К вопросу о прогнозировании гумусного состояния пахотных черноземов



Длительное сельскохозяйственное использование черноземов выщелоченных приводит к существенному изменению их гумусного состояния, выражаемое не только запасами гумуса, но качественным его составом [1,2]. От количества и качества гумуса зависят основные элементы плодородия, начиная от агрофизических показателей и заканчивая буферной способностью почв. Как показали многолетних исследования кафедры почвоведения и агрохимии Государственного аграрного университета Северного Зауралья процесс дегумификации наиболее выражен в первые годы распашки целинных территорий. В последующие годы скорость дегумификации снижается [3]. Значительные потери гумуса в старопахотных черноземах выщелоченных объясняются высоким уровнем распаханности территории, изменением структуры севооборотов за счет увеличения площадей под зерновыми культурами при недостаточном уровне применения органических удобрений, а также развитием эрозионных процессов [4,5]. Для достижения бездефицитного баланса гумуса необходимо предусмотреть возможности дополнительного использования органических удобрений, так как при существующей в настоящее время системе земледелия запахиваемой соломы явно недостаточно для стабилизации органического вещества, а, следовательно, и сохранения элементов плодородия на высоком уровне.

Условия иметоды исследований

В основу написания статьи были использованы результаты многолетних исследований стационаров Государственного аграрного университета Северного Зауралья.

Стационар № 3. был заложен в 1968 году на целинном черноземе выщелоченном, часть стационара была распахана и до настоящего времени находится в пашне. Стационар расположен в 3-х километрах от деревни Мичурино Заводоуковского района Тюменской области, Почва — чернозем выщелоченный, тучный, среднемощный, среднесуглинистый на карбонатном лессовидном суглинке. В 1990 и 2006–2008 гг. кафедрой были проведены повторные исследования на целине и пашне, с целью анализа почвообразования в агроценозе.

Стационар по изучению органоминеральной системы удобрений кафедры почвоведения и агрохимии. Располагается в 1,5 км от деревни Утёшево Тюменского района. Почва на опытном поле — чернозем выщелоченный маломощный тяжелосуглинистый пылевато-иловый на карбонатном покровном суглинке. Изучалась органоминеральная система удобрений, рассчитанная на получение планируемой урожайности яровой пшеницы и овса 3,0; 4,0; 5,0 и 6,0 т/га. В качестве органических удобрений применялась солома, измельчаемая при уборке зерновых. Дозы минеральных удобрений рассчитывались ежегодно методом элементарного баланса.

Результаты исследований

Расчет баланса гумуса проводился по методике, предложенной ВНИПТИОУ. За весь период исследований баланс гумуса был отрицательным — 5,43–8,99 т/га. Потери гумуса по расчетам составили 0,34–0,41 т/га (табл.1).

Таблица 1

Баланс гумуса старопахотного чернозема выщелоченного в условиях Северного Зауралья (по ВНИПТИОУ), стационар № 3

Показатели	1968–1990гг.	1991–2007гг.
Минерализовалось гумуса, т/га	20,09	17,72
Образовалось гумуса, т/га	11,10	12,29
Баланс, т/га	-8,99	-5,43
За 1 год, т/га	-0,41	-0,34

Фактические данные также были отрицательными, однако существенно отличались от расчетных значений. В 1968–1990 гг. потери гумуса в слое 0–20 см составили 0,95 т/га, а в 1990–2006 гг. — 1,38 т/га. Несоответствие между фактическими и расчетными значениями указывает на то, что методики определения баланса гумуса являются условными и требуют значительных доработок к конкретным условиям.

Несоответствие результатов, полученных расчетным путем с фактическими данными наиболее сильно заметно при расчете баланса на вариантах с минеральной системой удобрений. За период 1995–2008 гг. на варианте без удобрений было запахано 28,7 т/га соломы, что составляет 43,5 % от общей массы растительных остатков (табл.2). Масса пожнивно-корневых остатков при отсутствии удобрений была на 8,5 т/га больше массы соломы, сформировавшейся на контроле. При внесении удобрений на 3,0 т/га зерна общая масса растительных остатков увеличилась до 84,7 т/га, из которой 47,6 % приходится на солому. Масса пожнивно-корневых остатков составила 44,3 т/га, что на 19 % выше контроля. Повышение уровня минерального питания на планируемую урожайность 4,0 и 5,0 т/га зерна позволило увеличить общую массу растительных остатков до 102,4 и 111,7 т/га соответственно. Солома при такой урожайности стала преобладающей по отношению к пожнивно-корневым остаткам, что объясняется увеличением надземной массы при формировании более высокой урожайности, но менее развитой корневой системой на полях с высоким агрофоном [6]. Масса соломы при внесении минеральных удобрений на 5,0 т/га зерна составила 59,4 т/га, а пожнивно-корневых остатков — на 12 % меньше, при этом необходимо учесть, что при выращивании однолетних трав, почве достаются только пожнивно-корневые остатки.

Таблица 2

Количество соломы и пожнивно-корневых остатков (ПКО), поступивших в почву за 1995–2008 гг., т/га

Варианты	Солома	ПКО	Общая масса	%, от общей массы
				Солома	ПКО
Контроль (солома — фон)	28,7	37,2	66,0	43,5	56,5
Фон + NPK на 3,0 т/га	40,3	44,3	84,7	47,6	52,4
Фон + NPK на 4,0 т/га	55,0	47,5	102,4	53,7	46,3
Фон + NPK на 5,0 т/га	59,4	52,3	111,7	53,2	46,8
Фон + NPK на 6,0 т/га	63,1	55,0	118,1	53,4	46,6

Максимальная насыщенность минеральными удобрениями существенно не повлияла на общую массу растительных остатков относительно варианта с NPK на 5,0 т/га — 118,1 т/га, из которых 63,1 т приходится на солому и 55,0 т/га на пожнивно-корневые остатки. Анализ растительных остатков, поступающих в почву при выращивании зерновых культур в зерновом с занятым паром севообороте показал, что с увеличением уровня питания, масса пожнивно-корневых остатков уменьшается с 56,5 до 46,8 % от общей массы растительных остатков.

Расчет баланса гумуса показал, что за 14 лет на контроле образовалось 7,90 т/га гумуса, при этом минерализовалось — 9,89 т/га (табл.3). Следовательно, при существующей системе земледелия и отсутствии удобрений за 14 лет было потеряно в пахотном слое 1,99 т/га гумуса (0,14 т за 1 год).

Таблица 3

Баланс гумуса чернозема выщелоченного при различном уровне минерального питания зерновых культур за 14 лет, т/га

Показатели	Варианты
	Контроль (солома— фон)	Фон + NPK на 3,0 т/га	Фон + NPK на 4,0 т/га	Фон + NPK на 5,0 т/га	Фон + NPK на 6,0 т/га
Минерализовалось гумуса	9,89	9,89	9,89	9,89	9,89
Образовалось гумуса	7,90	10,10	12,03	13,15	13,86
Баланс, т/га	-1,99	0,21	2,14	3,26	3,97
за 1 год, т/га	-0,14	0,01	0,15	0,23	0,28

Внесение удобрений на 3,0 т/га зерна, по нашим расчетам, обеспечило бездефицитный баланс гумуса — 0,01 т/га. Дальнейшее повышение уровня минерального питания, как показывают расчеты, должно способствовать накоплению гумуса — до 3,97 т/га (0,15–0,29 т/га в год).

Однако, фактические данные показали, что стабилизация гумусного состояния была только при минеральной системе удобрений, рассчитанной на получение 3,0–4,0 т/га. Дальнейшее повышение уровня химизации привело к уменьшению запасов гумуса. Данный факт указывает на то, что при расчете баланса гумуса необходима коррекция коэффициентов минерализации и гумификации при различной интенсивности применения минеральных удобрений. В настоящее время нами были проанализированы практически все существующие методики, но, ни в одной из них не отражалось влияние минеральных удобрений.

Полученные данные по влиянию минеральных удобрений на гумусированность чернозема выщелоченного указывают на необходимость отказа от минеральной системы удобрений в пользу органоминеральной.

Заключение

Вопрос использования измельченной соломы для стабилизации гумусного состояния старопахотных черноземов является актуальным не только для Западной Сибири, но и для всего мира в целом. В результате многолетних исследований кафедрой почвоведения и агрохимии было доказано, что стабилизация гумусного состояния пахотных черноземов возможна за счет органоминеральной системы, рассчитанной на получение планируемой урожайности не более 4,0 т/га зерна. Дальнейшее повышение уровня минерального питания приведет к усилению минерализации, вследствие высокой обеспеченности азотом растительных остатков, что усиливает разложение лигнина и гумусовых веществ. Исходя из полученных нами данных ежегодных потерь гумуса, рекомендуемая доза органических удобрений для вновь распаханных залежных участков составляет 12 тонн подстилочного навоза на 1 гектар севооборотной площади или 15 т/га сидеральных удобрений.

Литература:

1. Eremin D. I. Changes in the content and quality of humus in leached chernozems of the Trans-Ural forest-steppe zone under the impact of their agricultural use /D. I. Eremin //Eurasian soil science. T.49. No 5. 2016. P. 538–545. DOI: 10.1134/S1064229316050033
2. Лазарев А. П. Экологические аспекты использования черноземов Западной Сибири/А. П. Лазарев, А. А. Ваймер, Л. Н. Скипин //Тюмень. 2014. 362 с.
3. Абрамов Н. В. Состав гумуса выщелоченного чернозема Тобол-Ишимского междуречья в естественном состоянии и в условиях длительной распашки/Н. В. Абрамов, Д. И. Ерёмин, C. B. Абрамова //Вестник Красноярского ГАУ. 2007. № 4. С. 52–57.
4. Рзаева В. В. Гумусное состояние черноземов выщелоченных при различных системах основной обработки в условиях Северного Зауралья/В. В. Рзаева, Д. И. Ерёмин//Аграрный научный журнал. -2010. № 7. С. 31–34.
5. Моисеев А. Н. Влияние севооборотов на гумусное состояние чернозема выщелоченного лесостепной зоны Зауралья /А. Н. Моисеев, Д. И. Ерёмин //Агропродовольственная политика России. 2012. № 12. С. 57–61.
6. Ермохин Ю. И. Основы прикладной агрохимии: учеб. пособие. Омск: Вариант-Сибирь, 2004. 120 с.