают практическую помощь сельскохозяйственным предприятиям в совершенствовании систем земледелия, внедрении новых для региона сортов и культур, закладке суходольных пастбищ, возрождении системы семеноводства зерновых культур, многолетних трав и картофеля. Преподаватели факультета выезжают в хозяйства области в качестве консультантов и экспертов. Принимают участие в повышении квалификации руководителей и специалистов хозяйств, проводят большую работу по профориентации среди сельской молодежи.

Сегодня, спустя сто лет после образования нашего учебного заведения, факультет агрономии, агрохимии и экологии успешно развивается и готов к решению самых сложных задач.

В юбилейный год хотелось бы пожелать сотрудникам, студентам, аспирантам и всем выпускникам Воронежского ГАУ оптимизма, творческих достижений и успехов во всех начинаниях.

A century in agrarian

§ education

ч

a

! V.l. Kotarev

tu

m

A.B. ДЕДОВ, доктор сельскохозяйственных наук M.A. НЕСМЕЯНОВА, H.H. ХРЮКИН

Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I E-mail: dedov050@mail.ru

В многофакторных стационарных опытах кафедры земледелия Воронежского ГАУ изучены основные приемы воспроизводства плодородия почвы в специализированных севооборотах. Показано, что для сохранения плодородия черноземов и получения бездефицитного баланса органического вещества необходимо использовать комплекс приемов биологизации на фоне внесения минеральных удобрений.

Ключевые слова: черноземные почвы, плодородие, гумус, растительные остатки, севооборот, органическое вещество, урожайность.

Для создания бездефицитного баланса гумуса в полевых севооборотах ЦЧЗ надо вносить не менее 10-1S т/га навоза, в то время как сегодня вносится около S т/га. Поэтому в большинстве хозяйств ресурсы органических удобрений позволяют регулировать содержание гумуса лишь на небольших площадях. На оставшейся пашне плодородие будет зависеть от массы поступающих в почву растительных остатков.

В многофакторных стационарных опытах Воронежского ГАУ изучались следующие факторы воспроизводства плодородия почвы: сидераль-ный пар, занятый пар, внесение минеральных удобрений, навоза, соломы, пожнивных сидератов, дефека-

та и их комбинации. Чередование культур в севообороте было следующим: пар (чистый, занятый или си-деральный) - озимая пшеница - пропашные (сахарная свекла, кукуруза на силос) - ячмень.

Схема опытов I и 2 включала 19 вариантов внесения различных видов минеральных и органических удобрений (навоза, соломы, сидера-тов) под озимую пшеницу и пропашные культуры, схема опыта 3 (1972-1989 гг.) - использование бессменных культур (черный пар, озимая пшеница, сахарная свекла, кукуруза на силос, ячмень) и парных комбинаций (черный пар - озимая пшеница, горох - озимая пшеница, ячмень - озимая пшеница, кукуруза на силос - озимая пшеница) на двух фонах: без внесения удобрений и с внесением минеральных удобрений.

Анализы почвы и растений проводили по общепринятым методикам. Технология возделывания культур в опыте - общепринятая для лесостепной зоны Воронежской области. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный среднемощный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса в пахотном слое 4,2-4,4 %.

Установлено, что полевые культуры, возделываемые бессменно и в парных комбинациях, не обеспечивают сохранения запасов гумуса в пахотном слое: среднегодовые потери его под зерновыми составили 0,91,1 т/га, под сахарной свеклой и чистым паром - 1,8-2,6 т/га. Важный фактор, влияющий на гумусовое состояние черноземов, - недостаточное поступление в почву негумифи-цированных растительных остатков и быстрая их минерализация, особен-

I. Содержание гумуса в пахотном слое через 10 лет после возделывания бессменных культур, % [2, 4]

Культура 1990 г. 1999 г. Изменения

1 2 1 2 1 2

Ячмень 3,59 3,68 3,84 3,98 +0,25 +0,30

Кукуруза на силос 3,23 3,54 3,78 3,99 +0,55 +0,45

Горох 3,37 3,68 3,65 3,88 +0,28 +0,20

Озимая пшеница 3,59 3,69 4,00 4,10 +0,41 +0,41

Сахарная свекла 2,87 3,27 3,40 3,60 +0,53 +0,33

Черный пар 3,30 3,26 3,20 3,25 -0,10 -0,01

НСР0,5 0,05 0,04 0,06 0,04 0,06 0,04

Примечание.1 - органический фон; 2 - органоминеральный фон удобрений.

2. Изменение содержания гумуса в слое почвы 0-30 см за две ротации севооборота при использования соломы на удобрение [4]

Вариант опыта Содержание гумуса по Тюрину, % Потери

исходное после второй ротации гумуса, %

1. Контроль(стерня) 2. Солома + стерня 3. Сжигание стерни и соломы 4. Внесение 5 т/га соломы с дополнительным азотом (10 кг/т) НСР05 4,17/4,18 4,17/4,19 4,09/4,04 4,02/4,03 0,03/0,02 4,10/4,04 4,16/4,11 3,99/3,83 4,01/3,92 0,06/0,05 0,07/0,14 0,01/0,08 0,10/0,21 0,01/0,11

Примечание. В числителе - севооборот с кукурузой на силос; в знаменателе -с сахарной свеклой.

но в чистом пару и под пропашными культурами [I, 4, S-8].

После того, как исследования с бессменными культурами прекратили, на этом месте был заложен стационарный опыт по восстановлению плодородия с помощью различных приемов биологизации. Через десять лет (табл. I) произошли значительные изменения содержания органического вещества в почве. Содержание гумуса по всем вариантам опыта увеличилось, причем на органоми-неральном фоне масса гумуса была больше, чем на фоне внесения только органических удобрений.

В условиях нехватки удобрений пополнить запасы органического вещества почвы можно, оставляя на полях нетоварную часть урожая (измельченную солому).

В четырехпольном плодосменном севообороте с сахарной свеклой за две ротации содержание гумуса в пахотном слое снизилось на 0,14 % (табл. 2). Замена сахарной свеклы

кукурузой на силос снижало потери гумуса в два раза. Запашка S т/га соломы в севообороте с кукурузой на силос приближало баланс гумуса к бездефицитному. В севообороте с сахарной свеклой внесение соломы снижало потери гумуса в два раза. Сжигание соломы и стерни ускоряло потери гумуса в раза. Следовательно, сжигание растительных остатков необходимо признать недопустимым разрушительным приемом. Вся нетоварная часть урожая возделываемых в ЦЧР культур, не нашедшая применения в животноводстве и для других хозяйственных целей, должна быть использована на удобрение для повышения плодородия черноземных почв.

При использовании соломы на удобрение важное значение имеют темпы ее разложения. Солома, запаханная без внесения удобрений, разлагается медленно, поскольку в ее составе много углерода (клетчатка, пропитанная лигнином) и мало азота

(большое соотношение углерода к азоту). Добавление к соломе минеральных удобрений, зеленой массы сидератов увеличивало скорость разложения в 1,4-1^ раза (табл. 3).

В целом же по скорости разложения растительных остатков изучаемые культуры (табл. 4) можно расположить в следующем убывающем порядке: сахарная свекла - эспарцет - кукуруза на силос - донник - ячмень - озимая пшеница.

Второй, не менее важный источник поступления в почву органического вещества - зеленые удобрения. Сидерация заметно увеличивает поступление органического вещества в почву. Однако она не получила должного распространения в Центральном Черноземье, поскольку на формирование биомассы сидераты затрачивают 80-100 мм влаги, что в засушливые годы затрудняет получение всходов озимых культур [1-4]. Замена чистого пара на сидераль-ный позволяет накопить в почве 813 т/га органического вещества, что эквивалентно внесению 36-40 т/га навоза. В качестве сидеральных культур можно использовать многолетние бобовые (донник, эспарцет), озимые (вика, рапс).

Выбор сидеральной культуры зависит от предшественника. При следовании пара после яровых зерновых целесообразно использовать многолетние бобовые культуры. На черноземах перспективно возделывание донника. В краткосрочном полевом опыте он накапливал от 8,0 до 13 т/га органического вещества, эспарцет - 6-11 т/га. В органическом веществе этих сидератов азот, фосфор, калий и микроэлементы находятся в связанной форме, что не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду. В условиях ЦЧЗ для пожнивной сидерации следует использовать однолетние капустовые культуры: горчицу сарептскую, горчицу белую, редьку масличную, рапс. В годы с достаточной влажностью во второй половиной лета и осенью посев горчицы, например, обеспечивал в наших опытах поступление в почву от 4,0 до 8,0 т/га свежего органического вещества.

Эффективность влияния сиде- е ральных культур на плодородие по- л чвы зависит не только от количества д надземной и корневой массы расте- л ний, но и от содержания питательных е элементов в органическом веществе 2 сидератов, скорости их минерализа- Т ции в почве. 2

Проведенные исследования по- 2

м

S

3. Убыль массы соломы в зависимости от внесения различных видов удобрений и сроков разложения (вегетационный опыт, в среднем за 1989-1992 гг.), % [I, 2]

Вариант Период разложения дн.

20 40 60 300

1. 2. Солома озимой пшеницы (С) - контроль С + минеральные удобрения (1\110) 1,3 6,3 17,5 23,1 27,4 31,8 50,3 70,5

3. С + донник 12,7 26,5 45,3 78,5

4. С + эспарцет 12,9 26,7 52,8 77,4

5. С + горчица сарептская 7,6 25,7 40,2 71,3

4. Темпы разложения растительных остатков сельскохозяйственных культур

Культура Разложилось от исходного (%) через

год два года три года

1. Донник 62,3 75,2 91,1

2. Эспарцет 79,5 84,6 96,2

3. Сахарная свекла 59,0 82,7 98,3

4. Кукуруза на силос 49,0 82,7 94,6

5. Ячмень 26,0 78,8 86,8

6. Озимая пшеница 25,0 71,9 86,5

НСР05 1,3 1,1 1,5

S. Содержание питательных веществ культур (краткосрочный полевой опыт (в

[2, 4]

в биомассе сидеральных среднем за 1986-199S г.

Культура В % на сухое вещество

азот фосфор калий

I 2 1 2 1 2

Донник 1,96 1,94 0,30 0,35 0,97 1,16

Эспарцет 1,71 1,90 0,33 0,34 0,92 0,98

Вика озимая 1,86 1,87 0,31 0,32 0,89 0,96

Редька масличная 1,42 1,56 0,20 0,28 0,92 0,70

Горчица сарептская 1,35 1,75 0,18 0,31 0,87 0,68

Рапс яровой 1,36 1,74 0,21 0,32 0,95 0,69

Вико-овес 1,21 1,32 0,19 0,26 0,76 0,73

Примечание. I - корневые остатки, 2 - надземная фитомасса.

казали, что азотом богаче бобовые культуры (донник, эспарцет, вика озимая), причем его содержание в надземной фитомассе и корневых остатках было почти одинаковым. В фитомассе капустовых азота содержалось меньше (1,32-1^ %), чем у бобовых, причем надземная фито-масса у них богаче азотом, чем подземная (табл. S). По содержанию фосфора в надземной фитомассе существенных различий между си-деральными культурами не установлено. В корневых остатках его содержалось больше у бобовых культур.

Калия в корневых остатках изучаемых сидеральных культур содержалось почти одинаковое количество, тогда как в надземной фитомассе его было больше у бобовых. По химическому составу биомасса сидеральных культур представлена легкогид-ролизуемыми соединениями, которые быстро минерализуются. Поэтому эффективна совместная запашка соломы и сидератов. Органическая масса зеленых удобрений ускоряет разложение соломы.

Полученные экспериментальные данные были реализованы при планировании вариантов многофакторных стационарных опытов 1 и 2. Их результаты показали, что наибольшие потери гумуса в пахотном слое почвы были на контроле (без применения удобрений), где вся продукция была получена за счет мобилизации потенциального плодородия (табл. 6). Внесение за ротацию севооборота 1Х150Р150К150 было недостаточно для поддержания положительного баланса гумуса по сравнению с см его исходным содержанием. При за-<о мене минеральных удобрений на на-2 воз (40 т/га) в почву возвращалась часть вынесенного с урожаем органического вещества, и баланс его был бездефицитным.

Запасы органического вещества почвы пополнялись за счет оставлен-

ной на полях нетоварной части урожая и, прежде всего, измельченной соломы озимых культур. Однако ее запашка не обеспечивала положительного баланса гумуса. Внесение минеральных удобрений Ы150Р150К150 не требовало дополнительного использования азота. Замена чистого пара сидеральным (донник и эспарцет) позволило сократить потери гумуса по сравнению с неудобренным контролем, но уступали варианту с навозом.

Пожнивная сидерация была эф-

фективна в годы с влажным послеуборочным периодом. Использование горчицы сарептской для этой цели обеспечивало поступление в почву от 4,4 до 8,0 т/га свежего органического вещества, способствуя сохранению исходных запасов гумуса. Однако этот агроприем не получил широкого распространения в ЦЧР, так как в засушливые годы трудно получить всходы этой культуры.

Не каждое хозяйство имеет финансовые возможности для внесения высоких доз минеральных удобрений, поэтому мы продолжили исследования и заложили многофакторный стационарный опыт 2, в котором широко использовались различные способы биологизации (табл. 7).

В течение всего периода исследований на неудобренном контроле происходило дальнейшее снижение гумуса, в остальных вариантах опыта содержание гумуса увеличилось. Его масса к 2009 г. стала такой же, как и при закладке опыта, а в вариантах 2, 4, 6, 8, 9 на фоне занятого и сиде-рального паров она стала больше.

Таким образом, экологически безопасным источником пополнения

6. Приемы повышения плодородия и содержание гумуса (по Тюрину) в пахотном слое почвы (стационарный опыт 1) [2, 4]

Содержание гумуса, %

Вариант после второй

исходное

в 1986 г. ротации в 1994 г.

1. Чистый пар + (контроль, без удобрений) 4,21 3,89

2 Чистый пар + М15оР15оК15о 4,25 4,01

3. Чистый пар + навоз, 40 т/га (Н) 4,18 4,18

4. Чистый пар с Х150Р150К150+ солома (С) 4,29 4,08

5. Чистый пар + Х150Р150К150 с пожнивной 4,26 4,07

посев горчицы сарептской

6. Чистый пар с М150Р150К150 с С с Н с ПП 4,28 4,08

7. Сидеральный пар (донник) с МЭ0Р150К150 4,19 4,02

8. Сидеральный пар (эспарцет) с МЭ0Р150К150 4,17 4,06

НСР 05 0,10 0,08

7. Содержание гумуса в пахотном слое севооборотов с сахарной свеклой в зависимости от приемов повышения плодородия чернозема выщелоченного (стационарный опыт 2) [2, 4]

Вариант Содержание гумуса по Тюрину, %

1986 г. 1999 г. 2009 г.

1. Пар (контроль, без удобрений) 2. Пар + N^00^00 с Н с ПП с С 3. Пар с Н с ПП 4,21/4,19 4,25/4,21 4,25/4,16 3,62/4,25 4,21/4,37 4,24/4,32 3,51/4,28 4,29/4,43 4,22/4,36

4. Пар + Х350Р350К350 с ПП + двойная норма соломы (2С) 5. Пар с Х100Р100К100 с ПП с С 6. Пар с Х,00Р,00К,00 с ПП с С 4,21/4,10 4,26/4,08 4,18/4,17 4,29/4,13 4,30/4,46 4,27/4,33 4,27/4,25 4,10/4,27 4,35/4,58 4,32/4,43 4,35/4,41 4,16/4,37

7. Пар с Х300Р300К300 с ПП с С 4,16/4,17 4,22/4,28 8. Пар с Х350Р350К350 с ПП с С 4,15/4,15 4,30/4,28 9. Пар + Х 350 Р350К350 с ПП с С 0,10 0,17 НСР05 Примечание. В числителе - на фоне занятого пара, в знаменателе -сидерального пара. 4,29/4,32 4,37/4,38 0,11 на фоне

Профессер A.B. Дедов (второй справа) со студентами факультета агрономии, агрохимии и экологии

органического вещества черноземов являются солома и сидераты. Под пропашные культуры солому озимой пшеницы лучше заделывать в сочетании с минеральными удобрениями или пожнивными сидератами. Навоз, исходя из его запасов, лучше вносить на часть поля, отведенного под чистый пар, а остальную часть пара перевести в сидеральный.

Эффективность используемых приемов биологизации в опыте 2 на фоне занятого и сидерального (с озимой викоржаной смесью) паров была ниже, чем в опыте I с чистым, сиде-ральным и занятым (бобовыми травами) парами (табл. 6). Однако при этом следует отметить, что баланс органического вещества в опыте 2 на удобренных вариантах был бездефицитным, в то время как в опыте I он был отрицательным.

Поэтому выбирая способы повышения плодородия почвы в условиях производства нужно учитывать финансовые возможности хозяйства: если у него достаточно средств для закупки удобрений, современной техники и средств защиты растений, то предпочтительнее использовать в свекловичных севооборотах варианты с применением различных сочетаний органических и минеральных удобрений, в противном случае лучше применять варианты внесения удобрений опыта 2 (см. табл. 7).

Литература

1. Дедов A.B. Органическое вещество почвы и его регулирование в Центральном Черноземье. - Воронеж: ВГАУ, 1999. - 202 с.

2. Дедов A.B. Воспроизводство органического вещества почвы в земледелии ЦЧР (вопросы теории и практики): авто-

реф. дис. ... доктора с.-х. наук. - Воронеж, 2000. - 46 с.

3. Дедов А.В. Биологизация земледелия - основа сохранения плодородия// Земледелие, 2002. - № 2. - С.10-12.

4. Зезюков Н.И. Научные основы воспроизводства плодородия черноземов ЦЧЗ: автореф. дисс. ... доктора с.-х. наук.

- Воронеж, 1993. - 36 с.

5. Зезюков Н.И., Дедов А.В., Придво-рев Н.И. Предотвратить потери гумуса в черноземах//Земледелие, 1999. - № 6.

- С.10-11.

6. Зезюков Н.И., Дедов А.В., Придво-рев Н.И. Повышать эффективность использования удобрений//Земледелие, 1997. - № 5. - С.20-22.

7. Зезюков Н.И., Дедов А.В. Влияние удобрений на содержание органического вещества в черноземе выщелочен-ном//Агрохимия, 1997. - № 12. - С. 1722.

8. Придворев Н.И. Научные основы оптимизации содержания органического вещества в черноземе выщелоченном: автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. - Воронеж, 2002. - 46 с.

Biologization devices and reproduction of chernozem soils fertility

A.V. Dedov, M.A. Nesmeyanova, N.N. Khryukin

There have been studied in polyfactorial stationary experiments the principle devices of soil fertility reproduction in specialized crop rotations. It is shown that it is reasonable to use a complex of biologization devices on the background of mineral fertilizing in order to maintain chernozem soils fertility and to obtain a deficit-free balance of organic substance. Keywords: chernozem soils, fertility, humus, vegetable remains, crop rotation, organic substance, yield.

УДК 631.445.41:631.41:631.8

Влияние

длительного

применения

удобрений

и мелиоранта

на содержание

гумуса

в черноземе выщелоченном

К.Е. СТЕКОЛЬНИКОВ, доктор сельскохозяйственных наук О.М. КОЛЬЦОВА, кандидат сельскохозяйственных наук

Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра E-mail: agrohimi@ag. vsau.ru

Установлено, что внесение органических и минеральных удобрений повышает содержание и подвижность гумуса по всему профилю чернозема выщелоченного, увеличивает мощность гумусового горизонта за счет миграционных форм гумуса. Внесение дефеката на органическом фоне повышает содержание гумуса преимущественно в пределах гумусового горизонта и минимизирует содержание миграционных форм гумуса. Дефекат на минеральном фоне менее эффективен.

Ключевые слова: удобрения, мелиорант, чернозем выщелоченный, содержание гумуса.

В России две трети пашни расположены на черноземах [1]. Вопросами происхождения гумуса черноземов русские ученые занимались с 90-х годов XIX в. В.В. Докучаев писал, что «всякая растительная почва, всякий чернозем всегда образовывался, и будет образовываться на любой горной породе одновременно двумя параллельными процессами: а) проникновением гумуса с поверхности из верхних почвенных го- <в ризонтов и б) за счет гниющих кор- 1 ней» [2]. П.А. Костычев [3] резко воз- § ражал против возможности передви- 1 жения водорастворимого гумуса в < черноземных почвах, считая, что гу- z мусовый горизонт черноземов обра- T зовался исключительно из корневых р остатков степных трав. В.В. Понома- 2