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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).