Влияние сидерального удобрения на содержание гумуса в почве

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В длительном опыте, который заложен в 1971 г. в 2-х закладках с интервалом в один год, изучили влияние сидерального удобрения на содержание гумуса в почве в течение 6-ти ротаций 8-польного севооборота. Почва – дерново-среднеподзолистая среднесуглинистая на покровном красно-буром тяжелом суглинке с агрохимическими показателями пахотного слоя до закладки опыта: рНКСI 5.0, Нг – 2.7, S – 14.8 ммоль /100 г, V – 85.2%, содержание Р2О5–52, K2О – 98 мг/кг почвы. В 6-й ротации вместо навоза в качестве органического удобрения использовали сидеральное удобрение – горохоовсяную смесь (18 т/га). В опыте изучали уровни применения минеральных удобрений на разных фонах с использованием извести (по 1 + 2 г. к. в 1- и 2-й ротациях севооборота), навоза (40 т/га в 1-й и по 60 т/га во 2–5-й ротациях), сидерата (в 6-й ротации) и без них. Варианты с удобрениями: 1 – без удобрений, 5 – N10Р10K10, 6 – N20Р20K20, 7 – N30Р30K30, 8 – N40Р40K40, 9 – N50Р50K50, 10 – N60Р60K60. За 4 ротации севооборота (32 года) без внесения фоновых удобрений содержание гумуса снизилось с 2.5 до 1.96–1.92% (на 0.54 и 0.58 абс. %), на фоне навоза – до 2.38%, извести + навоза – до 2.30%. В 5-й ротации на фонах с внесением навоза его содержание в среднем в 7-ми вариантах возросло до 2.62 и 2.70%, что было больше исходного (2.50%) на 0.12 и 0.20 абс. %. В 6-й ротации использование горохоовсяной смеси в качестве сидерата привело к снижению достигнутого путем периодического использования навоза (один раз в каждую ротацию) и соломы озимой ржи (по 2 раза в 3–6-й ротациях) уровня содержания гумуса на 0.28–0.30 абс. %.

Полный текст

Введение

В Северо-Восточном регионе Европейской части Нечерноземной зоны в основном залегают дерново-подзолистые почвы с низким плодородием. В Уд- муртской республике, например, пахотные почвы представлены ими в количестве 79.3% 1]. Урожайность возделываемых культур напрямую зависит от применения минеральных и органических удобрений. Однако в большинстве хозяйственных образований специалисты применяют недостаточное количество удобрений из-за их дороговизны. В результате этого плодородие почвы уменьшается, содержание питательных веществ с каждым годом сокращается [2]. Без целенаправленной систематической работы становится невозможным достичь желаемых результатов по поддержанию и наращиванию эффективного плодородия.

Наиболее действенным средством повышения урожайности сельскохозяйственных культур при соблюдении агротехнических требований является применение комплекса известковых, органических и минеральных удобрений, что делает актуальным вопрос изучения их эффективности в севооборотах [3–5].

В Пермском ГСХОС в результате длительного применения (более 30 лет) навоза и минеральных удобрений продуктивность 8-польного севооборота от ротации к ротации возрастала [6, 7]. При внесении навоза и минеральных удобрений на фоне извести среднегодовая продуктивность культур по сравнению с контролем возросла почти в 2 раза и составила 3.15 т к. е./га. Навозно-минеральная система удобрения превзошла минеральную систему по продуктивности в 1-й ротации на 0.3–0.4, во 2-й ротации – на 0.5–0.7 т к. е./га [8].

В многолетнем опыте, проведенном на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве [9], систематическое применение минеральных удобрений (N80Р80К80) без извести привело к подкислению почвы. За 20 лет показатель рНКСI снизился на 1.1 ед. в сравнении с исходным содержанием. В то же время не обнаружено существенного влияния на содержание подвижных форм элементов питания – фосфора и калия в сравнении с вариантом совместного применения минеральных удобрений и извести. В варианте без удобрений содержание гумуса снизилось на 0.16%, при использовании органо-минеральной системы увеличилось на 0.52%, при органической системе удобрения его содержание осталось на исходном уровне. Продуктивность севооборота в варианте без удобрений составила всего 1.66 т з. е./га, при использовании органической системы удобрений – 2.57, минеральной – 3.29 и органо-минеральной – 3.67 т з. е./ га. В опыте ЦОС ВИУА использование органо-минеральной системы удобрения (навоз 12.5 т/га севооборотной площади и N127Р75К176) обеспечило получение 5.0 т з. е./га [10].

Дерново-подзолистые почвы в республике без применения удобрений обеспечивают урожайность зерновых культур порядка 0.6–0.7 т/га. Основным условием получения высоких урожаев является повышение плодородия почв за счет снижения кислотности, увеличения содержания в них гумуса и подвижных форм питательных веществ – азота, фосфора и калия. Дерново-подзолистые суглинистые почвы республики содержат в пахотном слое 2–3% гумуса, причем оптимальным является показатель 2.5–3.0% [1]. В условиях биологизации земледелия важнейшим источником постоянно возобновляемых органогенных ресурсов являются сидераты. Они выполняют многофункциональные задачи в современном земледелии [11]. Если при достаточно оптимальном уровне содержания гумуса почвенные процессы сдвигались в сторону минерализации, то совместное применение минеральных и органических удобрений в виде сидерата и соломы в зерновом севообороте замедляло процессы минерализации [12]. Цель работы – изучение влияния систем удобрения при длительном их применении в севообороте на содержание гумуса в почве.

Методика исследования

В Удмуртском НИИСХ с 1971 г. в составе Геосети опытов (головное научное учреждение – ВНИИА) ведутся исследования в длительном стационарном опыте, включенном в реестр аттестатов с удобрениями и другими агрохимическими средствами РАСХН. Почва – дерново-среднеподзолистая среднесуглинистая на покровном красно-буром тяжелом суглинке. Агрохимические показатели пахотного слоя до закладки опыта: рНКСI 5.0, Нг – 2.7, S – 14.8 ммоль /100 г, V – 85.2%, содержание Р2О5 – 52, K2О – 98 мг/кг почвы. Севооборот – парозернотравяной, 8-польный с чередованием культур: пар черный (в 6-й ротации – сидеральный)–озимая рожь–кукуруза–яровая пшеница–клевер 1-го года пользования (г. п.)–клевер 2-го г. п. – озимая рожь–ячмень. Опыт заложен в 2-х повторностях с интервалом один год во времени. Схема опыта включает фактор А – фоны (табл. 1) и фактор Б – варианты применения минеральных удобрений, в 5- и 6-й ротациях: 1 – без удобрений, 5 – N10Р10K10, 6 – N20Р20K20, 7 – N30Р30K30, 8 – N40Р40K40, 9 – N50Р50K50, 10 – N60Р60K60.

 

Таблица 1. Градации фактора А (фоновые блоки)

Номер фона

Фон

Характеристика фона

1

Нав1

Навоз (символ – Нав) внесли в 1-й ротации севооборота (40 т/га)

2

Изв2

Известь (символ –Изв) внесли по 1 + 2 г. к. в 1- и 2-й ротациях севооборота

3

Нав5Сид

Навоз 40 т/га в 1-й ротации и по 60 т/гаво 2–5-й ротациях. В 6-й ротации в пар внесли сидерат (символ – Сид) горохоовсяной смеси 18 т/га

4

Изв2Нав5Сид

Известь внесли так же, как и на фоне 2.Навоз и сидерат применяли как на фоне 3.

Примечание. Символы те же в табл. 2–4.

 

Минеральные удобрения вносили ежегодно под предпосевную обработку почвы. На озимой ржи во всех вариантах весной добавочно применяли азотные удобрения в дозе N20 в качестве подкормки. На клевере 1- и 2-го г. п. удобрения не применяли. В севообороте использовали солому озимой ржи (1- и 5-й культурой севооборота) в качестве органических удобрений. Повторность опыта – четырехкратная. Ежегодно после уборки культур отбирали почвенные образцы в слое 0–20 см. В них определяли: рНКСl – потенциометрическим методом (ГОСТ 26483-85), Нг – по Каппену (ГОСТ 26212-91), сумму поглощенных оснований – по Каппену–Гильковицу (ГОСТ 27821-88), степень насыщенности основаниями – расчетным способом, содержание подвижного фосфора и обменного калия – по Кирсанову (ГОСТ 26207-91). Метеоусловия приведены по данным агрометеостанции “Ижевск”, которая ведет работу на территории опытного поля Удмуртского НИИСХ.

В период весенней вегетации растений – в мае 2004, 2007 и 2008 гг. были вполне удовлетворительные условия увлажнения (ГТК – 0.50, 0.40, 0.41 соответственно). Однако в 2005, 2010, 2011 гг. май был засушливым (ГТК – 0.14, 0.14, 0.20). Засушливые условия были также в июне 2006, 2008, 2009 и 2010 гг. (ГТК – 0.09, 0.09, 0.03, 0.15), в июле 2009 и 2010 гг. (ГТК – 0.27 и 0.13). Участившаяся засуха в июне и июле задерживала рост и развитие растений.

Результаты и их обсуждение

Важным показателем плодородия почвы является содержание и запасы гумуса, которые определяют все ее ценные агрономические свойства. Дерново-подзолистые суглинистые почвы республики, согласно моделям плодородия, должны содержать оптимальное количество гумуса в пахотном слое 2.5–3.0%. Средневзвешенное его содержание составляет всего 2.2% [1]. Общее содержание гумуса, его качественный состав зависят не только от природных факторов – климата, типа почвы, осадков, температурных условий, но и от величины поступления массы органического вещества в почву, а также применения систем удобрения. Расчеты, проведенные нами, используя данные урожайности культур в опыте и коэффициенты, выведенные по данным исследований Ф. И. Левина [3], для вычисления количества сухого вещества пожнивных и корневых остатков, показали, что за 3 последние ротации севооборота поступило в почву сухого вещества культур севооборота: на фоне Нав1–115, Изв2–120, Нав5–122, Изв2Нав5–127 т/га (табл. 1).

Длительные наблюдения в ходе эксперимента свидетельствовали о значительном снижении содержания гумуса в почве, несмотря на существенное обогащение почвы органическим веществом. К концу 4-й ротации севооборота на фоне без внесения удобрений и на известкованном фоне его содержание снизилось до 1.96–1.92% от исходного 2.5%, т. е. за 32 года со времени закладки опыта – на 0.54 и 0.58% соответственно. Только за 4-ю ротацию содержание гумуса уменьшилось на 0.20 и 0.12 абс. %. Не обеспечивало поддержание запасов гумуса на исходном уровне и применение навоза, его среднее содержание на его фоне составило 2.38%, и на фоне известь + навоз –2.30%.

В 5-й ротации севооборота системы удобрения оказали положительное влияние на содержание гумуса в почве. Без внесения навоза содержание гумуса увеличилось в среднем в 7-ми вариантах на 0.14 абс. % по сравнению с его показателями в конце 4-й ротации севооборота (табл. 2).

 

Таблица 2. Изменение фактического содержания гумуса в почве в период прохождения 5-й ротации севооборота в зависимости от систем применения удобрения (среднее 2-х закладок опыта), %

Вариант

Без удобрений – Нав1

Известь – Изв2

Навоз – Нав5

Известь + + навоз – Изв2Нав5

1

2

+

1

2

+

1

2

+

1

2

+

1

1.92

2.18

0.26

1.95

2.15

0.20

2.34

2.40

0.06

2.23

2.37

0.14

5

2.07

2.03

−0.04

1.94

2.00

0.06

2.32

2.88

0.56

2.48

2.54

0.06

6

1.86

2.16

0.30

1.90

2.23

0.33

2.48

2.64

0.16

2.36

2.64

0.28

7

2.11

2.22

0.11

1.93

2.13

0.20

2.29

2.62

0.33

2.45

2.84

0.39

8

2.07

2.18

0.11

2.21

2.22

0.01

2.26

2.74

0.48

2.40

3.02

0.62

9

1.99

2.19

0.20

2.22

2.14

−0.08

2.37

2.52

0.15

2.40

2.75

0.35

10

1.99

2.01

0.02

2.24

2.04

−0.20

2.34

2.53

0.19

2.34

2.77

0.43

Ср.

2.00

2.14

0.14

2.06

2.13

0.07

2.34

2.62

0.19

2.38

2.70

0.32

Примечания. В графе 1 – в начале ротации, 2 – в конце ротации. То же в табл. 3. НСР05 фонов: 1–0.10, 2–0.27; НСР05 вариантов: 1–0.09, 2–0.20.

 

На известкованном фоне Изв2 с полным внесением минеральных удобрений (NРK) отмечена лишь тенденция к повышению содержания гумуса (+0.07%). На этих фонах солома озимой ржи не стимулировала образование гумуса. Для сравнения в опыте был оставлен фон “известь + навоз”, где в течение 2-х последних ротаций навоз не вносили (до этого его применяли в каждой ротации). На этом фоне содержание гумуса в 5-й ротации мало изменилось (в среднем – 2.43%) по сравнению с 4-й ротацией (2.38%). На тех фонах, на которых применяли навоз (Нав5 и Изв2Нав5), содержание гумуса увеличилось в среднем в 7-ми вариантах до 2.62 и 2.70% соответственно, что было больше исходного содержания на 0.12 и 0.20%.

В 6-й ротации севооборота системы удобрения оказали отрицательное воздействие на содержание гумуса в почве. Без внесения навоза его содержание уменьшилось в среднем на 0.16 абс. % от средней величины в 5-й ротации севооборота (табл. 3).

 

Таблица 3. Изменение фактического содержания гумуса в почве в период прохождения 6-й ротации севооборота в зависимости от систем применения удобрения (среднее 2-х закладок опыта),%

Вариант

Без удобрений – Нав1

Известь – Изв2

Навоз – Нав5Сид

Известь + + навоз – Изв2Нав5Сид

1

2

+

1

2

+

1

2

+

1

2

+

1

2.18

1.77

−0.41

2.15

2.00

−0.15

2.40

2.12

−0.28

2.37

2.20

−0.17

5

2.03

1.98

−0.05

2.00

2.27

0.27

2.88

2.20

−0.68

2.54

2.27

−0.27

6

2.16

2.03

−0.13

2.23

2.34

0.11

2.64

2.39

−0.25

2.64

2.74

0.10

7

2.22

2.03

−0.19

2.13

2.53

0.40

2.62

2.34

−0.28

2.84

2.50

−0.34

8

2.18

1.98

−0.20

2.22

2.17

−0.05

2.74

2.44

−0.30

3.02

2.48

−0.54

9

2.19

2.08

−0.11

2.14

2.00

−0.14

2.52

2.38

−0.14

2.75

2.38

−0.37

10

2.01

2.00

−0.01

2.04

2.06

0.02

2.53

2.48

−0.05

2.77

2.20

−0.57

Среднее

2.14

1.98

−0.16

2.13

2.20

0.07

2.62

2.34

−0.28

2.70

2.40

−0.30

Примечание. НСР05 фонов: 1–0.27, 2–0.24. НСР05 вариантов: 1–0.20, 2–0.17.

 

На известкованном фоне с внесением минеральных удобрений (Изв2) отмечена лишь тенденция к увеличению его содержания (+0.07%). На этих фонах солома озимой ржи без внесения других органических удобрений, так же как и в 5-й ротации севооборота, не стимулировала образование гумуса. Для нормального процесса гумификации следует увеличить дозу или периодичность внесения в почву органических удобрений. На фонах с применением горохоовсяного сидерата (Нав5Сид, Изв2Нав5Сид) в течение ротации шла активная минерализация органического вещества, для которых определение биологической активности почвы методом аппликаций показало увеличение разложения хлопчатобумажной ткани с 16.8 до 25.8% при НСР05 = 6.2%. Это привело к снижению содержания гумуса на 0.28 и 0.30 абс. % по сравнению с 5-й ротацией.

Минеральные удобрения на фоне общего снижения содержания гумуса в 6-й ротации повышали его количество по отношению к варианту без удобрений. На унавоженных фонах с применением сидерата (Нав5Сид и Изв2Нав5Сид)и соломы озимой ржи наблюдали наибольшее достоверное увеличение содержания гумуса в почве. По сравнению с безнавозным фоном Нав1, но с использованием соломы, оно возросло на 0.36 и 0.42% при НСР05 для фоновравном 0.24% (табл. 4).

 

Таблица 4. Влияние фонов и минеральных удобрений на содержание гумуса в почве в 6-й ротации севооборота (среднее 2-х закладок опыта),%

Вариант

Нав1

Изв2

Нав5Сид

Изв2Нав5Сид

1

2

1

2

1

2

1

2

1

1,77

–

2,00

–

2,12

–

2,20

–

5

1,98

0,21

2,27

0,27

2,20

0,08

2,27

0,07

6

2,03

0,26

2,34

0,34

2,39

0,27

2,74

0,54

7

2,03

0,26

2,53

0,53

2,34

0,22

2,50

0,30

8

1,98

0,21

2,17

0,17

2,44

0,32

2,48

0,28

9

2,08

0,31

2,00

0

2,38

0,26

2,38

0,18

10

2,00

0,23

2,06

0,06

2,48

0,36

2,20

0

Сред.

1,98

–

2,20

–

2,34

–

2,40

–

Прибавка

–

0,22

0,36

0,42

Примечания. В графе 1 – содержание гумуса, 2 – прибавка к контролю. НСР05 фонов – 0.24, НСР05 вариантов – 0.17.

 

Выводы

  1. Систематическое использование навоза (в каждой ротации по 60 т/га) и соломы озимой ржи (по 2 раза за последние 4 ротации севооборота) обеспечило достижение с небольшим превышением (на 0.12–0.20%) уровня исходного содержания гумуса в почве (2.5%).
  2. Использование сидерата горохоовсяной смеси усилило минерализацию органического вещества в почве, вследствие чего содержание гумуса снизилось до 2.34–2.40%, что было меньше исходного его содержания на 0.10–0.16 абс. %.
×

Об авторах

А. Г. Дзюин

УдмФИЦ Уральского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sanya.dzyuin@yandex.ru
Россия, 427007 Ижевск, Завьяловский р-н, с. Первомайский, ул. Ленина, 1

Список литературы

  1. Ковриго В. П. Почвы Удмуртской Республики: монография. Ижевск: РИО Ижевская ГСХА, 2004. 490 с.
  2. Сычев В. Г., Шафран С. А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. М.: ВНИИА, 2013. 296 с.
  3. Иванова Р. С. Сравнительная эффективность различных систем удобрения в севооборотах на дерново-подзолистой суглинистой почве // Агрохимия. 1988. № 11. С. 33–36.
  4. Никитишен В. И., Неретин Г. И., Никитишена А. И. Эффективность удобрений и баланс питательных веществ в полевых севооборотах на серой лесной почве // Агрохимия. 1981. № 3. С. 23–33.
  5. Холзаков В. М. Повышение продуктивности дерново-подзолистых почв в Среднем Предуралье. Автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. Тюмень, 2004. 32 с.
  6. Попова С. И., Прокошев В. Н. Влияние длительного применения удобрений на продуктивность и свойства дерново-подзолистых почв // Итоги работы Геосети опытов с удобрениями и пути повышения эффективности применения удобрений в Нечерноземной зоне: Тез. докл. рег. совещ. М., 1977. С. 10–11.
  7. Попова С. И., Зиганьшина Ф. М., Тараканова Н. Я. Действие удобрений при длительном их применении на урожай полевых культур и агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы // Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборотов: науч. тр. ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1980. С. 140–159.
  8. Тараканова Н. Я. Влияние удобрений при длительном их применении на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и урожай полевых культур // Вопросы химизации земледелия: Сб. научн. тр. Перм.ГСХА. Т. 3. Пермь: Перм. кн. изд-во, 1974. С. 16–33.
  9. Башков А. С. Агрохимические основы повышения эффективности систем удобрений полевых культур на дерново-подзолистых почвах Среднего Предуралья. Автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. Пермь, 2000. 66 с.
  10. Милащенко Н. З. Плодородие почв, удобрения и производство зерна // Вестн. РАСХН. 2001. № 2. С. 14–18.
  11. Сычев В. Г., Минеев В. Г., Романенков В. А. Бюл. Географ. сети опытов с удобрениями. Вып. 1. М.: ВНИИА, 2006. 48 с.
  12. Новиков М. И., Тамонов А. М., Фролова Л. Д., Ермакова Л. И. Сидераты в земледелии Нечерноземной зоны // Агрохим. вестн. 2013. № 4. С. 20–26.
  13. Матюк Н. С., Селицкая О. В., Солдатова С. С. Роль сидератов и соломы в стабилизации процессов трансформации органического вещества в дерново-подзолистой почве // Изв. ТСХА. 2013. Вып. 3. С. 63–74.
  14. Левин Ф. И. Окультуривание подзолистых почв. М.: Колос, 1972. 264 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».