CC BY
73
УРОВЕНЬ И СТЕПЕНЬ СТАБИЛЬНОСТИ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО В РАЗЛИЧНЫХ АГРОЦЕНОЗАХ
Н.Н. Трутаева
Аннотация. Рассмотрено влияние сельскохозяйственного использования чернозема типичного в различных агроценозах на агрогенетические показатели почвы и уровень плодородия.
Ключевые слова: чернозем, плодородие, агроценоз, севооборот, бессменные посевы, дефекат.
Длительное возделывание сельскохозяйственных культур бессменно и в различных севооборотах оказывает существенное влияние на потенциальное и эффективное плодородие почвы [3,4,5,7,8,9 и др.].
Основной целью на-
ших
исследований было выявить влияние различных агроценозов на плодородие чернозема типичного, его микробиологические и физико-химические характеристики.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Определить влияние озимой пшеницы, возделываемой в течение 46 лет в бессменной культуре и в севообороте, на эффективное плодородие почвы;
2. Выявить действие различных агроценозов на микробиологическую активность почвы;
3. Определить количественные изменения органического вещества и физико-химических характеристик чернозёма типичного.
Наши исследования проводились в стационарном опыте Курского НИИ агропромышленного производства, в котором изучалось влияние озимой пшеницы, возделываемой в течение 46 лет в бессменной культуре и в севообороте, на агроэкологические характеристики чернозема типичного, тяжелосуглинистого. Перед закладкой опыта (1963г.) почва характеризовалась следующими показателями: содержание гумуса - 6,0-6,2%; рНка - 6,5; Са 2+ - 42,0; Mg2+- 4,0; Н+ -1,7 мг-экв/100г почвы; емкость катионного обмена (ЕКО) -47,9 мг-экв/100г почвы, степень насыщенности основаниями (V) - 96 %, кальцием (Уса)-88 %.
Технология выращивания культуры в опыте общепринятая для Центрального Черноземья. Повторность четырехкратная, делянки имеют форму вытянутого прямоугольника с размерами 7,4 х 50м, общей площадью 370м2 и учетной - 200м2 (5 х 40м). Расположение делянок систематическое. Полевые опыты и лабораторные исследования осуществляли согласно общепринятым методикам.
Бессменные посевы озимой пшеницы: контроль -без удобрений; внесение минеральных удобрений -
N45? 60К45.
Зернопропашной севооборот (5-польный, 2 фона -без удобрений и удобренный): горох - без удобрений; озимая пшеница - без удобрений; озимая пшеница -№(5Р60К45; сахарная свёкла - без удобрений; сахарная свёкла - ^0Р120К120; кукуруза - без удобрений; кукуруза - ^0Р70К70; ячмень - без удобрений (по не удобрен-
ному ранее фону); ячмень - последействие (по удобренному ранее фону).
Кроме этого, осенью 2002 года нами в бессменной культуре и в севообороте на двух фонах (без удобрений и при внесении Н45Р60К45) был заложен полевой мелко-деляночный (7,4 х 3м) опыт, в троекратной повторности, по изучению эффективности дефеката, общей площадью 22м2, учетной- 9 м2 (5 х 1,8), по следующей схеме:
1. Контроль (без удобрений);
2. Дефекат - 3 га;
3. ^45Р60К45;
4. Дефекат (3га) + К45Р60К45
Дефекат - отход свеклосахарного производства, ценное комплексное органноминеральное удобрение, в состав исследуемого мелиоранта входит 57,6 % действующего вещества СаСО3.
Одним из основных показателей уровня эффективного плодородия почвы является урожайность возделываемых растений, которая за годы исследований колебалась в широких пределах в зависимости от агротехники и др. В многолетней динамике урожайность озимой пшеницы в 5-польном севообороте имела тенденцию к росту. В среднем за годы исследований она составила на варианте без удобрений 36 ц/га, а на удобренном варианте 42 ц/га. В бессменных посевах урожайность зерна озимой пшеницы при внесении №К в некоторые годы (1965, 1966, 1971, 1973, 1994) достигала 40-50 ц/га. Однако, за многолетний период исследований как на контроле, так и на удобренном варианте урожайность была значительно ниже, чем при возделывании в севообороте и по годам она снижается до 12-17 ц/га.
В целом, судя по изменению уровня урожайности зерна озимой пшеницы, плодородие чернозема типичного при использовании его в севообороте за период исследований практически не изменялось, а при возделывании в бессменной культуре существенно снижалось.
Для оценки экологического состояния почвы важно было выявить воздействие различных агроценозов на микробиологические процессы. Как известно, ризосферная микрофлора различных растений характеризуется специфичностью. В ризосфере пшеницы содержится больше микроорганизмов-антагонистов, чем в ризосфере кукурузы, люцерны и других культур, выращиваемых в тех же условиях [2].
Учёт численности микроорганизмов в пахотном горизонте чернозёма типичного показал, что бессменно возделываемая озимая пшеница приводила, по сравнению с севооборотом, к повышению численности бактерий, использующих органические формы азота (на МПА) и к уменьшению количества бактерий, усваивающих минеральные формы азота (на КАА). Это объясняется тем, что в почву ежегодно поступают растительные остатки озимой пшеницы, богатые углеводами и бедные азотом. Накопление в почве неразложившего-ся органического вещества способствует росту численности микроорганизмов, усваивающих азот органических соединений. Аналогичные данные были получены и другими авторами [1,10 и др.]. Отношение количества микроорганизмов на МПА к количеству микроорганизмов на КАА (МПА : КАА) характеризует направленность микробиологических процессов трансформации органических и минеральных азотсодержащих соединений в почве; чем больше величина отношения МПА : КАА, тем относительно слабее идёт в почве минерализация органического вещества, и наоборот [6]. В бессменных посевах озимой пшеницы указанная величина составляет- 1,07, а в севообороте -0,72. Поэтому, согласно полученным данным, процесс трансформации органического вещества и синтез гумусовых соедине-
ний наиболее интенсивно идёт в почве под бессменными посевами озимой пшеницы, по сравнению с севооборотом. Применение минеральных удобрений, как в бессменных посевах, так и в севообороте, приводит к усилению процессов минерализации: величина отношения МПА : КАА существенно снижается и составляет 0,81 и 0,69 соответственно.
Результаты исследований [2, 11 и др.] показали, что монокультура и бессменные посевы озимой пшеницы способствуют проявлению токсичности почвы. По мере увеличения продолжительности бессменного возделывания возрастает величина содержания водорастворимых колинов в почве. При разложении в почве в условиях анаэробиоза соломистых остатков также образуются фитотоксичные вещества фенольной природы. Накапливаясь в почве, фенольные соединения значительно повышают её токсичность. Это приводит к угнетению роста сельскохозяйственных культур и снижению их урожайности.
Содержание гумуса в пахотном горизонте (0-20см) чернозёма типичного, согласно данным анализов 1963 -2009 годов, при возделывании озимой пшеницы как бессменно, так и в севообороте изменилось незначительно. Наши исследования показали, что при бессменном возделывании озимой пшеницы, как на неудобренном варианте, так и при внесении минеральных удобрений, потери гумуса несколько меньше, чем в севообороте. Так, при исходном содержании гумуса 6,06,2% в бессменной культуре на неудобренном фоне его количество сократилось до 5,65%, в севообороте -до 5,59 %, а при внесении полного минерального удобрения - соответственно до 5,71 и 5,64%.
За многолетний период в бессменной культуре, а также в полевом севообороте наблюдалась дестабилизация физико-химических показателей почвы (таблица 1). Возделывание (без применения удобрений) озимой пшеницы бессменно снижало ЕКО от 47,9 до 36,91 мг-экв/100г почвы и степень насыщенности почв основаниями от 96 до 87,2%. А в зернопропашном севообороте, данные показатели соответственно составили -37,97 мг-экв/100г почвы и 94,5 %. При этом, в бессменных посевах, также заметно уменьшалась степень насыщенности почвы кальцием (на 16,2 %), а в севообороте лишь на 5,3 %, по сравнению с исходным содержанием (88%).
Таблица 1- Изменение физико-химических показателей пахотного слоя чернозёма типичного при внесении дефеката и минеральных удобрений (среднее за 2003-2010гг.) ,
Варианты рН КС1 Са Mg2+ Н+ ЕКО У,% Уоа,%
мг-экв/100г почвы
Исходное содержа- ние, 1963 год 6,5 42,0 4,0 1,7 47,9 96 88
Бессменные посевы озимой пшеницы
Контроль (без удобрений) 5,2 26,52 5,37 4,72 36,91 87,2 71,8
Дефекат 3 т/га 5,8 27,60 5,55 3,62 37,27 90,2 74,0
^5Р 60К45 4,7 25,50 5,39 5,70 37,19 84,6 68,5
Дефекат (3т/га)+ ^45Р 60К45 5,4 27,34 5,42 3,98 37,24 89,3 73,4
НСРаз 0,01 0,27 0,20 0,03
Зернопропашной севообо рот
Контроль (без удобрений) 5,7 31,40 4,17 2,10 37,97 94,5 82,7
Дефекат 3 т/га 6,1 32,39 4,35 0,97 38,21 97,4 84,7
N45? 60К45 5,2 30,63 4,21 2,85 38,29 92,5 79,9
Дефекат (3га)+ N45? 60К45 5,8 31,91 4,27 1,61 38,29 95,7 83,3
НСР 05 0,02 0,29 0,20 0,02
За годы исследований, озимая пшеница, возделываемая в севообороте без удобрений, способствовала незначительному подкислению почвы (рН КС1 уменьшился от 6,5 до 5,7), а в бессменной культуре кислотность значительно возросла, показатель рН КС1 составил 5,2.
Внесение минеральных удобрений усиливает понижение величины рН КС1 почвы до 5,2 в севообороте, и в бессменных посевах озимой пшеницы до 4,7. В коллоидном комплексе отмечается снижение доли обменного кальция. Внесение удобрений снижает в целом ЕКО, степень насыщенности почв основаниям и особенно кальцием.
Применение дефеката как в бессменной культуре, так и в севообороте, способствовало насыщению коллоидного комплекса кальцием и магнием, увеличению степени насыщенности почв основаниями, снижению кислотности среды.
Отдельное внесение в почву 3т/га дефеката в бессменной культуре обеспечило, по сравнению с контролем, прибавку зерна урожая озимой пшеницы на 1,5 -
1,8 ц/га, а в севообороте на 2,0-2,7ц/га. Использование дефеката на фоне минеральных удобрений оказало более значимые изменения урожайности зерна пшеницы: прибавка в бессменной культуре составила 2,2-4,3 ц/га, в севообороте 4,9-5,8 ц/га.
Таким образом, сельскохозяйственное использование чернозема типичного в различных агроценозах оказывало существенное влияние на агрогенетические показатели почвы. Бессменное возделывание озимой пшеницы привело по сравнению с севооборотом к снижению уровня урожайности, усилению процессов трансформации органического вещества и синтеза гумусовых соединений. Наблюдалось четкое подкисление почвы, снижение емкости катионного обмена и степени насыщенности основаниями. Потеря кальция и увеличение кислотности в почве вызывает необходимость применения кальцийсодержащих соединений (дефеката), для повышения почвенного плодородия и устранения избыточной кислотности.
Список использованных источников
1 Буланова, Ж.А. Трансформация важнейших агрогене-тических характеристик чернозёма типичного под воздействием монокультуры озимой пшеницы в юго-западной лесостепи: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. с.-х. наук / Ж.А. Буланова.- Курск: Изд-во КГСХА, 2009. - 19с.
2 Войнова-Райкова, Ж. Микроорганизмы и плодородие / Ж. Войнова-Райкова, В.Ранков, Г.Ампова.-М.: Агропромиз-дат, 1986.-115с.
3 Динамика эффективного плодородия чернозема при его длительном сельскохозяйственном использовании / В. И. Лазарев, А.Ю. Айдиев, И. А. Золотарева, Н.Н. Трутаева.-Курск: Изд-во КГСХА, 2007.-121с.
4 Девятова, Т.А. Агрогенная трансформация гумусного состояния старопахотных чернозёмов ЦЧР / Т.А. Девятова, Д.И. Щеглов, А.Н. Антонюк // Чернозёмы России: экологическое состояние и современные почвенные процессы: материалы Всерос. конф.- Воронеж, 2006.-С.271-277.
5 Лобков, В.Т. Почвоутомление при выращивании полевых культур /В.Т. Лобков. - М.: Колос, 1994. - 112с.
6 Муха, В.Д. Естественно-антропогенная эволюция почв / В.Д. Муха. -М.: КолосС, 2004.-271 с.
7 Петренко, М. Б. Микробиологические процессы в мощном чернозёме под севооборотом и бессменными культурами: автореф. на соиск. учен. степ. д-ра с.-х. наук / М.Б. Петренко.- Киев, 1974.-42с.
8 Поддымкина, Л.М. Агроэкологическая оценка длительного применения удобрений, гербицидов и известкования при возделывании полевых культур бессменно и в севообороте: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. с.-х. наук / Л.М. Поддымкина.- М., 2006. - 18с.
9 Сафонов, А.Ф. Севооборот и плодородие почв /А.Ф. Сафонов // Земледелие.-1982.-№7.-С.21-24.
10 Стахурлова, Л. Д. Биологическая активность чернозёмов в условиях различных севооборотов /Л.Д. Стахурлова,
A.К. Свиридов // Чернозёмы России: экологическое состояние и современные почвенные процессы: материалы Всерос. конф.- Воронеж, 2006.-С.301-305.
11 Трунова, В.А. Некоторые итоги изучения влияния культур и способов их возделывания на токсичность почвы /
B.А. Трунова, В.Т. Лобков.- Воронеж, 1986.
Информация об авторе
Трутаева Нина Николаевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры экологии и охраны природы ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», тел. (4712) 53-15-00.
