Биологическая активность почвы при совместном посеве культур

DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10802 УДК 631.427:631.445.4:631.53.04

Биологическая активность почвы при совместном посеве культур

С. И. КОРЖОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (e-mail: zemledel@agronomy.vsau.ru) Т. А. ТРОФИМОВА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г. В. КОТОВ, аспирант Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I, ул. Мичурина, 1, 394087, Российская Федерация

Длительное использование черноземных почв без достаточного внесения органических удобрений привело к значительному снижению содержания гумуса. Один из доступных способов пополнения запасов свежего органического вещества в почве - совместные посевы бобовых и небобовых культур. Исследования проводили в севооборотах со следующим чередованием культур: чистый пар (пар сидеральный, пар занятый) - озимая пшеница - ячмень - подсолнечник. Посев второго компонента бинарных смесей -донника и люцерны - осуществляли вслед за посевом подсолнечника в рядки. После уборки подсолнечника бобовые травы оставались в поле, которое на следующий год отводили под сидеральный или занятый пар. Это увеличивало поступление растительных остатков в почву, скорость их минерализации и микробиологическую активность чернозема типичного. Бинарные посевы подсолнечника с донником и люцерной способствовали оптимизации основных показателей плодородия почвы. Разложение льняного полотна в почве под такими посевами возрастало, по сравнению с одновидовым размещением подсолнечника, в 2,1. ..3,2 раза. Последействие приемов биологизации проявлялось и в посевах озимой пшеницы. При размещении этой культуры по донниковому и люцерновому пару темпы разложения льняного полотна были соответственно в 2,8 и 3,2 раза выше, чем в посевах по чистому пару. Самый высокий коэффициент иммобилизации азота отмечали в зернопаропропашном севообороте в период всходов ячменя. Он был в 3.4 раза больше, чем в других вариантах опыта, что указывает на достаточно большое количество трудно разлагаемых растительных остатков (соломы) в почве. Бинарные посевы подсолнечника с донником и люцерной повышали относительный показатель биогенности в период цветения и уборки, по сравнению с S? одновидовым посевом подсолнечника, на

0 38 и 27 % соответственно. Самую высокую Ф урожайность озимой пшеницыi отмечали по

01 чистому пару (4,37 т/га), подсолнечника - в z севооборотах с бинарными посевами культур

1 (2,84...2,95 т/га).

^ Ключевые слова: бинарные посевы,

д плодородие, чернозем, биологическая активе

ле ность почвы.

2 Для цитирования: Коржов С. И., Трофи-$ мова Т. А., Котов Г. В. Биологическая актив-

ность почвы при совместном посеве культур // Земледелие. 2018. № 8. С. 8-10, йО1: 10.24411/0044-3913-2018-10802.

Современное земледелие строится на ландшафтной основе с использованием биологических приемов сохранения и повышения плодородия почвы [1, 2, 3]. Наряду с традиционными приемами биологизации земледелия (запашка нетоварной части урожая, посев сидеральных культур и бобовых трав), в ЦЧР могут получить широкое распространение бинарные посевы бобовых трав с различными сельскохозяйственными культурами. При их возделывании наблюдается положительное взаимодействие возделываемых культур, проявляется синергизм [4, 5, 6].

Цель исследований - установить влияние совместных посевов сельскохозяйственных культур на биологические показатели чернозема типичного, ха-растеризующие состояние плодородия почвы.

Исследования проводили в 20142016 гг в полевом опыте, заложенном в КФХ «ИП Палихов А. А.» Хохольского района Воронежской области. Почва опытного участка - чернозём типичный среднемощный глинистый с содержанием гумуса в пахотном слое почвы 5,65 %. Сумма обменных оснований - 34,1 мг-экв/100 г содержание подвижных форм фосфора и калия (по Чирикову) - 113 и 184 мг/кг почвы соответственно, гидро-лизуемого азота - 62,9 мг/кг почвы.

Годы исследований по гидротерми-ческим условиям были разными: вегетационный период 2014 г и 2015 г (ГТК по Селянинову 0,7 и 0,8 соответственно) -засушливые, 2016 г характеризовался как влажный (ГТК = 2,1).

Схема опыта включала следующие варианты:

зернопаропропашной севооборот (№1, контроль) - чистый пар - озимая пшеница - ячмень - подсолнечник;

сидеральный севооборот (№2) -сидеральный пар (донник жёлтый 2-го года жизни) - озимая пшеница - ячмень (пожнивный сидерат редька масличная и горчица белая) - бинарный посев подсолнечника с донником жёлтым;

зернотравянопропашной севооборот (№3) - занятый пар (люцерна синяя 2-го года жизни) - бинарный посев озимой пшеницы с люцерной синей 3-го года жизни - ячмень (пожнивный сидерат редька масличная и горчица белая) -бинарный посев подсолнечника с люцерной синей.

Донник и люцерну подсевали в рядки посеянного перед этим подсолнечника, благодаря чему сохранялась возможность для проведения междурядных обработок пропашной культуры. В зернотравянопропашном севообороте посев озимой пшеницы осуществляли поперек рядков люцерны 2-го года жизни. Солому зерновых культур заделывали в почву дисковыми орудиями на глубину 10...12 см сразу после уборки. Технология возделывания культур, за исключением изучаемых приёмов, общепринятая для региона.

Опыт заложен в соответствии с общепринятой методикой. Размещение культур севооборотов систематическое, повторность трехкратная. Севообороты представлены всеми полями в пространстве и во времени. Общая площадь делянки - 658 м2, учётная - 525 м2.

Анализ почвы и растений осуществляли в соответствии с действующими методиками. Основные физиологические группы почвенных микроорганизмов учитывали по методике ВНИИСХМ путем высева разведений почвенной суспензии на элективные питательные среды [7]. Актуальную биологическую активность определяли методом льняных полотен [8].

Относительный показатель биоген-ности почвы, который характеризует начальную стадию разложения органического вещества, поступившего в почву, рассчитывали как соотношение между бактериями, использующими минеральные формы азота, и почвенными микромицетами [9].

В первый год жизни люцерны в совместном посеве с подсолнечником происходило более интенсивное развитие почвенных микроорганизмов, что выразилось в повышенных темпах разложения полотна - в 3,2 раза выше, чем в одновидовом посеве подсолнечника (рис. 1). В почве под бинарными посевами подсолнечника с донником темпы разложения льняной ткани были несколько ниже. Скорость утилизации полотна в этом варианте была больше, чем в чистом посеве подсолнечника, в 2,1 раза. Благодаря фиксации бобовыми культурами в почве под совместными посевами подсолнечника с донником или люцерной происходит накопление биологического азота, уменьшение соотношения С:Ы в растительных остатках и ускорение протекания микробиологических процессов в черноземе типичном [5].

В паровых полях создаются наиболее благоприятные условия для развития микроорганизмов, разлагающих целлюлозу. Их часто рыхлят, что повышает аэрацию почвы [10]. В среднем за вегетацию за 3 года наблюдений самую высокую интенсивность разложения льняной ткани отмечали в донниковом и люцерновом пару - 15,0

Рис. 1. Интенсивность разложения полотна в зависимости от развития почвенных микроорганизмов: 1 — ячмень; 2 — ячмень по доннику (в сидеральном севообороте); 3 — ячмень по люцерне (в зернотравянопропашном севообороте; 4 — подсолнечник; 5 — бинарный посев подсолнечника с донником; 6 — бинарный посев подсолнечника с люцерной; 7 — пар чистый; 8 — пар донниковый; 9 — пар люцерновый; 10 — озимая пшеница по чистому пару; 11 — озимая пшеница по доннику; 12 — озимая пшеница по люцерне.

и 11,0 % соответственно. Это в 1,5...2,0 раза больше, чем распад целлюлозы в чистом пару. В почве под посевами пшеницы по донниковому и люцерновому пару темпы разложения льняного полотна были соответственно в 2,8 и 3,2 раза выше, чем по чистому пару.

Росту интенсивности разложения льняной ткани под ячменем в севообороте с сидеральным донниковым паром и занятым люцерновым паром способствовало большее количество растительных остатков бобовых культур, которые создают благоприятные условия для жизнедеятельности целлюлозораз-рушающих микроорганизмов. Бобовые травы, возделываемые в качестве бинарного компонента с подсолнечником и парозанимающих культур, оставляют биомассу с высоким содержанием азота. В сочетании с богатыми углеродом соломистыми остатками это, с одной стороны, увеличивает темпы разложения органического вещества в почве, с другой, способствует увеличению продолжительности его минерализации.

Протекание биологических процессов, их динамику и направленность рассматривали по соотношению различных групп микроорганизмов. Важный параметр, характеризующий состояние микробного сообщества почвы - относительный показатель биогенности (ОП). Чем больше органического вещества поступило в почву, тем выше ОП, высокая его величина свидетельствует о том, что не все легкогидролизуемые органические вещества подверглись минерализации. Большее поступление легкогидролизуемого органического вещества в севооборотах с многолетними бобовыми травами, по сравнению с зернопаропропашным севооборотом (контроль), способствовало росту ОП в этих вариантах в период цветения и уборки соответственно на 38 и 27 % (рис. 2).

Коэффициент иммобилизации - это отношение численности микроорга-

низмов, учитываемых на крахмало-аммиачном агаре и мясо-пептонном агаре (КАА:МПА), которое отражает

шественника (рис. 3). В другие сроки определения динамика разложения органического вещества была сходной, постепенно снижаясь к уборке.

На завершение процессов разложения органического вещества в почве указывает индекс олиготрофности или соотношение бактерий, учитываемых на среде Эшби и МПА (рис. 4). Наибольшую величину этого показателя отмечали в севообороте с чистым паром в период всходов ячменя. Она была выше, чем в других вариантах, в 3.4 раза, что указывает на значительное количество трудно разлагаемых растительных остатков в почве. На наш взгляд, такая ситуация обусловлена тем, что в севооборотах с многолетними бобовыми травами минерализация растительных остатков, включая солому, протекает более интенсивно. В другие сроки определения величина этого показателя была одинаковой по всем культурам и севооборотам.

В одновидовом посеве подсолнечника на фоне вспашки при использовании

Рис. 2. Относительный показатель биогенности (в среднем за 2014—2016гг.): 1 — зерно-паропропашной севооборот; 2 — сидеральный севооборот; 3 — зернотравянопропашной севооборот;  — пар;  — озимая пшеница;  — ячмень; — подсолнечник.

степень разложения органического вещества, в том числе трудно минерализуемого. Чем больше его величина, тем выше степень разложения. В период всходов полевых культур самый высокий коэффициент иммобилизации отмечали в посевах озимой пшеницы, при этом его величина мало зависела от пред-

на удобрение соломы ячменя сбор семян в среднем за 3 года составил 2,67 т/га (см. табл.). В бинарных посевах подсолнечника с донником и люцерной его урожайность была выше, чем в одновидовом посеве, соответственно на 0,17 и 0,28 т/ га. Достоверные прибавки в варианте с донником желтым отмечали в 2015-

3

ц 2,5

Ю 2 О 2

1 2

Всходы

и ¿а =

дНш

И, и, и, и, и, и,

1 2 3 1 2 3

Цветение Уборка

Рис. 3. Коэффициент иммобилизации (среднее за 2014—2016 гг.): 1 — севооборот с чи- м стым паром, 2 — севооборот с бинарным посевом донника; 3 — севооборот с бинарным 2 посевом люцерны;  — пар;  — озимая пшеница;  — ячмень; — подсолнечник. 00

0

Рис. 4. Индекс олиготрофности (среднее за 2014—2016 гг.): 1 — севооборот с чистым паром, 2 — севооборот с бинарным посевом донника; 3 — севооборот с бинарным посевом люцерны;  — пар;  — озимая пшеница;  — ячмень; — подсолнечник.

2016 гг, в бинарных посевах с люцерной синей - во все годы исследований.

Выращивание озимой пшеницы на фоне изучаемых приёмов биологиза-ции (солома, пожнивной посев сиде-

ральных культур, многолетние бобовые травы) приводило к достоверному снижению урожайности, по сравнению с контролем, практически во все годы, за исключением варианта с донниковым паром в 2014 г В среднем за 3 года при размещении посевов озимой культуры по сидеральному донниковому пару она была меньше на 29,1 % (3,07 т/га), при бинарном посеве с люцерной синей - на 10,2 % (3,89 т/га).

Таким образом, использование многолетних бобовых трав в качестве второго компонента при посеве с подсолнечником и последующем размещении в занятых парах обеспечило увеличение темпов разложения льняного полотна в сидеральном и зернотравянопропашном севооборотах, в сравнении с зернопаро-пропашным, в 1,5.2,0 раза.

Разложение растительных остатков 5? озимой пшеницы и ячменя в зернопа-° ропропашном севообороте протекало со медленно. Сочетание зеленой массы ^ сидеральных культур с соломистыми о остаткамами способствовало уве-| личению скорости минерализации органического вещества в сидераль- ном и зернотравянопропашном се-5 вооборотах. Многолетние травы как $ бинарный компонент способствовали

повышению биологической активности чернозема выщелоченного.

Урожайность подсолнечника в бинарных посевах была выше, чем в одновидовом, на 0,17.0,28 т/га.

Зерновая продуктивность озимой пшеницы по сидеральному и занятому пару снижалась, по сравнению с выращиванием по чистому пару, на 1,26 и 0,44 т/га соответственно.

Литература.

1 .Лукин С. В. Биологизация земледелия в Белгородской области: итоги и перспективы // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 7. С. 20-23.

2.Оленин О. А., Носкова Е. Н., Попов Ф. А. Приемы биологизации при возделывании яровой пшеницы на разных типах почв // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 2. С. 41-45.

3. Плескачёв Ю. Н., Сухов А. Н., Мисюря-ев В. Ю. О севооборотах в Нижнем Поволжье // Земледелие. 2013. № 2. С. 3-5.

4. Люцерна изменчивая в бинарных посевах с подсолнечником и озимой пшеницей / Н. А. Зеленский, А. П. Авдеенко, А. С. Савинов и др. // Земледелие. 2008. № 7. С. 34-35.

5. Дедов А. А., Дедов А. В., Несмеянова М. А. Влияние темпов разложения растительных остатков на лабильное органическое вещество и урожайность культур севооборота // Земледелие. 2017. № 4. С. 6-9.

6. Коржов С. И., Трофимова Т. А., Мас-лов В. А. Оценка различных способов использования черноземов // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2011. № 3. С. 27-29.

7. Практикум по земледелию / И. П. Васильев, А. М. Туликов, Г. И. Базды-рев и др. М.: КолосС, 2004. 424 с.

8. Теппер Е. З., Школьникова В. К., Пере-верзева ГГ И. Практикум по микробиологии: учебное пособие. М.: Дрофа, 2004. 256 с.

9. Биологические основы плодородия почвы: сборник научных трудов / О. А. Бе-рестецкий, Ю. М. Возняковская, Л. М. До-росинский и др. М.: Колос, 1984. 287 с.

10. Верзилин В. В., Коржов С. И., При-дворев Н. И. Биология почв Среднерусского Черноземья (диагностика и пути решения). Воронеж: Изд-во Воронежского ГАУ, 2005. 247 с.

Biological Activity of Soil under Combined Crops

S. I. Korzhov, T. A. Trofimova, G. V. Kotov

Emperor Peter the Great Voronezh State Agrarian University, ul. Michurina, 1, Voronezh, 394087, Russian Federation

Abstract. Long-term use of chernozem without sufficientapplication of organic fertilizers led to a significant decrease in the humus content. One of the available ways to replenish the reserves of fresh organic matter in the soil is combined crops of legumes and non-legumes. The research was carried out in crop rotations: bare fallow (green manure fallow, seeded fallow), winter wheat, barley, sunflower. The second component, melilot or alfalfa, was seeded after sunflower sowing in the same rows. When sunflower had been harvested, the legumes remained in the field for the next year to form the green manure or seeded fallow. This increased the intake of plant residues into the soil, the rate of their mineralization and the microbiological activity of typical chernozem. Binary crops of sunflower with melilot and alfalfa contributed to the optimization of the main parameters of soil fertility. The decomposition of linen in the soil under such crops increased 2.1-3.2 times, compared with sunflower crops. The aftereffect of the biolo-gization techniques was also manifested in winter wheat crops. The rate of decomposition of linen was 2.8-3.2 times higher if wheat was grown after melilot or alfalfa, in comparison with bare fallow. The highest coefficient of nitrogen immobilization was in a grain-fallow-row crop rotation during barley germination. It was 3-4 times higher than in other variants of the experiment, which indicated a sufficiently large number of hard degradable plant residues (straw) in the soil. Binary crops of sunflower with melilot and alfalfa increased the relative rate of bogenesity during flowering and harvesting by 138% and 127%, respectively, compared to the single-species sunflower crop. The highest yield of winter wheat was after bare fallow, barley and sunflower were the most productive in crop rotations with combined crops.

Keywords: binary crops; fertility; chernozem; biological activity of soil.

Author Details: S. I. Korzhov, D. Sc. (Agr.), prof. (e-mail: zemledel@agronomy.vsau.ru); T. A. Trofimova, D. Sc. (Agr.), prof.; G. V. Kotov, post graduate student.

For citation: Korzhov S. I., Trofimova T. A., Kotov G. V. Biological Activity of Soil under Combined Crops. Zemledelije. 2018. No. 8. Pp. 8-10 (in Russ.). DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10802.

Урожайность культур в различных звеньях севооборота, т/га

Севооборот Культура 2014 г. 2015 г. 2016 г 1 Средняя

С чистым паром подсолнечник 2,53 2,29 3,21 2,67

озимая пшеница 3,51 4,25 5,23 4,33

С донниковым подсолнечник 2,58 2,53 3,40 2,84

паром озимая пшеница 3,23 3,85 4,61 3,07

С люцерновым подсолнечник 2,88 2,64 3,34 2,95

паром озимая пшеница 3,10 3,90 4,68 3,89

НСР05 подсолнечник 0,09 0,10 0,12 -

озимая пшеница 0,31 0,08 0,31 -