Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Плодородие черноземных почв и приемы его воспроизводства в условиях Центрального Предкавказья. Монография
.pdf
х
накапливают соответственно 44,8; 44,3 и 41,5 кг/га азота. Далее по культурам
наблюдается убывание в ряду горох (39,2) – озимая пшеница после занятого
пара (27,9) – озимая пшеница после кукурузы на силос (24,8) – озимая пшеница после гороха (24,7) – яровой рапс (17,9 кг/га) (табл. 3).
Таблица 3– Масса элементов питания, поступивших в почву
с растительными остатками с.-х. культур, кг/га.
Культура
севооборота
Содержание основны
Масса растительных
остатков, т/га
элементов питания,
% от абс. сухого
вещества
корн. пожн. всего N P2O
K2O N P2O5 K2O
5
Масса основных
элементов питания,
поступивших в почву
с растительными
остатками, кг/га
Горох+овес з/к
Озимая пшеница
Озимый ячмень
Кукуруза на силос
Озимая пшеница
Горох
Озимая пшеница
Яровой рапс, с 2010
– подсолнечник
В среднем на 1 га
1,6 3,5 5,1 0,95 0,24 0,45 48,8 12,2 22,9
1,9 4,3 6,2 0,45 0,20 0,90 27,9 12,4 55,8
2,5 5,8 8,3 0,50 0,20 1,00 41,5 16,6 83,0
1,8 4,1 5,9 0,75 0,30 1,64 44,3 17,7 96,8
1,6 3,9 5,5 0,45 0,20 0,90 24,8 11,0 49,5
0,9 1,9 2,8 1,40 0,35 0,50 39,2 9,8 14,0
1,6 3,9 5,5 0,45 0,20 0,90 24,7 11,0 49,5
0,8 2,1 2,9 0,62 0,22 1,2 17,9 6,4 34,8
33,6 12,1 50,8
По количеству фосфора и калия преобладают кукуруза на силос, озимый ячмень, озимая пшеница, идущая после занятого пара, и занятый пар. В
целом по севообороту с массой растительных остатков в почву поступает
33,6 кг/га азота, 12,1 фосфора и 50,8 калия.
Следовательно, сельскохозяйственная культура оказывает существенное влияние на формирование органического вещества почвы
51
, за счет посту-
пающих пожнивно-корневых остатков и как следствие возвращение в почву
части питательных элементов, при этом сбалансированность культур в севообороте по количеству и качеству оставляемого растительного материала играет существенную роль.
3.3. Баланс гумуса в севообороте
Для воспроизведения органического вещества в почве необходимо оставлять на поле менее ценную часть урожая –
солому, измельченные стебли
пропашных культур. Роль стерни и растительных остатков трудно переоценить: влияние мульчи из стерни и растительных остатков делают ее незаменимой при расширенном воспроизводстве плодородия почв, они являются
важной составляющей ускорения почвообразования в агроценозе. Чем больше будет накоплено на поверхности почвы растительных остатков, тем
больше приближается культурный
почвообразующий процесс к естественному процессу почвообразования, за счет которого природа создала высокое
потенциальное плодородие черноземов.
Представленный в таблице 4 расчет баланса гумуса в севообороте показывает, что за ротацию севооборота как с биологизированной, так и рекомендованной системой удобрений обеспечивается положительный баланс
гумуса, который составляет 25,3 и 3,2 т/га соответственно, то
есть биологизированная система удобрений с внесением навоза и заделкой растительных
остатков предыдущих культур обеспечивает гораздо большее количество гумуса на гектар. Использование послеуборочных остатков растений и побочной продукции (соломы, стеблей кукурузы, подсолнечника, гороха и других
культур) как органического удобрения обеспечивает энергетику почвообразовательного процесса черноземов в агроценозах.
52
Таблица 4 – Расчет баланса гумуса в севообороте
Расход гумуса,
Приход гумуса,
Баланс,
Культуры севооборота
кг/га
кг/га
кг/га
Биологизированная система удобрений
Горох + овес з/к 892,2 5666,4 4774,2
Озимая пшеница 1650,5 1939,6 289,1
Озимый ячмень 3322,0 12975 9653
Кукуруза на силос 1269,9 4702,1 3432,2
Озимая пшеница 1670,8 1207,75 –463,1
Горох 1450,0 8746,0 7296
Озимая пшеница 1824,3 1829,4 5,1
Подсолнечник 1402,0 1720,0 318,0
Итого по севообороту
13481,7 38786,2 25304,5
Рекомендованная система удобрений
Горох + овес з/к 1001,7 3574,6 2572,9
Озимая пшеница 2093,2 1432,1 –661,1
Озимый ячмень 1530,6 1771,0 240,4
Кукуруза на силос 1266,3 2981,0 1714,7
Озимая пшеница 1747,6 1248,5 –499,1
Горох 1306,0 673,4 –632,6
Озимая пшеница 1901,2 1330,1 –571,1
Подсолнечник 838,0 1894,3 1056,3
Итого по севообороту
11684,7 14905,0 3220,4
Рекомендованная система удобрений предусматривает внесение эле-
ментов минерального питания вдвое больше по сравнению с биологизиро-
53
ванной, в связи с чем формируется большая вегетативная масса сельскохозяйственных растений, которые потребляют на формирование своего урожая
высокое количество питательных веществ, также эта система не предусматривает оставление растительных остатков на поле, практически вся их масса
отчуждается, и незначительный положительный баланс гумуса обеспечивается за счет пожнивно-корневых остатков.
3.4. Влияние предшественников и основной обработки почвы
на биологическую активность почвы
Обработка почвы изменяет условия жизнедеятельности микроорганизмов и, таким образом, оказывает существенное влияние на синтез и разрушение органического вещества. Поэтому одним из основных критериев оценки
различных приёмов обработки почв являются показатели количественного
содержания и качественного состава гумуса. При выборе
способа обработки
следует исходить из необходимости направленного регулирования процессов
накопления и расходования гумуса.
По данным отечественных и зарубежных авторов, интенсивная глубокая обработка почвы способствует более быстрому разложению и большим
потерям гумуса. Безотвальная мелкая, поверхностная и особенно «нулевая»
обработки почвы несколько изменяют процесс превращения органического
вещества. Здесь в более плотной почве
снижается разложение свежих органических остатков, что способствует их лучшей гумификации и сокращению
потерь гумуса по сравнению с глубокой вспашкой, где в аэробных условиях
происходит более быстрый распад органики до простых веществ.
М. Ширинян и В. Кильдюшкин (2008) подчеркивают, что механическая
обработка является фактором регулирования гумусного состояния почвы.
Разрыхление почвы и
свободный доступ кислорода в нее способствуют бур-
ной микробиологической деятельности и усилению минерализации гумуса.
54
Следовательно, для ослабления процессов минерализации гумуса необходима минимизация обработки почвы – замена глубоких поверхностными и
плоскорезными обработками.
В экспериментах ученых Белгородской ГСХА лучший эффект получен
от разноглубинной основной обработки почвы в севооборотах, где вспашку
проводили лишь под пропашные и озимые культуры после многолетних трав,
а поверхностную или плоскорезную и другие приемы
безотвальной обработки почвы – под остальные культуры севооборота. За последние годы установлено, что на серых лесных почвах замена вспашки плоскорезной и поверхностной обработкой под кукурузу не привела к ухудшению физических
и биологических свойств почвы, способствовала большему сбережению влаги и энергозатрат, не влияла на засоренность посевов и не
снижала урожайность зеленой массы кукурузы. Это связано с тем, что содержание гумуса на
вариантах плоскорезной и поверхностной обработки почвы с заделкой органических удобрений в верхний 0–10 см слой почвы повышалось на 0,05–
0,1%, а на вариантах со вспашкой его содержание за период исследований
оставалось постоянным (В.Н. Наумкин и др., 2005).
П.
А. Котяк и Е.В. Чебыкина (2008) считают, что для сохранения плодородия необходимо обрабатывать почву без оборота пласта. Локализация
органических остатков и удобрений в верхних горизонтах почвы способствует почвообразовательному процессу по типу дернового, близкого к естественным природным условиям, что приводит к увеличению содержания гумуса. При этом важное
значение имеют растительные остатки, стимулирующие
развитие численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов.
По мнению оппонентов, при безотвальных обработках содержание гумуса незначительно увеличивается лишь в верхнем слое пахотного горизонта, а в нижнем, наоборот, уменьшается.
55
Растительные остатки – это прежде всего источник микроорганизмов и
физиологически активных веществ, проявляющих токсическое влияние на
культивируемые растения.
В серии работ, проводившихся Э.А. Головко с соавторами (1981), было
показано, что стерня и другие пожнивные остатки, которые в условиях безотвального рыхления образуют на поверхности почвы мульчирующий слой,
во влажные холодные весны вызывают
резкое угнетение роста кукурузы,
пшеницы и люцерны. Ингибирующим началом в мульче является патулин
(25–50 мкг/г), продуцируемый Penicillium utricae Bainer.
При разрушении растительных остатков освобождается значительное
количество аминокислот, которые также присутствуют в корневых выделениях из семян. Отдельные конституционные аминокислоты в стерильных условиях способны угнетать рост высших растений, однако при совместном
внесении нескольких
аминокислот наблюдается благоприятное их влияние на
урожай растений.
Поскольку органическое вещество служит для большинства микроорганизмов источником энергии и питательных веществ, при мелкой обработке
они концентрируются в верхних слоях, при глубокой – более равномерно по
всему корнеобитаемому слою.
М.К. Зинченко (2009) отмечает, что интенсивность разложения целлюлозы обуславливается приемом основной обработки
почвы. Наиболее активный распад ткани (43%) отмечен на высокоинтенсивном минеральном фоне
по отвальной вспашке. Максимальная токсичность грибного комплекса наблюдается по плоскорезной обработке.
Вспашка почвы, обеспечивающая равномерное крошение и перемешивание обрабатываемого слоя, способствовала более ровному распределению
растительных остатков в толще почвы, что благоприятствует развитию практически всех групп микроорганизмов.
56
По результатам исследований О.К. Боронтова и др. (2001), ежегодная
обработка почвы без оборота пласта сдерживала интенсивность минерализационных процессов, отчего потери гумуса уменьшились на 38,2% в сравнении с контролем – отвальной вспашкой. Однако это привело к расслоению
пахотного горизонта по содержанию гумуса: повышению его содержания в
слое 0–15 см и уменьшению в слое
15–30 см. Отрицательное последствие
дифференциации пахотного слоя по содержанию гумуса устранялось в комбинированной (отвально-плоскорезной) системе обработки почвы. Потери
гумуса были на 25,2% меньше, чем на контроле.
Лучшим вариантом признано сочетание комбинированной обработки
почвы при ежегодном внесении 10 т навоза и N
53P56K53
кг на 1 га севооборот-
ной площади. Это способствовало сохранению содержания гумуса практически на исходном уровне, то есть на начало ротации севооборота. При этом
улучшился качественный состав гумуса: возросло содержание углерода гуминовых кислот на 0,4 абсолютных процента и фульвокислот – на 0,02%.
Соотношение углерода гуминовых кислот к фульвокислотам возросло в 2,09
раза, что
свидетельствует о преобладании синтетических процессов гумусообразования. Вместе с ростом подвижной части гумусовых веществ произошло накопление негидролизуемого остатка в общем содержании углерода
до 55%.
По данным А.И. Беленкова, А.А. Холод и В.П. Шачнева (2010), в условиях сухостепной зоны каштановых почв Нижнего Поволжья максимальная
микробиологическая активность почвы отмечалась в
вариантах с отвальной и
плоскорезной обработками на 20–22 см под яровую пшеницу и со средней и
мелкой глубиной обработок под ячмень.
Поскольку органическое вещество служит для большинства микроор-
ганизмов источником энергии и питательных веществ, при мелкой обработке
57
они концентрируются в верхних слоях, при глубокой – более равномерно по
всему корнеобитаемому слою.
Д.А. Ткаченко и др. (2005) отмечают, что повышение активности почвенной биоты при проведении отвальной обработки почвы прежде всего обусловлено оптимизацией ее агрофизического состояния. Вспашка приводит к
разуплотнению почвы, увеличению в ней доли пор аэрации в сравнении
с
безотвальными обработками, что особенно благоприятно для микроорганизмов при достаточном количестве влаги.
Как показали результаты исследований В.И. Фаизовой, В.С. Цховребова и А.М. Никифоровой (2011), численность микроорганизмов и их активность в том или ином слое почвы определяются количеством пищи (органической массы) для них, поэтому при
бесплужных способах обработки наиболее биологически активным является верхний 0–10 см слой почвы. Безотвальные способы основной обработки почвы приводят к биологической разнокачественности пахотного слоя чернозема южного, с постепенным угасанием микробиологической активности с поверхности вглубь горизонта, характерной для целинных почв. При вспашке формируется пахотный горизонт
с наиболее высокой микробиологической
активностью среднего 10–20 см
слоя почвы и наименьшей – верхнего 0–10 см слоя.
Распад поступающего в почву органического вещества, являясь одним
из звеньев биологического круговорота, обеспечивает устойчивость биоценозов в целом, формирует гумус почв. Энергия и характер разложения органических остатков растительного происхождения в ходе физических и химикобиологических превращений в почве в
совокупности определяют в ней жиз-
ненные формы различных микроорганизмов.
Высокое содержание легкоразлагаемых органических соединений азота
способствует интенсивной минерализации остатков, наличие устойчивых
веществ замедляет их переработку микроорганизмами. Особенно значитель-
58
ны эти различия на начальных этапах разложения, с развитием процесса минерализации и усилением контакта разлагающейся массы с почвой они постепенно сглаживаются. Довольно точным интегральным показателем качества органического вещества, от которого зависит интенсивность его разложения, является отношение углерода к азоту (C:N).
Растительные остатки с широким отношением С:N не обеспечивают
достаточного количества азота для метаболизма микроорганизмов при их
высокой активности. Когда быстрометаболизируемые субстраты (углеводы)
истощаются, лимитирование питания сменяется от азота к углероду.
В системах земледелия при разработке способов повышения плодородия почв центральное место отводится севооборотам – влиянию сельскохозяйственных культур и их чередованию на биологические свойства почв.
Изучение биологической активности
почвы под культурами севооборота, определение оптимальных параметров биологических показателей, обеспечивающих расширенное воспроизводство плодородия почв, приблизит возможность целенаправленного регулирования этих процессов.
Предшествующая культура в некоторой степени определяет физические параметры почв, а также количество и качество поступающих растительных остатков, разлагаемых микроорганизмами и являющихся источниками формирования органического вещества
почвы.
Направленность почвенных процессов может быть охарактеризована
таким показателем, как интенсивность разложения целлюлозы.
Исследования по определению биологической активности почвы проводились в многолетнем стационарном опыте по изучению влияния культур
севооборота и способов обработки почвы опытной станции СтГАУ.
Наблюдения за распадом хлопчатобумажной ткани показывают, в
среднем за годы исследований, что активность
59
целлюлозоразлагающих мик-
роорганизмов почвы под посевами озимой пшеницы в зависимости от предшественников и удобрений находится в пределах от 33,9 до 70,1%.
В общей биомассе растительных остатков, оставляемых полевыми
культурами после уборки урожая, доля пожнивных значительно меньше, чем
корневых. Почвенные микроорганизмы намного активнее разрушают пожнивные остатки гороха с содержанием азота 2,1–2,5% и величиной С:N 17–20,
интенсивно
разрушаются растительные остатки горохоовсяной смеси, с соотношением С:N 20–24, медленнее – пожнивные остатки кукурузы с содержанием азота 1,13% и отношением С:N равным 39. Известно, что «молодые»
по составу органические компоненты растительных остатков разрушаются
быстрее, чем «старые».
В благоприятные по увлажнению годы наиболее выражено проявляется
влияние предшественника и способа обработки почвы. Необходимо отметить, что верхнему слою (0–20 см) свойственна бóльшая биогенность. Это
связано с достаточным увлажнением при оптимальном прогревании слоя
почвы и хорошем доступе к нему кислорода, что обеспечивает здесь развитие
аэробной микрофлоры. После занятого пара на варианте рекомендованной
системы удобрений разложилось 65,8%, после гороха целлюлазная активность ниже на 3,1%, а после кукурузы на
силос – на 7,9%.
В соответствии со шкалой О.Е. Пряженниковой (2011), по которой, если выраженность процесса выше 80%, то интенсивность разложения целлюлозы очень сильная, от 50 до 80% – сильная, от 30 до 50% – средняя, от 10 до
30% – слабая и менее 10% – очень слабая, интенсивность разложения целлюлозы характеризуется как сильная. Растительные остатки гороха, содержащие
в своем составе
больше азота, интенсивнее минерализуются еще в летнеосенний период после уборки предшественника, что вызывает снижение целлюлазной активности в период активной вегетации озимой пшеницы.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]