Влияние удобрений на гумусное и агрофизическое состояние чернозема выщелоченного

УДК 631.86 НЛ. Кураченко, О.А. Ульянова,

М.В. Луганцева, М.В. Бабаев

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА ГУМУСНОЕ И АГРОФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО

В статье представлены результаты изучения влияния удобрений на показатели плодородия чернозема выщелоченного и урожайность яровой пшеницы. Применение органических и органо-минеральных удобрений способствует сохранению и увеличению запасов гумуса, минеральных - его минерализации. Установлено улучшение основных показателей физических свойств пахотного слоя почвы в год внесения удобрений. Выявлено, что только птичий помет обеспечивает достоверную прибавку урожая пшеницы (0,4-0,5 т/га).

С урожаем культурных растений отчуждается 50-60% органического вещества, аккумулированного в продукции, что приводит к нарушению его баланса и регуляторной функции, выполняемой этим компонентом почвы в агроценозах. Минеральные и органические удобрения стимулируют развитие сельскохозяйственных культур, повышают в почве содержание органического вещества, биологическую деятельность и оказывают благоприятное воздействие на ее физические показатели [7, 9, 12, 15]. Применение в севооборотах органических удобрений, приготовленных на основе местных источников сырья: птичьего помета и вермикомпоста, является перспективным и экологически выгодным агроприемом, так как позволяет утилизировать отходы птицеводства и повысить плодородие почв.

Целью работы является изучение влияния различной системы удобрений на гумусное и агрофизическое состояние чернозема выщелоченного и урожайность яровой пшеницы.

Объекты и методы исследования. Исследования проведены в 2006 г. в зернопаровом севообороте в условиях полевого стационара «Заря» в Красноярской лесостепи. Почва - чернозем выщелоченный легкоглинистый, в пахотном слое которого содержится 7,2-7,8% гумуса; обменных оснований 54,0-32,0 мг-экв/100г; рНсол - 5,8-6,0.

Схема опыта включала следующие варианты: 1) контроль (без удобрений); 2) Ы52Р20; 3) вермикомпост (ВК) экв.^2; 4) птичий помет (ПП) экв.^2; 5) ^Рю+вК экв.^6; 6) ^бРю+ПП экв.^6; 7) №бРю; 8) ВК экв. N26; 9) ПП экв. N26. Повторность опыта 4-кратная, размеры опытных делянок - 100 м2, размещение - рендомизи-рованное. В качестве тестовой культуры оценки действия эффективности удобрений использовали пшеницу сорта Новосибирская-15.

Органические и минеральные удобрения вносили весной под предпосевную культивацию с заделкой на 12-14 см. Минеральные удобрения применяли в виде аммонийной селитры и аммофоса. Птичий помет птицефабрики «Заря», используемый в опыте, содержит в %: N - 2,90; Р2О5 - 2,94; К - 1,08; Са - 2,40; Мд - 0,70; Э - 0,40. Вермикомпост, апробированный в опыте, производится на птицефабрике и имеет следующие характеристики: рН - 7,2; содержание органического вещества - 36,00%; N - 1,30%; Р2О5 - 2,28%; К - 0,82%. Санитарно-бактериологический и гельминтологический анализ показывает отсутствие в ВК патогенной микрофлоры кишечной группы, а также личинок и яиц гельминтов, что подтверждает безопасность его применения.

Почвенные образцы отбирали из слоя 0-20 см для определения: углерода гумуса (Сгумуса) - по Тюрину [4] и углерода подвижного органического вещества (Спов), которое проводили из одной навески почвы последовательно: сначала водорастворимый углерод (Сн2о), затем щелочнорастворимый ^аон) и в его составе углерод гуминовых кислот - Сгк и углерод фульвокислот - Сфк) [3]. Срок отбора образцов - восковая спелость пшеницы. Агрофизические показатели изучали в периоды кущение-выход в трубку и восковой спелости. Плотность сложения определяли по Качинскому, влажность термовесовым методом [2]; структурный состав по Саввинову; водопрочность структуры - на приборе Бакшеева [8]. Полученные результаты исследования обрабатывали методом дисперсионного анализа [5].

Результаты и обсуждения. В черноземе выщелоченном преобладают соединения, составляющие фонд стабильного гумуса, 81% от запасов Сгумуса (рис.1). Подвижные органические вещества (ПОВ), переходящие в жидкую фазу почв, имеют невысокую долю в составе Сгумуса (19%). В составе ПОВ доминируют молодые гумусовые кислоты, извлекаемые щелочным гидролизатом (97%). Доля водорастворимых соединений невелика (3%).

Сстаб

Рис. 1. Структура органического вещества чернозема выщелоченного, мгС/100г

Используемые в агрохимическом опыте удобрения показали различия в количественных оценках интенсивности процесса гумификации (табл. 1). На фоне высокой гумусированности и обеспеченности почвы элементами питания они повлияли преимущественно на лабильную часть гумуса и слабо сказались на основном стабильном фонде. Включение современного углерода в ранее сформировавшийся гумус является медленным процессом.

Минеральные удобрения, а также птичий помет и вермикомпост в дозе, эквивалентной N26, не восполняют трат органического вещества и не сохраняют количество Сгумуса на стабильном уровне. Содержание углерода гумуса на этих вариантах снижено на 70-185 мгС/100г по сравнению с неудобренным фоном. М.Ш. Шаймухаметов [14] считает, что при длительном внесении минеральных удобрений в почве практически не обнаруживается увеличение содержания гумуса и можно говорить лишь о его стабилизации на первоначальном уровне. Результаты исследований И.В. Александровой [1], Н.А. Сапожникова [13] свидетельствуют о повышении усвояемости азота гумусовых веществ в присутствии минеральных удобрений. Поступление в почву азота и фосфора в минеральной форме стимулировало развитие пшеницы, что отразилось на подвижной части органического вещества. Доля ПОВ в составе гумуса в условиях минеральной системы удобрения возросла на 1-2%. Отметим, что минеральные удобрения в дозе №бРю не способствуют сохранению Сгумуса, не увеличивают щелочногидролизуемые соединения на достоверно значимую величину, но существенно накапливают наиболее активную часть почвенного гумуса - водорастворимые органические соединения.

Таблица 1

Влияние удобрений на содержание гумусовых веществ, мгС/100 г

Вариант Сгумуса Спов Сстаб. гумуса % Спов от Сгумуса

СNаон Сн2о Сумма Сгк/Сфк

Контроль 4524 842 26 868 1,10 3656 19

^2Р20 4414 862 19 881 1,29 3533 20

ВК экв.^2 4741 943 30 973 1,32 3768 21

ПП экв.^2 4629 950 26 976 1,14 3653 21

№бРю+ВК экв.^6 4552 856 22 878 1,44 3674 19

№бРю+ПП экв.^6 4762 763 19 782 0,86 3980 16

№бРю 4339 861 34 895 0,91 3444 21

ВК экв.^6 4454 728 24 752 1,30 3702 17

ПП экв.^6 4356 765 22 787 1,24 3569 18

НСР05 2378 136 8 - - - -

Анализ влияния удобрений в разных дозах и соотношениях показал, что только совместное использование минеральных удобрений с птичьим пометом способствует увеличению углерода в стабильной части гумуса на 238 мгС/100г. Уменьшение содержания щелочно- и водорастворимых соединений свидетельствует о расходовании ПОВ на построение стабильного ядра гумуса и в меньшей степени на минерализацию. Такое сочетание минеральных и органических удобрений является материалом для пополнения запасов углерода гумуса в почве.

Вермикомпост и птичий помет в дозе, эквивалентной N52, являясь прямыми источниками органического вещества, в большей степени обогащают почву подвижными компонентами. К уборке пшеницы прирост Спов на этих вариантах опыта имеет максимальную оценку и составляет 105-108 мгС/100г почвы. В остальных случаях пул подвижного органического вещества сохраняется на уровне неудобренного фона. В составе подвижного органического вещества чернозема выщелоченного доминируют гуминовые кислоты. На фоне удобрений отношение подвижных Сгк:Сфк расширяется до 1,14-1,44. Вариант с применением №бРю и №бРю+ПП, эквивалентный N26, характеризуется гуматно-фульватным составом с более узким отношением подвижных гуминовых и фульвокислот (0,86-0,91).

Таким образом, применяемые в опыте удобрения имеют различный механизм и характер воздействия на систему гумусовых веществ почвы.

Создание и поддержание необходимого уровня обеспеченности теплом, водой и минеральным питанием существенно определяются комплексом физических условий почвы. На черноземных почвах, отличающихся в целом благоприятными агрофизическими свойствами, улучшение последних под влиянием удобрений проявляется не всегда или количественно слабо выражено. Причем длительное систематическое применение удобрений может оказывать негативное воздействие на плотность сложения и структурный состав почв [6, 10, 11].

Применяемые удобрения изменяют плотность сложения пахотного слоя под посевами пшеницы (рис. 2). В период кущения пшеницы на контрольном варианте она составила 1,06 г/см3, что соответствует нормальной плотности по градации С. В. Астапова и С. И. Долгова (1978).

-кущение

восковая спелость

Варианты

Рис. 2. Плотность сложения чернозема выщелоченного на вариантах опыта: 1 - контроль (б/у); 2 - N52P20; 3 - вермикомпост экв. N52; 4 - птичий помет экв. N52; 5 - N26P10 + вермикомпост эвк. N26; 6 - N26P10 + птичий помет эвк. N26; 7 - N26P10; 8 - вермикомпост эвк. N26; 9 - птичий помет эвк. N26

На удобренном фоне плотность почвы снижена на 0,02-0,12 г/см3 (НСР05=0,04). Максимальное разуплотняющее действие (0,99-0,94 г/см3) выявлено на вариантах с применением вермикомпоста в дозах N52 и N26. Перед уборкой пшеницы зафиксировано понижение плотности. Почва контрольного варианта в этот период соответствует рыхлому сложению (0,88 г/см3). Снижение плотности сложения на достоверно значимую величину до 0,78-0,85 г/см3 произошло на всех вариантах опыта. Поступление минеральных удобрений в дозе ^2Р20 существенно не изменяет сложение почвы к уборке. В целом среднесезонная плотность пахотного слоя в год внесения удобрений имела близкие величины. По вариантам опыта она составила 0,90-

0,93 г/см3, что на 0,07-0,04 г/см3 меньше, чем на неудобренном фоне.

Структурное состояние почвы контрольного варианта в период кущение-выход в трубку пшеницы оценивается как хорошее (табл. 2). Внесение в почву минеральных удобрений в дозе ^2Р20, №6Рю совместно с вермикомпостом и птичьим пометом увеличивает содержание агрономически ценных фракций (АЦФ) размером 10-0,25 мм до 70-75%, что соответствует отличной оструктуренности пахотного слоя. В канун уборки снижение глыбистости и увеличение доли зернистых отдельностей размером 2-1 мм приводят к отличной оструктуренности чернозема выщелоченного на опытном поле. Статистически значимое увеличение АЦФ до 83-93% в этот период обнаруживается на фоне минеральных удобрений, применения

вермикомпоста и птичьего помета в дозе N52, совместного использования вермикомпоста с минеральными удобрениями.

Таблица 2

Структурно-агрегатное состояние чернозема выщелоченного, %

Вариант АЦФ ВА

Кущение-выход в трубку Восковая спелость Кущение-выход в трубку Восковая спелость

Контроль 64,7 81,4 59,6 73,8

Мб2Р20 70,0 86,6 70,0 78,0

ВК экв. N52 65,7 86,8 69,9 77,6

ПП экв. N52 73,0 85,6 72,1 69,0

№бРю + ВК эвк. N26 75,4 84,6 76,8 81,1

№бРю + ПП эвк. N26 72,9 82,6 62,4 69,9

№бРю 66,6 92,9 66,6 54,8

ВК эвк. N26 61,1 79,4 63,8 81,4

ПП эвк. N26 67,0 82,4 66,3 69,1

НРС05 5,1 2,7 4,3 4,6

Данные по динамике содержания водопрочных агрегатов (ВА) позволили оценить качество структуры пахотного слоя. Как показали исследования, удовлетворительное агрегатное состояние чернозема выщелоченного (60%) на фоне применения удобрений меняется на более высокий уровень. Увеличение количества водопрочных агрегатов на 3-17% в период кущения пшеницы выявлено на всех вариантах опыта. Наибольшее воздействие на агрегатный состав оказывают минеральные удобрения (№2Р20), вермикомпост и птичий помет, внесенные в почву в дозе, эквивалентной минеральным удобрениям, а также совместное использование минеральных удобрений с вермикомпостом (70-77%). Отличная оструктуренность пахотного слоя определяет более высокое качество структуры на кануне уборки. В этот период содержание водопрочных агрегатов в почве агроценоза пшеницы увеличивается на 3-18%. Вермикомпост в дозе внесения экв.^6 в чистом виде и совместно с минеральными удобрениями обеспечивает отличную агрегированность почвы (81%).

Величина урожая пшеницы является результатом сложного взаимодействия растений с окружающими условиями среды. Известно, что закладка и формирование зачаточного колоса яровой пшеницы начинается очень рано, в самые начальные этапы органогенеза. При этом, наряду с другими важными факторами среды (питание, температуры), большое значение имеет наличие в почве доступной влаги. Вегетационный сезон 2006 г. был обычным по теплонакоплению. Данные метеостанции «Емельяново» указывают на достаточное увлажнение летних месяцев, но осадки носили ливневый характер. По нашим наблюдениям, в начальные фазы развития пшеницы на опытном поле сложились засушливые условия. В июне полевая влажность приближалась к влажности завядания растений (11-15%), что отразилось на низкой озерненности колоса и в целом на величине урожая (рис. 3).

€ € € € ——Iе----------1

0 1 2 3 4 5 6 т/га

Рис. 3. Влияние удобрений на продуктивность яровой пшеницы (т/га): 1 - контроль (б/у); 2 - Н52Р2в;

3 - вермикомпост экв. N52; 4 - птичий помет экв. N52; 5 - Ы2бРю + вермикомпост эвк. N26;

6 - N26Pю + птичий помет эвк. N26; 7 - N26P1o; 8 - вермикомпост эвк. N26; 9 - птичий помет эвк. N26

Вермикомпост и птичий помет в чистом виде и в сочетаниях с минеральными удобрениями обуславливают формирование наибольшей общей надземной фитомассы (4,3—5,3 т/га). Внесение вермикомпоста и птичьего помета в дозе N52 обеспечивает прирост фитомассы на 0,7 т/га. Применяемые в опыте удобрения определили увеличение урожайности зерна пшеницы на 0,1—0,5 т/га по вариантам опыта. Достоверная прибавка зерна по отношению к контролю получена при использовании птичьего помета. На фоне его внесения в дозах, эквивалентных N26 и N52, урожайность зерна составила 1,8—1,9 т/га. Она обусловлена большими запасами азота в птичьем помете (133-267 кг/га).

Выводы

1. Применение органических и органо-минеральных удобрений на черноземе выщелоченном Красноярской лесостепи способствует сохранению и увеличению запасов гумуса, обогащению почвы его подвижными компонентами. Внесение минеральных удобрений в дозе №бРю и ^2Р20 способствует минерализации гумуса.

2. Установлено улучшение основных показателей физического состояния пахотного слоя почвы в год внесения удобрений, проявляющееся в разуплотнении почвы, увеличении доли структурных отдельностей агрономически ценного размера и количества водопрочных агрегатов. Поступление в почву №бРю+ВК, эквивалентного N26, обеспечивает наилучшие агрофизические свойства почвы в течение вегетационного сезона за счет снижения плотности сложения на 0,07 г/см3, увеличения АЦФ на 7% и ВА на 12% по сравнению с неудобренным фоном.

3. Урожайность яровой пшеницы по вариантам опыта близка между собой (1,4-1,7 т/га), что обусловлено хорошей гумусированностью и обеспеченностью почвы элементами питания. Только птичий помет в разных дозах обеспечивает достоверную прибавку урожая на 0,4-0,5 т/га.

Литература

1. Александрова, И.В. О физиологической активности гумусовых веществ и продуктов метаболизма микроорганизмов / И.В. Александрова // Органическое вещество целинных и освоенных почв. - М.: Наука, 1972. - С. 30-32.

2. Александрова, Л.Н. Лабораторно-практические занятия по почвоведению / Л.Н. Александрова, О.А. Найденова. - Л.: Агропромиздат, 1986. - 295 с.

3. Агрохимические методы исследования почв / под ред. А.В. Соколова. - М.: Наука, 1975. - 656 с.

4. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина. - М.: Изд-во МГУ, 1970.

- 487с.

5. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М.: Колос, 1979. - 416 с.

6. Кретинина, Т.А. Влияние длительного применения удобрений на агрофизические свойства орошаемой светло-каштановой почвы / Т.А. Кретинина //Почвоведение. - 1989. - № 9. - С. 44-51.

7. Лифаненкова, Т.П. Изменение водно-физических свойств обыкновенного карбонатного чернозема и продуктивности орошаемого севооборота под действием удобрений и обработки почвы в условиях степной зоны Кабардино-Балкарии / Т.П. Лифаненкова // Агрохимия. - 1989. - № 8. - С. 35-42.

8. Методическое руководство по изучению почвенной структуры. - Л.: Колос, 1969. - 430 с.

9. Изменение основных параметров почвенного плодородия чернозема выщелоченного под влиянием длительного применения удобрений и навоза в севообороте / О.А. Минакова [и др.] // Черноземы Центральной России: генезис, география, эволюция. - Воронеж, 2004. - С. 447-450.

10. Первеева, М.И. Влияние различных систем удобрения на плодородие чернозема выщелоченного / М.И. Первеева, С.М. Надежкин, Е.В. Жеряков // Почвы - национальное достояние России. - Новосибирск: Наука-центр, 2004. - С. 88.

11. Пятковский, Н.К. Влияние минеральных удобрений на структуру почвы / Н.К. Пятковский, Е.И. Бендерская, Н.К. Шиманская // Почвоведение. - 1983. - № 7. - С. 108-111.

12. Рахимов, Э.М. Влияние полевых культур на структуру выщелоченного чернозема / Э.М. Рахимов, М.А. Галузина // Сб. тр. Башкир. с.-х. ин-та. - Уфа, 1972. - Т.16. - С. 83-85.

13. Сапожников, Н.А Баланс азота в земледелии Нечерноземной полосы и основные пути улучшения азотного питания культурных растений / Н.А. Сапожников // Азот в земледелии Нечерноземной полосы. - Л.: Колос, 1973. - С. 5-33.

14. Шаймухаметов, М.Ш. Закрепление органического вещества в дерново-подзолистых почвах как прием их окультуривания / М.Ш. Шаймухаметов // Почвоведение. - 1971. - № 8. - С. 47-55.

15. Щербаков, А.П. Последействие многолетнего применения навоза на плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур / А.П. Щербаков, Г. Штумпе, И. Гарц // Почвоведение. - 1981. - № 1. - С. 86-92.

--------♦----------

УДК 633.13:631.523.4 Н.И. Аниськов, Н.А. Калашник, Д.В. Гарис

ГЕНЕТИКО-СЕЛЕКЦИОННАЯ ОЦЕНКА ГИБРИДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ В ДИАЛЛЕЛЬНЫХ СКРЕЩИВАНИЯХ ПЛЕНЧАТЫХ И ГОЛОЗЕРНЫХ РАЗНОВИДНОСТЕЙ ЯЧМЕНЯ

В полевых условиях изучалась продуктивность растений 6 сортов и 30 гибридов ячменя, полученных на основе диаллельных скрещиваний.

Результаты исследований показали, что масса зерна гибридов определяется в основном генотипическими особенностями компонентов скрещиваний и ядерно-плазменными взаимоотношениями. На продуктивность гибридов двурядных сортов существенно влияет крупность зерна, а многорядных - озер-ненность колоса. Как правило, в более продуктивных популяциях коэффициент вариации ниже, а частота трансгрессий значительно выше.

В результате селекционной оценки для дальнейшего испытания выделены 12 перспективных линий ярового ячменя.

Ячмень является основной зернофуражной культурой в нашей стране. При этом в Западной Сибири сосредоточено 67% общей площади посевов ячменя. Скороспелость и экологическая пластичность делают эту культуру незаменимой в условиях сложного и своеобразного по почвенно-климатическим факторам региона. Дальнейшее расширение ячменного поля Сибири зависит от многих факторов, главным из которых является сорт.

Зерно ячменя - ценный концентрат для кормления свиней, крупного рогатого скота и птицы, незаменимое сырье для приготовления солода и пивоварения. Кроме того, он служит для производства крупы (перловая, ячневая), муки и кофейных напитков. Водные вытяжки из ячменного солода применяют в медицине, текстильной и кожевенной промышленности [1, 2].

Основное использование зерна ячменя в Западной Сибири и прилегающих к ней районах можно обозначить как комплексное, такая универсальность использования одних и тех же сортов не способствует удовлетворению потребностей как сельхозпроизводителя, так и конкретных потребителей крупяной и особенно пивоваренной промышленности. Собственные интересы преследует и животноводство, нуждающееся в сортах двух направлений использования: зернофуражном и кормовом.

В настоящее время для полного удовлетворения потребности различных отраслей животноводства, а также крупяной промышленности, кроме пленчатого необходим голозерный ячмень, который наиболее пригоден для использования в птицеводстве и свиноводстве, так как он характеризуется отсутствием пленки, повышенным содержанием белка, является более полноценным по сумме незаменимых аминокислот. Несомненна его эффективность при использовании в крупяной промышленности [3].

Для создания новых более урожайных голозерных сортов необходимо провести селекционногенетические исследования, цель которых - изучить характер изменчивости и наследования хозяйственноценных признаков, системы их генетического контроля, комбинационную способность сортов по их гибридам, формообразовательный процесс в гибридных популяциях р2 и т.д.

Цели настоящей работы - изучить формообразовательный процесс в гибридных популяциях р2 на примере массы зерна растения, провести селекционную оценку полученного перспективного материала.

Методика. В качестве объекта исследований привлечены 6 сортов селекции СибНИИСХ и 30 межсортовых гибридов р2, полученных на основе диаллельных скрещиваний. Среди исходных форм к двурядным разновидностям относятся Омский 87 (Ом 87), Омский 88 (Ом 88), Омский 90 (Ом 90), Омский голозерный 1 (Ом г 1), к многорядным - Омский 85 (Ом 85) и Омский голозерный 2 (Ом г 2).