Влияние длительного применения удобрений и мелиоранта на содержание гумуса в черноземе выщелоченном

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

рева и Т.А. Плотникова [4] делают предположение, что гумус черноземов произошел из водорастворимых прогумусовых веществ и сам сохраняет это свойство, если из него удален связывающий его в почве обменный Са2+.

В формировании гумусового профиля черноземов особую роль играют карбонаты кальция. Еще в 1956 г. В.В. Пономарева высказала мнение, что образование в черноземах гумусового и карбонатного горизонтов -единый процесс, в котором эти горизонты генетически и материально взаимосвязаны. Позднее на основе многочисленных исследований процесс образования чернозема был определен так: «Профиль чернозема образуется в результате одновременного и как бы равновесного протекания двух взаимосвязанных процессов: собственно гумификации растительных остатков, т.е. образования гуминовых кислот, способных осаждаться Са, и минерализации растительных остатков, т.е. образования бикарбоната Са, часть которого связывается с ГК в форме гуматов Са, а другая, избыточная часть, мигрирует вниз в форме Са(НС03)2 и в многовековом ходе почвообразования накапливается под гумусовым горизонтом в форме СаС03» [4]. Таким образом, глубина формирования карбонатного горизонта служит как бы нижней границей максимального накопления гумуса.

Принимая вышеприведенное положение, мы считаем, однако, что образование черноземов происходило на изначально карбонатной породе, а современный карбонатный профиль является следствием почвообразования. Процесс перераспределения карбонатов по профилю ускорен повышенной антропогенной нагрузкой на почвы, главные действующие факторы которой на сельскохозяйственных угодьях - минеральные удобрения и кислотные осадки. В связи с этим важным фактором сохранения плодородия черноземных почв является не только внесение удобрений, но и химическая мелиорация кальцийсодержащи-ми веществами [5, 6]. т- Мы изучали влияние длительного  применения удобрений и мелиоран-(о та (дефекат Рамонского сахарного 2 завода, содержащий до 50 % СаС03) ш на содержание и запасы гумуса в 1; черноземе выщелоченном. Исследо-ч вания выполняли в стационарном ¡; опыте кафедры агрохимии и почво-§ ведения, заложенном в пределах п

землепользования опытной станции нашего университета в 1987 г. в севообороте пар черный - озимая пшеница - сахарная свекла - вико-овсяная смесь - озимая рожь (с 2002 г. озимая пшеница) - ячмень. Все культуры севооборота выращивали по общепринятой для области агротехнике. Минеральные удобрения вносились ежегодно, навоз -один раз за ротацию севооборота в черный пар, дефекат - в черном пару под озимую пшеницу в 1987, 1999 (начало третьей ротации севооборота) и 200S гг. (начало четвертой ротации севооборота).

Всего опыт включал 1S вариантов применения удобрений. Для проведения исследований мы выбрали варианты 1- контроль (без удобрений и мелиоранта), 2 - фон (40 т/га навоза), 3 - фон + N60P60K60, S - фон

+ N120 Pi2o Ki2o, 13 - фон + 22 т/га де-феката, 1S - N^P^ + 22 т/га де-феката.

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный, малогумусный, среднемощный тяжелосуглинистый на покровных суглинках. Содержание гумуса в пахотном слое - 4,6 %, рН водной и солевой вытяжки - 6,S и S,6 соответственно, сумма обменных оснований - 29,9 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями - 88 %.

В науке и практике содержание валового гумуса рассматривают как один из стабильных показателей плодородия. Однако исследования последних десятилетий показывают, что этот показатель достаточно динамичен как во времени, так и пространстве. За время наших исследований (1987-2010 гг.) закончились четыре ротации севооборота, поэтому выявленные изменения запасов гумуса и характера их распределения по профилю можно оценивать как квазистационарное состояние.

Содержание гумуса по ротациям севооборота очень динамично. Основные данные о количестве его в метровом слое по ротациям севооборота приведены в таблице. Максимальное повышение этого показателя наблюдается в средней и нижней частях профиля за счет поступления миграционных форм гумуса. Дефицит кальция в пахотном слое обусловливает образование растворимых соединений гумуса - гуматов одновалентных катионов, которые перемещаются в нижнюю часть профиля с нисходящим током влаги. Повышение содержания водорастворимых соединений кальция в этой час-

ти профиля обусловливает коагуляцию миграционных соединений гумуса и их аккумуляцию в виде гуматов кальция. Наиболее существенно (на 0,43-0,87 %) по всему профилю (за исключением слоя 80-100 см) содержание гумуса повышается на четвертый год четвертой ротации севооборота после уборки викоовсяной смеси на зеленый корм, что связано с формированием значительной надземной и подземной фитомассы с большим количеством трудноудаля-емых растительных остатков. В вариантах с удобрениями и мелиорантами содержание гумуса в 1,1-1,9 раза выше, чем на абсолютном контроле. Максимальное повышение содержания гумуса наблюдаются в вариантах с одной и двойной дозами минеральных удобрений (в 1,6 раза), и дефекатом на минеральном фоне (в 1,9 раза), а минимальное - на контроле органического фона и с дефе-катом по органическому фону (в 1,1 раза).

Изменения содержания гумуса по профилю неодинаково и имеет несколько хорошо выраженных закономерностей. Во-первых, если в вариантах с применением органических и минеральных удобрений наибольшее повышение содержания гумуса наблюдается в нижней, то в вариантах с дефекатом - в верхней части профиля. Это обусловлено большим количеством подвижных гумусовых веществ в вариантах с органическими и минеральными удобрениями, тогда как в вариантах с дефекатом они закрепляются в форме гуматов кальция в верхней части профиля. Во-вторых, наблюдается рост прибавок содержания гумуса от первой к последней ротации на контроле и в варианте с дефека-том совместно с минеральными удобрениями. В-третьих, содержание гумуса в слое 80-100 см повышается за счет миграционных форм гумуса (в варианте 2 - в 1,2 раза, варианте 3 - в 1,6, и в варианте 5 - в 2,5 раза.

Максимальное повышение содержания гумуса во всех вариантах наблюдается в слое 40-60 см (за исключением вариантов 3 и 5 с одной и двойной дозами минеральных удобрений, где он смещается в слой 80-100 см). В варианте с дефекатом по органическому фону аккумуляция гумуса в верхней части профиля сохраняется по всем ротациям.

Таким образом, максимальные прибавки содержания гумуса наблюдается в вариантах 2, 3 и 5 с применением органических и минераль-

Изменение послойных запасов гумуса в профиле чернозема выщелоченного, т/га

Слой, см Ротация севооборота 1. Контроль 2. Навоз, 40 т/га (фон) 3. Фон с N Р К 60 60 то 5. Фон с N Р К 120 120 120 13. Фон с дефекат 15. Дефекат с N Р К 60 60 60

0-50 Исходное 225,0 210,6 223,5 239,7 222,5 221,9

50-100 состояние 133,5 131,1 137,8 141,9 129,1 130,6

0-50 1 232,0 227,1 231,4 246,6 239,0 235,8

50-100 152,6 142,0 175,9 190,0 142,7 171,2

0-50 2 215,0 226,9 223,8 238,8 242,6 233,1

50-100 137,7 157,4 168,2 179,5 152,8 176,2

0-50 3 217,7 225,4 226,5 248,7 244,1 231,8

50-100 142,1 148,0 164,6 190,3 136,0 168,7

0-50 50-100 4 230,5 143,3 243,9 174,7 226,8 180,6 256,8 223,2 267,9 135,6 248,8 163,7

ных удобрений, внесение которых повышает содержание и подвижность гумуса по всему профилю и увеличивает мощность гумусового горизонта за счет его миграционных форм. Внесение дефеката на органическом фоне повышает содержание гумуса преимущественно в пределах гумусового горизонта и минимизирует содержание его миграционных форм. Дефекат на минеральном фоне менее эффективен.

Изменение содержания гумуса сказалось на его запасах в метровом слое почвы (см. табл.). Как считал Тюрин И.В. [7], сравнение запасов гумуса в слое 0-100 см дает более правильное представление о порядке изменения размеров его накопления при переходе от одного типа почвы к другому, чем сравнение его содержания только в верхнем слое. В исходном состоянии запасы гумуса в слое 0^0 см варьируют в пределах 221,9-239,7 т/га, в слое 0-100 см - 341,7-381,6 т/га. В вариантах 3, S и ^ повышение запасов гумуса наблюдается преимущественно в нижней части профиля, и только в варианте 13 с дефекатом на органическом фоне устойчивое повышение запасов гумуса происходит преимущественно в верхней части профиля.

Как следует из данных таблицы, в исходном состоянии запасы гумуса в слое 0^0 см варьируют в пределах 210,6-239,7 т/га, что составляет 61,662,9 % от их запасов в метровом слое. Таким образом, до закладки опыта гумусонакопление наблюдалось преимущественно в верхней части гумусового слоя, что соответствует естественному процессу почвообразования. Применениеудобре-ний повышает запасы гумуса в метровой толще, однако это повышение происходит преимущественно за счет аккумуляции продуктов гумусо-образования в нижней части профиля. Если на контроле в слое S0-100

2 Земледелие № 6

см содержалось 37,2-39^ % от запаса гумуса в метровом слое, то в вариантах с применением удобрений этот показатель повышается до 42,7-4S,4 %. В варианте 13 с дефекатом, размещенном по органическому фону, в слое S0-100 см накапливается 32,7-38,6 %, что заметно меньше, чем на контроле. Это обусловлено закреплением гумусовых веществ в форме гуматов кальция в верхней части профиля. Внесение дефеката на фоне минеральных удобрений (вариант способствует накоплению в слое S0-100 см 37,143,1% гумуса, это меньше чем в варианте S, но сопоставимо с вариантом 3. Таким образом, внесение органических и минеральных удобрений способствует образованию преимущественно подвижных форм новообразованных гумусовых веществ, мигрирующих в нижнюю часть гумус-ного слоя, что обусловливает его перераспределение в метровой толще. Внесение дефеката совместно с органическими удобрениями полностью компенсирует этот процесс, а с минеральными удобрениями - только частично.

Для выявления особенностей профильного распределения запасов гумуса по вариантам опыта мы сравнивали данные на начало первой и четвертой ротаций севооборота, и окончание этих ротаций. В начале первой ротации максимальные запасы гумуса по всем вариантам опыта приходятся на гумусовый горизонт (0^0 см) с постепенным уменьшением вниз по профилю. Окончание ротации сопровождается существенным изменением характера этого распределения. Прежде всего, отмечается повышение запасов гумуса в нижней части профиля (оно максимально в варианте S и минимально - на контроле и в варианте 13.

В паровом поле в начале четвертой ротации севооборота наблюдалось заметное уменьшение запасов

гумуса по всему профилю. Окончание этой ротации приходится на чрезвычайно засушливый 2010 г. Характер изменения запасов гумуса в этих условиях имеет несколько особенностей. Если по предыдущим наблюдениям на контроле запасы гумуса как в слое 0^0 см, так и по всему метровому профилю были, как правило, минимальными, то в 2010 г. они максимальны в верхнем слое и более стабильны по всему профилю. В варианте же 13 они минимальны в пахотном слое, но зато по всему профилю выше, чем в остальных вариантах. В вариантах 3 и S запасы гумуса резко снижаются с увеличением глубины.

В июле 2010 г. влажность пахотного слоя (0-20 см) была на уровне 9-12 %, а начиная с глубины 40^0 см она повышалась и доходила в слое 80-100 см до 17-19 %. Такой режим влажности обусловил незначительное образование и перемещение вниз по профилю подвижных форм гумусовых веществ, что привело к формированию минимального запаса гумуса в нижней части профиля за все годы наблюдений.

Максимальное содержание гумуса в пахотном слое на контроле объясняется, на наш взгляд, накоплением промежуточных продуктов гумификации в условиях резкого дефицита влаги. Минимальное содержание гумуса в вариантах 13 и ^ связано с тем, что наличие свободного кальция даже при дефиците влаги способствует более полной минерализации растительных остатков. Более высокие запасы гумуса в этих вари- ы антах в средней части профиля обус- ем ловлены формированием более ус- л тойчивых к деструкции гуматов каль- 2 ция. л

Таким образом, длительное при- 2

менение органических и минераль- 2

ных удобрений способствует повы- 2

шению содержания запасов гумуса в м

черноземе выщелоченном, однако 2

м

9

УДК 633.63:631.8:631.559

Систематическое применение удобрений в севообороте и продуктивность сахарной свеклы

это сопровождается перераспределением его по профилю и накоплением преимущественно в нижней части профиля за счет миграционных форм гумуса. Внесение дефеката по фону органических удобрений приводит к повышению содержания запасов гумуса преимущественно в верхней части гумусового профиля.

Литература

1. Ковда В.А. Прошлое и будущее чернозема/Русский чернозем: 100 лет после Докучаева. - М.: Наука, 1983 - С. 253280.

2. Докучаев В.В. Сочинения. - М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1949. - Т. 1. - 495 с.

3. Костычев П.А. Почвы черноземной области России, их происхождение, состав и свойства. - М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1949. - 239 с.

4. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. - Л.: Наука, 1980. - 222 с.

5. Потатуева Ю.А., Игнатов В.Г. Результаты первичного длительного и повторного известкования//Агрохимичес-кий вестник, 2008. - № 5. - С. 23-25.

6. Шильников И.А., Аканова Н.И., Темников В.Н. Значение известкования и потребность в известковых удобрениях/ /Агрохимический вестник, 2008. - № 6. - С. 28-31.

7. Тюрин И.В. Органическое вещество почвы и его роль в плодородии. - М.: Наука, 1965. - 320 с.

Affect of long-term use of fertilizers and meliorant on humus content in leached chernozem

K.E. Stekolnikov, O.M. Koltsova

There are given the foundings on the affect of long-term use of fertilizers and meliorant on humus content in leached chernozem. It has been established that application of organic and mineral fertilizers helps increase humus content and its mobility on the whole profile and enhances the capacity of humus level at i- the expense of its migration forms.  Defecate application on organic ¡a background increases humus content z mainly within the humus level and 0 minimizes the content of its migration | forms. Defecate on mineral background is less efficient.

Keywords: fertilizers and meliorant, 5 leached chernozem, humus content. n

Р.Н. ЛУЦЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук Н.Г. МЯЗИН, доктор сельскохозяйственных наук

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

В многолетнем полевом стационарном опыте установлено, что в зернопаропро-пашном севообороте на черноземе типичном Лесостепи ЦЧР со средним содержанием фосфора и высоким содержанием калия максимальные урожайность корнеплодов сахарной свеклы и сбор сахара обеспечиваются при последействии двойной нормы минеральных удобрений (NlaoPlaoKtao).

Ключевые слова: удобрение, чернозем типичный, продуктивность сахарной свеклы.

Сахарная свекла обладает высоким потенциалом продуктивности, и в хороших почвенно-климатических условиях при высокой агротехнике способна обеспечивать урожай до 7080 т/га, и даже 150 т/га, а выход сахара может доходить до 10 т/га. На практике в России урожайность этой культуры составляет 35-55 т/га, а выход сахара - 4-5 т/га.

Более половины валового сбора корнеплодов сахарной свеклы в РФ приходится на Центрально-Черноземный регион, где размещена половина сахарных заводов страны и вырабатывается около 60 % сахара.

Введение в севооборот сахарной свеклы, которая требует особого внимания к своей агротехнике, повышает уровень культуры земледелия в хозяйствах и продуктивность пашни. Один из наиболее важных моментов, влияющих на урожайность этой культуры и качество продукции, - оптимизация минерального питания. Целью нашей работы стало изучение влияния последействия систематического применения удобрений в зернопаропропашном севообороте на урожай и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы.

Исследования проводили в мно-

голетнем полевом стационарном опыте, заложенном на опытных участках Воронежского ГАУ (Рамонский район Воронежской области) в шестипольном севообороте со следующим чередованием культур: чистый пар - озимая пшеница - сахарная свекла - яровая пшеница - кукуруза на силос - ячмень. Почва опытного участка - чернозем типичный сред-немощный среднегумусный глинистый. Обеспеченность почвы подвижным фосфором средняя, обменным калием - высокая. Посевная площадь делянки - 230 м2, учетная - 15 м2. Расположение вариантов систематическое шахматное с частичной рен-домизацией. Повторность опыта - четырехкратная.

В опыте высевали гибрид сахарной свеклы Орикс (норма высева -130 тыс. шт/га). В качестве удобрений использовали аммиачную селитру, суперфосфат двойной, калий хлористый, азофоску и подстилочный полуперепревший навоз КРС. Удобрения под сахарную свеклу в указанных дозах и сочетаниях вносили вручную осенью под вспашку. Варианты внесения представлены в таблице. В статье представлены данные за 2010-2011 гг., когда изучалось последействие удобрений (с 2010 г. под все культуры севооборота удобрения не вносятся).

Погодные условия в годы проведения исследований складывались по-разному, но в целом были неблагоприятны для возделывания сахарной свеклы (рис. 1). В нашей зоне основным лимитирующим фактором повышения урожайности является количество осадков. В целом вегетационные периоды последних двух лет можно характеризовать как засушливые (ГТК 0,72 и 0,84). В мае, июне и особенно в июле количество осадков было заметно ниже средних многолетних данных. В августе, напротив, количество осадков намного превысило норму, особенно в 2011 г. Осадки выпадали неравномерно и в основном носили ливневый характер.

Температурный режим в целом