Влияние способов заделки навоза на плодородие серой лесной почвы и урожайность культур

(10-12 cm). A significant part of the microbial biomass in the soil of agricultural backgrounds mineralizes, which can lead to gradual degradation and a decrease in its fertility. The average level of biomass of microorganisms in the soil of arable land is 3.2 t/ha, which is 3 times lower than in virgin biotopes. Against a high-intensive mineral background (350-390 kg per 1 hectare annually), the biomass of microorganisms at the moldboard plowing was 1.9 t/ha. Against organomineral backgrounds, it was at the level of 3.0-3.5 t/ha. The anthropogenic succession of the microbial pool of ecological-trophic groups is integrated into an increase in their number against organomineral backgrounds, where manure was introduced once over the rotation of 6-field crop rotations at the dose of 40, 60 and 80 tons per hectare of mineral fertilizers. Calculation of the coefficients of mineralization of nitrogen in organic compounds (Km.J and the coefficient of the transformation of organic matter (Kpt) indicates that a bacterial pool with biochemical activity is formed against organomineral backgrounds, which is functionally directed to the microbiological transformation of the mortmass to the organic matter of the soil.

Keywords: microbial biomass, gray forest soil, transformation, intensification backgrounds, agro-landscapes, number of microorganisms, Vladimir Opolie.

УДК 631.86/633.49

ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ЗАДЕЛКИ НАВОЗА НА ПЛОДОРОДИЕ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР

И.Г. Мельцаев, д. с.-х. н. — Ивановский НИИСХ

E-mail: ivniicx@mail.ru

В статье изложены результаты многолетнего опыта по изучению влияния различных приемов заделки подстилочного навоза на плодородие серой лесной почвы и урожайность возделываемых культур. Минерализация органического вещества при недостаточном количестве кислорода способствовала повышению содержания гумуса в нижнем слое почвы. Такие условия жизнедеятельности для микроорганизмов и дождевых червей были созданы запашкой 100 т/га навоза ярусным плугом ПЯ-3-35 на глубину 25-27 см с предварительным перемешиванием его в слое 6-8 см. Масса гумифицированного органического субстрата при глубокой запашке стала заметно выше, чем после дисковой обработки и обычной заделки отвальным плугом. При обычной запашке содержание гумусового вещества возросло, по сравнению с исходной величиной, на 7,6 %, при дисковании - на 4,1 %, при глубокой ярусной обработке - на 15,7 %. Запашка навоза ярусным плугом на 25-27 см способствовала улучшению соотношения гуминовых кислот к фульвокислотам и углерода к азоту. Благодаря этому улучшилась обеспеченность растений азотом в течение всей вегетации. Поэтому с единицы севооборотной площади средняя урожайность после глубокой ярусной обработки составила 48,1 ц/га, а белка было собрано 653,2 кг/га. В вариантах с дисковой обработкой урожайность находилась на уровне 43,2 ц/га (белок 539 кг/га), с традиционной вспашкой - 45 ц/га (белок 544,7 ц/га).

Ключевые слова: серая лесная почва, обработка почвы, навоз, минерализация, биологическая активность, урожайность.

Большое значение в плане экологизации земледелия отводится совершенствованию систем обработки почвы под возделываемые сельскохозяйственные культуры, связанному с их адаптацией применительно к разнообразным по-чвенно-климатическим условиям и углубленной дифференциации в соответствии с агрономическими требованиями [1, 2, 3].

Прямое следствие механиче-

ской обработки заключается в изменении аэрации, температуры, влажности и других условий жизнедеятельности микрофлоры почвы, а косвенное - в перераспределении органического вещества - источника энергетического материала для почвенной фауны - по ее горизонтам [4, 5, 6]. В земледелии Нечерноземья важнейший фактор стабилизации плодородия почвы при обеспечении программируе-

мой урожайности - органические удобрения. В этой связи возрастает роль почвенной мезо- и микрофауны (в том числе дождевых червей), которая активно развивается на органическом субстрате [7, 8]. Благодаря их интенсивной жизнедеятельности органическое вещество почвы быстрее минерализуется до исходных элементов питания.

Целью исследований была оценка влияния различных технологий

Владишрскш ЗемлеШеЩ)

№ 1 (83) 2018

1. Содержание дождевых червей в серой лесной почве по технологиям заделки навоза (100 т/га), особей/м2

Вариант Озимая пшеница Многолетние травы 2 года пользования

0-10 см 10-20 см 20-30 сы 0-30 см 0-10 сы 10-20 см 20-30 сы 0-30 см

ПН-4-35, 20-22 см 25 11 5 44 30 14 2 46

ПЯ-3-35, 25-27 см 24 10 13 47 23 18 49

БДТ-3, 15-17 см 26 12 3 41 25 10 — 35

2. Биологическая активность (разложение льняной ткани) серой лесной почвы при заделке 100 т/га навоза, %

Вариант Слой почвы, см Однолетн не травы Озимая пшеница Картофель Яровая пшеница Многолет ние травы Средняя

ПН-4- 35, 20-22 см 0-10 43.6 46.9 45.8 39.4 31.5 41.4

10-20 33.7 27.7 34.4 24,7 18 9 27.9

20-30 0-30 13,4 30,2 11=4 28,7 15,2 31,8 12,5 25,5 11,8 20,7 12.9 27,4

0-10 36.2 28.4 32.7 29.7 20.6 29.5

ПЯ-3-35. 10-20 24.9 22.7 25.1 24.9 20.2 23.6

25-27 см 20-30 20.3 23.2 26.9 25,1 22.9 23.7

0-30 27,1 24,8 28,2 26,б 21,2 25,6

0-10 45.6 38.2 41.7 33.2 27.6 37.3

БДТ-3, 10-20 32.5 22.4 24.6 20.& 19 2 23.9

15-17 см 20-30 12.2 11,0 12.7 10.9 10.1 11,4

0-30 30,1 23,8 34,5 21,6 19,0 25,8

заделки навоза и способов обработки на показатели плодородия и продуктивность серой лесной почвы.

Работу проводили на серой лесной почве в звене 9-польного полевого севооборота в СПК «Новосельское» Суздальского района Владимирской области (горох с овсом - озимая пшеница - картофель - яровая пшеница - клевер со злаками 1 г.п. - клевер со злаками 2 г.п.). Перед началом исследований содержание гумуса в почве составляло в среднем по всем делянкам 2,83 %, Р2О5 - 177 мг, К2О - 181 мг/кг почвы, рН - 6,12, сумма поглощенных оснований - 21,3 мг-экв./100 г почвы, степень насыщенности основаниями - 89 %.

В опыте изучали три технологии обработки почвы - традиционную, ярусно-комбинированную и минимальную. Основной исследуемой операцией была заделка в почву подстилочного навоза в дозе 100 т/га. По

первой технологии его запашку проводили плугом ПН-4-35 на глубину 20-22 см (контроль), по второй - ярусным плугом ПЯ-3-35 на 25-27 см, по третьей - тяжелой дисковой бороной БДТ-3 на 15-17 см.

Метеоусловия в годы проведения исследований были различными: первые три года оказались засушливыми, последующие два -влажными, последний год характеризовался как относительно переувлажненный.

Результаты. Один из основополагающих факторов, способствующих интенсивному размножению дождевых червей в серой лесной почве, - повышенное содержание органического вещества. В контрольном варианте в слое 0-20 см под посевами озимой пшеницы количество червей составило 39 экз./м2, под многолетними травами 2-го года пользования - 44, а в слое 20-30 см соответственно 5 и 2 экз./м2 (табл. 1). В целом их общая

численность в профиле 0-30 см под озимой пшеницей была равна 44 экз., под клевером - 46 экз./м2. Под клевером в слое 0-20 см дождевых червей было больше на 4,5 %, а в нижнем - в 2,5 раза меньше. По технологии глубокой ярусной запашки в горизонте 0-30 см под многолетними травами было обнаружено 49 червей, под озимой пшеницей - 47 экз./м2. По слоям их численность распределялась следующим образом: под озимой пшеницей в слое 0-20 см - 34, 20-30 см - 13 шт./м2; под многолетними травами - соответственно 41 и 8 особей/м2.

Необходимо обратить внимание на то, что в верхнем слое (0-10 см) численность дождевых червей по обычной плужной и дисковой технологиям была выше, чем при использовании ярусного плуга. Объясняется это большим содержанием кислорода и органического вещества необходимых для их развития в верхнем слое в указан-

№ 1 (83) 2018

ВлаЗимгрсШ Земледелец,!)

3. Динамика содержания гумуса в серой лесной почве в зависимости от технологии заделки навоза, %

Год после закладки опыта (культура севооборота) Слой почвы, см ПН-4-35, 20-22 см ПЯ-3-35, 25-27 сы БДТ-3, 15-17 см

0-10 3.20 3.26 3.21

Исходное содержание 10-20 20-30 3:20 2.00 3,22 2.08 3,20 2.06

0-30 2.80 2.8? 2.82

0-10 3.50 3.38 3.46

Первый год 10-20 3,49 3,34 3,54

(горок с овсом) 20-30 2,09 2,50 2,04

0-30 3.03 3.07 3.01

0-10 3.44 3.50 3.38

Второй год 10-20 3.56 3.61 3.40

(озимая пшеница) 20-30 2,20 2,8? 2,10

0-30 3.07 3.32 2.96

0-10 3.50 3.56 3.46

Третий год 10-20 3.48 3.80 3.25

(картофель) 20-30 2,10 3,1? 2,00

0-30 3.02 з.?о 2.90

0-10 3.41 3.48 3.37

Четвертый год 10-20 3,28 3,43 3,20

(яровая пшеница) 20-30 2,00 3,30 1,98

0-30 3.03 3.40 2.86

Пятый год (клевер со злаками 1 г-н.) 0-10 10-20 20-30 3,49 3,48 2.10 3,50 3,54 3.40 3,41 3,51 2.00

0-30 3.02 3.48 2.97

Шестой год (клевер со злаками 2 Г.ц.) 0-10 10-20 20-30 3,47 3,43 2.08 3,56 3,81 3.22 3,42 3,38 2.00

0-30 2.99 3,53 2.93

Среднее за 6 лет 0-30 3.03 3.38 2.94

ных вариантах.

В нижнем горизонте под озимой пшеницей отмечены значительные колебания численности дождевых червей. Разница между контрольным вариантом и запашкой плугом ПЯ-3-35 на 25-27 см составила 2,6 раза, между контролем и дискованием - 4,3 раза.

Глубокая заделка органического удобрения ярусным плугом на 2527 см способствовала заметному увеличению количества дождевых червей в профиле 0-30 см, и особенно в нижней части пахотного слоя. В этом варианте в средней части исследуемого слоя червей было меньше, чем в верхней и нижней. По остальным двум технологиям их минимальное количество отмечали в нижнем слое.

Первые годы после внесения навоза активность целлюлозораз-рушающих бактерий была выше в вариантах с обычной и дисковой заделкой навоза. В слое 0-20 см минерализация льняного полотна на участке с ярусной запашкой в це-

лом была ниже, чем в контроле, на 23,4 %, а по сравнению с вариантом с дискованием - на 13,3 %. В слое 20-30 см, наоборот, при ярусной заделке разложение ткани было выше, чем в варианте с БДТ-3, в 2,2 раза, а по сравнению с обычной запашкой ПН-4-35 - в 1,9 раза.

Самая активная минерализация льняного полотна по всем технологиям заделки навоза отмечена при возделывании картофеля. Усредненная величина этого показателя в слое 0-30 см в варианте с использованием обычного плуга находилась на уровне 31,8 %, ярусного плуга -28,3 %, БДТ-3 - 34,5 %. В слое 0-20 см явное преимущество выявлено по обычной и дисковой обработ-

кам (40,1 и 33,2 %), при ярусной вспашке минерализация полотна составила лишь 28,9 % (табл. 2).

Увеличение активности почвенной фауны и микрофлоры в период проведения исследований, на наш взгляд, объясняется наличием в почве большого количества энергетического материала в виде органического вещества, но по мере уменьшения его содержания активность почвенной биоты затухала. Об этом свидетельствуют результаты формирования гумусовых веществ в пахотном слое почвы. Процесс синтеза гумуса в исследуемом слое по разным технологиям заделки навоза оказался неоднозначным. В варианте с плугом ПН-4-35 содержание гумусовых веществ за время опыта увеличилось, по отношению к исходному показателю, на 9,2 %, с тяжелой дисковой бороной - на 4,1 %, с плугом ПЯ-3-35 -на 15,7 %.

Значительно больше гумуса в слое 20-30 см отмечали при использовании ярусного плуга. В этом слое его содержание на 6 год исследования составило 3,22 %, что почти в 1,55 раза больше, чем в варианте с обычным плугом, и 1,61 раза выше, по сравнению с дисковой обработкой. В верхнем и среднем горизонтах существенных различий по технологиям не выявлено.

При заделке навоза плугом ПН-4-35 на 20-22 см увеличение содержания гумуса происходило в течение первых двух-трех лет. В год закладки опыта рост величины этого показателя в среднем по всем трем слоям к исходному значению составил 7,3 %, в следующем -9,1 % (табл. 3). После дисковой обработки самое большое повыше-

4. Влияние технологий заделки навоза на соотношение С :С. в серой лесной почве

Вариант Слой Годы после закладки опыта Сред-

почвы.сы 1 2 3 4 5 нее

ПН-4-35, 20-22 см 0-20 20-30 1,65 1.30 1,70 1.33 1,75 1.26 1,54 1.20 1,58 1.17 1,64 1.25

ПЯ-3-35, 25-27 см 0-20 20-30 1,52 1.44 1,59 1.55 1,70 1.63 1,64 1.94 1,63 1.91 1,62 1.69

БДТ-3, 15-17 см 0-20 20-30 1,71 1.27 1,68 1.25 1,55 1.25 1,50 1.23 1,54 1.24 1,60 1.25

8лаЭимгрсШ ЗешеШеф

№ 1 (83) 2018

5. Производство сельскохозяйственной продукции на 1 кг затрат горюче-смазочных материалов

Вариант Всего затрат ГСМ. кг На обработку почвы, кг На уборку урожая, кг Произведено продукции, кг на кг затрат ГСМ

ПН-4-35, 20-22 сы 501,8 272,4 229,4 25,9

ПЯ-3-35, 25-27 сы 475,1 228,6 246,5 29,3

БДТ-3, 15-17сы 426,9 215,2 211,7 29,1

ние содержания гумуса выявлено в слое 0-30 см в год закладки опыта 3,01 %, что больше первоначального значения на 9,4 %.

В варианте с ПЯ-3-35 количество гумуса в слое 0-30 см в первый год исследований было меньше, чем на других делянках. В нижнем слое при использовании такой технологии, наоборот, отмечен рост величины этого показателя, который составил 16,8 %, по отношению к исходному значению. На 5 год после закладки опыта содержание гумуса в слое 20-30 см в варианте с ярусным плугом достигло 3,40 %. Наибольшее количество гумусовых веществ в профиле 0-30 см при использовании ПЯ-3-35 было выявлено на 6 год (по клеверу 2 года) -3,53 %. Это выше, чем в первый год исследований, на 13,1 %, а по сравнению с исходным содержанием, -на 35,4 %.

Наибольшее количество гуми-новых и фульвокислот (ГК и ФК) выявлено при запашке навоза ярусным плугом - 919 мг/кг почвы, по остальным технологиям обработки величина этого показателя находилась в пределах 747-737 мг/кг сухой почвы. Отношение СГ:Сф в первом и третьем вариантах в слое 0-30 см составило 1,48:1,0, во втором 1,65:1,0.

При ярусной заделке навоза содержание гуминовых кислот было выше, чем при дисковой технологии, на 19,8 %, а по сравнению с обычной вспашкой, - на 18,7 %. Прирост к первоначальному уровню в варианте с использованием плуга ПН-4-35 составил 10,3 %, ПЯ-3-35 - 28,7 % и БДТ-3 - 7,2 %.

№ 1 (83) 2018

Соотношение ГГ к ФК по запашке обычным плугом на 20-22 см в верхнем слое увеличивалось в течение 3 лет после закладки опыта (табл. 4). В нижнем слое (20-30 см), наоборот, с первого года закладки опыта оно стабильно сужалось, что, видимо, происходило из-за отсутствия в этом слое органического субстрата. При обработке тяжелой дисковой бороной существенных изменений отношения ГК к ФК в этом слое не отмечено.

В варианте с ярусной вспашкой на 25-27 см выявлено повышение содержания гуминовых кислот в слое 0-20 и 20-30 см. В горизонте 0-20 см этот процесс происходил первые 3 года, что демонстрирует расширение соотношения СГ:СФК с 1,52 до 1,70, затем оно уменьшилось до 1,63. В нижнем профиле максимальное соотношения СГ:СФК (1,94) отмечали на пятый год. При ярусной запашке навоза содержание ГК в почве было выше, по сравнению с дисковой технологией, на 19,8 %, с обычной вспашкой - на 18,7 %. Прирост к первоначальным показателям в варианте с обработкой почвы плугом ПН-4-35 составил 10,3 %, ПЯ-3-35 - 28,7 % и БДТ-3 - 7,2 %. В среднем соотношение СГ:СфК в горизонте 0-20 см по всем трем технологиям было относительно одинаковым (см. табл. 4), в нижнем профиле в лучшую величину этого показателя качества гумуса отмечали на делянке с использованием ПЯ-3-35 - 1,69.

Чем уже соотношение азота с углеродом, тем интенсивнее использование растениями азота и тем меньше он вымывается за пре-

делы пахотного слоя. Как показали исследования, при запашке подстилочного навоза плугом ПН-4-35 на 20-22 см в слое 0-30 см соотношение углерода к азоту составило 10,8:1, на делянке с применением БДТ-3 11,4:1, в варианте с плугом ПЯ-3-35 -11,5:1, при исходных значениях 10,4, 11,6 и 10,4 соответственно. При использовании ПЯ-3-35 в верхнем слое отношение углерода к азоту было шире, чем по дисковой обработке, на 3,7 %, по обычной вспашке - на 2,9 %. В нижнем слое разница с обычной вспашкой составила 24,9 %, с дисковой технологией - 32,5 %.

Средняя урожайность при запашке навоза плугом ПН-4-35 находилась на уровне 45,0 ц/га, сбор сырого белка 544,7 кг/га, или 121 г на единицу продукции. Ярусная запашка обеспечила продуктивность на уровне 48,1 ц/га, при этом сбор белковых веществ достигал 653,2 кг/га, или 136 г/кг. При поверхностном перемешивании навоза тяжелой дисковой бороной урожайность находилась в пределах 43,2 ц/га, однако обеспеченность протеином в этом варианте было лучше, чем в контроле, - 125 г на 1 кг продукции, или 539 кг/га. Оплата 1 т навоза зерном составила в первом варианте 42,4 кг, во втором - 45,4 кг и в третьем - 40,7 кг.

По изучаемым технологиям обработки почвы было собрано различное количество пищевой энергии на единицу израсходованной промышленной энергии в виде горюче-смазочных материалов. В варианте с обычной запашкой на единицу промышленной энергии сбор энергии в произведенной продукции составил 4,89 МДж, с дисковой обработкой - 4,85 МДж, а с заделкой навоза плугом ПЯ-3-35 - 5,33 МДж. На каждую израсходованную единицу дизельного топлива во втором и третьем вариантах было собрано по 29,2 единицы зерна, в контроле - 25,9 кг, или на 11,3 % меньше (табл. 5).

Применение ярусно-комбини-рованной технологии подготовки

5м(ЬшрсШ ЗешебЪдецТз

почвы способствовало снижению затрат нефтепродуктов, по отношению к обычной отвальной вспашке, на 5,3 %, однако они были выше, чем при дисковой обработке, на 11,2 %.

Таким образом, ярусно-комби-нированная технология обработки почвы способствовала более интенсивному размножению почвенной фауны дождевых червей и повышению содержания в почве целлюлозоразлагающих микроорганизмов. При глубокой обработке численность дождевых червей была выше, чем по обычной вспашке, на 6,2 %, а по сравнению с дискованием - на 28,6 %.

В варианте с глубокой обработкой интенсивнее происходило формирование гумусовых соединений в зоне нахождения органического вещества. После обычной запашки их содержание возросло, по сравнению с исходной величиной, на 7,6 %, после дискования - на 4,1 %, после глубокой ярусной обработки - на 15,7 %. При использовании ярусного плуга отмечали более благоприятное соотношение гуминовых кислот к фульвокисло-там, особенно в нижней части пахотного слоя.

В свою очередь, это способ-

ствовало повышению продуктивности пашни и выхода растительного белка. Средняя урожайность по дисковой обработке составила 43,2 ц/га, по традиционной -

45.0 ц/га, а по глубокой ярусной -

48.1 ц/га, сбор белка был равен соответственно 539, 544,7 и 653,2 кг/га.

Литература.

1. Черкасов Г.Н., Пыхтин И.Г., Гостев А.В. Ареал применения нулевых и поверхностных обработок при возделывании колосовых культур на территории Европейской части Российской Федерации // Земледелие. 2017. № 2. С. 10-13.

2. Ресурсы адаптации агротех-нологий в различные по метеоусловиям годы / А.А. Корчагин, Л.И. Ильин, М.А. Мазиров, Т.С. Бибик, Р.Д. Петросян, А.А. Марков, А.Р. Га-спарян // Земледелие. 2017. № 1. С. 16-20.

3. Кузыченко Ю.А., Кулинцев В.В., Кобозев А.К. Обобщенная оценка дифференциации систем основной обработки почвы под культуры севооборота // Достижения науки и техники АПК. 2017. № 8. С. 28-30.

4. Власенко А.Н., Власенко Н.Г. Влияние технологии no-till на содержание питательных элементов в черноземе выщелоченном лесо-

степи Западной Сибири // Земледелие. 2016. № 3. С. 17-19.

5. Пегова Н.А., Владыкина Н.И. Изменение показателей плодородия и продуктивности дерново-подзолистой почвы при разных системах обработки // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 6. С. 72-76.

6. Котова Г.Г., Шерер Д.В. Влияние чизельной и поверхностной обработок серой лесной оподзо-ленной почвы на агрофизические показатели и урожайность яровой пшеницы // Современные тенденции сельскохозяйственного производства в мировой экономики: Материалы XIV Международной научно-практической конференции. Кемерово: Кемеровский ГСХИ, 2015. С. 62-66.

7. Иванов А.Л. О методологии реализации программы высокоэффективного и устой-чивого земледелия в АПК Владимирской области // Сб. научн. трудов. Иваново: изд-во ИГСХА, 1996.- 194 с.

8. Мельцаев И.Г., Шрамко Н.В. Экологизация земледелия в Верхневолжье: монография. Иваново: изд-во ИГСХА, 2006. 294 с.

Influence of Manure Embedding Methods on Fertility of Gray Forest Soil and Crop Yield

I.G. Mel'tsaev

Abstract. The article presents the results of a long-term experiment on the influence of various methods of embedding of litter manure on fertility of gray forest soil and crop yields. Mineralization of organic matter with insufficient oxygen increased the humus content in the bottom soil layer. Such living conditions for microorganisms and earthworms were created by the plowing of 100 t/ha of manure by the tier plow PYa-3-35 at the depth of25-27 cm with its preliminary mixing in the layer of 6-8 cm. The mass of the humified organic substrate at the deep plowing became noticeably higher than after disc processing and the usual plowing by a moldboard plow. With a conventional plowing, the content of humic matter increased, in comparison with the initial value, by 7.6%, with disking - by 4.1%, with deep-level processing - by 15.7%. Plowing of manure by the tier plow at 25-27 cm contributed to the improvement of the ratio of humic acids to fulvic acids and carbon to nitrogen. Thanks to this, the supply of plants with nitrogen improved throughout the entire growing season. Therefore, from the unit of crop rotation area, the average yield after deep-leveling was 4.81 t/ha, and it was harvested 653.2 kg/ha of protein. In the variants with disk processing the yield was at the level of 4.32 t/ha (protein - 539 kg/ha), with traditional plowing - 4.5 t/ha (protein - 544.7 kg/ha).

Keywords: gray forest soil, soil cultivation, manure, mineralization, biological activity, yield.

ВлаЭимгрсШ ЗемлеШеЩ)

№ 1 (83) 2018