Динамика гумусового состояния чернозема типичного при его длительном сельскохозяйственном использовании в различных агроэкосистемах

ДИНАМИКА ГУМУСОВОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО ПРИ ЕГО ДЛИТЕЛЬНОМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В РАЗЛИЧНЫХ АГРОЭКОСИСТЕМАХ

В.И. Лазарев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заместитель директора по научной работе Курскою НИИ агропромышленного производства И.А. Золотарева, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры организации и технологии коммерции. Курский филиал Российского государственного торгово-экономического

университета

Длительное сельскохозяйственное использование черноземов и дальнейшее наращивание темпов производства растениеводческой продукции требует решения вопросов количественной оценки круговорота и баланса питательных веществ, которые находятся в тесной связи с биологической продуктивностью почв, погодными условиями и антропогенными факторами.

В формировании почвенного плодородия важная роль принадлежит гумусу, содержание, запасы и состав которого пракгически определяют все агрономически ценные свойства и продуктивность почв.

Изучение динамики и баланса гумуса в различных видах полевых севооборотов позволяет контролировать плодородие почвы, обоснованно и активно вмешиваться в круговорот веществ, выявлять размеры их потерь в результате выноса с урожаями и вымывания.

Исследования проводились на типичном мощном черноземе в стационарном опыте по севооборотам Курского НИИ агропромышленного производства в севооборотах коротких ротаций с различным насыщением их зерновыми, пропашными культурами и многолетними бобовыми травами на двух фонах: без удобрения и с внесением за ротацию N200 Р250 К250 и 20 т/га навоза. В течение пяти ротаций пятипольных севооборотов изучалось гумусовое состояние мощного чернозема при его интенсивном использовании.

Установлено, что поддержание гумусового равновесия чернозема типичного мощного происходит за счет пополнения органического вещества, поступающего в виде растительных остатков (корни, жнивье, опавшие листья) и органических удобрений. Существуют большие различия между отдельными культурами севооборота по количеству и среднему содержанию

сухого вещества и азота в урожае, в корневых и пожнивных остатках (табл. 1).

1. Поступление в почву органического вещества с корневыми и пожнивными остатками ________за пять ротаций севооборотов_________

Севообороты Варианты опыта Корневые и пожнивные остатки, т/га Азот, кг/га

1 60% зерновых, 40% пропашных без удобрений 76,5 914,1

с удобрениями 90,9 1145.3

2 20% чистый пар, 40% зерновых, 40% пропашных без удобрений 55,6 771,6

с удобрениями 63,9 963,6

3 40% зерновых, 60% пропашных без удобрений 75,6 984,9

с удобрениями 82,4 1089,5

4 20% бобовых трав. 40% зерновых, 40% пропашных без удобрений 80,! 1186,9

с удобрениями 89.4 1403,6

5 40% черновых, 40% сахарной свеклы. 20% однол трав без удобрений 66.9 836,1

с удобрениями 83,8 1106,6

6 40% бобовых трав. 40% зерновых, 20% пропашных без удобрений 88.1 N30,7

с удобрениями 99,1 1360,4

Пропашные культуры (сахарная свекла, кукуруза) оставляют мало корневых и пожнивных остатков, но при этом отличаются высокой требовательностью к питательным веществам почвы и удобрений. Больше корней и пожнивных остатков остается после зерновых культур, но значительно обедненных азотом. Многолетние травы оставляют значительно больше корневых и пожнивных остатков, чем зерновые культуры, и эти остатки намного богаче азотом. Вследствие этого у зерновых и пропашных культур минерализация гумуса намного превышает его накопление, в то время как для многолетних бобовых трав наблюдается обратная картина. Накопление пожнивных и корневых остатков, а также азота в них определяется видом севооборота, уровнем питания и биологическими особенностями растений.

В среднем за год в севооборотах с бобовыми травами на 1 гектар севооборотной площади в вариантах без удобрений поступало 32,0-

35,2 ц органических остатков с содержанием в них 47.5-45,2 кг азота. На вариантах с внесе-

нием органических и минеральных удобрений эти показатели соответственно возрастали до 35,8-39,6 ц и 56,1-54,4 кг/га.

Значительно меньше органических остатков накапливалось в зернопропашных севооборотах без бобовых грав (22,2-30,2 на вариантах

без внесения удобрений и 25,6-33,5 кг/га на удобренных вариантах).

Принимая во внимание коэффициент гумификации растительных остатков равным 0,20, количество сухого вещества, поступившее в почву с растительными остатками, восполняет потери гумуса лишь на 35-40%, то есть новообразование гумусовых веществ только за счет растительных остатков не может компенсировать потери гумуса при возделывании однолетних культурных растений без внесения органических и минеральных удобрений.

За пять ротаций пятипольных севооборотов (25 лет) пополнение запасов гумуса в почве за счет растительных остатков и навоза составило

48,2 т/га в зернопропашом, 42,8 т/га в зернопаропропашном, 46,5-46,8 в пропашных севооборотах и 47,9-49,8 т/га в севооборотах с многолетними бобовыми травами (табл. 2).

Наблюдения за динамикой гумуса в 0-40 см слое чернозема типичного в течение 25 лег показали, что содержание его во всех изучаемых севооборотах на вариантах без внесения удобрений снижалось от ротации к ротации (рис. 1).

Падение содержания гумуса за 25 лет колебалось от 0,17-0,35 абсолютных процента в севооборотах с многолетними бобовыми травами до 0,43-0,47% в зернопропашных и пропашных севооборотах.

Внесение в течение пяти ротаций пятипольных севооборотов 4 тонн навоза и полного минерального удобрения в дозе Ы40Р5оК5о на гектар севооборотной площади не предотвращало падения гумуса в зернопропашном, зернопаропропашном и пропашных севооборотах, содержание его в этих севооборотах достоверно уменьшилось по сравнению с исходным состоянием на 0.38-0.49 абсолютных процента.

Введение в пятипольный севооборот одного поля многолетних бобовых грав способствовало стабилизации содержания 1умуса на исходном уровне и несколько увеличивало содержание его в севообороте с 40% насыщением многолетними бобовыми травами.

(О

о

>ч

£•

Ф

X

X

(0

X

о.

0)

о

о

6,2

6,1

6

5,9

5,8

5,7

5,6

5,5

5,4

5,3

5,2

варианты без удобрений

удобренные варианты

начало 1-й конец 1-й конец 2-й конец 3-й ротации ротации ротации ротации

конец 5-й ротации

—♦— зернопропашной

-----зернотравянопрпашной

начало 1-й конец 1-й конец 2-й конец 3-й конец 5-й ротации ротации ротации ротации ротации

в- - зернопаропропашной -х— зернотравянопрпашной

Рис.1. Динамика содержания гумуса в 0-40 см слое почвы различных вилах полевых севооборотов.

2 Круговорот и баланс гумуса (т/га) в слое почвы 0-40 см в различных вилах полевых севооборотов

Севообороты Варна» ггы Исходный запас Запас на конец пятой ротации Баланс Пополнение Биоло- гический круго- ворот Компенсационная доза навоза

за счет корневых и пожнивных остатков за счет навоза

1 60% зерновых. 40% пропашных без удобрений 249,7 231,6 -18,1 15,3 - 33,4 8,2

с удобрениями 251.8 233,2 -18,6 18.2 30 66,8 8.3

2 20% чистый пар, 40% зерновых, 40% пропашных без удобрений 249,3 229,9 -19,4 11,1 - 30,5 8,2

с удобрениями 251,8 236,1 -15,7 12,8 30 58,5 8.5

3 40% зерновых, 60% пропашных без удобрений 249,3 230,3 -19,0 15,1 - 34,1 9.2

с удобрениями 251,0 230,7 -20,3 16,5 30 66,8 8,1

4 20% бобовых трав. 40% зерновых, 40% пропашных без удобрений 249,8 235.3 -14,5 16,0 - 30,5 2.9

с удобрениями 251,4 249,8 -1,6 17,9 30 49,5 —

5 40% зерновых, 40% сахарной свеклы, 20% одл. трав без удобрений 249,8 232,0 -17,8 13,4 - 31,2 8.5

с удобреннями 251,4 232.4 -19,0 16,8 30 65,8 8,5

6 40% бобовых грав, 40% зерновых, 20% пропашных без удобрений 249,8 242,7 -7.1 17,6 - 24.7 2.6

с удобрениями 251,4 254,3 +2,9 19,8 30 46,9 —

Для оценки гумусового состояния типичного чернозема при длительном сельскохозяйственном его использовании недостаточно проследить за изменениями общего содержания гумусовых веществ, важно изучить изменения качественного состава гумуса. С этой целью в стационарном опыте по севооборотам определялось содержание и состав гумусовых веществ, выделенных последовательным исчерпывающим экстрагированием из почвы.

Поданным Е.Т. Музычкина (1983), в черноземах гумусовые вещества связаны в основном с кальцием. Процессы новообразования-распада гумусовых веществ наиболее интенсивно протекают в той части гумуса, которая не закреплена кальцием. Наиболее лабильной частью »умуса черноземов является фракция относительно свободных гумусовых веществ, извлекаемых непосредственно из почвы 0,1н МаОН.

Анализ полученных данных по содержанию и составу гумусовых веществ, переходящих в

О, I н КаОН вытяжку свидетельствует о существенном влиянии на эти показатели минеральных удобрений.

Содержание гуминовых кислот на удобренных вариантах (навоз + ЫРК) возрастает в 2,2-2,5 раза по сравнению с неудобренными вариантами, в то время как содержание фуль-вокислот изменяется слабо. В результате Сгк:Сфк под воздействием минеральных удобрений увеличивается, то есть возрастает "подвижность" гумуса черноземов. Это объясняется тем, что под влиянием удобрений усиливаются процессы гумификации растительных остатков и возрастает количество новообразованных гумусовых веществ. Внесение минеральных удобрений способствует также увеличению гидролитической и актуальной кислотности, снижению содержания в почве обменно-поглощенного кальция, что вызывает высвобождение части гумусовых кислот, закрепленных кальцием.

Изучение баланса гумуса в системе почва-растение-удобрение показало, что дефицит гу-

муса за 5 ротаций пятипольных севооборотов на вариантах без внесения удобрений колебался от -17,8 т/га в пропашном севообороте с 40% сахарной свеклы до 19,4 т/га в зернопаропро-пашном севообороте. В севооборотах с многолетними бобовыми травами дефицит гумуса снизился до -14,5-7,1 т/га (табл. 2).

Ежегодное внесение 4 т навоза и полного минерального удобрения в дозе Ы40р5оК}0 на гектар севооборотной площади позволило получить положительный баланс гумуса только в севообороте с 40% многолетних бобовых трав.

Из данных многолетних полевых опытов по изучению продуктивности различных видов полевых севооборотов следует, что для достижения простого воспроизводства органического вещества в почве в севооборотах без многолетних бобовых трав ежегодный приход органического вещества должен соответствовать количеству, которое за это время минерализуется в почве. Расчеты ежегодной компенсационной дозы навоза показали, что в зерносвекловичных севооборотах без многолетних бобовых трав она должна составлять 8,5-9,5 т/га, в зерносвекловичных севооборотах с многолетними бобовыми травами - 2,5-3 т/га.

Литература

1. Денисова Н.В. Почвенный покров Курской опытной станции // Научные труды Курской гос. с-х опыт, ст. — 1967. - Т.1. - С. 27-31.

2. Кузнецова И.В, Сложение и структура мощных черноземов Курской области // Научные труды Курской гос. с.-х. опыт. ст. - 1967,-Т.1. - С.52-55.

3. Музычкин Е.Т., Потапова А.И., Рябинина В.М. Роль удобрений и севооборотов в регулировании плодородия мощных черноземов и круговорота питательных веществ в земледе-лии//Повышение плодородия почв и продуктивности сельского хозяйства при интенсивной химизации. - М.: Наука, 1983. - С.152-167.