Спросить
Войти
Восстановление агрофизических и агрохимических свойств почвенных ресурсов пахотных земель сидерацией смешанными агросообществами Restoration of agrophysical and agrochemical properties of soil resources of arable lands of sideration by mixed agricultural communities
УДК 631.4 DOI 10.24411/2658-3569-2020-10028 Гребенников Александр Михайлович,
доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, ФГБНУ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева», г. Москва Grebennikov A.M., gream1956@gmail. com
Аннотация. В результате замены традиционной отвальной вспашки на менее затратные способы основной обработки пахотных почв, агроэволюции и недостаточного поступления удобрений часто происходит деградация агрофизических и агрохимических свойств почвенных ресурсов, сопровождающееся ухудшением плотности сложения, порового и структурного состояния почв, уменьшением содержания органического вещества и элементов питания растений, а также проявлением других негативных явлений в почвах пашни. Использование в качестве сидератов смешанных агросообществ при правильном подборе компонентов в эти смеси может быть эффективным средством повышения потенциального и эффективного плодородия пахотных черноземов, улучшения их агрохимических и агрофизических свойств.
Summary. As a result of replacing traditional dump plowing with less expensive methods of basic processing of arable soils, agroevolution and insufficient fertilizer intake, the degradation of agrophysical and agrochemical properties of soil resources often occurs, accompanied by a deterioration in the density of addition, pore and structural condition of the soil, a decrease in the content of organic matter and plant nutrition elements, as well as other negative phenomena in the arable soils. Using mixed agricultural communities as siderates with the correct selection of components in these mixtures can be an effective means of increasing the potential and effective fertility of arable chernozems, improving their agrochemical and agrophysical properties.
При освоении и использовании почвенных ресурсов в земледелии в результате замены традиционной отвальной вспашки на менее затратные способы основной обработки почв (плоскорезная обработка, дискование и т. д.), агроэволюции и недостаточного поступления удобрений часто происходит деградация агрофизических и агрохимических свойств почвенных ресурсов, сопровождающееся ухудшением плотности сложения, порового и структурного состояния почв, уменьшением содержания органического вещества и элементов питания растений, а также проявлением других негативных явлений в почвах пашни [1 — 3].
Для устранения негативных последствий уплотнения почв, разрушения ее структуры, повышения уровня органического вещества и улучшения всего комплекса агрохимических свойств, определяющих уровень плодородия целесообразно внесение больших доз органических удобрений, которые могут поступать в почву в виде сидератов и зависит от их биомассы и количества элементов питания, иммобилизированных в сбалансированных количествах органическим веществом зеленого удобрения [4].
С другой стороны в некоторых работах было показано, что наиболее высокой продуктивности агроценозов можно добиться, если использовать не чистые, а смешанные посевы культур [5 — 7 и др.], что делает их перспективными для применения в качестве сидератов. Правильно подобронные компоненты в сидеральные смеси (в смысле их экологической и аллелопатической совместимости) в сравнении с чистыми посевами этих культур позволяют значительно увеличить продуктивность агроценозов, что позволяют значительно увеличить продуктивность культурной составляющей агроценозов, что часто сопровождается вытеснением сорной растительности из агросообщества [8, 9 и др.]. увеличением поступления органического вещества и элементов минерального питания в почву [10, 11 и др.]. Использование таких агросообществ, по сравнению с сидерацией чистыми посевовами культур, составляющих эти агроценозы, может быть более эффективным средством улучшения агрофизических, агрохимических и микробиологических свойств почв, определяющих их плодородие [12, 13 и др.].
Целью исследований являлась оценка влияния фактора смешивания посевов (агроценотического эффекта) в сидеральных агросообществах на предотвращение
деградации агрофизических (плотности, структурного состояния) и агрохимических показателей почв (содержания гумуса, подвижного фосфора и обменного калия), определяющих уровень их плодородия.
Для оценки объемной массы и фактора структурности применяли общепринятые методики, представленные в [14], определения содержания гумуса по Тюрину и подвижного фосфора по Чирикову были выполнены в соответствии с [15]. Все исследования были проведены как пахотном (0 - 25 см), так и в подпахотном слое (25 -40 см) в вариантах полевого опыта с чистыми посевами кукурузы сорта Бемо, сои сорта Октябрьская, подсолнечника сорта Енисей, пайзы сорта Удалая и их бинарными смесями. Опыты проводились в 2001 — 2005 гг. в 3-х повторениях на стационаре Петринского опорного пункта Почвенного института им. В.В. Докучаева (Курская обл.). На учетной площади каждой делянки, составляющей 280 м (5.6 х 50), сплошным методом определяли величину биологического урожая сидеральных культур и урожайность озимой и яровой пшеницы, которые по годам исследований чередовались с посевами сидератов. Почвы опытного участка были представлены тяжелосуглинистыми мощными типичными черноземами.
Для оценки влияния фактора смешивания посевов на изменение исследуемых показателей был разработан метод построения вариантов сравнения [16]. Суть этого метода состояла в расчетном построении для каждого смешанного агросообщества варианта сравнения из соответствующих чистых посевов таким образом, чтобы единственным различием между смешанным агросообществом и вариантом сравнения было наличие фактора смешивания в первом случае и отсутствие - во-втором. Удовлетворяющий этим условиям вариант сравнения выглядит следующим образом: Vs = (Sum W^^ik — Рш)) / Sum W/, где Vs — вариант сравнения,Sum - знак суммы,Wi -доля i-той культуры в смешанном посеве, определенная как количество семян этой культуры, отнесенных к норме высева, соответствующей нормальным по плотности посевам (W;- = Qi/Ni), Р1П и Р^ — соответственно начальное (до закладки опыта) и конечное (после его завершения) значение исследуемого показателя в чистых посевах i -той культуры. Если в процессе проведения опыта было получено одно значение исследуемого показателя только при завершении опыта Р1, то оно использовалось в приведенной формуле вместо разности Р^ — Р1п. Применение этого метода позволяло сопоставить исследуемые показатели в смешанных и чистых посевах культур при соблюдении принципа единственности различия. Для оценки значимости влияния фактора смешивания на свойства почв в зависимости от их типа распределения использовался tкритерий Стьюдента для случая неравных дисперсий сравниваемых последовательностей, Б-критерий Фишера и непараметрический метод Краскела-Валлиса.
В пахотном и подпахотном горизонтах черноземов наблюдалось снижение объемной массы почв, увеличения содержания в них гумуса и подвижного фосфора по делянкам вариантов опыта за период его проведения. Отмечалась также тенденция увеличения фактора структурности под смешанными посевами по сравнению с чистыми (табл. 1).
Таблица 1. Средние изменения объемной массы, содержания тлтмуса. подвижного фосфора за время проведения: и значения фактора
структур НОСТТГ-____
Варианты опыта Изменение о бъемной массы, гУсм3 Значение фактора Изменение содержания
| \\& \\ т \\ ■ • .ч подвижного фосфора, мг" на ЮО г ттпчпм
Пахотный торнзожг
Кужургуза -0.05 92 3 0.4S 0.9
Соя -0.06 93. 1 0.30 1.3
Подсолнечник -0.04 95 5 0.47 0.6
Пайза -0.04 94-.4- 0.33 1.4
Кукуруза -+- соя -0.10 96.2 0.65 2.3
Кукуруза -+- пайза -0.05 94.2. 0.53 1.7
Соя -+- пайза -0.06 95. 1 0.5S 2.1
Соя -Ь подсолнечник -0.09 97.S 0.62 2.2
Найза — подсолненик -0.13 98.5 0.73 2.4
Подпахотный горизонт
Кукуруза -0.04 91.1 0.25 0.5
Соя -0.03 91 8 0.09 0.5
Подсолнечник -0.02 93.9 0.13 0.4
Пайза -0.02 93.3 0.07 0.6
Кукуруза -+- соя -0.0S 94- <5 0.37 15
Кукуруза -+- паша -0.04 92.<5 0.03 0.5
Соя -+- пайза -0.05 93.е 0.35 1.3
Соя -+- подсолнечник -0.07 94 <5 0.39 15
Пайза — подсолненик -0.09 96.3 0.37 1.6
Полученные результаты позволили построить варианты сравнения (ВС) и оценить агроценотический эффект (АЭ), представляющий разность между значениями исследуемых свойств почв под агросообществами (АС) и соответствующими значениями ВС (табл. 2). Статистически достоверные величины АЭ указаны в таблице 2 жирным курсивом.
Таблица 2. Влияние фактора смешнвания на исследуемые свойства
типичных черноземов.
Бариашы Изменение Значение Изменение соде^^кання
опыта оъемной ыассы. фактора подвижного
г. см- стРУкт}Тностн^ фосфора мг
на ЮО г почвы
АС ВС A3 АС ВС АЭ АС ВС A3 АС ВС A3
ГТа^готнын горизонт
Кукуруза -Ь соя О.Ю О.Об 0.04 96.2 92. 7 i. J О. «S3 О. 39 О. 2 4 2.3 1.1 1.2
Кукуруза -+- - - ООО 94 2 93 4 O.S О. S3 О. 41 0.12 17 12 0.5
ттлйзл 0.05 0.05
Соя -Ь панза О.Об 0.05 O.Ol 95.г 93. 1.3 О. 54 О. 36 О. IS 2.1 1.4 0.7
Соя -+- - - - 97.В 94.3 3. 5 О. 62 О. 4 О О. 2 2 2.2 l.O 1.2
подсолнечник o.os 0.05 0.04
Пайза — - - - 9Е.5 95.0 3.5 О. 66 О. 43 О. 23 2.4 l.O 1.4
подсолнечник 0.13 0.0-+ 0.09
Подпахотный горизонт
Кукуруза -+- соя О.OS 0.04- 0.04 93.6 91.5 2.1 О. 4О 0.13 0.2 7 1.5 O.S l.O
Кукуруза -+- - - - 92.6 92.2 0.4 0.07 0_14 -0.1 0.5 О.б ттяй-^я 0.04- о.оз O.Ol 0.1
Соя -+- пайза 0.05 о.оз 0.02 93.6 92.5 1.1 О. 32 О.Ю О. 2 2 1.3 0.6 0.7
Соя -+- - - - 94.6 92.8. 1.8 О. 33 О.ОЗ О.ЗО 1.5 О. 5 l.O
подсолнечник 0.07 о.оз 0.04
Пайза — - - - 96.3 93.9 2. 7 0.3S 0.12 О. 23 1.6 O.S 1.1
подсолнечник О.OP 0.02 0.07
Влияние агроцентического эффекта в указанных агросообществах приводило к существенному снижению объемной массы почв. Вклад агроцентического эффекта в общий сидеральный эффект, рассчитанный как процентное отношение АЭ к АС, для пахотного горизонта под этими агросообществами соответственно составил 40, 44 и 69%. Для подпахотного горизонта эти величины были соответственно равны 50, 57 и 78%.
В результате воздействия фактора смешивания значимое улучшение фактора структурности как в слое 0 - 25, так и 25 - 40 см произошло под теми же агросообществами: кукуруза + соя, соя + подсолнечник и подсолнечник + пайза. Доля вклада агроценотического эффекта в общее увеличение фактора структурности в пахотном горизонте под исследуемыми агросообществами оказалась равной 3.7 - 3.8%, в подпахотном горизонте — 1.9 - 2.9%.
Влияние фактора смешивания привело к значимому увеличению содержания гумуса в слое 0 - 25 см под всеми агросообществами, в слое 25 - 40 см - под 4 из 5. Доля вклада агроценотического эффекта в общее увеличение содержания гумуса в пахотном горизонте под исследуемыми агросообществами оказалась равной 23 - 45%, в подпахотном горизонте под 4 агроценозами (за исключением варианта кукуруза + пайза) эти величины составляли 54 - 77%.
Взаимовляние культур в агросообществах кукуруза + соя, соя + подсолнечник и подсолнечник + пайза выразилось в значимом увеличении содержания подвижного фосфора в пахотном и подпахотном горизонтах на 1.2 - 1.4 и на 1.0 - 1.1 мг Р2О5 на 100 г почвы, что, согласно зонально-провинциальных нормативов [17], являлось эквивалентным внесению соответственно 150 - 175 и 125 - 138 кг/га Р2О5. Доля фактора смешивания в общем сидеральном эффекте в обоих почвенных горизонтах под этими агросообществами превышала 50%. Следует отметить, что воздействие фактора смешивания в указанных агросообществах, связанное с улучшением исследуемых агрохимических свойств, было более выраженным по сравнению с таким же воздействием на рассматриваемые агрофизические свойства. Так, количество значимых агроценотических эффектов в агросообществах для агрохимических свойств превышало аналогичную величину для агрофизических свойств как в пахотном, так и в подпахотном горизонте.
Исследуемые свойства почв были достаточно тесно связаны со средней продуктивностью агросообществ, урожайностью последующих зерновых культур и влиянием на эти показатели агроценотического эффекта (табл. 3).
Таблица 3. Влияние агроценотического эффекта на продуктивность
агросообществ н урожайность после дую щих зерновых культур
Варианты опыта Средняя продуктивность. г/м2 сухого вещества Средняя урожайность зерновых культур, ц/га
АС ВС АЭ АС ВС АЭ
Кукуруза + соя 894 512 3 82 33.4 30.9 2.5
Кукуруза + пайза 653 561 91 31.0 30.4 0.6
Соя 4- пайза 682 457 225 32.0 31.4 0.6
Соя + подсолнечник 855 547 308 32.8 31.8 1.0
Пайза + подсолнечник 985 614 371 33.9 31.3 2.6
Об этом свидетельствовали преимущественно высокие значения коэффициентов корреляции между показателями, представленными в таблице 3 и исследуемыми почвенными свойствами (табл. 4).
Таблица 4. Коэффициенты корреляции межд,& значениями свойств почв и средними величинами продуктивности сидеральных агросооЬществ и урожайности зерновых культур (АС). между изменением величин этих показателей, обусловленных влиянием фактора смешивания (АЭ).
Исследуемые свойства почв Средняя продуктивность, г/м2 сухого вещества Средняя урожайность зерновых культур, ц га
АС АЭ АС АЭ
Объемная масса пахотного слоя -0 98 -0.81 -0.96 -0.83
Н - подпахотного -0.99 -0.92 -0.99 -0.84
стоя
Значение фактора структурности 091 0.93 0.S7 0.S1
в пахотном слое
Н - в подпахотном 0.S4 0.96 0.S2 0.S7
стое
Содержание гумуса в пахотном стое 1.00 0.99 0.96 0.79
- в подпахотном стое 0.71 0.87 0.86 0.46
Содержание подвижного фосфора б пахотном слое 0.38 0.94 0.97 0.S2
- в подпахотном стое 0.80 0.96 0.91 0.66
Как следует из изложенного, использование в качестве сидератов смешанных агросообществ при правильном подборе компонентов в эти смеси может быть эффективным средством повышения потенциального и эффективного плодородия пахотных черноземов. Происходящие при этом позитивные изменения агрохимических и агрофизических свойств могут быть не в одинаковой степени выражены. В рамках рассмотренного полевого опыта наиболее перспективными для восстановления плодородия типичных черноземов оказались сидеральные агросообщества кукуруза + соя, соя + подсолнечник и подсолнечник + пайза.
Использование сидеральных смешанных посевов экологически совместимых культур следует также использовать для устранения развития деградационных процессов в почвах, возникающих при нарушении выращивания сельскохозяйственных культур.
Список использованной литературы
