Плодородие темно-каштановых почв Приуралья и приемы его воспроизводства

Одной из главных задач современного земледелия является проблема регулирования плодородия почв, которая направлена на решение вопросов повышения их производительности. Практически вся пашня Республики Казахстан находится в зоне «рискованного» земледелия, где среднее количество осадков не превышает 300 мм в год. Почвы Казахстана подвержены многим неблагоприятным природным факторам и поэтому проблема воспроизводства плодородия почв приобретает особое значение.

Со времени освоения целины в степном Приуралье [1] содержание гумуса в почве уменьшилось на 17-30%. По обощенным данным [2] в сухостепной зоне с пребладанием обыкновенных и южных черноземов на 97 % и в сухостепной зоне с каштановыми почвами на 90 % площади потери гумуса составляли 20-30 %. Несколько меньше потери гумуса в сухостепной зоне по сравнению со степной обусловлены, в первую очередь, более низкими урожаями сельскохозяйственных культур, меньше выносом элеменотов питания из почвы, меньшей насыщенностью севооборотов пропашными культурами.

Основными причинами потерь гумуса пахотными почвами являются:

-   несбалансированность структуры посевных площадей по массе растительных остатков, поступающих в почву;

-   усиление минерализации органического вещества в результате интенсивной обработки и повышения степени аэрации почв;

-   разложение и биодеградация гумуса под воздействием физиологически кислых убодрений;

-   усиление минерализации в результате осушительной и оросительной мелиорации;

-   дефляция и эрозия почв.

Органическое вещество играет разнообразную роль как в формировании характериных признаков почвы, так и в протекании различных процессов трансформации и питания растении. Все группы органического вещества почв, т.е. свежие органические остатки, детрит (органические остатки различной степени разложения, переходная группа от свежих органических остатков к гумусовым веществам), отдельные группы гумусовых веществ выполняют значимую, но различную роль в почвообразовании, плодородии и питании растении.

В основе воспроизводства плодородия почв лежат биохимический круговорот органического вещества и составляющие его отдельные процессы и механизмы. Оно зависит не только от содержания и качества органического вещества, но и от интенсивности процессов преращения веществ в почве, идущих с участием различных групп органических веществ.

Функции, связанные с генезисом почв, формированием ее морфологических признаков, вещественного состава и свойств:

- формирование специфического органопрофиля;

- агрегатообразование с участием гумусовых и глиногумусовых соединений;

- формирование сложенияи влияние гумусовых веществ на водно-физические свойства почвы;

- формирование лабильных миграционно-способных соединений и вовлечение минеральных компонентов почвы в биохимический круговорт;

- формирование сорбционных, кислотно-основных и буферных свойств почвы.

Функции, связанные с прямым участием органических веществ в питаний растнений:

-  источник элементов минеральных питания высших растений (азот, фосфор, калий, кальции, микроэлементов);

-  источник органического питания для гетеротрофных организмов и влияние на биологическую и биохимическую активность;

-  источник СО₂ в приземном слое воздуха и влияние на продуктивность фотосинтеза;

-  источник биологически активных веществ в почве, оказывают влияние на рост и развитие растений, мобилизацию питательных веществ и т.д. (природные ростовые вещества, ферменты, витамины и др).

К основным приемам по регулированию количества и состава гумуса относятся внесение в почву навоза, оставление на поле соломы зерновых культур, возделывание сидератов, многолетних трав и бобовых культур.

В решении проблемы повышения плодородия почв в засушливых условиях решающее значение имеет оставление на поле соломы зерновых культур. С одной стороны это ресурсосберегающий прием в технологии возделывания зерновых культур, так как не нужно тратить средства на сбор и транспортировку соломы с поля (65 % общих затрат на уборку), с другой – органическое вещество соломы оказывает многостороннее положительное влияние на физические, химические и биологические показатели плодородия почвы [3]. Солома внесенная в качестве мульчирующего материала, долго сохраняется на поверхности поля и оказывает влияние не только на водный и температурный режимы, но и на биологическую жизнь почвы, сокращает ее эрозию.

По данным исследований ЗКАТУ имени Жангир хана [4, 5] в 4-польных зернопаровых севооборотах с озимыми культурами по черному пару остается достаточное количество органического вещества в виде соломы, стерни и корневых остатков для поддержания баланса гумуса. Содержание гумуса определялось после окончания каждой рота­ции 4-польных севооборотов с посевами озимых культур и яровой пшеницы по черному пару. Исходное определение проведено после полного освоения севооборотов. Весь период исследований применялась плоскорезная обработка, поэтому основная часть орга­нического вещества соломы и пожнивных остатков поступала в по­верхностный слой почвы. Масса корневых остатков также была выше в верхней части пахотного слоя почвы.

За 12 лет изменения содержания гумуса в пахотном слое соста­вили 0,05-0,07 %, в севооборотах с озимыми культурами значения положительные, с яровой пшеницей - отрицательные. Наибольшие из­менения отмечены за первую ротацию севооборотов, где была выше продуктивность культур и поступление соломы в почву (таблица 1).

Таблица 1

Изменения содержания гумуса (%) в пахотном слое почвы за три ротации 4-польных севооборотов с озимыми культурами и яровой пшеницей по черному пару [5]

 

Рота- ции	Содержание гумуса в слое почвы (см)				Отклонения содержания гумуса за ротацию в слое почвы (см)
	0-10	10-20	20-30	0-30	0-10	10-20	20-30	0-30
Пар – озимая рожь – яровая пшеница - ячмень
Исход.	3,12	3,05	3,04	3,07	0	0	0	0
1	3,24	3,09	3,01	3,11	+0,12	+0,04	-0,03	+0,04
2	3,32	3,11	2,96	3,13	+0,08	+0,02	-0,05	+0,04
3	3,39	3,11	2,91	3,14	+0,07	0	-0,05	+0,1
В среднем					+0,27	+0,06	-0,13	+0,07
Пар – озимая пшеница – яровая пшеница - ячмень
Исход.	3,12	3,05	3,04	3,07	0	0	0	0
1	3,22	3,09	2,99	3,10	+0,10	+0,04	-0,05	+0,03
2	3,31	3,09	2,93	3,11	+0,09	0	-0,06	+0,01
3	3,37	3,10	2,88	3,12	+0,06	+0,1	-0,05	+0,01
В среднем					+0,25	+0,05	-0,16	+0,05
Пар – яровая – яровая пшеница – ячмень
Исход.	3,12	3,06	3,04	3,07	0	0	0	0
1	3,19	3,05	2,97	3,07	+0,07	0	-0,07	0
2	3,21	3,02	2,88	3,04	+0,02	-0,03	-0,09	-0,03
3	3,25	3,00	2,80	3,02	+0,04	-0,02	-0,08	-0,02
В среднем					+0,13	-0,05	-0,24	-0,05

 

Благодаря оставлению соломы на поверхности поля и плоскорезной обработке почвы в верхнем 0-10 см слое почвы накопление гумуса за три ротации в севооборотах с озимыми культурами, где больше поступление органических остатков, составило 0,25-0,27 %, а в севообороте с яровой пшеницей по пару – в 2 раза меньше.

В слое 10-20 см накопление органического вещества происходило в основном за счет корневых систем растений, поэтому в севооборотах с озимыми отмечено увеличение гумусированности почвы только на 0,05-0,06 %, а в севообороте с яровыми культурами, имеющими более слабое развитие подземных органов, складывался дефицит гумуса на такую же величину.

В нижней части пахотного слоя потери гумуса отмечены во всех севооборотах и изменялись от 0,13 до 0,24 % при отмеченной выше зависимости от возделываемых культур. Следует отметить стабильность процесса снижения содержания гумуса в глубоких слоях почвы во время всех ротаций севооборота.

Таким образом, насыщение севооборотов озимыми культурами следует рассматривать как один из биологических приемов, направленных на воспроизводство органического вещества в почве при одновременном росте продуктивности пашни. Имеющая место дифференциация пахотного слоя по плодородию, характерная для длительного применения плоскорезной обработки почвы, не оказывала отрицательного влияния на урожайность культур, которая оставалась достаточно устойчивой на протяжении длительного периода исследований.

Основным, широко применяемым местным органическим удобрением является навоз – источник всех тех элементов, которые входят в состав растений. Кроме того, с навозом вносится в почву большое количество микроорганизмов, которые разлагают органическое вещество навоза и почвы и тем самым переводят питательные вещества в доступную для растений форму.

По данным ЗКАТУ имени Жангир хана [5] использование в зернопаровых севооборотах навоза и сидератов на фоне оставляемой соломы зерновых культур повышает содержание гумуса в почве (таблица 2)

Таблица 2

Изменения содержания гумуса (%) в пахотном слое почвы при использовании навоза и сидератов [5]

 

Сево-оборот	Содержание гумуса в слое почвы (см)				Отклонения содержания гумуса за ротацию в слое почвы (см)
	0-10	10-20	20-30	0-30	0-10	10-20	20-30	0-30
1	3,25	2,99	2,76	3,00	+0,04	+0,01	-0,10	-0,02
2	3,27	3,10	3,05	3,17	+0,16	+0,12	+0,19	+0,15
3	3,29	3,08	2,97	3,11	+0,08	+0,10	+0,11	+0,09
Примечания: - Севообороты:  1 Черный пар, Озимая рожь. Просо, Ячмень.  2 Черный пар (40 т/га навоза), Озимая рожь, Просо, Ячмень.  3 Черный пар, Озимая рожь, Яровая пшеница, Ячмень, Донник (на сидерат) - Исходное содержание гумуса по слоям почвы (см): 0-10 - 3,21 %, 10-20 - 2,98 %, 20-30 - 2,86 %, 0-30 - 3,02 %.

 

При использовании навоза за ротацию севооборота содержание гумуса в пахотном увеличилось на 0,15 %. Изменения его содержания от +0,12 % в слое почвы 10-20 см до +0,19 % на глубине 20-30 см.

Запашка си­дератов под черный пар по­вышала содержание гумуса в пахотном слое на 0,09 %. При использовании зеленого удобрения увеличение гумусированности почвы равномерное по слоям, в то время как при запашке навоза наибольшие изменения отмечены на глубине 20-30 см.

По данным балансовых расчетов [6, 7], накопление пожнивно-корневых остатков при запашке сидератов увеличивало поступление органического вещества в 1,9 раза, внесении навоза – в 7,7 раза. В результате максимальное накопление гумуса обеспечивается в полевом севообороте с запашкой навоза – 10,16 ц/га, что на 5,04 т/га больше, чем при использовании сидератов. В зернопаровом севообороте без применения органических удобрений расчетное накопление гумуса составляет 3,08 ц/га.

Таким образом, совместное применение различных приемов биологизации зонального земледелия: насыщение севооборотов озимыми культурами, оставление на поле соломы, внесение навоза в паровое поле, возделывание сидеральных культур обеспечивают устойчивую продуктивность пашни и воспроизводство почвенного плодородия в 4-5-польных севооборотах.

При всем важном значении навоза в повышении плодородия почвы в засушливых условиях, применение его ограничивается из-за недостаточного количества, причем в первую очередь его вносят в кормовых прифермских и овощных севооборотах [8]. Поэтому в современных экономических условиях использование соломы и сидератов в качестве органических удобрений следует рассматривать как важнейший составной элемент системы земледелия, основанной на широком привлечении биологических методов воспроизводства почвенного плодородия в зональных полевых севооборотах.

 

Литература:

1.      Кененбаев, С.Б. Гумусовое состояние темно-каштановых почв Приуралья / С.Б.Кененбаев // Вестник с.-х. науки. - 1996. - № 10. – С. 7-13.

2.      Федорин, Ю.В. Гумусовое состояние почв пахотных угодий // Земледелие. - 1988. - № 3. – С. 25-26.

3.      Кольбе, Г. Солома как удобрение. Пер. С нем. А.Н. Кулюкина / Г.Кольбе, Г.Штумпе. – М. : Колос, 1972. – 88 с.

4.      Вьюрков, В.В. Сохранение и повышение плодородия темно-каштановых почв Приуралья / В.В.Вьюрков // Земельные отношения на современном этапе: проблемы, пути решения. Материалы межд. научн. – практ. конф.- Оренбург, 2004. – С. 185-192.

5.      Вьюрков, В.В. Биологизация земледелия и воспроизводство плодородия почвы в полевых севооборотах Приуралья / В.В. Вьюрков // Наука и образование. – 2007. - № 3 – С. 15-22.

6.      Рыскалиева, Б.Ж. К методике расчета баланса гумуса в земледелии / Б.Ж. Рыскалиева, В.В. Вьюрков // Приоритетные направления развития животноводства и ветеринарии в условиях рынка: опыт, проблемы и перспективы. Мат. научн.-практ. конф., посвящ. 80-летию Карасаева А.А. – Уральск, 2007. – С. 116-119.

7.      Вьюрков, В.В. Баланс гумуса и потребность в органических удобрениях в полевых севооборотах Приуралья / В.В.Вьюрков, Б.Ж. Рыскалиева // Приоритетные направления развития животноводства и ветеринарии в условиях рынка: опыт, проблемы и перспективы. Мат. научн.-практ. конф., посвящ. 80-летию Карасаева А.А. – Уральск, 2007. – С. 92-96.

8.      Шульмейстер, К.Г. Повышение плодородия почвы в сухой и полупустынной степях Поволжья и Приуралья / К.Г.Шульмейстер, И.И.Лисниченко, В.В.Вьюрков и др. // Вестн. с.-х. науки, 1991. - № 4.- С. 95-101.