Физико-химические свойства и групповой состав гумуса чернозема в системах основной обработки почвы в севообороте

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПЛОДОРОДИЯ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ГРУППОВОЙ СОСТАВ ГУМУСА ЧЕРНОЗЕМА В СИСТЕМАХ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В

СЕВООБОРОТЕ

З.М. Азизов, д.с.-х.н., НИИСХ Юго-Востока

Приведены экспериментальные данные, характеризующие общие закономерности физико-химических свойств почвы, структурных изменений гумусовых веществ черноземов под влиянием разных способов обработки почвы. Более существенно в пахотном слое чернозема изменялось содержание гумуса. Выявлено, что в севообороте при ежегодной плоскорезной обработке и лемешном лущении происходит дифференциация слоя почвы 0...40 см по накоплению гумуса. Показано, что глубокая вспашка, лемешное лущение в сочетании с внесением удобрений и безотвальная обработка сдерживают ухудшение физико-химических свойств почвы, содержания гумуса и его группового состава, эффективного плодородия чернозема.

Ключевые слова: чернозем, обработка почвы, физико-химические свойства почвы, гумус, удобрения.

Учитывая влияние физико-химических свойств, гумуса и его группового состава на плодородие почвы [2, 5], несомненный интерес представляют знания об их изменении при минимализации основной обработки почвы путем применения безотвальной обработки и мелкого лемешного лущения.

Цель данной работы - выявить влияние приемов основной обработки почвы на ее физико-химические свойства, содержание и групповой состав гумуса, урожайность зерновой культуры в системе севооборотов засушливой черноземной степи Поволжья.

Методика. Исследования проводили в стационарном полевом опыте, заложенном в 1970 г. и расположенном на пла-корно-равнинном типе агроландшафта с почвоводоохранной организацией территории в ОНО «Экспериментальное хозяйство» НИИСХ Юго-Востока.

Чередование культур с 1970 по 1977 г. в зернопаропро-пашном севообороте было следующим: пар чистый, озимая пшеница, яровая пшеница, кукуруза, яровая пшеница, яровая пшеница; с 1978 по 1999 г. после замены кукурузы на просо в

зернопаровом севообороте: пар черный, озимая пшеница, яровая пшеница, просо, яровая пшеница, ячмень; с 2000 г. по 2009 г. в зернопаровом севообороте: пар черный, озимая пшеница, просо, яровая пшеница.

В схему опыта 6-польного зернопаропропашного севооборота входили следующие системы основной обработки почвы: 1) вспашка на 27-30 см под все культуры севооборота, 2) плоскорезная обработка на 27-30 см под все культуры севооборота, 3) вспашка на 27-30 см в пару и под яровую пшеницу в пятом поле, плоскорезная обработка на 27-30 см в остальных полях. В 6-польном зернопаровом севообороте схема полевого опыта по изучению приемов и систем основной обработки почвы была усовершенствована: 1) вспашка на 2730 см под все культуры севооборота, 2) плоскорезная обработка на 27-30 см под все культуры севооборота, 3) вспашка на 14-16 см под все культуры севооборота, дополнительно плоскорезная обработка на 27-30 см под просо и ячмень; в 4-польном севообороте: 1) вспашка на 27-30 см под все культуры севооборота, 2) плоскорезная обработка на 14-16 см под все культуры севооборота, 3) вспашка на 14-16 см под все культуры севооборота.

Удобрения в зернопаропропашном севообороте вносили в следующих дозах: в пару - навоз, 20 т/га, Р90К40 кг д.в/га; корневая подкормка озимых - N30, под кукурузу - Ы60 Р60К40; в 6-польном зернопаровом севообороте: в пару - навоз, 30 т/га, Р90К40 кг д.в/га, корневая подкормка озимых весной -N30, под просо - Р60К40; в 4-польном зернопаровом севообороте - корневая подкормка озимых весной - N30, под просо - Севооборот развернут в пространстве и во времени. Размер опытных делянок - 500-700 м2. Повторность опыта -трехкратная. Агротехника общепринятая для зоны. Почва опытного участка чернозем южный малогумусный средне-мощный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса 4,5 %.

Обработка почвы Слой почвы, см рНкС1 Са2+ | Мg2+ Гумус, % Собщ., % Собщ., % С Сфк

мг-экв/100 г почвы Сгк | Сфк | Снго

Без удобрений

Вспашка, 27-30 см 0-20 5,83 31,0 8,8 4,09 2,37 0,84 35,3 0,30 12,9 1,23 51,8 2,7

20-40 6,09 31,0 11,2 3,97 2,30 0,74 32,0 0,30 13,0 1,26 55,0 2,5

Плоскорезная, 27-30 см 0-20 6,27 29,1 11,9 4,14 2,40 0,79 33,0 0,30 12,6 1,31 54,4 2,6

20-40 6,42 29,5 10,7 3,88 2,25 0,62 27,6 0,30 13,4 1,33 59,0 2,1

Вспашка, 14-16 см 0-20 6,06 27,1 12,6 4,20 2,44 0,70 28,8 0,35 14,3 1,39 56,9 2,0

20-40 6,09 29,6 11,0 3,96 2,30 0,64 28,0 0,31 13,5 1,35 58,5 2,0

С удобрениями

Вспашка, 27-30 см 0-20 6,20 29,5 11,6 4,14 2,40 0,63 26,1 0,32 13,5 1,45 60,4 1,9

20-40 6,27 29,4 10,3 4,06 2,35 0,64 27,3 0,28 12,1 1,43 60,6 2,3

Плоскорезная, 27-30 см 0-20 6,16 29,2 14,2 4,25 2,46 0,77 31,4 0,31 12,7 1,38 55,9 2,5

20-40 6,61 31,6 10,9 3,99 2,31 0,78 33,6 0,30 13,1 1,23 53,3 2,6

Вспашка, 14-16 см 0-20 6,08 30,0 11,7 4,34 2,52 0,75 29,9 0,32 12,6 1,45 57,5 2,4

20-40 6,24 28,4 10,8 4,13 2,40 0,71 29,6 0,35 14,4 1,34 56,0 2,1

НСР05, для: частных средних 0,45 4,5 3,8 0,18* 0,11 0,07* 2,6 0,05 2,0 0,11 4,9

обработки 0,22* 2,2 1,9 0,09 0,05 0,03 1,3 0,03 1,0 0,06 2,5

удобрений 0,18 1,8 1,6 0,07* 0,04* 0,03 1,1 0,02 0,8 0,05* 2,0

слоя почвы 0,18* 1,8 1,6 0,07* 0,04* 0,03* 1,1* 0,02 0,8 0,05 2,0

Ошибка опыта, % 2,54 5,4 11,9 1,59 1,62 3,34 3,1 5,69 5 ,6 3.01 3.2

Бессменный пар 0-20 5,90 20,8 8,5 4,77 2,76 0,80 29,0 0,36 13,0 1,60 58,0 2,2

20-40 6,30 21,5 8,0 3,75 2,17 0,58 26,8 0,27 12,3 1,32 60,9 2,2

Залежь 0-20 6,20 21,8 8,3 5,25 3,04 1,07 35,1 0,36 12,0 1,61 52,9 2,9

20-40 6,50 22,5 8,8 4,53 2,62 0,93 35,4 0,34 13,2 1,35 51,4 2,7

Различия со стандартом существенны на 5 %-ном уровне значимости. Примечание. Данные по рН КС1, Са2+, Мg2+ представлены за 1993, 1995-1997, 2002, 2004 гг., гумусу, Собщ., С„, Сфк, С„гс

- за 1990-1996, 2002,

2004, 2005 гг.

Для сравнительного анализа использовали данные отдела земледелия НИИСХ Юго-Востока по физико-химическим свойствам и групповому составу гумуса бессменного пара и залежи, расположенных вблизи стационарного опыта.

При исследовании физико-химических свойств почвы, гумуса и его группового состава на опытном участке использовали общепринятые методики [1]. Статистическую обработку данных урожая и многолетних наблюдений физико-химических свойств, гумуса и его группового состава проводили по методике Б.А. Доспехова [3].

Результаты и их обсуждение. Обработка с оборотом пласта пашни севооборота и бессменного пара чернозема южного привела к снижению рН почвенного раствора по сравнению с плоскорезной обработкой и участком залежи (см. табл.).

Наиболее подкислены почвы в варианте с отвальной системой обработки без внесения удобрений. На участке с плоскорезной обработкой рНКС1 на 3,9-6,1 % выше, чем в вариантах с отвальной системой обработки почвы и бессменным паром, и близок к залежи. При систематическом внесении навоза и минеральных удобрений послойная реакция почвенного раствора в варианте с глубокой вспашкой сместилась ближе к нейтральной, но в слое почвы 20-40 см не достигла по данному показателю соответствующего слоя на участке с залежью. В вариантах с плоскорезной обработкой и лемешным лущением величина рНКС1 практически осталась без изменений в слое 0-20 см и значительно повысилась в слое 2024

40 см: первый вариант обработки превысил соответствующий слой участка залежи, второй был примерно на одном уровне с вариантом глубокой вспашки и с участком бессменного пара. В опытах она не выходила за пределы оптимальных значений по всем приемам основной обработки почвы [6].

Почвы опытного участка насыщены основаниями. Для активизации обменных катионов Са2+и Mg2+ необходимо наличие растительных остатков и механического воздействия на почву. В вариантах систем обработки почвы содержание об-менно-поглощенных оснований на обоих фонах удобренности на 26,9-31,6 % выше, чем на участках с бессменным паром и залежью. От применения органоминеральных удобрений по системам обработки почвы существенных изменений в составе обменных катионов не отмечено.

Приемы основной обработки почвы в опыте на обоих фонах удобренности были практически равноценны по влиянию на содержание общего гумуса в слое почвы 0-40 см (см. табл.). От применения органоминеральных удобрений по приемам обработки почвы содержание общего гумуса увеличивалось. По содержанию общего гумуса варианты обработки почвы значительно уступали залежи.

Применение в севообороте плоскорезной обработки и мелкого лемешного лущения привело к дифференциации пахотного слоя почвы по содержанию общего гумуса: разница между верхним 0-20 см слоем и слоем почвы 20-40 см существенна. Аналогичное перераспределение гумуса в пользу верх-

него слоя почвы наблюдалось и в залежи. Большее накопление общего гумуса в верхнем 0-20 см слое почвы в вариантах с плоскорезной обработкой и мелким лемешным лущением связано, по-видимому, с накоплением в этом слое пожнивно-корневых остатков.

Гумус при глубокой вспашке по сравнению с плоскорезной обработкой и лемешным лущением более подвижен. Вследствие угнетенности биологических процессов в почве в вариантах плоскорезной обработки и мелкого лемешного лущения в сравнении с вариантом глубокой вспашки отмечено высокое содержание негидролизуемого остатка. Аналогичная закономерность на участках с залежью и бессменным паром.

На фоне удобрений, наоборот, под плоскорезной обработкой и лемешным лущением по сравнению с глубокой вспашкой гумус более подвижен. В составе гумуса увеличилось содержание гуминовых кислот, в слое 20-40 см - фульвокис-лот; снизилось содержание негидролизуемого остатка.

По соотношению Сгк:Сфк наиболее близок к участку залежи, где гумус характеризуется более гуматным составом, на фоне без удобрений вариант с глубокой вспашкой, на фоне удобрений вариант с плоскорезной обработкой. Наиболее близок к участку с бессменным паром по данному показателю на фоне без удобрений вариант с мелким лущением, на фоне удобрений вариант с глубокой вспашкой.

По всем вышеназванным показателям почва опытного участка при разных приемах основной обработки близка к зональным черноземам [4].

Об отсутствии негативного воздействия приемов обработки в сочетании с применением удобрений на физико-химические свойства почвы, гумус и его групповой состав, а значит и на продуктивность зерновых культур, можно судить по многолетним результатам исследований с озимой пшени-

цей, высеваемой по черному пару (при уходе за паром к посеву озимых выравниваются основные факторы эффективного плодородия: пищевой и водный режимы, засоренность), урожайность которой по приемам обработки почвы колебалась в пределах ошибки опыта. Так, в 6-польном зернопаровом севообороте в среднем за 1982-1999 гг. на фоне внесения удобрений в варианте с ежегодной глубокой вспашкой урожайность озимой пшеницы составила 3,63 т/га, с глубокой плоскорезной обработкой - 3,56, с мелким лемешным лущением -3,53, на фоне без удобрений соответственно 3,25, 3,16 и 3,33 т/га (НСР05 = 0,14 т/га); в 4-польном севообороте в среднем за 2000-2009 гг. на фоне внесения удобрений в варианте с ежегодной глубокой вспашкой - 3,09 т/га, с мелкой плоскорезной обработкой - 3,18, с мелким лемешным лущением - 3,16, на фоне без удобрений - 2,66, 2,81 и 2,88 т/га (НСР05 = 0,19 т/га).

Выводы. В засушливых условиях Поволжья изучение физико-химических свойств, группового состава гумуса и соотношения Сгк:Сфк на пахотных черноземах, обработанных различными способами, показало, что их эволюция на современном этапе не выходит за пределы параметров, характерных для черноземного типа почвообразования.

Литература. 1. Агрохимические методы исследования почв /Под ред. А.В. Соколова, Д.И. Аскинава, И.П. Сердобольского. - М.: Изд-во АН СССР, 1975.- 656 с. 2. Гедройц К.К. Почва как культурная среда для сельскохозяйственных растений. Почвенные коллоиды и солонцева-тость почвы. Популярный очерк с 2 картами и 8 рисунками. - Киев, 1926. - 66 с. 3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1979. - 416 с. 4. Медведев И.Ф. Экологические проблемы формирования и использования почв черноземной зоны Поволжья // Проблемы и пути преодоления засухи в Поволжье. - Саратов, 2000. Ч.2. -С. 7094. 5. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. - М.: Изд-во МГУ, 1990. - 325 с. 6. Почвоведение / Под ред. И.С. Кауричева. Изд. 4-е, перераб. и дополн. - М. ВО: «Агропромиздат», 1989.- 720 с.

PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES AND GROUPS COMPOSITION OF HUMUS IN CHERNOZEM UNDER BASIC

TILLAGE SYSTEMS IN CROP ROTATION

Z.M. Azizov,

Research Institute of Agriculture of the Southeast, ul Tulaikova 7, Saratov, 410010 Russia,

e-mail: ariser@mail.saratov.ru

Experimental data characterizing the physicochemical properties of soils and structural changes in humic substances of chernozems under the effect of different tillage practices were considered. Humus content was found to be the most variable parameter in the plow layer of chernozem. It was revealed that the differentiation of the 0- to 40-cm layer by humus accumulation occurred in crop rotation with yearly subsurface and shallow plowing. It was shown that deep plowing, shallow plowing with application of fertilizers in crop rotation, and subsurface plowing restrained the deterioration of soil physical and chemical properties, humus content and group composition, and chernozem effective fertility.

Key words: chernozem, basic tillage, physicochemical properties of soil, humus, fertilizers