Роль биологизированных севооборотов в изменении содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах Верхневолжья

(О

о

СЧ

Ф

S ^

ш

4

ш ^

5

о СО

Content of Trace Elements in Leached Chernozem under Fruit Plantings with Application of Organic and Mineral Fertilizers

N.N. Sergeeva, N.G. Pestova, O.V. Yaroshenko

North Caucasian Regional Research Institute of Horticulture and Viticulture, ul. 40-letiya Pobedy, 39, Krasnodar, 350901, Russian Federation

Summary. Actuality of system agrochemical monitoring in monoculture is determine by the need to acquire new knowledge about the dynamics of modifications in indicators of soil fertility of leached chernozem of southern European elementary associations of the Western Ciscaucasia geomorphological plain zone. Thereupon the main objective of the present study was investigating of the content and distribution of motile forms of microelements (Mn, Zn, Cu, B) in the main root zone of garden soil (horizon A; 0-60 cm), including the local application of organo-mineral chlorine-free fertilizers with prolonged action. During the sampling and analysis of soil probe we used conventional methods and State Standards. The content of motile forms of microelements was investigated in the draw of acetate-ammonium buffer (AAB), pH 4.8 in ratio of soil-solution 1:10. For a specific hydrothermal regime of the region within the area of 1996planting garden we have found that in the horizon 0-23/25 cm the content of organic matter (3,43-4,25%), exchangeable cations Ca2+ and Mg2+ (23,224,4 and 5,4-6,9 millimole/100 g) and acidity of the soil solution (pH 6,4-6,9; H 2,99-4,42 meq/100 g) is typical of this chernozem subtype. Against this background, in the conditions of monoculture garden no significant modifications were revealed in the content and distribution of microelements within the zone of main concentration of the dwarf apple-tree active roots (soil A horizon) in comparison with previously established values for regional leached chernozem subtype. The manganese distribution in the A horizon was even and varied from 35.9 to 50.5 mg/kg. There was a significant difference between the content of Zn in the higher slice and subsurface layer. Its content variation was from 0.21 to 1.58 mg/kg. An index of copper motile forms in the higher slice was 2-2.3 times higher than in the lower layer. By the third year after the local application of long-acting organo-mineral fertilizers in the A horizon soil there was a significant increase in the content of motile forms of microelements in the trees root zone.

Keywords: microelements, microelements mobile combinations, leached chernozem, organic fertilizer, fruit agrocenosis.

Author Details: N.N. Sergeeva, Cand. Sc.(Agr.), Senior Researcher (e-mail: sady63@bk.ru), N.G. Pestova, Research Associate, O.V. Yaroshenko Cand.Sc.(Agr.), Research Associate

For citation: Sergeeva N.N., Pestova N.G., Yaroshenko O.V. Content of Trace Elements in Leached Chernozem under Fruit Plantings with Application of Organic and Mineral Fertilizers. Zemledelie. 2016. No 1. pp. 11-14 (in Russ.).

УДК 631.445; 631.452

Роль биологизированных севооборотов в изменении содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах Верхневолжья

Н.В. ШРАМКО, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом

(e-mail: ivniicx@rambler.ru) г.В. ВИХОРЕВА, старший научный сотрудник

Ивановский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Центральная, 2, с. Богородское, Ивановский р-н, Ивановская обл., 153506, Российская Федерация

В статье изложены результаты исследований, проведенных в 2002-2014 гг. по изучению влияния биологизированных севооборотов на изменение содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах Верхневолжья, а также продуктивность севооборотов. Работа выполнена в стационарном опыте отдела земледелия Ивановского НИИСХ. Почва дерново-подзолистая; содержание гумуса в пахотном слое почвы перед закладкой опыта составляло 1,54%, P2O5 - 156 мг/кг, K2O -177 мг/кг, pH (KCl) - 5,8. Изучали трех-, четырех-, пяти- и шестипольные полевые севообороты, имеющие в структуре от 25 до 60% многолетних бобовых трав, а также поукосно высевали рапс и горчицу белую. Севообороты закладывали на следующих уровнях минерального питания: естественный агрофон (без удобрений); поддерживающий N45P45K45; интенсивный Ng0Pg0Kg0. При исходном содержании гумуса 1,54%, его увеличение отмечено во всех биологизированных севооборотах. Наибольший прирост получен в севооборотах, насыщенных бобовыми травами на 40 и 50%. Прирост гумуса в них составил 0,160,17%. В таких севооборотах более активно используется потенциал минеральных удобрений, увеличивая продуктивность на 55-60%, в сравнении с вариантами без удобрений. В этих севооборотах более эффективно активизируется взаимосвязь органического зеленого удобрения с минеральными формами, что существенно сказывается на повышении продуктивности пашни и балансе органического вещества почвы. На дерново-подзолистых почвах Верхневолжья наиболее приемлемым вариантом использования пашни является внедрение севооборотов, насыщенных на 40-50% многолетними бобовыми травами, 10% под однолетней капустной культурой, 50-60% под зерновыми культурами, в том числе 20% под озимыми. Применяя удобрения в таком севообороте его продуктивность можно увеличить на 39,0-60,9%, по сравнению с вариантом без удобрений.

При использовании пашни в рекомендуемом варианте баланс органического вещества становится положительным и поддерживается за счет пожнивно-корневых остатков бобовых трав, органической (зеленой) массы поукосных культур и соломы зерновых.

Ключевые слова: почва, севооборот, зеленое удобрение, сидераты, пашня, минеральные удобрения, многолетние бобовые травы, биологизация, гумус.

Для цитирования: Шрамко Н.В., Вихо-рева Г.В. Роль биологизированных севооборотов в изменении содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах Верхневолжья //Земледелие. 2016. № 1. С. 14-16.

Почвенный покров Верхневолжья довольно разнообразен, но преобладают дерново-подзолистые почвы среднего и легкого механического состава с малой мощностью (1822 см) перегнойного горизонта и небольшим содержанием гумуса 1,51,9%. Почвы бедны поглощенными основаниями - 3,5-6,7 мг-экв. на 100 г, особенно кальцием и магнием, в них низкая емкость обмена, обладают кислой реакцией почвенной среды, рН 5,3-6,1. Почвы недостаточно обеспечены усвояемыми формами азота, фосфора и калия, имеют неблагоприятные физические свойства, пониженную влагоемкость. Они бесструктурны, обладают неудовлетворительными физическими свойствами, имеют невысокое естественное плодородие. Так, средневзвешенное содержание гумуса в пахотном горизонте дерново-подзолистых почв составляет 1,6-1,8%. В результате длительного использования таких почв без применения органических и минеральных удобрений, баланс питательных веществ (азота, фосфора, калия) стал отрицательным и составляет 45-250 кг/га [1]. Такое тревожное положение является следствием того, что в последние 1518 лет резко сократились объемы использования удобрений. Так, средняя доза вносимых минеральных удобрений в настоящее время не превышает 20-25 кг/га д.в., органических 1,52,0 т/га, что составляет соответственно всего лишь 25% и 5% от научно обоснованных норм. Расчеты показывают, что для восстановления выносимых из

почвы урожаем питательных веществ, необходимо ежегодно вносить как минимум 90-100 кг минеральных удобрений в действующем веществе на 1 га пашни: в том числе, азота - 50 кг, фосфора - 20 и калия - 30 кг/га и 57 тонн навоза для устранения дефицита органики в результате ее минерализации действием естественных деградационных процессов (эрозия, смыв и так далее). Но эти рекомендации не выполняются из-за ограниченных финансовых возможностей большинства хозяйств региона [2] .

Учитывая возникшие трудности с применением органических и минеральных удобрений, наиболее действенным и реальным способом сохранения и воспроизводства плодородия почв сейчас становится биологизация земледелия. Она предусматривает использование биологических факторов, таких как использование многолетних бобовых трав, приемов сидерации [3-7], совершенствование структуры посевных площадей, подбор культур, способных повысить плодородие почвы [8], и разработка адаптивной технологии их возделывания.

Цель исследования - определить влияние различных биологизиро-ванных севооборотов на изменение содержания гумуса в дерново-подзолистой почве и продуктивность пашни севооборотов.

Исследования проводили в стационарном опыте Ивановского НИИСХ в 2002-2014 гг Почва дерново-подзолистая, по гранулометрическому составу среднесуглинистая. Содержание гумуса в пахотном слое

перед закладкой опыта составляло 1,54%, P2O5 - 156 мг/кг, K2O -177 мг/кг, pH (KCl) - 5,8.

Схема опыта включала четыре различных биологизированных севооборота, имеющих в структуре от 25 до 60% многолетних бобовых трав при двух уровнях питания минеральными формами удобрений (табл. 1). Это трех-, четырех-, пяти- и шестипольные полевые севообороты. Ежегодно каждый севооборот имел полное количество полей,которые развернуты во времени и в пространстве. Опыт заложен в трехкратной повторности. Площадь делянки 80 м2, размещение - систематическое.

При проведении исследований применяли общепринятые методики [9] с использованием метода дисперсионного анализа и компьютерных программ STATISTIKA 6.0 и STATVIUA.

В изучаемых биологизированных севооборотах на дерново-подзолистой почве за 13-летний период установлена положительная динамика содержания гумуса. Так, при исходном содержании гумуса 1,54%, его изменение к увеличению отмечено во всех биологизированных севооборотах, но наиболее контрастно этот показатель проявился в севооборотах, насыщенных бобовыми травами от 40 до 50%. Это 5-6-польные полевые биологизированные севообороты. В таких севооборотах более активно используется потенциал минеральных удобрений, увеличивая их продуктивность на 55-60%, в сравнении с вариантами севооборотов без применения удобрений. То есть, в

2. Баланс органического вещества почвы в севообороте

1. Динамика содержания гумуса на дерново-подзолистых почвах и влияние агрофона использования пашни на продуктивность различных севооборотов

Севооборот Уровень интенсификации агрофона Содержание гумуса, % Изменение содержание гумуса, % Продуктивность севооборота, тыс. зерн. ед./га

исходное, 2000 г. 2013 г.

Трехпольный (33% многолетних Е 1,54 1,54 0 2,29

бобовых трав): донник, озимая Н 1,56 + 0,02 3,20

пшеница (поукосно горчица), овес И 1,57 + 0,03 3,56

+ донник

Четырехпольный (25% много- Е 1,56 1,56 0 2,55

летних бобовых трав): пар сиде- Н 1,57 + 0,01 3,50

ральный (вика + овес), пшеница И 1,57 + 0,01 3,12

озимая, редька масличная, овес

Пятипольный (40 % многолетних Е 1,54 1,55 + 0,01 2,20

бобовых трав): яровая пшеница, Н 1,57 + 0,03 3,06

клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., озимая И 1,70 + 0,16 3,54

пшеница (поукосно рапс), горчица

Шестипольный (60 % многолетних Е 1,54 1,57 + 0,02 2,44

бобовых трав с учетом поукосной Н 1,58 + 0,04 3,30

культуры): донник, яровая пше- И 1,71 + 0,17 3,80

ница, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п.,

озимая пшеница (поукосно рапс),

овес + донник

Изменение содержания органического вещества Агрофон* Севооборот

трех-поль-ный пятипольный шести-поль-ный

За рота- Е 0 0 + 12

цию Н +70 +75 +92

И + 150 + 192 +217

За год Е 0 0 0

Н +14 +23 +30

И +28 +43 +56

Е - естественный агрофон (без удобрений); Н - поддерживающий (нормальный) - на одно поле; И - интенсивный агрофон -

- N90P90K90на оДно поле

НСР05по продуктивности севооборота - 0,32 тыс. зерн. ед./га; Е- естественный агрофон (без удобрений); Н - поддерживающий (нормальный) - на одно поле; И - интенсивный агрофон - на одно поле; г.п. - год пользования; зерн. ед. -зерновые единицы.

этих севооборотах более эффективна взаимосвязь органического зеленого удобрения с минеральными формами, что существенно сказывается на продуктивности пашни (см. табл. 1) и балансе органического вещества почвы (табл. 2).

В современной ситуации, сложившейся в Ивановской области, необходимо обращать внимание даже на небольшие изменения в плодородии почв. В этом регионе четверть пашни характеризуются низким и очень низким содержанием фосфора и азота, и около 40% пашни - низким содержанием калия, поэтому приемы биологизации следует использовать в сельском хозяйстве. В условиях Верхневолжья на дерново-подзолистых почвах рациональное использование многолетних бобовых трав в севообороте не только способствует укреплению кормовой базы животноводства, но также служит эффективным приемом сохранения и воспроизводства почвенного плодородия.

С учетом имеющегося экспериментального материала и в качестве примера для использования в хозяйствах области, можно привести такой севооборот: яровая пшеница с подсевом клевера, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., озимая пшеница или рожь (солома на удобрение), горчица или редька масличная на семена.

В структуре данного севооборота 40% пашни отведено под зерновые культуры, 40% занято многолетними бобовыми травами, 20% - однолетней капустной культурой, к примеру, горчицей белой, пользующейся хорошим спросом.Плодородие в таком севообороте поддерживается за счет пожнивно-корневых остатков (ПКО) многолетних бобовых трав клевера, органической массы поукосной капустной культуры и соломы озимых.

Возможны и другие варианты севооборотов, но имеющие в структуре посева не менее 40% многолетних бобовых трав, например: пар сидераль-ный

Ы (D 3 ü

(D

д

(D

5

(D

М О

О)

«о

о

СЧ

е и л

е д

е л м

е

СО

озимые, ячмень с подсевом клевера, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., озимые (пшеница, рожь) или овес.

В структуре такого севооборота 50% пашни отведено под многолетние травы, которые можно использовать на корм скоту и для поддержания плодородия почвы за счет накопления большого содержания ПКО. Соломистые остатки после зерновых целесообразно использовать для пополнения почвы органическим веществом.

Таким образом, на дерново-подзолистых почвах Верхневолжья использование симбиотической азото-фиксирующей способности бобовых культур, пожнивно-корневых остатков и зеленого удобрения, а также расширение посевов многолетних бобовых культур до 50% пашни в структуре севооборота обеспечивают высокую продуктивность пашни, стабилизацию деградационных процессов почвы, повышают содержание гумуса в почве. Все это, в конечном итоге, может способствовать сокращению использования минеральных и органических удобрений.

Литература.

1. Иванчук А.П. Мониторинг плодородия почв, качество кормов, растениеводческой продукции и их безопасность Ивановской области. Иваново: изд-во ИЭК Минэнерго РФ, 2011. С. 12.

2. Ненайденко Г.Н., Митин И.А. Удобрение, плодородие, урожайность. Иваново: изд-во ИЭК Минэнерго РФ, 2003. С. 10-20.

3. Каминский В.Ф., Литвинов Д.В., Шаронова Н.Л. Биологический круговорот органического вещества и элементов питания в короткоротационных севооборотах // Достижения науки и техники АПК. 2014. №3. С. 11-14.

4. Никитин С.Н. Изменение содержания гумуса за ротацию севооборота при использовании удобрений // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 10. С. 13-15.

5. Чекмарёв П.А., Лукин С.В. Система удобрения в условиях биологизации земледелия // Достижения науки и техники АПК. 2012. №12. С. 10-12.

6. Чуян Н.А., Чуян О.Г., Брескина Г.М. Влияние органических и минеральных удобрений на изменение содержания органического вещества чернозема типичного // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №2. С. 8-10.

7. Лыков А.М. Еськов А.И., Новиков М.Н. Органическое вещество почв Нечерноземья. М.: Россельхозакадемия - ГНУ ВНИПТИОУ, 2004. 630 с.

8. Шрамко Н.В., Вихорева Г.В., Дмитриев Д.О. Роль сидератов и бобовых трав в адаптивно-ландшафтном земледелии Верхневолжья. Иваново: Россельхозакадемия - ГНУ ИвНИИСХ, 2013. С. 28.

9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

Role of Biologized Crop Rotations in Humus Content Change in Sod-Podzol Soils of the Upper Volga Region

N.V. Shramko, G.V. Vikhoreva

Ivanovo Research Institute of Agriculture, ul. Tsentralnaya, 2, s. Bogorodskoe, Ivanovsky r-n, Ivanovskaya obl., 153506, Russian Federation

Summary. The article presents the results of studies conducted in 2002-2014 on the effects of biologized crop rotations on change of humus content in sod-podzol soils of the Upper Volga, as well as productivity of crop rotations. The work is performed in a stationary experiment of the department of agriculture of the Ivanovo Research Institute of Agriculture. The soil is sod-podzol; the content of humus in the arable layer before the experiment was 1.54%, P2O5-156 mg/kg, K2O-177 mg/kg, pH (KCl) was 5.8. We studied three-, four-, five-, and six-field crop rotations, having from 25 to 60% of perennial legumes in the structure; and rape and white mustard were sown after the harvesting of the previous crop. The crop rotation was based on the following levels of mineral nutrition: natural background (without fertilizers); supporting one N45P45K45; intensive one N90P90K90. With the initial humus content of 1.54%, the increase in it was registered in al biologized crop rotations. The greatest growth was obtained in the crop rotations, saturated by legumes grasses by 40 and 50%. The increase in humus content in these cases was 0.16-0.17%. In such crop rotations the potential of mineral fertilizers is used more actively, increasing the productivity of crop rotations on 55-60%, in comparison with the variants without application of fertilizers. In these rotations the relationship of organic green manure with mineral forms activates more effectively, which significantly affects the productivity of arable land and the balance of soil organic matter. On sod-podzol soils of the Upper Volga, the most acceptable variant of the use of arable land is the introduction of crop rotations, saturated at40-50% by perennial leguminous grasses, 10% under an annual cabbage culture, 50-60%-under the cereals, including 20% under winter crops. Applying fertilizers in such crop rotation the productivity can be increased by39.0-60.9%, compared with the variant without fertilizers. When using arable lands in the recommended option, the balance of organic matter becomes positive and is supported by cover residues of legumes, organic (green) mass of cover crops and straw of cereals.

Keywords: soil, crop rotation, green manure, green manure, tillage, mineral fertilizer, perennial legumes, biologization, humus.

Author Details: N.V. Shramko, Cand. Sc. (Agr.), head of division (e-mail:ivniicx@ rambler.ru); G.V. Vikhoreva, senior research fellow.

For citation: Shramko N.V., Vikhoreva G.V. Role of Biologized Crop Rotations in Humus Content Change in Sod-Podzol Soils of the Upper Volga Region. Zemledelie. 2016. No 1. Pp. 14-16 (in Russ.).

УДК 631.458.47

Действие

приемов

основной

обработки

на микробный

потенциал

агроландшафтов

серой лесной

почвы

М.К. ЗИНЧЕНКО, кандидат биологических наук, зав. лабораторией

Владимирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Центральная, 3, пос. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация

Исследования проводили в длительном многофакторном опыте, расположенном на территории полевого стационара Владимирского НИИСХ в период с 2011 по 2013 гг. Цель исследований: оценить влияние приемов основной обработки серой лесной почвы на интенсивность микробиологических процессов и численность основных эколого-трофических групп микроорганизмов на различных фонах применения удобрений. Приемы основной обработки: отвальная вспашка на глубину20-22 см и плоскорезное рыхление на 10-12 см. Количество удобрений, внесенных за период исследований в кг д.в./га: нулевой фон - без удобрений; средний - N90Pg0Kg0; интенсивный минеральный - N210Pm0Km0; высокоинтенсивный минеральный органоминеральный 60 т/га; высокоинтенсивный органоминераль-ный - N225Pt5K135 + навоз 80 т/га. В качестве абсолютного контроля исследовали почвы залежи, выведенные из сельскохозяйственного пользования более 40 лет назад. Для опреде -ления численности микроорганизмов использовали методы классической микробио -логии. Изучали структуру микробного ценоза, включающую микроорганизмы различных групп. В почве, обработанной безотвально, в целом, отмечен рост численности целлюло-зоразлагающей микрофлоры в слое 0-20 см и количества бактерий, развивающихся на МПА (мясо-пептонный агар) и КАА (крахмало-аммиачный агар) в варианте внесения навоза в дозе 60 т/га. Процент распространения азотфиксирующих бактерий рода Azotobacter увеличивался на фонах отвальной вспашки. Явное преимущество отвальной вспашки на функционировании азотфиксатора наблюдали на нулевом фоне - в 2,2 раза выше, чем при плоскорезном рыхлении. Коэффициент минерализации органического вещества почвы на фонах, обработанных отвально -

N270P240K240; интенсивный

N150P90K90 + ^^