Лабильное органическое вещество почв и приёмы его регулирования

Лабильное органическое вещество почв и приёмы его регулирования*

А.В. Дедов, д.с.-х.н, профессор, М.А. Несмеянова, к.с.-х.н., ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ

Интенсивное использование чернозёмных почв в сельском хозяйстве приводит к потере их плодородия [1—6]. По данным многих авторов, основная опасность заключается не в уменьшении общего гумуса, а в том, что при недостаточном поступлении в почву растительных остатков снижается содержание лабильной части органического вещества, определяющей жизнь почвы, её важнейшие агрономические свойства и эффективное плодородие. Поэтому для сохранения и повышения гумуса чернозёмов необходимо регулярно повышать содержание лабильных форм органических веществ [2, 3]. Поэтому необходим поиск наиболее дешёвых источников органического вещества.

Цель исследования — установить степень и характер изменения содержания гумуса и его лабильных форм при различных приёмах биологизациии обработки почвы, выявить лучшие варианты, обеспечивающие сохранение потенциального и эффективного плодородия почвы.

Материал и методы исследования. Приёмы воспроизводства плодородия чернозёма выщелоченного изучаются на кафедре земледелия Воронежского ГАУ в стационарных опытах.

Годы исследования (1986—2016 гг.) были различными по гидротермическим условиям. Из них 6 лет были с избыточно увлажнённым вегетационным периодом, 7 лет — влажными, 8 лет — недостаточно увлажнёнными и 9 лет — засушливыми.

Анализы почвы и растений проводили по общепринятым методикам [7]. Для определения содержания общего, водорастворимого, подвижного (гидролизуемого 0,Ш щелочью) гумуса в почве

использовали метод И.В. Тюрина [8], содержание детрита — по методике ТСХА [2], растительные остатки — по Н.З. Станкову [9].

Результаты исследования. По данным многих авторов [1—3], потери гумуса из верхнего обрабатываемого слоя почвы по сравнению с целинным аналогом составили в пахотном и подпахотном слоях 21,6 и 11,9%, водорастворимой фракции — соответственно 53,4 и 22,0%, подвижного гумуса — 60,0 и 73,6%. Снижение содержания гумуса в пахотном слое почвы связано с уменьшением поступления органического вещества и с минерализацией накопленных легкоразлагаемых соединений.

Для восстановления запасов гумуса и его лабильных форм требуется дополнительно вносить минеральные и органические удобрения [1, 4, 6].

Положительный баланс гумуса и детрита в севооборотах достигался при комплексном использовании зелёного удобрения в пару, внесении навоза и минеральных удобрений (табл. 1).

Бездефицитный баланс гумуса в севооборотах можно получить при совместном использовании минеральных удобрений, донникового сидерально-го пара, запашке урожая соломы озимой пшеницы и пожнивной сидерации.

В последние годы для защиты склоновых почв от водной и ветровой эрозии применяют постоянное залужение их многолетними травами [1].

Исследования, проведённые на залужённых участках, показали, что содержание гумуса и его лабильных форм увеличивается в 1,5—2,0 раза (табл. 2).

Наряду с чистыми посевами многолетних бобовых трав имеет большое значение возделывание травосмесей (табл. 3).

Установлено, что содержание растительных остатков, детрита, гумуса различалось по вариантам

1. Содержание гумуса и детрита в пахотном слое почвы севооборотов с чистым,

сидеральным или занятым паром в зависимости от удобрений, %

Вариант опыта Гумус Детрит

год год

1986 1990 1994 1986 1994

I. ЧП - контроль, без удобрений 4,15 3,91 3,89 0,132 0,104

II. ЧП + Н (40 т/га) + (№К)150 4,22 4,18 4,20 0,204 0,159

III. ЧП + (ЫРК)300+Н 4,20 4,07 4,10 0,215 0,125

IV. ЧП + (ЫРК)150+ Н + С + ПП 4,19 4,24 4,24 0,258 0,152

V. Сд +N^150^50+ Н 4,18 4,11 4,15 0,233 0,155

VI. Сд + ^Р150КШ+ С 4,11 4,11 4,22 0,254 0,267

VII. Сд + ^РШКШ+ С + ПП 4,15 4,14 4,20 0,238 0,256

VIII. Зэ + N^300^00+ Н 4,19 4,18 4,20 0,255 0,252

IX. Зэ + N^300^00+ Н + С 4,19 4,15 4,18 0,241 0,245

НСР05 0,10 0,07 0,08 0,020 0,014

Примечание: схема севооборота — чистый, занятый и сидеральный пар — озимая пшеница — сахарная свёкла — ячмень; ЧП — чистый пар, Н — навоз, С — солома, Д — дефекат, Сд — сидеральный пар (донник), Зэ — занятый пар (эспарцет), ПП — пожнивной посев

* Материалы Российской научно-практической конференции «Ландшафтное планирование и управление агро-биоценозами», август 2017 г., г. Анапа (при поддержке РФФИ; проект №1704203/17).

2. Содержание лабильных форм органического вещества и гумуса в выводном поле люцерны, 1986—1989 гг., %

Год пользования Лабильная форма гумуса Гумус по Тюрину

водорастворимый подвижный детрит исходное конечное изменение

Второй 0,153 0,117 0,723 0,588 0,135 0,100 4,54 4,39 4,68 4,47 +0,14 +0,08

Третий 0,162 0,042 0,633 0,333 0,170 0,130 4,54 4,32 4,71 4,42 +0,18 +0,10

Четвёртый 0,138 0,072 0,633 0,513 0,270 0,185 4,56 4,46 4,75 4,58 +0,19 +0,12

НСР05 общ. = 0,010 слоев = 0,006 вар. = 0,008 общ. = 0,04 вар. = 0,02 слоев = 0,02

Примечание: над чертой — пахотный слой, под чертой — подпахотный слой почвы

3. Содержание гумуса, детрита и растительных остатков в пахотном слое почвы под травосмесями многолетних трав, 1995—2006 гг.

Травосмесь Содержание в пахотном слое почвы

гумус, % детрит, % масса остатков, т/га

Люцерна + донник 4,15 0,266 13,0

Люцерна + райграс 4,19 0,406 11,1

Люцерна + эспарцет + 4,29 0,368 15,3

донник

Люцерна + эспарцет + 4,35 0,365 15,0

донник + кострец

НСР05 0,12 0,060 0,23

опыта. Наибольшие темпы их накопления были в 3—4-компонентных травосмесях. Больше всего растительных остатков было в посеве люцерны совместно с эспарцетом и донником.

На основе результатов предыдущих исследований в 2014 г. нами был заложен опыт с бинарными посевами культур и использованием приёмов биологизации.

Проведённое исследование показало, что сезонная динамика детрита зависела от культур севооборотов, приёмов биологизации и обработки почвы (табл. 4).

В чистом пару зернопаропропашного севооборота (контроль) на фоне вспашки масса детрита составляла 0,120%, а на фоне безотвального рыхления — на 14% меньше.

Замена чистого пара на занятый и сидеральный увеличивала массу детрита в пахотном слое почвы соответственно на фоне вспашки в 2,25 и 2,46 раза, на фоне безотвального рыхления — в 2,06 и 2,27 раза.

В зернотравянопропашном севообороте содержание детрита в пахотном слое почвы на фоне отвальной и безотвальной обработок почвы повышалось соответственно в 1,95 и 1,75 раза, а на фоне прямого действия обработок почвы под подсолнечник — в 1,59 и 1,46 раза. Последействие обработок почвы и сидерального пара увеличивало массу детрита в пахотном слое почвы под озимой пшеницей соответственно в 1,63 и 1,56 раза.

В зернопаропропашном севообороте на фоне вспашки масса детрита под ячменём составляла 0,220%, а безотвального плоскорезного рыхления —

меньше на 23% (отн.). Замена чистого пара на занятый и сидеральный увеличивала массу детрита в пахотном слое почвы под этой культурой соответственно на фоне вспашки в 1,29 и 1,21 раза, безотвального рыхления — в 1,20 и 1,23 раза.

Под подсолнечником зернопаропропашного севооборота (контроль) на фоне вспашки масса детрита составляла 0,166%, а безотвального рыхления — на 7% (отн.) выше. В зернотравянопропашном и сидеральном севооборотах увеличивалась масса детрита в пахотном слое почвы под этой культурой соответственно на фоне вспашки в 1,59 и 1,45 раза, а при безотвальном рыхлении — в 1,46 и 1,31 раза.

В течение вегетационного периода масса детрита в пахотном слое почвы под чистым паром и одно-видовым посевом подсолнечника достоверно уменьшалась. Под остальными культурами севооборотов масса детрита от посева к уборке на фоне использования приёмов биологизации и способов основной обработки почвы увеличивалась в 1,2—1,9 раза.

Щелочерастворимая и водорастворимая фракции гумуса являются лабильными его формами, которые образуются на первом этапе процесса разложения растительных остатков культур севооборотов [5—7].

Результаты проведённого в 2014—2016 гг. исследования позволили установить, что содержание подвижного (щелочерастворимого) и водорастворимого гумуса в пахотном слое почвы под культурами севооборотов зависело от приёмов биологизации и способа основной обработки почвы (табл. 5).

Количество гидролизуемого гумуса увеличивалось в бинарных посевах озимой пшеницы и подсолнечника с люцерной синей в период от фазы весеннего отрастания до уборки. В одноком-понентных посевах этих культур за этот же период содержание лабильных форм гумуса уменьшалось. Приёмы биологизации (замена чистого пара на сидеральный и занятый, пожнивная сидерация) увеличивали содержание лабильных форм гумуса в 1,04—1,53 раза.

По севооборотам содержание водорастворимого и подвижного гумуса было разным. В зернопаро-пропашном севообороте содержание щелочераство-римого гумуса на фоне вспашки и безотвального

4. Содержание детрита в пахотном слое почвы под культурами севооборотов в зависимости от приёмов основной обработки почвы, 2014—2016 гг., %

Севооборот Содержание детрита, %

пар озимая пшеница ячмень подсолнечник среднее

по севообороту % от среднего

Зернопаропропашной 0,120 0,110 0,163 0,133 0,220 0,170 0,167 0,177 0,167 0,148 100 89

Сидеральный 0,270 0,247 0,280 0,263 0,283 0,263 0,240 0,217 0,268 0,248 180 148

Зернотравянопропашной 0,297 0,273 0,317 0,293 0,337 0,280 0,273 0,257 0,326 0,276 183 165

5. Содержание подвижных форм гумуса в пахотном слое почвы под культурами севооборотов в зависимости от изучаемых приёмов, (2014—2016 гг.), мг/100 г почвы

Культура, мг/100 г почвы По севооборотам

Севооборот пар озимая ячмень подсол- мг/100 г %

пшеница нечник почвы

Щелочерастворимый гумус

Зернопаропропашной 269 260 283 271 268 272 295 270 279 268 100 98

Сидеральный 292 275 319 291 285 264 331 308 306 284 112 104

Зернотравянопропашной 311 280 364 346 284 230 347 324 326 297 119 106

НСР05 29 32 36 42 - -

Водорастворимый гумус

Зернопаропропашной 10 13 24 22 20 22 15 13 17 19 100 111

Сидеральный 18 17 26 24 22 23 22 21 22 21 129 123

Зернотравянопропашной 21 18 29 26 25 27 26 23 26 21 153 123

НСР05 5 5 5 4 - -

рыхления составляло соответственно 279 и 268 мг/100 г почвы, а водорастворимого — 17 и 19 мг/100 г почвы.

В сидеральном севообороте увеличивалось поступление в пахотный слой почвы растительных остатков, разложение которых повышало массу водорастворимого и подвижного гумуса на фоне отвальной вспашки и безотвального рыхления соответственно на 4—12% и 23—29%.

Выводы.

1. Для повышения содержания гумуса и его лабильных форм необходимо в севооборотах комплексное использование соломы, зелёного удобрения в пару и пожнивно на фоне навозо-минеральной системы удобрений. Бездефицитный баланс гумуса в севооборотах можно получить при совместном использовании минеральных удобрений, донникового сидерального пара, запашке урожая соломы озимой пшеницы и пожнивной сидерации.

2. Для повышения содержания гумуса и его лабильных форм необходимо вводить короткорота-ционные сидеральный и зернотравянопропашной севообороты с бинарными посевами культур с использованием на удобрение соломы зерновых культур и сидератов. На склоновых землях ре-

комендуется применять постоянное залужение многолетними травами и их травосмесями для защиты от водной и ветровой эрозии.

Литература

1. Биологизация земледелия в основных земледельческих регионах России / В.А. Семыкин, Н.И. Картамышев, В.Ф. Мальцев, А.В. Дедов [и др.]. Под ред. Н.И. Картамышева. М.: Изд-во «КолосС», 2012. 471 с.

2. Ганжара Н.Ф. Гумусообразование и агрономическая оценка органического вещества подзолистых и чернозёмных почв Европейской части СССР: дисс. ... докт. биол. наук. М., 1988. 410 с.

3. Зезюков Н.И., Дедов А.В. Содержание лабильного органического вещества в пахотных чернозёмах ЦЧЗ // Почвоведение. 1994. № 12. C. 54-57.

4. Каталог проектов агроландшафтов в земледелии (сохранение плодородия, территориальная организация систем земледелия, устойчивость к изменению климата) / М.И. Ло-пырев, В.Д. Постолов, А.В. Дедов [и др.]. Под ред. М.И. Ло-пырева. Воронеж: Изд-во «Полиарт», 2010. 164 с.

5. Морозова Е.В. Изменение биологических показателей плодородия чернозёма выщелоченного при комплексном повышении плодородия почв: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук. Воронеж, 2000. 16 с.

6. Несмеянова М.А. Плодородие чернозёма типичного и урожайность подсолнечника при различных приёмах био-логизации и обработки почвы в лесостепи ЦЧР: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук. Воронеж, 2014. 23 с.

7. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 487 с.

8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследования). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

9. Станков Н.З. Корневая система полевых культур. М.: Колос, 1964. 280 с.