Биологические ресурсы сохранения плодородия чернозёмов и повышения продуктивности агроценозов в южной лесостепи западной Сибири (стр. 2 )

В системе зернопарового севооборота содержание гумуса при длительном (15 лет) применении минеральных удобрений увеличилось на 0,04-0,32% (табл. 2) . Систематическое внесение соломы в дозе не менее 3,0 т/га в течение трех ротаций зернопарового севооборота сохраняет содержание гумуса на исходном уровне.

Таблица 2. - Содержание и запасы гумуса в слое почвы 0-20 см после третьей ротации зернопарового севооборота в зависимости от минеральных удобрений и соломы (среднее за гг.)

Вариант	Гумус, %	Отклонение содержания гумуса ± абс. %	Запасы гумуса, т/га
от исходного	от контроля
Без удобрений	6,67	-0,04	-	146,7
Солома	6,75	0,00	0,08	148,5
N12P18	6,72	0,04	0,05	147,8
N12P18 + солома	6,76	0,06	0,09	148,7
N17P34	6,81	0,10	0,14	149,8
N17P34 + солома	6,87	0,14	0,20	151,1
N30P54K18	6,97	0,32	0,30	153,3
N30P54K18 + солома	6,98	0,26	0,31	153,6
НСР05		0,18	0,16

Для более полной характеристики действия удобрений на гумусовый режим почвы важное значение имеет не только количественное содержание гумуса, но и его качественный состав. Под влиянием длительного применения навоза увеличилось содержание гуминовых кислот и снизилось содержание фульвокислот в сравнении с фоном без удобрений (рис. 2). Соотношение Сгк : Сфк составило - 2,67. Применение соломы в севообороте не оказывает существенного влияния на групповой состав гумуса. Установлено, что во фракционном составе внесение навоза и соломы снижает долю фракций Гк-1 и Фк-1 и увеличивает долю фракций Гк-2 и Фк-2. Систематическое применение минеральных удобрений увеличивает содержание суммы фракций Гк-1 + Фк-1.

Рис. 2. Групповой состав гумуса в слое почвы 0-20 см в зависимости от минеральных удобрений, навоза и соломы в зернотравяном севообороте, % от Собщ. (среднее за гг.)

Следовательно, для поддержания запасов гумуса и улучшения его качественного состава в черноземных почвах, наряду с повышением урожайности сельскохозяйственных культур, решающее значение имеет использование органических удобрений (навоз, солома) в сочетании с рациональным применением минеральных удобрений.

1.3 Азотный режим почвы. Содержание валового и нитратного азота в почве определялось видом, дозой удобрений и длительностью их систематического применения в севооборотах. В системе зернопарового севооборота после третьей ротации содержание валового азота в слое почвы 0-20 см при внесении минеральных удобрений (N30P54K18) увеличилось на 12% в сравнении с вариантом без удобрений. Систематическое внесение соломы как раздельно, так и в сочетании с минеральными удобрениями не оказывало влияния на содержание валового азота в почве. Отношение С : N, являясь объективным показателем обогащенности гумуса почвы азотом, достаточно стабильно (10,5-11,6) и не зависит от уровня удобренности.

Многолетние наблюдения за динамикой накопления нитратной формы азота в черноземе выщелоченном показали, что при длительном применении удобрений в севооборотах возрастает количество нитратного азота по всему профилю почвы. За счет внесения минеральных удобрений содержание нитратного азота в слое 0-40 см в среднем по зернопаровому се­вообороту увеличивается на 22-47 %; в метровом слое - на 10-31 %, в зернотравяном се­вообороте соответственно на 20-37 % и на % в зависимости от системы удобрений. Систематическое внесение навоза КРС в дозе 10 т на гектар севооборотной площади повышает содержание N-NO3 в диагностическом слое на 32%. Запахивание измельченной соломы в севооборотах в течение трех ротаций не оказывает существенного влияния на азотный режим черноземной почвы.

Включение в севооборот бобового компонента (люцерны 50 %) обеспечивает положительный баланс азота (21 кгN/га, интенсивность 119 %), за счет обогащения и вовлечения в круговорот биологического азота, доля которого в приходной статье баланса составляет более 80 % (рис. 3).

Рис. 3. Баланс (± кг/га) и интенсивность баланса (%) азота в севооборотах (среднее за гг.)

1.4 Фосфатный режим почвы. Систематическое применение фосфорных удобрений в течение трех ротаций зернопарового и зернотравяного севооборотов увеличивает запасы подвижного фосфора в почве соответственно на 42-136 кг/га и 108-198 кг/га в сравнении с исходным содержанием. Количество новообразованных фосфатов составляет 13-17% от внесенного с удобрениями фосфора. Прирост содержания Р2О5 в почве определялся нормой внесения фосфорных удобрений. Зависимость содержания подвижного фосфора в почве от внесенного количества Р2О5 с удобрениями высокая (r = 0,95-0,99).

При длительном применении навоза КРС содержание подвижного фосфора в почве в слое 0-20 см возрастает на 20% в сравнении с исходным содержанием (рис. 4). Существенных изменений после трёх ротаций севооборотов в содержании подвижного фосфора в почве при систематическом внесении измельченной соломы не установлено.

 

Рис. 4. Содержание подвижного фосфора в слое почвы 0-20 см в зависимости от минеральных удобрений, навоза и соломы в зернотравяном севообороте, мг/кг (среднее гг.)

Длительное систематическое применение удобрений в зернотравяном севообороте значительно изменяет качественный состав минеральных фосфатов, за счет существенного увеличения количества их активных форм (I-IVфракции) и, прежде всего рыхлосвязанных (Ca-P1 и Ca-P2). Накопление минеральных фосфатов в почве происходило в соответствии с увеличением дозы вносимых удобрений. Внесение навоза увеличивает их содержание на 10-19 % в сравнении с вариантом без удобрений. Солома не оказывает существенного влияния на фракционный состав фосфатов в почве. Систематическое внесение удобрений как минеральных, так и органических не приводит к ретроградации фосфат-ионов в черноземной почве.

Систематическое применение фосфорных удобрений в зернопаровом и зернотравяном севооборотах в дозах Р34-45 обеспечивает положительный баланс по фосфору с интенсивностью 136-157% и ежегодное увеличение подвижного фосфора в почве на 2-3 мг/кг. Внесение навоза в дозе 10 т/га пашни севооборота обеспечивает уравновешенный баланс по фосфору с интенсивностью 90%. При внесении только соломы ежегодный дефицит фосфора в почве составляет - 14-21 кг/га (табл. 3).

Таблица 3.- Баланс (± кг/га) и интенсивность баланса (%) фосфора при длительном применении удобрений в севооборотах (среднее за гг.)

Вариант	Баланс Р2О5, ± кг/га	Интенсивность баланса, %
Без удобрений	-24,3	4
Солома (3,0 т/га)	-13,8	32
Навоз 10 т/га	-3,4	90
N12P18	-5,6	77
N12P18 + солома (3,2 т/га)	4,4	123
N17P34	9,4	136
N17P34 + солома (3,6 т/га)	20,0	195

При использовании органоминеральной системы удобрений в зернопаровом севообороте положительный баланс по фосфору с интенсивностью 118-125% формируется при внесении соломы в сочетании с фосфорными удобрениями в дозе 18 кг д. в./га. Применение соломы на фоне внесения азотно-фосфорных удобрений в севооборотах увеличивает интенсивность баланса по фосфору на 21-77%.

Длительное (10-12 лет) применение фосфорных удобрений в дозах 34-45 кг/га позволяет достичь оптимального уровня подвижного фосфора мг/кг почвы. Для поддержания в почве созданного уровня подвижных фосфатов достаточно внесение фосфорных удобрений в дозах Р18 в сочетании с соломой.

1.5 Калийный режим почвы. Относительная стабильность в содержании обменного калия в почве на протяжении 15-18 лет при ежегодном выносе (25-37 кг/га) указывает на высокую мобилизационную активность черноземной почвы в возобновлении его запасов за счет необменных форм. Коэффициент вариации содержания обменного калия в почве для слоя 0-20 см по ротациям севооборотов и вариантам опытов составил 4-6 %.

Баланс и интенсивность баланса калия при длительном применении удобрений в севооборотах определялись видом удобрений и дозой их внесения. При систематическом применении навоза в дозе 10 т/га пашни формируется положительный баланс калия с интенсивностью более 100%.

Установлено, что органоминеральная система удобрений в севооборотах, основанная на применении соломы в дозе не менее 3,0 т/га в сочетании с азотно-фосфорными удобрениями (N12-17P18-34), обеспечивает бездефицитный баланс калия в почве и компенсирует его расход на формирование урожая (рис. 5).

При дефиците калийных удобрений солома является существенным источником пополнения почвенных запасов этого элемента.

 

Рис. 5. Баланс калия в слое почвы 0-20 см в зависимости от минеральных удобрений и соломы в зернопаровом севообороте (среднее за гг.)

1.6 Биологическая активность почвы. Состояние микробиоценоза почвы является одним из важнейших тестов влияния длительного применения удобрений на плодородие почвы и экологическую сбалансированность агроценоза.

Длительное использование минеральных удобрений и навоза в севооборотах стимулирует увеличение общей численности микроорганизмов и суммарной биологической активности на 3-21%. Коэффициенты минерализации (соотношение микроорганизмов на КАА/МПА) в удобренных вариантах изменились незначительно.

Биогенность почвы под влиянием соломы, используемой в качестве орга­нического удобрения, увеличивается на 4-7% и определяется содержанием валового азота в соломе. При внесении соломы пшеницы (C : N > 40) наблюдалось снижение агрономически важных групп микроорганизмов на 10-38 % (рис. 6). Минеральные удобрения нивелируют негативное влияние пшеничной соломы на почвенную биоту. При внесении гороховой соломы (C : N < 40) увеличивается численность: олигонитрофилов (на 26%), целлюлозоразрушающих микроорганизмов (на 28%) и нитрификаторов (на 17%) (рис. 7).

С повышением содержания валового азота в соломе увеличиваются темпы деструкции органического материала в почве (таблица 4). Установлено, что через шесть месяцев солома гороха разлагается на 44%, солома ячменя и пшеницы - соответственно на 35% и 20-26 %. Потери сухого вещества соломы гороха и ячменя через восемнадцать месяцев после внесения составляют 71-74% и более половины от первоначальной массы (58%) - соломы пшеницы.

Рис. 6. Влияние пшеничной соломы и минеральных удобрений на численность микроорганизмов в слое почвы 0-20 см в зернопаровом севообороте (среднее за гг.)

Рис. 7. Влияние соломы гороха и минеральных удобрений на численность микроорганизмов в слое почвы 0-20 см в зернопаровом севообороте (среднее за гг.)

Таблица 4. – Интенсивность минерализации соломы сельскохозяйственных культур в зависимости от содержания в ней валового азота и длительности экспозиции (среднее за гг.)

Культура	Содержание N в соломе, %	Экспозиция
6 месяцев	18 месяцев
потери сухого вещества, %
Пшеница по пару	0,70	26	58
Горох	1,40	44	74
Пшеница по гороху	0,98	20	58
Ячмень	1,26	35	71
НСР05	0,21	7,8	6,9

Установлено, что на нитрификационную способность черноземной почвы при использовании соломы пшеницы, гороха и органических остатков кукурузы (N - 0,78%) оказывает влияние содержание нитратного азота в почве в слое 0-40 см (рис. 8).