Влияние ресурсосберегающих технологий на содержание гумуса в черноземе выщелоченном северной лесостепи Западной Сибири

ПЛОДОРОДИЕ

doi: 10.24411/0044-3913-2020-10501 УДК 631.417.2:631.51.01:631.445.4

Влияние ресурсосберегающих технологий на содержание гумуса в черноземе выщелоченном северной лесостепи Западной Сибири

А. Н. ВЛАСЕНКО, академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, руководитель научного направления (e-mail: anatoly_ vlasenko@ngs.ru) П. И. КУДАШКИН, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Н. Г. ВЛАСЕНКО, академик РАН, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Сибирский научно-исследовательский институт земледелия и химизации сельского хозяйства СФНЦА РАН, пос. Краснообск, Новосибирский р-н, Новосибирская обл., 630501, Российская Федерация

Гумус как основное органическое вещество почвы обусловливает агрономически ценные свойства и продуктивность почв. Исследования проводили с целью определения влияния ресурсосберегающих технологий на содержание гумуса в черноземе выщелоченном северной лесостепи Западной Сибири. Работу выполняли в зало -женном в 2008 г. длительном стационарном полевом эксперименте по сравнительному изучению No-till и традиционной технологии, основанной на глубоком рыхлении почвы. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный среднемощный, средне-суглинистый. Образцы из 0...20 см слоя отбирали в двух трехпольных севооборотах, включающих два поля пшеницы и одно поле овса или полевых капустовых культур, которые выращивали с внесением NmP20 и комплекса средств защиты растений. При использовании No-till технологии на поверхности почвы накапливалось в среднем 367г/м2 воздушно-сухой массы растительных остатков и мульчи, что выше, чем на фоне традиционной технологии возделывания, в 1,8 раза. Содержание гумуса в слое почвы 0.20 см в начале второй ротации (2011 г.) в севообороте с капустовыми культурами в варианте с No-till технологией было выше на 0,27 %, чем при традиционной, а в севообороте с овсом, напротив, ниже на 0,22 %. После 11 лет выращивания культур содержание гумуса в слое 0.20 см в севообороте с овсом увеличилось на 0,25 %, с капустовыми культурами - на 0,68 %. В среднем по опыту величина этого показателя на фоне No- till технологии была на 0,37 °% выше, чем при традиционной. Наиболее значимые изменения в содержании гумуса отмечены в севообороте с капустовыми культурами, где оно увеличилось на 0,70 %, тогда как в варианте с овсом при обеих технологиях величина этого показателя была практически одинаковой, что свидетельствует о важности подбора культур для повышения почвенного плодородия.

Для цитирования: Власенко А. Н., Кудашкин П. И., Власенко Н. Г. Влияние ресурсосберегающих технологий на содержание гумуса в черноземе выщелоченном северной лесостепи Западной Сибири // Земледелие. 2020. № 5. С. 3-5. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10501.

В формировании плодородия почвы ведущую роль играет гумус как основное органическое вещество, которое определяет все агрономически ценные свойства и продуктивность почв. Поэтому одна из основных задач земледелия - сохранение и дальнейшее увеличение содержания гумуса в почве [1].

Большое количество пахотных земель испытывают антропогенную нагрузку в виде сокращения поступления растительных остатков, высокой аэрации пахотного слоя и изменения питательного режима. Из-за отказа от внесения органических и минеральных удобрений возникла серьезная проблема дегумификации пахотных почв и снижения плодородия в целом [2]. Распаханные земли часто подвержены воздействию водной и ветровой эрозии, и основные потери гумуса связаны с этими процессами. Интерес к гумусу в последние десятилетия вызван распространением ресурсосберегающих технологий, при которых не только

растительные остатки, но и удобрения накапливаются в верхнем (0...10 см) слое почвы, что снижает их эффективность [3].

Для уменьшения потерь гумуса необходимо также использовать комплекс агротехнических мероприятий, прежде всего, это почвозащитные севообороты с почвозащитной системой обработки. В исследованиях, проведённых на южных чернозёмах Западной Сибири и Северного Казахстана, установлено, что сокращение глубины и частоты механической обработки способствует существенному сокращению потерь гумуса благодаря снижению интенсивности процессов эрозии и минерализации органического вещества [4]. Аналогичные результаты были получены на черноземе выщелоченном южной лесостепи Западной Сибири, где при минимизации обработок почвы темпы убыли запасов гумуса в пахотном слое были в 1,5.2,0 раза слабее, по сравнению со вспашкой [5]. Длительное применение нулевой системы обработки при возделывании яровой пшеницы в зернопаровом севообороте с внесением азотных удобрений и использованием химических средств защиты от сорняков, включая подготовку пара, значительно снижало интенсивность минерализации почвенного органического вещества чернозема выщелоченного в Курганской области, что поддерживало более высокий уровень общего и лабильного гумуса

[6]. Система No-till обеспечивает улучшение питательного режима почвы, стимулирует ее биологическую активность, увеличивает содержание органического вещества и способствует образованию гуминовых веществ, которые улучшают физические, химические и биологические свойства почвы. Оставленная на поверхности почвы стерня разлагается с образованием различных гуминовых соединений в зависимости от отношения C:N и содержания лигнина. Это свидетельствует о том, что нужно заботиться не только о количестве стерни, которая остается на поверхности почвы, но и о ее качестве

[7]. В исследованиях, проведенных на типичных черноземах, показано, что система No-till оказывает благоприятное влияние на процесс гумусоо-бразования в слое 0.20 см, которое сопровождается накоплением N-NO3, N-NH4, подвижных форм фосфора и калия [8]. Результаты исследований на черноземе обыкновенном карбонатном южной сельскохозяйственной

Ы (D 3 ь

сл 2 О м о

зоны Ростовской области показали, что многолетнее использование ресурсосберегающих технологий способствует постепенной стабилизации гумусного состояния почвы. Содержание гумуса в пахотном горизонте чернозема обыкновенного на фоне прямого посева и минимальной обработки варьирует в пределах 4,2...5,0 %, что, согласно нормативам основных показателей плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения Ростовской области, соответствует оптимальному уровню [9]. На черноземе южном в Волгоградской области уже через 5 лет после перехода от традиционной обработки с оборотом пласта к нулевой отмеченатенденцияувеличения содержания гумуса на 0,18 % [10].

Цель исследований - изучить влияние ресурсосберегающих технологий на содержание гумуса в черноземе выщелоченном северной лесостепи Западной Сибири.

Работу проводили в длительном стационарном опыте, заложенном в 2008 г на опытном поле СибНИИЗиХ СФНЦА РАН, расположенном в северной лесостепи Западной Сибири. Оценку преимуществ и недостатков No-till технологии возделывания зерновых культур выполняли, в сравнении с традиционной технологией на основе безотвального глубокого рыхления. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный среднесуглинистый, средней мощности, содержание гумуса в слое 0.30 см 4,4 %, общего азота -0,34 %, валового фосфора - 0,30 %, подвижного фосфора и калия (по Чирикову) - соответственно 290 мг/кг и 130 мг/кг рН - 6,7.6,8 [11]. Традиционная технология ориентирована на максимально возможное сохранение пожнивных остатков, No-till - на сохранение растительных остатков на поверхности почвы, которое, наряду с исключением механической обработки, выступает одним из основополагающих ее принципов [12].

Схема опыта предусматривала следующие варианты:

обработка почвы с соответствующим способом посева (фактор А) - осеннее рыхление орудием со стойками СибИМЭ на глубину 25.27 см, предпосевная культивация на глубину заделки семян и посев сеялкой СЗП-3,6 (традиционная технология); посев по оставленной с осени стерне сеялкой с анкерными сошниками шириной 2 см о (технология No-till); rn севооборот (фактор В) - пшеница -^ пшеница - овес; пшеница - пшеница -о полевые капустовые (рапс, горчица | сарептская, редька масличная).

При обеих технологиях общим фо-® ном вносили минеральные удобрения S (N60P20) и комплекс средств защиты $ растений по единой схеме: протравливание семян зерновых фунгицидом, в фазе кущения зерновых обработка пшеницы баковой смесью грамини-цида и дикотицида, овса - только ди-котицидом, в фазе флаг-лист - начало колошения зерновых посевы пшеницы опрыскивали баковой смесью фунгицида и инсектицида против листостебель-ных инфекций и пшеничного трипса. Семена капустовых обрабатывали инсектицидным протравителем, в фазе розетки листьев посевы опрыскивали баковой смесью граминицида и дикотицида. Посев всех культур осуществляли до массового появления сорняков. Повторность опыта 3-кратная. Размер опытной делянки - 360 м2. До закладки опыта на поле два года подряд выращивали яровую пшеницу в качестве уравнительного посева и для создания хорошего стерневого фона. Урожайность этих посевов находилась на уровне 4,0 т/га. К началу закладки эксперимента в 2008 г на поверхности почвы накопилось 312 г/м2 воздушно-сухих растительных остатков.

Образцы почвы отбирали тростевым буром с глубины 0.20 см в 3-х кратной повторности [13] в реперных точках двух севооборотов с использованием No-till и традиционной технологий. Содержание гумуса определяли по методу Б.А. Никитина [14].

Наиболее доступный, экологически безопасный и дешевый источник органического вещества для почвы - растительные остатки, солома и зеленые удобрения (сидераты) [15, 16]. Возвращение в почву растительных остатков способствует поддержанию и улучшению ее качества и продуктивности, благодаря чему появляется возможность снижения объемов применения минеральных удобрений. Управление растительными остатками также может оказывать влияние на поглощение углерода, сохранение его в почве и сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу [17].

В нашем опыте при использовании No-till технологии на поверхности почвы накапливалось значительное количество растительных остатков и мульчи. В среднем за годы исследований их воздушно-сухая масса достигала 367 г/ м2, что было выше, чем на фоне традиционной технологии возделывания (209

г/м2), в 1,8 раза. Больше растительных остатков накапливалось после овса при выращивании по No-till технологии -405 г/м2, в варианте с традиционной технологией часть их заделывали в почву и на поверхности оставалось 234 г/м2 растительных остатков. После полевых капустовых величина этого показателя составляла 330 г/м2 и 185 г/м2 соответственно. Меньшее количество растительных остатков в этом варианте связано с более быстрым разложением капустных, в сравнении с овсом. Известно, что наибольшее количество легкоразлагаемых компонентов содержится в биомассе редьки масличной и соломе гороха, меньше - в соломе озимых и яровых зерновых, еще меньше - в остатках кукурузы, при этом соотношение C:N (при N=1) в надземной массе редьки масличной составляет 17, в корневой массе - 28, яровой пшеницы - 78 и 55 соответственно [18]. После яровой пшеницы, возделываемой по No-till технологии, в севообороте с овсом накапливалось 385 г/м2 растительных остатков, с редькой масличной - 330 г/ м2, по традиционной технологии - 252 и 201 г/м2 соответственно.

Содержание гумуса в слое почвы 0.20 см в начале второй ротации севооборотов (2011 г) в среднем было одинаковым при обеих технологиях. Однако в севообороте с капустовыми культурами отмечена тенденция его повышения при No-till технологии, в сравнении с традиционной, на 0,27 %, а в севообороте с овсом, напротив, снижения на 0,22 % (см. табл.). Существенных различий в содержании гумуса в зависимости от изучаемых приемов после первой ротации не установлено. После 11 лет выращивания культур гумусированность почвы в слое 0.20 см в севообороте с овсом увеличилась на 0,25 %, с капустовыми - на 0,68 %. При этом отмечена выраженная тенденция роста величины этого показателя в варианте с No-till технологией, по сравнению с традиционной, основанной на глубоком безотвальном рыхлении, в среднем по опыту на 0,37 %. Наиболее заметные изменения произошли в севообороте с капустовыми, в котором содержание гумуса при No-till технологии достоВлияние ресурсосберегающих технологий на содержание гумуса в черноземе выщелоченном в слое 0...20 см, %

Обработка почвы Севооборот Среднее

с овсом с капустовыми

No-till 4,50 5,00 4,75

Глубокое рыхление 4,78 4,73 4,75

Среднее 4,64 4,87

No-till 4,90 5,90 5,40

Глубокое рыхление 4,87 5,20 5,03

Среднее 4,89 5,55

НСР05 для обработки почвы и севооборота - 0,38, частных средних 0,54

верно возросло на 0,70 %, тогда как в варианте с овсом различий не наблюдали. Это подтверждают результаты сравнительной оценки интенсивности разложения целлюлозы под посевом яровой пшеницы. Было показано, что целлюлозолитическая активность почвы усиливается при систематическом прямом посеве по необработанной с осени стерне, в сравнении с технологией на основе глубокого безотвального рыхления и больше в севообороте с капустовыми. При выращивании пшеницы с обработкой почвы ее биологическая активность выше в севообороте с овсом [19].

Кроме того, было показано [20], что сохранение и накопление растительных остатков на поверхности почвы, наряду с введением в севооборот культуры со стержневой корневой системой, способствует постепенному запуску механизмов восстановления почвенных агрегатов, улучшению структуры почвы, созданию оптимальной плотности сложения, изменению питательного режима почвы.

Таким образом, длительное возделывание культур в севообороте по обеим технологиям способствует увеличению содержания гумуса в слое 0.20 см чернозема выщелоченного северной лесостепи Западной Сибири. При этом в варианте с No-till технологией оно возрастает сильнее, чем на фоне с традиционной технологией, основанной на глубоком безотвальном рыхлении. Наиболее заметное увеличение содержания гумуса при No-till технологии отмечено в севообороте с капустовыми культурами, что подтверждает важность подбора культур для повышения почвенного плодородия.

Литература.

Influence of resource-saving technologies on the humus content in leached chernozem of the Northern forest-steppe of Western Siberia

A. N. Vlasenko, P.I. Kudashkin, N.G. Vlasenko

Siberian Research Institute of Farming and Chemicalization of Agriculture of the SFRCAB of the RAS, pos.Krasnoobsk, Novosibirskiir-n, Novosibirskayaobl., 630501, Russian Federation

Abstract. Humus, as the main organic substance, determines the agronomically valuable properties and productivity of soils. The research aimed to determine the impact of resource-saving technologies on the content of humus in the leached chernozem of the Northern forest-steppe of Western Siberia. The work was carried out in a long-term stationary field experiment on the comparative study of no-till and traditional technology, based on the deep loosening of the soil. The stationary experiment was established in 2008. The soil of the experimental plot was leached medium-loamy medium-thick chernozem. The soil from the soil layer of 0-20 cm were sampled in two three-field crop rotations, included two fields of wheat and one field of oats or field cruciferous vegetables. The cruciferous crops were grown with the application of N60P20 and a complex of plant protection preparations. When using no-till technology, on average367g/ m2 of the air-dry mass of plant debris and mulch was accumulated on the soil surface, which is 1. 8 times higher than with traditional cultivation technology. The humus content in the soil layer of 0-20 cm at the beginning of the second rotation (2011) in the crop rotation with cruciferous crops in the variant with no-till technology was higher by 0.27% than in the traditional crop rotation, and in the rotation with oats, on the contrary, it was lower by 0.22%. In 11 years of growing crops, the humus content in the layer of 0-20 cm in the crop rotation with oats increased by 0.25%, with cruciferous crops - by 0.68%. On average, the value of this indicatoragainst the background of no-till technology was 0.37% higher than of the traditional one. The most significant changes in the humus content were noted in the rotation with cruciferous crops, where it increased by 0.70%, while in the variant with oats, the value of this indicator was almost the same for both technologies, which indicates the importance of crop selection for increasing soil fertility.

Author Details: A. N. Vlasenko, member of the RAS,D. Sc. (Agr.), head of research group(e-mail: anatoly_vlasenko@ngs.ru); 3 P. I. Kudashkin, Cand. Sc. (Agr.), senior re- ® search fellow;N. G. Vlasenko, member of the 2 RAS,D. Sc. (Biol.), chief research fellow. ®

For citation: Vlasenko AN, Kudashkin ^ PI, Vlasenko NG [Influence of resource- u saving technologies on the humus content in ® leached chernozem of the Northern forest- Z

steppe of Western Siberia].Zemledelie. 2020. 5 (5):3-5. Russian. doi: 10.24411/0044-3913- 0 2020-10501. g