CC BY
20
УДК 631
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕСЕНИЯ СОЛОМЫ В КАЧЕСТВЕ БИОМЕЛИОРАНТА
Е. П. Денисов, доктор с.-х. наук, профессор; К. Е. Денисов, канд. с.-х. наук, доцент;
Б. З. Шагиев, канд. с.-х. наук, доцент
Саратовский госагроуниверситет им. Н. И. Вавилова, т. (8452) 93-53-63
В статье представлены зависимости запасов влаги в метровом слое от структуры пахотного слоя и плотности почвы. Рассматривается взаимосвязь величины урожайности зерна озимой и яровой пшеницы в паровом и зернобобовом звеньях семипольного зер-нопарового севооборота и водно-физических свойств почвы и запасов продуктивной влаги на фоне внесения соломы.
Ключевые слова: плодородие почвы, биомелиоранты, зерновые культуры.
В условиях засушливого Заволжья во-дообеспеченность растений является основным фактором, определяющим величину урожайности.
При незначительном количестве осадков, выпадающих за вегетационный период, важную роль в водообеспеченности растений играют весенние запасы влаги в почве в слое 0...100 см перед посевом. В создании запасов влаги в почве перед посевом важное значение имеют осенне-зимние осадки.
Большую роль в повышении запасов продуктивной влаги играет улучшение водно-физических свойств почвы, на которые существенно влияет внесение биомелиорантов, особенно соломы [1, 2, 3].
Нами рассматривается внесение соломы в паровом и зернобобовом звеньях семипольного зернопарового севооборота: пар - озимая пшеница - яровая твердая пшеница - нут - яровая мягкая пшеница -просо - ячмень. В паровом звене севооборота запахивалась солома ячменя, а в зер-
Запасы влаги в почве при внесении соломы в паровом и зернобобовом звеньях севооборота
Вариант опыта Год
засушливый влажный средневлажный
Без внесения соломы, паровое звено 80,5 101,3 82,8
При внесении соломы, паровое звено 90,1 125,6 88,0
Без внесения соломы, зернобобовое звено 92,9 110,2 121,6
При внесении соломы, зернобобовое звено 114,2 134,4 133,0
нобобовом - солома нута после уборки. В засушливый год в паровом звене зернопа-рового севооборота запас влаги в метровом слое почвы к моменту кущения озимых составлял 80,5 мм без внесения биомелиорантов, при внесении соломы - 90,1 мм. В зернобобовом звене к моменту посева запасы влаги составляли без применения мелиорантов 92,9 мм, при использовании соломы - 114,2мм. Во влажный год запасы влаги на момент кущения озимой пшеницы при внесении соломы увеличивались на 23,8 %, а под яровой пшеницей при внесении соломы к моменту посева увеличение составило 21,9 °%. В 2001 средневлажном году применение соломы повышало запас влаги в почве под озимой пшеницей до 88 мм, а под яровой пшеницей - до 133 мм против 82,8 и 121,6 мм в вариантах, где не применялись биомелиоранты (табл. 1).
Повышение запасов влаги в почве можно объяснить тем, что при использовании биомелиоранта наблюдалось устойчивое улучшение водно-физических свойств каштановой почвы. На фоне соломы плотность уменьшалась под озимой пшеницей на 8,9 %, под яровой пшеницей - на 4,9 %. При этом увеличивались пористость и структурность почвы. Водопроницаемость каштановых почв колебалась в условиях проведения опыта без внесения соломы от 140 до 146 мм за первый час от начала впитывания. Внесение соломы в паровом звене севооборота увеличивало ее до 155...169 мм/час, увеличение водопроницаемости также способствовало увеличению запасов влаги, особенно за счет осен-нее-зимних осадков.
Использование параметрического анализа позволило выявить зависимость весенних запасов влаги в метровом слое почвы (у) от плотности почвы (х):
у = -3716,76 + 2771,08х + 4186,95х2 -- 3211,68х3.
Решение уравнений показало, что начиная с плотности почвы 1,13 г/см3 повышение ее ведет к снижению запасов влаги в почве. Увеличение плотности до 1,20 г/см3 снижало запасы влаги в почве на 28 % (рис. 1).
140 120 100 80 60 40 20 0
0,98
1,03
1,08
1,13
1,18 1,23 1,28
Плотность почвы, г/см
Рис. 1. Взаимосвязь запасов влаги в метровом слое и плотности почвы
Как было сказано выше, увеличение соотношения количества некапиллярных к числу капиллярных пор в большую сторону улучшило аккумуляцию осенне-зимних осадков и сложение пахотного слоя. Зависимость запасов влаги в метровом слое почвы (у) от сложения пахотного слоя (х) выражалась уравнением вида:
у = -59,334 + 1011,295х - 1842,372х2 + + 1067,411х3.
Коэффициент корреляционного отношения равнялся 0,842, что указывает на тесную взаимосвязь этих величин. Начиная с 0,70, увеличение соотношения некапиллярных и капиллярных пор существенно повышает аккумуляцию осенне-зимних осадков в почве (рис. 2).
140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0
0,5
0,6
0,7 0,8 0,9 Сложение; пахотного слоя
1,1
Рис.2. Взаимосвязь запасов влаги в метровом слое и сложения пахотного слоя
Анализ взаимосвязи весенних запасов влаги в почве (у) со структурностью почвы (х) показал тесную корреляционную зависимость с коэффициентом корреляционно-
го отношения 0,859. Уравнение регрессии взаимосвязи указанных величин имело вид:
у = 106,118 + 13,214х - 0,392х2 + 0,00292х3.
Заметное увеличение влаги в почве отмечалось при увеличении структурных агрегатов начиная с 67 % (рис. 3).
Все перечисленные параметры влияли на формирование водопроницаемости почвы, которую можно считать интегральным показателем, влияющим на аккумуляцию осенне-зимних осадков каштановых почв в сухостепной зоне Заволжья. Взаимозависимость весенних запасов влаги в почве (у) от водопроницаемости (х) аппроксимировалась уравнением вида:
у = -2,854 + 1,873х -0,0115х2.
200
150
100
50
га со
50 55 60 65 70 75 Структурность почвы
80
85
Рис. 3. Взаимосвязь запасов влаги в метровом слое и структурности почвы
Коэффициент корреляционного отношения равнялся 0,947 (рис. 4)
у = 53,992 + 0,383х.
200 п
150
= 100
50
го со
0
100 120 140 160 180 200 220 240 260 Водопроницаемость, мм за 1ч от нач. впит.
Рис. 4. Взаимосвязь запасов влаги в метровом слое и водопроницаемости
Проведя анализ представленных выше зависимостей, а также учитывая зависимость запасов влаги от содержания гумуса
и поступления органического вещества в почву, запасы влаги можно выразить следующей формулой:
№ = (О-д) ■0,5 + кв + тМ + пБ + И + рР -ЬВ,
где W - запас продуктивной влаги в метровом слое почвы, мм;
0 - сумма осадков за год, мм;
д - сумма осадков за вегетацию, мм;
0,5 - коэффициент использования осадков;
С - содержание гумуса, %
М - количество органического вещества, т/га;
Б - структурность почвы %;
1 - водопроницаемость, мм/час;
Р - сложение пахотного слоя;
В - плотность почвы, г/см3;
к, п, т, I, р, Ь - коэффициенты.
Для каштановых почв расчеты показали следующие значения коэффициентов: к = 11,765; т = 1,398; п = 1,722; I = 0,383; р = 72,259; в = -210.
Зная количество выпавших осадков и водно-физические свойства и используя полученную формулу, можно предсказать содержание запасов влаги в почве. В условиях Заволжья при выпадении 320 мм осадков, из которых 84 мм приходились на вегетацию, при содержании гумуса 3,4 %, при поступлении в почву 6 т/га органического вещества, при структурности почвы 70 %, сложении пахотного слоя 0,7, плотности 1,00 г/см3 и водопроницаемости 180 мм/час в почве можно накопить до 170 мм доступной влаги в метровом слое.
Улучшая водно-физические свойства почвы за счет внесения соломы, можно повысить коэффициент использования осенне-зимних осадков до 68.70 %, что позволит накопить дополнительно 45.48 мм влаги в метровом слое почвы и увеличить урожайность зерновых культур на 0,30. 0,33 т/га.
В засушливый 1999 год урожайность озимой пшеницы увеличилась на 4,1 % в паровом звене севооборота при внесении соломы. В зернобобовом звене урожайность яровой пшеницы возросла на 14,3 %. Во влажный 2000 год урожайность озимой пшеницы и яровой пшеницы в зернобобовом звене севооборота увеличилась на 17,7 % и 24,3 % соответственно. В 2001 средневлажном году прибавка урожайности озимой пшеницы составила 7,8 %, а яровой после запашки соломы нута -32,4 % (табл. 2).
Урожайность зерна культур в севообороте существенно зависела от содержания гумуса, водно-физических свойств почвы и от запасов влаги в ней в начале вегетации.
0
Урожайность зерна озимой и яровой пшеницы в паровом и зернобобовом
звеньях севооборота
Культура севооборота Показатель Год
засушливый влажный средневлажный
контроль солома контроль солома контроль солома
Озимая пшеница Урожайность т/га 2,68 2,79 3,28 3,86 3,70 3,99
Различие с контролем т/га - 0,11 - 0,58 - 2,29
% - 4,1 - 17,7 - 7,8
Яровая пшеница Урожайность т/га 1,19 1,36 1,15 1,43 1,42 1,88
Различие с контролем т/га - 0,17 - 0,28 0,46
% - 14,3 - 24,3 32,4
Заметно влияло на урожайность озимой пшеницы содержание гумуса в почве.
Для условий проведения опыта взаимосвязь содержания гумуса в почве (х) и урожайности зерна озимой пшеницы (у) аппроксимировалась уравнением вида:
у = - 45,823 - 7,971х + 17,191 х2 - 3,105х3,
с коэффициентом корреляционных отношений 0,621.
Зависимость урожайности этой культуры (у) от плотности почвы (х) имела высокую тесноту связи. Коэффициент корреляции -0,931. Взаимосвязь выражалась уравнением вида:
у = 8,511 - 4,323х.
Высокая теснота связи отмечена между урожайностью озимой пшеницы (у) и пористостью аэрации (х). Коэффициент корреляции 0,906. Взаимосвязь аппроксимировалась линейным уравнением:
у = 0,771 + 0,119х.
Зависимость урожайности (у) от структурности почвы (х) выражалась уравнении-ем линейной зависимости:
у = -0,566 + 6,517х.
Запас влаги в почве (у) влиял на урожайность зерна озимой пшеницы с высокой степенью корреляции. Коэффициент корреляции равнялся 0,872, а уравнение линейной взаимосвязи имело вид:
у = -0,558 + 0,0474х.
Решения уравнений позволили выявить агрофизические почвенные условия формирования урожайности зерна озимой пшеницы 4,0.4,5 т/га на каштановых почвах в сухостепной части Заволжья. Гумуса в почве должно быть 3,45.3,50 %; плотность почвы - 1,00.1,02 г/см3; пористость аэрации - не менее 26,0 %; структурность -76.77 %; весенние запасы влаги в почве -не менее 90.100 мм. Ежегодно под паро-
вое поле необходимо вносить от 5,0 до 8,0 т/га органического вещества. Сумма осадков за вегетационный период должна составлять не менее 170 мм.
Продуктивность яровой мягкой пшеницы также существенно зависела от содержания гумуса в почве (коэффициент корреляционных отношений 0,558), от ее плотности и пористости аэрации (коэффициенты корреляционных отношений 0,936 и 0,930).
Уравнения взаимосвязи урожайности зерна яровой мягкой пшеницы (у) с вышеуказанными параметрами (х) имели вид:
для содержания гумуса в почве:
у = 51,877 - 19,346х - 2,939х2 + 1,267х3; для плотности почвы: у = -11,649 + 24,740х -11,116х2 -0,329х3; для пористости аэрации: у = -0,226 -0,0315х + 0,00753х2 -0,000146х3.
Зависимость урожайности зерна этой культуры (у) от структурности почв и запасов влаги в почве (х) выражалась уравнениями вида:
от структурности почвы: у = -4,825 - 0,165х + 0,00772х2 - 0,0000573х3; от весенних запасов влаги в почве: у = -12,991 + 0,531х -0,00573х2 + 0,0000192х3.
Коэффициенты корреляционных отношений равнялись соответственно 0,887 и 0,722.
Решение системы полученных выше уравнений показывает, что для получения 2,0-2,5 т/га зерна яровой мягкой пшеницы при содержании в почве 3,20-3,25 % гумуса необходимо обеспечить плотность почвы 1,06-1,08 г/см3; пористость аэрации -не менее 29 %; структурность - на уровне 74-76 %; запас влаги в почве весной - более 125 мм.
Ежегодное поступление свежего органического вещества при этом в почву необходимо иметь в количестве 4,5-6,5 т/га. Сумма осадков за вегетацию должна быть не менее 180 мм.
Литература
1. Лебедева, Т. Б. Использование соломы для улучшения гумусного состояния почв / Т. Б. Лебедева, А. В. Арефьева, А. Н. Арефьев // Нива Поволжья. - 2008. - № 1 (6). -С. 12-16.
2. Кузин, Е. Н. Химическая и биологическая мелиорация чернозёмов выщелоченных лесостепного Поволжья / Е. Н. Кузин, Л. А. Кузина // Нива Поволжья. - 2008. -№ 2 (7). - С. 24-30.
3. Кузин, Е. Н. Изменение урожайности сельскохозяйственных культур и агрохимических свойств почвы под влиянием цеолита и удобрений / Е. Н. Кузин, Е. В. Курно-сова // Нива Поволжья. - 2008. - № 2 (7). -С. 18-24.
