Влияние севооборотов, способов обработки, удобрений на содержание гумуса в почве

ПЛОДОРОДИЕ

УДК 631.417:631.445.4

Влияние севооборотов, способов обработки, удобрений на содержание гумуса в почве

B.В. НИКИТИН, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник,

C.И. ТЮТЮНОВ, доктор сельскохозяйственных наук, директор

A.Н. ВОРОНИН, кандидат биологических наук, зам. директора

B.Д. СОЛОВИЧЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией, Е.В. НАВОЛЬНЕВА, научный сотрудник Белгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Октябрьская, 58, Белгород, 308001, Российская Федерация E-mail: laboratoria.plodorodya@yandex.ru

В длительных стационарных опытах в юго-западной части Центрально-Черноземного региона в течение четырех ротаций (20 лет) изучали влияние типа севооборота, способов основной обработки почвы, органических и минеральных удобрений и их сочетаний на динамику гумуса. Почва - чернозём типичный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на лёссовидном суглинке. Исследования проводили взернотравянопропашном, зернопропашном и зернопаропропашном пятипольных севооборотах с насыщением структуры посевных площадей пропашными культурами на уровне, соответственно, 20,40 и 60%. Изучали несколько способов основной обработки почвы (вспашка, безтвальная и минимальная обработки) и систем удобрения сельскохозяйственных культур (органическая, минеральная и органо-минеральная) с внесением разных доз, рассчитанных на простое и расширенное воспроизводство плодородия чернозёмов. Наиболее сильное воздействие на содержание гумуса в почве оказали тип севооборота, внесение органическихудобре-ний и посев многолетних трав. Применение щ минеральных удобрений в севооборотах по-£ разному влияло на величину этого показателя: сч в зернотравянопропашном севообороте с ^ увеличением их доз наблюдался прирост 2 гумуса (на 0,18-0,27%) с большими значениями при минимальной обработке почвы, а в пропашных севооборотах при внесении двой-ц ных доз минеральных удобрений отмечено снижение его содержания до 0,38%. В случае 2 совместного использования органических и $ минеральных удобрений количество гумуса

в почве в зернотравянопропашном севообороте повышалось от 0,63% при вспашке до 0,78% при минимальной обработке. Положительный баланс гумуса на делянках опыта без внесения удобрений отмечен только в зернотравянопропашном севообороте с содержанием в структуре посевных площадей 40% многолетних бобовых трав. Простое воспроизводство гумуса в севооборотах с насыщением пропашными культурами на уровне 40-60% наблюдали при внесении 8 т навоза на 1 га севооборотной площади, а расширенное - в варианте с 16 т/га.

Ключевые слова: типичные черноземы, обработка почвы, минимальная обработка почвы, зернопропашной севооборот, уровень удобрения, гумусирован-ность, минерализация.

Для цитирования: Влияние севооборотов, способов обработки, удобрений на содержание гумуса в почве/В.В. Никитин, С.И. Тютюнов, А.Н. Воронин, В.Д. Соло-виченко, Е.В. Навольнева//Земледелие. 2015. №7. С. 26-28.

Содержание органического вещества, прежде всего гумуса, - ключевой фактор плодородия почвы. Его сохранение и повышение - функция многих составляющих, входящих в систему земледелия, однако основные факторы, влияющие на величину этого показателя, - степень удобренности, тип севооборота и способы обработки почвы.

Многие исследования свидетельствуют о снижении продуктивности пашни при переходе к минимальным или нулевым обработкам [1-4]. Основными причинами их негативного влияния считают увеличение засоренности посевов [5], распространение на свекле корнееда и корневых гнилей [6], неудовлетворительное распределение по глубине удобрений, которые служат источником питания культур.

Проблему плодородия и экономии затрат следует решать в общей связке, комплексно, оптимизируя ресурсы и систему земледелия. В последние годы все большую тревогу вызывает деградация основного ресурса земледельца - почвы, который исчерпаем и в принципе трудно восстанавливаемый, остро ощущается потеря органического вещества в почве - гумуса. Многолетние

травы существенно обогащают почву растительными остатками, оптимизация их площадей в структуре пашни - непременное условие повышения содержания гумуса, расширенного воспроизводства плодородия чернозёмов. Доля бобовых трав и культур (однолетних и многолетних) в севооборотах должна быть не менее 20-25% от посевной площади [7].

Кроме того, однолетние бобовые культуры вовлекают в биологический круговорот до 100 кг/га азота, а многолетние бобовые травы - до 300 кг/га, причем 1/3 часть его остается в почве после уборки урожая; коэффициент азотфиксации составляет 50-80% [8,9].

Общеизвестно, что внесение органических удобрений (навоза КРС, животноводческих отходов) способствует усилению процессов гумификации [10-12].

На сегодняшний день по данным агро-химслужбы содержание гумуса в пашне Центрально-Чернозёмных областей варьирует на уровне 4,63-6,60% [13].

Цель наших исследований - определение влияния специализированных севооборотов, способов обработки почвы и удобрений на содержание гумуса в чернозёме типичном

В работе представлены результаты, полученные после четвёртой ротации севооборотов в длительном стационарном многофакторном полевом опыте, заложенном в Белгородском НИИСХ в 1987 г

Почва опытного участка - чернозём типичный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на лёссовидном суглинке с содержанием в пахотном слое 5,1-5,3% гумуса, 145-155 мг/кг гидролизуемого азота, 52-58 мг/кг подвижного фосфора и 95-105 мг/кг почвы обменного калия, рН - 5,8-6,4 [7].

' ^ сол. ' '

Чередование культур в севооборотах было следующим:

зернотравянопропашной - озимая пшеница, сахарная свекла, ячмень + травы, травы I гп., травы II гп.;

зернопропашной - озимая пшеница, сахарная свекла, ячмень, кукуруза на силос, горох;

зернопаропропашной - озимая пшеница, сахарная свекла, кукуруза на силос, кукуруза на зерно, черный пар.

Экспериментальные пятипольные севообороты отличались различной насыщенностью пропашными культурами: в зернотравянопропашном - 20%, в зернопропашном - 40%, в зернопаро-пропашном, в котором присутствовал ещё и чёрный пар, - 60%.

В опыте изучали три способа основной обработки почвы - вспашку, безот-

Рисунок. Влияние севооборотов, способов обработки почвы и удобрений на содержание гумуса в слое 0-30 см в четвертой ротации севооборотов (2007-2011 гг.): ЗТ — зерно-травянопропашной севооборот, ЗП — зернопропашной севооборот, ЗПП — зернопаро-пропашной севооборот; В — вспашка, Б — безотвальная обработка, М — минимальная

обработка:

— без удобрений; -

- N„

62P62K62

- N„.

24P124K12

вальное и минимальное рыхление, три системы удобрения - органическую, минеральную и органо-минеральную с тремя уровнями удобренности (без удобрений, одна и две дозы удобрений, а также их комбинации). Одинарная доза минеральных удобрений в зависимости от биологических особенностей культур составляла 50-90 кг д.в./га (простое воспроизводство плодородия почв), двойная - 100-180 кг д.в./га (расширенное воспроизводство). Навоз вносили один раз за ротацию севооборотов под сахарную свёклу: одинарная доза - 40 т/га, двойная - 80 т/га, или соответственно 8 и 16 т на 1 га севооборотной площади.

Посевная площадь элементарной делянки - 120 м2, учетная в зависимости от культуры - 25-70 м2, повтор-ность во времени - пятикратная, в пространстве - трехкратная.

Следует отметить, что динамика содержания гумуса в пахотном (0-30 см) слое почвы (см. рисунок) зависела от всех изучаемых факторов. Наибольшее воздействие оказали тип севооборота и органические удобрения, меньшее -способы основной обработки почвы.

Без внесения навоза положительный баланс гумуса за 20 лет отмечен лишь в севообороте с многолетними травами, и по мере увеличения доли пропашных культур в севообороте он заметно ухудшался.

Органические удобрения повышают содержание гумуса во всех севооборотах уже при дозе - 8 т/га севооборотной площади. Минеральные удобрения оказывают неоднозначное влияние на величину этого показателя. Если в зернотравянопропашном севообороте с увеличением их дозы имеет место прирост гумуса, то в зернопропашном на безнавозном фоне одинарная доза оказывает положительное воздействие, а удвоенная - приводит к некоторому уменьшению содержания гумуса.

В зернопаропропашном севообороте с 20% чистого пара минеральные удобрения на безнавозном фоне снижали

содержание гумуса, а при их совместном внесении с органическими одинарная доза оказывала положительное влияние на накопление гумуса, а удвоенная приводила к некоторой стагнации. Следует предположить, что здесь сказывается соотношение С^ в почве, которое в севообороте с паром способствует процессам минерализации, в травопольном - гумификации, а зернопропашной севооборот занимает промежуточное положение.

Более четкое представление о влиянии изучаемых факторов на динамику гумуса дает группировка по виду обработки и типу севооборота (см. табл.). Минимизация обработки почвы способствует увеличению его содержания при всех уровнях удобрености, в том числе при нулевом. Кроме того, концентрация гумуса уменьшается с ростом доли пропашных культур, при наличии парового поля и отсутствии многолетних трав.

Внесение навоза повышает гумуси-рованность почвы во всех трех севооборотах - в большей степени в зерно-травянопропашном и в меньшей - в зернопаропропашном.

Таким образом, изучение динамики гумуса в черноземе типичном показало, что наибольшее влияние на содержание гумуса в почве оказывают севообороты, органические удобрения и минимализа-ция обработки почвы.

За четыре ротации в зернотравя-нопропашном севообороте при всех уровнях удобренности и способах

Комплексное влияние способов обработки почвы севооборотов и удобрений на динамику гумуса в слое 0-30 см, % к массе почвы

обработки почвы зафиксировано накопление органического вещества. При отсутствии в структуре посевных площадей трав на неудобренном фоне содержание гумуса в верхнем горизонте почвы уменьшилось на 0,13-0,19%; внесение навоза в дозе 8 т/га севооборотной площади элиминировало отрицательное антропогенное воздействие на гумусообразование, а двойная доза (16 т/га) органических удобрений существенно увеличила содержание гумуса в почве (в пределах 0,63-0,78%).

Усредненный результат по всем вариантам опыта свидетельствует об увеличении содержания гумуса при безотвальных обработках, однако существенные коррективы здесь вносила степень удобренности: чем выше была доза удобрений, тем заметнее преимущество безотвальных обработок.

Литература.

1. Беленков А.И. Оценка севооборотов и основной обработки почвы в Волгоградской области//Земледелие. 2006. № 4. С. 22-23.

2. Карпович К.И., Якунин А.И. Совершенствование обработки почвы в Лесостепи Поволжья // Земледелие. 2006. № 4. С. 21-22.

3. Мареев В.Ф., Манюкова И.Г. Ресурсосберегающие способы основной обработки почвы // Агрохимический вестник. 2007. № 4. С. 4-6.

4. Черкасов Г.Н., Дубовик Д.В., Шутов Е.В. и др. Способ основной обработки почвы, урожай и качество зерна // Земледелие. 2011. № 5. С. 18-19.

5. Трофимова Т.А., Маслов В.А., Коржов С.И. Основная обработка почвы и засоренность посевов // Земледелие. 2011. № 8. С. 29-31.

6. Воблов А.П., Воблова Т.А., Воблова О.А. Влияние основной обработки почвы на развитие корнееда и корневой гнили корнеплодов // Сахарная свекла. 2010. № 5. С. 23-27.

7. Соловиченко В.Д., Тютюнов С.И., Почвенный покров Белгородской области и его рациональное использование. Белгород, 2013. 371 с.

8. Мишустин Е.Н., Шильникова В.К. Биологическая фиксация атмосферного азота. М.: Наука, 1968. 531 с.

9. Азаров Б.Ф. Симбиотический азот в земледелии Центрально-Черноземной зоны Российской Федерации: Дисс. ... д-ра с.-х. наук. М., 1995. 440 с.

10. Щербаков А.П., Васенев И.И. Экологические проблемы плодородия почв в Центрально-Черноземной области (к 100-летию особой экспедиции В.В. Докучаева) // Почвоведение. 1994. № 8. С. 83-96.

Вариант Среднее по севооборотам Среднее по обработкам Среднее

В 1 Б I М ЗТ 1 ЗП | ЗПП

Без удобрений -0,13 -0,03 0,00 0,14 -0,13 -0,19 - 0,06

(ЫРК)1 -0,08 -0,01 0,03 0,22 -0,07 -0,22 - 0,02

(ЫРК)2 -0,09 -0,01 0,01 0,27 -0,09 -0,26 -0,03

Навоз, 8 т/га - фон 1 0,11 0,17 0,22 0,28 0,18 0,05 0,17

Фон 1 + (ЫРК)1 0,19 0,26 0,29 0,34 0,22 0,18 0,25

Фон 1 + (ЫРК)2 0,27 0,33 0,39 0,47 0,37 0,15 0,33

Навоз, 16 т/га - фон 2 0,19 0,29 0,37 0,47 0,24 0,15 0,24

Фон 2 + (ЫРК)1 0,27 0,37 0,46 0,56 0,26 0,24 0,36

Фон 2 + (ЫРК)2 0,34 0,44 0,50 0,64 0,46 0,19 0,43

Среднее 0,12 0,20 0,25 0,37 0,16 0,02 0,19

Ы (D 3 ü

(D

д

(D

5

(D

2 О

1Л

о

N

ф

s ^

ш ч

ш ^

s

ш со

11. Andersjn L.L., Portier K.M., Obreza T.A., Collins M.E., Pitts D.S. Tree regression analysis to determine effects of variability on sugarcane filds // Soil Sci, Soc. Amerd. 1999. V. 63. P. 592-600.

12. Parkhomenko S., Robert P.C., Rogasik J., Schug E. Profitability analysis of Precisiona Agriculture: A case study from German // Proc. Of 4th Int. Conf. on Precision Agriculture, 1999.

13. Чекмарев П.А. Агрохимическое состояние пахотных почв ЦЧО России // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 9. С. 17-20.

Influence of crop rotation, methods of tillage and fertilizers on humus content in soil

V.V. Nikitin, S.I. Tyutyuov, A.N. Voronin, V.D. Solovitsenko

Belgorod Research Institute of Agriculture, ul. Octjabrskaya, 58, Belgorod, 308001, Russian Federation

Summary. In long-term stationaryexperiments in the southwest part of the Central Black Earth region during four rotations (20 years) we studied the influence of the type of crop rotation, methods of tillage, organic and mineral fertilizers and their combinations on humus dynamics. The soil of the test plot was typical black soil, middle thick, low-humus, heavy loamy on loess-like loam. The researches were carred out in grain-grass-row, grain-row and grain-fallow-row five-field crop rotations with saturation of sown area by row crops, respectively, 20, 40 and 60%. We studied several types of tillage (plowing, nonmoldboard and minimum cultivations) and fertilizer systems for crops (organic, mineral and organo-mineral) with application of different doses of fertilizers, calculated for the simple and expanded reproduction of soil fertility. The type of crop rotation, application of organic fertilizers and sowing of perennial grasses had the strongest influence on the content of humus. The application of mineral fertilizers in crop rotations had the different effect on humus content in soils: in grain-grass-row crop rotation with increased doses of them there was an increase in humus (by 0.180.27%) with large values at minimal cultivation. And in row crop rotations there was a decrease to 0.38% with application of two doses of mineral fertilizers. In the case of combined application of organic and mineral fertilizers the humus content in the soil in grain-grass-row crop rotation was increased from 0.63% at ploughing to 0.78% with minimal processing. The positive balance of humus on test plots without fertilization was obtained only in grain-grass-row crop rotation with the content 40% of perennial legumes in the structure of sown area. Simple reproduction of humus in crop rotations with saturation 40-60% of row crops was obtained byapplication of 81 of manure per 1 hectare of crop rotation area, and expanded one -in the variant with 16 t/ha of manure.

Keywords: typical black soil, tillage, minimal cultivation, grain-row crop rotation, level of fertilizer, humus content, mineralization.

Author Details: V.V. Nikitin, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; S.I. Tyutyunov, D. Sc. (Agr.), director; A.N. Voronin, Cand. Sc. (Biol.), deputy director; V.D. Solovchenko, D. Sc. (Agr.), head of laboratory (e-mail: laboratoria.plodorodya@ yandex.ru); E.V. Navolneva, research fellow.

For citation: Nikitin V.V., Tyutyunov S.I., Voronin A.N., Solovitsenko V.D. Influence of crop rotation, methods of tillage and fertilizers on humus content in soil. Zemledelie. 2015. No 7. pp. 26-28

УДК635.21:633.4:631.816:631.452

Плодородие почвы, урожайность и качество картофеля в зависимости от форм, доз и способов применения калийных удобрений в условиях центрального региона России

Я.В. ДОКШИН, соискатель Л.С. ФЕДОТОВА, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом

Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства им. А.Г Лорха, ул. Лорха, 23, Красково, Люберецкий р-н, Московская обл.,140051, Российская Федерация e-mail: roman16d@yandex.ru

В 2012-2014 гг. изучали зависимость продуктивности и качества трех сортов картофеля отвнесения N9Кудобрений схлором вдвухдо-зах(№0Р90К135а100 иN120P120K180а135) и эквивалентных доз NPK с магнием и серой на дерново-подзолистой почве Нечерноземной зоны России. Также сравнивали действие дробно-локального внесения повышенной нормы удобрений: 2/3 - основное внесение до посадки и 1/3 - при окучивании рядков. Средняя и повышенная дозы минеральных удобрений с хлором увеличивали продуктивность на 29-66% в зависимости от сорта.В вариантах с магнием и серой по урожайности клубней отмечены более значительные прибавки. Они составили 58-73%, 49-65% и 3058% для сортов Удача, Любава и Голубизна, соответственно.Толерантность к хлорсодер-жащим удобрениям проявил сорт Любава. Наибольший вред такие соединения наносили качеству продукции сорта Голубизна, у которого отмечено существенное снижение разваримости и вкуса. Дробное внесение повышенной дозы минеральных удобрений обеих форм (хлорных и безхлорных) сильнее снижало качество клубней, чем единовременное использование соответствующихдоз N9^ Применение магний-серосодержащих удобрений (N120P120K180Mg70S115) создавало положительный баланс фосфора (+29 мг/кг), калия (+44 мг/кг), магния (+80 мг/кг), серы (+ 29 мг/кг) и снижало содержание хлора в почве (-60 мг/кг), что позволило получить максимальный урожай клубней картофеля (Удача и Голубизна - 33,5 и 31,8 т/га, соответственно) с высоким качеством продукции. Сорт Любава формировал хорошую продуктивность (31,1 и 31,3 т/га) на двух вариантах с увеличенной дозой обеих форм калийных удобрений. По результатам 2012-2014 гг. можно констатировать отсутствие весомых преимуществ дробного внесения повышенной дозы NPKперед единовременным пред-посадочнымприменением.

Ключевые слова: хлорсодержащие, магнийсодержащие, серосодержащие минеральные удобрения, урожайность и

качество картофеля, содержание элементов питания в почве.

Для цитирования: Докшин Я.В., Федотова Л.С. Плодородие почвы, урожайность и качество картофеля в зависимости от форм, доз и способов применения калийных удобре -ний в условиях Центрального региона России // Земледелие. 2015. № 7. С. 28-31.

Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что вырастить высокий урожай картофеля без удобрений невозможно [1 -5].

Подобрать правильную систему удобрений, в частности формы и дозы калийных удобрений для картофеля, важно не только в целях увеличения урожайности этой культуры, но и для повышения плодородия почвы и качества продукции.

В практике возделывания картофеля сложилось устойчивое мнение об отрицательном влиянии хлорсодержащих калий ных удобрени й на его урожай ность и, особенно, на показатели качества продукции, что подтверждается рядом исследований [6-10].

Для получения стабильно высоких урожаев картофеля столового назначения с хорошим качеством продукции в условиях Центрального региона Нечерноземной зоны, помимо внесения достаточного количества азота, фосфора и калия, необходимо разрабатывать систему питания с магнием и серой, поскольку в Российской Федерации 47,4% пахотных земель относятся к низко-и среднеобеспеченным магнием [11] и 76,5% - к низко-и среднеобеспеченным серой [12].

К тому же данные отечественных исследователей по сравнительному действию хлора и серы получены на сортах, которые давно не используются в производстве. Актуальным и практически важным вопросом картофелеводства является разработка путей получения максимальной урожайности картофеля с учетом генетического потенциала продуктивности, биологических особенностей современных сортов [13], в том числе необходимо знать их реакцию на такие элементы, как хлор и сера.

Цель исследований - изучить влияние различных форм, доз и способов применения калийных удобрений на