Россия
УДК 631.17 Сельскохозяйственная технология
В полевом опыте изучено гумусное состояние агрочерноземов после освоения 27-летней дерновинной залежи. Показано, что вовлечение залежи в сельскохозяйственный оборот способствует накоплению Сгумуса на второй и третий год после запашки растительных остатков (6880-6541 мгС/100г) и способствует увеличению содержания щелочегидролизуемых соединений гумуса в 1,6 раза в течение первого года функционирования агроценоза.
агрочернозем, гумус, подвижный гумус, залежь, пшеница, кукуруза
Одним из возможных путей сохранения и воспроизводства почвенного плодородия является перевод земель из пашни в залежь. На этих участках в результате смены различных травянистых фитоценозов происходит накопление органического вещества, содержание и запасы которого в почве служат основным критерием оценки ее плодородия, а в последние годы все чаще рассматриваются и с точки зрения экологической устойчивости почв как компонента биосферы [1]. Гумусное состояние почв, как наиболее информативная характеристика, определяющая другие свойства почвы является основным индикатором трансформации почвенного плодородия залежных земель. Важность оценки содержания углерода в почвах определяется их значимой ролью в глобальном цикле углерода, а также в функционировании почвы, ее плодородии, поддержании видового разнообразия почвенных организмов и обеспечении прочих экосистемных функций [2; 3; 4; 5]. Нецелевое использование пахотных земель приводит к сокращению земельно-ресурсного потенциала территорий, требует эффективного вовлечения их в сельскохозяйственный оборот и оценки состояния плодородия [6].
Цель исследования – оценка содержания, структуры и запасов гумусовых веществ в агрочерноземах Чулымо-Енисейской лесостепи после освоения залежи.
Объекты и методы исследования. Исследования проведены в 2021-2023 гг. в землепользовании ООО «КХ Родник» Балахтинского района, расположенного в Чулымо-Енисейской лесостепи. Объектами исследования в производственном опыте явились агрочерноземы глинисто-иллювиальные типичные тяжелосуглинистого гранулометрического состава и культуры звена севооборота пшеница – пшеница – кукуруза, которые возделывались без удобрений и средств защиты. Посев культур осуществлялся по обработанной в 2020 году 27-летней дерновинной залежи.
Для оценки гумусного состояния почв пределах поля была выделена учетная делянка общей площадью по 10 000 м2. Перед посевом культур и после их уборки ежегодно провели отбор почвенных образцов в 10-ти кратной повторности с глубины 0-20 см. В образцах определяли: влажность термовесовым методом, плотность сложения по Качинскому, гумус по Тюрину; углерод водорастворимого органического вещества (Сн2о) – методом бихроматной окисляемости по И.В. Тюрину [7]; углерод щелочерастворимого органического вещества (С 0,1 н NаОН) и в его составе углерод гуминовых (Сгк) и фульвокислот (Сфк) – в 0,1 н NaOH-вытяжке по И.В. Тюрину в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой [8]. Статистическая обработка полученных результатов проведена методом дисперсионного анализа и описательной статистики [9].
Результаты и обсуждение. Агрочерноземы в посевах яровой пшеницы, возделываемой по обработанной залежи, характеризовались высоким и очень высоким содержанием гумуса (10-11 %) с незначительным и небольшим варьированием показателя в пространстве (Сv = 8-20 %). Функционирование залежной экосистемы в течение 27 лет определило накопление органического вещества в 0-20 см слое агрочернозема. Процессы трансформации растительных остатков залежной экосистемы в течение первого года привели к существенному пополнению в почве гумусовых веществ. Прирост Сгумуса в почве по сравнению с весенним периодом составил 284 мгС/100. Пик накопления углерода гумусовых веществ в почве приходился на предпосевной период в 2022 году. Перед посевом яровой пшеницы концентрация Сгумуса здесь достигала 6880 мгС/100. Процессы минерализации растительных остатков залежной экосистемы в течение летнего влагообеспеченного периода привели к снижению в почве гумусовых веществ. По сравнению с весенним периодом оно составило 280 мгС/100. На третий год после запашки растительных остатков залежи отмечалась стабилизация в содержании Сгумуса. Среднестатистическое содержание Сгумуса в посевах кукурузы по срокам отбора образцов оценивалось близкой величиной и изменялось от 6559 до 6542 мг/100г.
Существенное пополнение пула легкоминерализуемого органического вещества в агрочерноземе отразилось на концентрации подвижных соединений гумуса. Органические соединения, экстрагируемые 0,1 н NaOH, являются продуктами гумификации и рассматриваются как “молодые” гумусовые кислоты [10]. Водорастворимые и щелочегидролизуемые соединения гумуса являются ближайшим источником энергии и питательных элементов для растений и предохраняют стабильный гумус от глубокой деструкции. После запашки растительных остатков залежи уже в весенний период 2021 года отмечено увеличение на 20 % водорастворимого гумуса (p = 0,050) и на 49 % щелочегидролизуемых гумусовых веществ (p = 0,010). Заметное увеличение гуминовых кислот в составе щелочегидролизуемых соединений свидетельствует об улучшении качества подвижного гумуса в залежной почве. Размер относительного накопления гуминовых кислот в составе гумуса зависит от биологической активности почв. Чем она выше, тем относительно меньше накапливается подвижных, слабо полимеризованных компонентов. Количество водорастворимого гумуса в почве изменялось от 35 до 25 мгС/100г, что обусловлено высокой лабильностью этого компонента и ускоренной его минерализацией. Процессы минерализации растительных остатков залежной экосистемы в посевах кукурузы привели к снижению в почве углерода водорастворимой фракции к осеннему периоду до 15 мгС/100г.
При возделывании первой пшеницы по обработанной залежи к послеуборочному периоду отмечен прирост СNаОН на 559 мгС/100г. В первый год распашки залежи он достиг максимальной величины за период наблюдений (1533 мгС/100). В посевах второй пшеницы в севообороте отмечалась схожая динамика щелочегидролизуемого гумуса и существенное накопление молодых гумусовых кислот в агрочерноземе. Прирост СNаОН оценивался величиной 325-345 мгС/100 в течение вегетационного сезона. В почве агроценоза кукурузы отмечено также повышение концентрации щелочегидролизуемого углерода на 19 мг/100г по сравнению с весенним периодом. Пополнение почвы щелочегидролизуемыми соединениями гумуса к послеуборочному периоду свидетельствует о процессах минерализации лабильного органического вещества почвы, находящейся длительно в залежном состоянии. В целом, содержание щелочегидролизуемого углерода в агрочерноземе на третий год после распашки оценивалось на достаточно высоком уровне (1043-1062 мг/100г).
Количественные оценки углерода в компонентах гумусовых веществ определяются характером использования почвы. Результаты показывают, что в гумусе агрочерноземов Чулымо-Енисейской лесостепи преобладали соединения, составляющие фонд стабильного гумуса. В почве, где культуры возделывались по обработанной залежи без удобрений и средств защиты растений, отмечено, что доля стабильных соединений гумуса не превышала 82 %. Подвижные гумусовые вещества, переходящие в жидкую фазу, имели невысокую долю – 15-19 %. В составе подвижного органического вещества доминировали молодые гумусовые кислоты, извлекаемые щелочным гидролизатом. Доля щелочерастворимых гумусовых веществ составляла 18 % от запасов Сгумуса. В структуре гумуса агрочерноземов доля водорастворимых соединений невелика (0,4 %).
Оценка запасов гумусовых веществ в агрочерноземе позволила установить тенденцию их снижения в звене севооборота пшеница – пшеница - кукуруза от 123 до 111 т/га. Запасы водорастворимого гумуса отличались стабильностью и изменялись от 0,4 до 0,6 т/га. Минерализация растительных остатков сопровождалась тратами запасов щелочегидролизуемых компонентов от 25 до 18 т/га. Соотношение запасов подвижных гуминовых и фульвокислот в агрочерноземе оценивалось в среднем 1,4-1,5 и соответствовало хорошему качеству гумуса. Таким образом,
Заключение. Функционирование культур севооборота без применения средств защиты и минеральных удобрений на фоне обработанной залежи сопровождается сохранением потенциального плодородия почв. Процессы трансформации растительных остатков залежной экосистемы приводили к существенному пополнению в почве гумусовых веществ. Максимальное накопление Сгумуса в почве отмечалось на второй и третий год после запашки растительных остатков (6880-6541 мгС/100г). Установлено увеличение содержания щелочегидролизуемых соединений гумуса в 1,6 раза в течение первого года функционирования агроценоза.
1. Кирюшин В.И. Концепция оптимизации режима органического вещества в агроландшафтах /В.И. Кирюшин, Н.Ф. Ганжара, И.С. Кауричев и др. М.: Изд-во МСХА, 1993. 99с. EDN: https://elibrary.ru/WLFHIL
2. Кураченко Н.Л., Трубников Ю.Н. Влияние удобрений и мелиорантов на структурно-агрегатное состояние серых лесных почв и содержание в них лабильных гумусовых веществ // Агрохимия. 2002. № 5. С. 17-21. EDN: https://elibrary.ru/BFUWTK
3. Сидоров А.С. Устойчивость содержания органического углерода в условиях системы органического земледелия на примере агрохозяйства в Калужской области //Агрохимический вестник, 2020. № 3. С. 75-76. DOI: https://doi.org/10.24411/1029-2551-2020-10045; EDN: https://elibrary.ru/TNHKIT
4. Humus substances content in agrochernozems using for cultivation of oilseeds in the Kansk forest-steppe / O. A. Vlasenko, N. L. Kurachenko, O. A. Ulyanova [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science : III International Scientific Conference: AGRITECH-III-2020: Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies, Volgograd, Krasnoyarsk, 18–20 июня 2020 года / Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. Vol. 548. Volgograd, Krasnoyarsk: Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020. P. 62043. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/548/6/062043; EDN: https://elibrary.ru/FGLHQG
5. Связь структурно-агрегатного состава чернозема типичного слабоэродированного с содержанием и составом подвижных гумусовых веществ при разложении растительных остатков / М. Н. Масютенко, Н. П. Масютенко, А. В. Кузнецов и др. // Достижения науки и техники АПК. 2022. Т. 36. № 7. С. 5–11. DOI: https://doi.org/10.53859/02352451_2022_36_7_5; EDN: https://elibrary.ru/DSJOTS
6. Пути сохранения и повышения плодородия почв Красноярского края : Научно-практические рекомендации / Е. В. Алхименко, Е. Н. Белоусова, О. Н. Вебер [и др.]. – Красноярск : Министерство сельского хозяйства и торговли Красноярского края, 2020. – 48 с. EDN: https://elibrary.ru/GDBNWL
7. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. 487 с.
8. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. Л.: Наука, 1980. С.119-121.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Альянс, 2014. 351 с.
10. Ульянова О.А., Кураченко Н.Л., Чупрова В.В. Влияние системы удобрения на плодородие чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи // Агрохимия. 2010. № 1. С. 10-19. EDN: https://elibrary.ru/MBWYPF
