Russian Federation
Russian Federation
For 4 rotations (2001-2021) of grain-fallow crop rotation, the efficiency of green-manured fallow upon the straw increased compared to the complete fallow variant: in the 1st rotation, the yield under these conditions was at the same level, in the 2nd - the yield after green-manured fallow was higher by 11.7% than after complete fallow, in the 3rd rotation - correspondingly higher by 18% and in the 4th rotation green-manured fallow was better by 36.5%. In complete fallow, the humus content decreased by 9.6%. Green manure fallow + straw ensured the preservation of humus.
biologization, green-manured fallow, straw, humus
Актуальность. Наиболее распространенным способом повышения продуктивности культурных агроценозов является улучшение режима минерального питания сельскохозяйственных растений путем применения только минеральных удобрений и (или) чистых паров. В долговременном периоде такое землепользование ведет к снижению почвенного плодородия и, как следствие, к снижению продуктивности агроценозов. Исследования в длительных опытах показывают, что комплексное применение органических и минеральных удобрений обеспечивает: высокую продуктивность севооборотов и рост содержания почвенного органического вещества в 1,2-1,6 раза, улучшение гумусового состояния почвы и повышение ее биологической активности [1-3].
Поэтому кроме традиционных органических удобрений целесообразно повсеместно и комплексно использовать все возможные биоресурсы повышения почвенного плодородия в агроценозах: и солому с пожнивными остатками, и сидеральные культуры, и многолетние травы [4, 5].
Среди возделываемых полевых культур только многолетние травы способны расширенно воспроизводить почвенное органическое вещество и другие показатели плодородия даже при отчуждении растительной массы. Особенно интенсивно минерализуется почвенное органическое вещество под пропашными культурами и чистым паром [6]. Эти особенности необходимо учитывать при планировании и совершенствовании севооборотов.
По темпам минерализации органического вещества, в условиях интенсивного земледелия под зерновыми культурами потери гумуса 0,9-1,1 т/га в год; кукуруза на силос - 1,2-1,3; сахарная свекла и черный пар - 1,8-1,9 т/га. При этом возделывание люцерны повысило содержание гумуса за 18 лет на 0,15-0,44%. Комплексное применение приемов биологизации земледелия способствовало увеличению содержания гумуса на 0,06-0,1% [7].
Условия, объекты и методы исследования. Схема стационарного опыта: 1. Контроль (без удобрений); 2. N45; 3. Солома + N45; 4. Солома; 5. Солома + сидерат. Заложен в 1999 году в производственных условиях на серой лесной тяжелосуглинистой почве (содержание гумуса 3,6%, рHсол.- 4,8, Р2О5-17,1 мг/100г, К2О-9,7 мг/100г) в Томской области. Повторность опыта 4-х кратная. Общая площадь делянки - 67,5м2 (15х4,5м), площадь учетных площадок - 1м2. В течение 4-х ротаций зернопарового севооборота (2000-2021 годы) регулярно вносили солому (5т/га) после уборки зерновой культуры и минеральный азот под предпосевную культивацию, а также в варианте №5 (солома 5т/га + сидерат) четыре раза применяли сидерат (в начале каждой ротации) в сравнении с чистым паром. На делянках вариантов №1 и 2, где не вносилась солома, после уборки зерновой культуры ее удаляли. Обработка почвы: до 2007 года - отвальная вспашка, а затем – минимальная поверхностная обработка. Методы лабораторных испытаний общепринятые.
Обсуждение результатов. По сравнению с другими органическими удобрениями солома трансформируется в почве более медленно, причем скорость роста содержания гумуса превалирует над скоростью минерализации. В этом заключается ее полезное свойство в большей мере повышать потенциальное плодородие. Дозу минерального азота при закладке опыта рассчитывали для восполнения азота в почве, который потребляют микроорганизмы активно размножающиеся при внесении соломы. Причем, иммобилизация азота наблюдалась лишь в первый год после внесения соломы. Очевидно, при регулярном ежегодном внесении соломы наступает баланс азота, потребляемого почвенными микробами и возвращающегося в почву при естественном их отмирании. Это доказывает вариант с регулярным внесением после зерновых культур соломы 5 т/га без азота, в котором урожайность культур не только не снижается, но устойчиво повышается до 10 %.
На серой оподзоленной почве опыта регулярное внесение в течение 20 лет соломы без азота обеспечило достоверную среднемноголетнюю прибавку урожайности на 1,3 ц/га (7,5%) (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние регулярного внесения соломы (5т/га) и сидерата на урожайность сельскохозяйственных культур, ц/га (2001 - 2021гг)
|
|
Варианты опыта |
НСР0,5 |
|||||
|
1. Контроль |
2. N45 |
3. Солома + N45 |
4. Солома |
5. Солома + сидерат |
|||
|
Ср. урожайность за 2001-2021 гг. |
16,7 |
21,0 |
21,8 |
18,0 |
20,4 |
|
|
|
Прибавка |
- |
- |
4,3 |
5,1 |
1,3 |
3,8 |
0,9 |
|
% |
|
26,0 |
30,7 |
7,5 |
22,4 |
|
|
Регулярное внесение минерального азота ежегодно обеспечивало максимальную прибавку урожайности в опыте, связанного с его дефицитом в агроценозах северного земледелия. Применение азота с соломой не оказало синергетического эффекта, скорее это сложение эффектов от применения соломы и азотных удобрений. Регулярное внесение соломы и сидерата в паровом поле севооборота повысило среднемноголетнюю урожайность на 3,8 ц/га (22,4%) по сравнению с контролем без удобрений по чистому пару.
При закладке полевого стационарного опыта в 1999 году содержание гумуса в пахотном горизонте (0-20 см) составляло 3,6 %. Через 20 лет эксперимента применении чистого пара без внесения удобрений (контроль) снизило среднее содержание гумуса в пахотном горизонте на 9,6% от исходного, регулярное внесение соломы без минерального азота - на 4%, чуть больше потери при внесении азота без соломы - 5%, при применении соломы с азотом – 8,6% (табл. 2). Очевидно, что внесение соломы с азотом смещает процессы ее деструкции в сторону минерализации, что обеспечивало наибольшее повышение урожайности в опыте. И только замена чистого пара сидеральным при регулярном внесении соломы обеспечили сохранение гумуса в пахотном горизонте на исходном уровне. В слое 0-10 см наблюдается достоверное повышение содержания гумуса в 4 и 5 вариантах. Это связано с тем, что в хозяйстве, где расположен опытный стационар, с 2007 года применяется минимальная поверхностная обработка почвы (без вспашки).
Снижение содержания органического вещества в слое 20-40 см по вариантам опыта компенсируется его повышением - в слое 0-10 см, поэтому в общем слое 0-40 см средняя разница между вариантами опыта и контролем не существенная, кроме варианта №5 с сидеральным паром, где гумуса больше на 7,25% в сравнении с контролем.
Таким образом длительное применение чистого пара в зернопаровом севообороте без внесения органических удобрений или при их недостаточном количестве (внесение только соломы), приводит к снижению содержания гумуса в почве. Замена чистого пара сидеральным в зернопаровом севообороте и регулярное внесение в почву соломы, позволили сохранить содержание гумуса на исходном уровне.
Таблица 2 - Содержание органического вещества (гумуса) в почве стационара в 2021 году, %
|
Вариант опыта |
Глубина отбора образцов |
|||||||
|
0 – 10 см |
10 - 20 см |
Среднее 0-20 см |
20 - 40 см |
Среднее 0-40 см |
||||
|
1. Контроль |
3,17 |
- |
3,34 |
- |
3,25 |
3,01 |
- |
3,17 |
|
2. N45 |
3,53 |
+0,36 |
3,31 |
-0,03 |
3,42 |
2,55 |
-0,47 |
3,13 |
|
3. Солома + N45 |
3,37 |
+0,20 |
3,21 |
-0,13 |
3,29 |
2,54 |
-0,47 |
3,04 |
|
4. Солома |
3,76 |
+0,59 |
3,16 |
-0,18 |
3,46 |
2,44 |
-0,57 |
3,12 |
|
5. Солома + сидерат |
3,73 |
+0,56 |
3,55 |
+0,21 |
3,64 |
2,91 |
-0,10 |
3,40 |
|
НСР0,5 |
|
0,51 |
|
0,27 |
|
|
0,21 |
|
Дальнейший анализ данных по урожайности сельскохозяйственных культур после каждого внесения сидерата (по ротациям) в севообороте показал, что влияние на урожайность комплексного внесения сидерата и соломы со временем изменялось (табл. 3). В 1-ю ротацию севооборота урожайность после применения двух видов пара (контроль – чистый пар и вариант 5 – сидеральный пар) была на одном уровне; во 2-ю ротацию урожайность после сидерального пара была на 11,7% выше; после 3-го внесения сидерата - урожайность увеличилась на 18%; после 4-го внесения сидерата - урожайность увеличилась по сравнению с чистым паром на 36,5% (по данным 2018-2021 гг.). Чистый пар способствует постепенному снижению плодородия, обусловленному минерализацией почвенного органического вещества при отсутствии внесения органических удобрений.
Таблица 3 - Влияние регулярного внесения соломы (5т/га) и сидерата на урожайность сельскохозяйственных культур по ротациям зернопарового севооборота, ц/га (2001 - 2021гг)
|
1 ротация |
2 ротация |
3 ротация |
4 ротация |
|
|
1.Контроль (без удобрений) |
19,05 |
21,8 |
14,87 |
14,46 |
|
2.N45 |
24,60 |
24,46 |
16,30 |
21,75 |
|
3.Солома + N45 |
24,48 |
25,36 |
17,90 |
21,42 |
|
4.Солома |
20,35 |
23,36 |
13,20 |
17,23 |
|
5.Солома + сидерат |
18,70 |
24,36 |
17,60 |
19,74 |
|
НСР 0,5 |
5,5 |
1,9 |
1,8 |
3,7 |
Применение сидерального пара с регулярным внесением в почву соломы сохраняет плодородие почвы и продуктивность на более высоком уровне.
Заключение. Иммобилизация азота в наших опытах наблюдалась лишь в 1-й год внесения соломы, в дальнейшем наступает баланс азота между его потреблением почвенными микробами и возвращением в почву при их естественном отмирании. Это показывает вариант с регулярным внесением после зерновых культур соломы без азота, где не только не снижается урожайность, а обеспечивается достоверная среднемноголетняя прибавка урожайности на 1,3 ц/га (7,5%).
Через 20 лет применения чистого пара без внесения удобрений в зернопаровом севообороте снизилось среднее содержание гумуса в пахотном горизонте на 9,6% от исходного, регулярное внесение соломы без минерального азота снизило гумус на 4%, чуть больше потери при внесении азота без соломы - 5%, применение соломы с азотом – 8,6% потерь гумуса в слое 0-20 см. И только сидеральный пар при регулярном внесении соломы обеспечили сохранение гумуса в пахотном горизонте на исходном уровне.
В 1-ю ротацию севооборота урожайность культур после применения двух видов пара (чистого пара - на контроле и сидерального) была на одном уровне; во 2-ю ротацию урожайность после сидерального пара была на 11,7% выше; после 3-го внесения сидерата - урожайность увеличилась на 18%; после 4-го внесения сидерата - урожайность увеличилась по сравнению с чистым паром на 36,5%. Таким образом, отмечена возрастающая со временем эффективность сидерального пара по фону регулярного внесения соломы перед чистым паром без внесения органических удобрений.
1. Vasbieva, M. T. Izmenenie agrohimicheskih pokazateley dernovo-podzolistoy pochvy Predural'ya pri dlitel'nom primenenii udobreniy / M. T. Vasbieva // Pochvovedenie. 2021. № 1. S. 90-99. DOIhttps://doi.org/10.31857/S0032180X21010135 EDN: https://elibrary.ru/XAKKPA
2. Merzlaya, G.E. Effektivnost' dlitel'nogo primeneniya biologizirovannyh sistem udobreniya / G. E. Merzlaya // Agrohimiya. 2018. № 10. – S. 27-33. – DOIhttps://doi.org/10.1134/S0002188118100113 EDN: https://elibrary.ru/YMFRHN
3. Merzlaya, G. E. Issledovanie ustoychivosti agrocenozov pri dlitel'nom primenenii udobreniy na dernovo-podzolistoy pochve / G. E. Merzlaya // Pochvovedenie. 2021. № 3. S. 355-362. DOIhttps://doi.org/10.31857/S0032180X21030126 EDN: https://elibrary.ru/OYEELE
4. Sorokin, I. B. Rastitel'noe organicheskoe veschestvo kak osnova pochvennogo plodorodiya / I. B. Sorokin, E. V. Titova, L. V. Kasimova // Zemledelie. 2008. № 1. S. 14–15. EDN: https://elibrary.ru/IJAAZH
5. Sorokin, I. B. Vliyanie bioresursov agrocenozov na produktivnost' i ekologicheskuyu ustoychivost' agrolandshaftov / I. B. Sorokin, E. V. Titova, E. A. Sirotina, L. A. Malinovskaya, L. V. Petrova // Problemy agrohimii i ekologii. 2014. № 2. S. 19-23. EDN: https://elibrary.ru/SHOGEP
6. Resursy organicheskih udobreniy v sel'skom hozyaystve Rossii (Informacionno-analiticheskiy spravochnik) / Pod red. A. I. Es'kova. Vladimir: VNIPTIOU, 2006. 200 s.
7. Korzhov, S. I. Vliyanie polevyh kul'tur i priemov biologizacii na sohranenie pochvennogo plodorodiya / S. I. Korzhov, T. A. Trofimova, G. V. Kotov // Plodorodie. 2017. № 6(99). S. 25-28. EDN: https://elibrary.ru/YMJWMB
