Сельскохозяйственные науки/3.Земледелие,

грунтоведение и агрохимия

К.с/х.н. Пилипенко Н.Г.,

к.с/х.н. Андреева О.Т.

ФГБНУ Научно-исследовательский институт ветеринарии Восточной

Сибири, Россия, г.Чита

ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЧИСТЫХ И ЗАНЯТЫХ ПАРОВ В ПОЛЕВОМ СЕВООБОРОТЕ

Представлены результаты исследований использования редьки масличной и соломы пшеницы в чистых, занятых и сидеральных парах в полевом севообороте – пар, пшеница, овес, однолетние травы. Работа выполнена в Забайкальском крае. В среднем за годы исследований первой ротации севооборота установлено, что плоскорезная обработка почвы, запашка сидерата (2,03 т/га), корневых и стерневых остатков редьки масличной (1,54 т/га), соломы пшеницы (1,99 т/га), активизировали процесс минерализации органического вещества в полях севооборота и находились в тесной зависимости от температурного режима, количества и распределения осадков. В условиях года удачного по распределению осадков и температурному режиму, при объемной массе в слое 0-30 см – 1,23; 1,25 г/см³, высокая биологическая активность отмечена на посевах пшеницы по сидеральному и занятому пару, где разложение льняного полотна за вегетационный период составило (30,5, 34,3 %), продуцирование углекислоты (1,163; 1,290 кг/га за 1 час), мобилизация нитратов 95, 103 мг/кг почвы. Выявлено, что при низких запасах влаги и увеличении объемной массы в слое почвы 0-30 см до 1,34 г/см³ на варианте после плоскорезной обработки распад ткани имел самые низкие показатели – 17,1 процента. Занятые и чистые плоскорезные пары в большей степени способствовали созданию благоприятного режима влажности почвы, максимальному распаду ткани 24,1-27,7 % и выделению СО₂ – 1,626-2,024 кг/га за 1 час. Максимальное содержание нитратов 45-61 мг/кг почвы получено в занятых и сидеральных парах.

Ключевые слова: севооборот, чистые, занятые, сидеральные пары, биологическая активность почвы.

Земледельческая территория Забайкальского края относится в основном к ареалу пониженной биологической активности, значительная ее часть характеризуется холодным климатом. Разложение органической массы, а следовательно, и общий цикл биологического круговорота в почвах Забайкалья протекает замедленно. В его скорости и характере проявляются ясные сезонные аспекты. Весной разложение идет медленно. Биологическая активность во влажный период лета очень велика. Однако, суммарный эффект годичного цикла процессов распада остается низким из-за кратности активного периода. По этой же причине органическое удобрение разлагается медленно и его последействие, в зависимости от почвы, наблюдается от четырех до пятнадцати лет [1, 2].

Многочисленные данные научных исследований указывают о значительном влиянии приемов биологизации и обработки почвы на основные показатели плодородия в различных регионах России [3, 4, 5].

Цель и задача исследований – установить влияние сидеральных, занятых паров, внесения соломы зерновых культур и применения почвозащитной обработки на биологическую активность почвы в полевом севообороте.

МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые агротехнические опыты проводились на полях ФГБНУ НИИ ветеринарии Восточной Сибири, расположенных в юго-западной части Ингодинско-Читинской котловины.

Климат зоны – резко континентальный. Продолжительность безморозного периода 90-110 дней. Сумма положительных температур выше 10⁰С составляет 1500…1800⁰С. Годовая сумма осадков 330-380 мм [6, 7, 8].

Характерной особенностью для всех лет исследований являлось неравномерность распределения осадков по месяцам вегетационного периода. От общего количества выпавших осадков за апрель – сентябрь на весенний период приходилось 7-12, на летние месяцы – 70-80, сентябрь – 12-16 %. Гидротермические коэффициенты вегетационных периодов (2000-2003 гг.) равнялись: 1,5, 1,4, 1,7, 0,6 единиц. Согласно данным коэффициентам большая часть исследований проводилась в благоприятных погодных условиях. При ГТК 0,6 единиц вегетационный период характеризовался как острозасушливый.

Научные исследования проводились в полевом севообороте: пар - пшеница – овес – однолетние травы (овес + редька). Поля в севообороте располагались как в пространстве, так и во времени. Повторность опыта – трехкратная, размещение вариантов – рендомезированное. Посевная площадь делянки – 1000 м².

Почва опытного участка – чернозем малогумусный малокарбонатный, гранулометрический состав – легкий суглинок. Содержание гумуса в пахотном слое – 2,78 %. Обеспеченность почвы подвижными формами фосфора и обменного калия – средняя. Комковатость почвы ниже порога устойчивости к ветровой эрозии.

Схема опыта представлена в таблице 1.

Таблица 1

Схема опыта

Вариант	Поле севооборота
	пар	пшеница	овес	однолетние травы
1	Отвальный	ПН-4-35 на 20-22 см	ПН-4-35 на 20-22 см	ПН-4-35 на 20-22 см
2	Плоскорезный	КПГ-250 на 25-27 см	КПГ-250 на 25-27 см	КПГ-250 на 25-27 см
3	Занятый	ПН-4-35 на 20-22 см	ПН-4-35 на 20-22 см	КПГ-250 на 25-27 см
4	Занятый	ПН-4-35 на 20-22 см (запашка соломы )	ПН-4-35 на 20-22 см	КПГ-250 на 25-27 см
5	Сидеральный	ПН-4-35 на 20-22 см	ПН-4-35 на 20-22 см	КПГ-250 на 25-27 см
6	Сидеральный	ПН-4-35 на 20-22 см (запашка соломы)	ПН-4-35 на 20-22 см	КПГ-250 на 25-27 см
7	Плоскорезный	ПН-4-35 на 20-22 см (запашка соломы)	КПГ-250 на 25-27 см	КПГ-250 на 25-27 см

Культуры в севообороте возделывались по общепринятой в зоне агротехнике, основная обработка почвы проводилась согласно схемы опыта. Для посева использовались семена районированных сортов: яровая пшеница Бурятская 79, овес на зерно и зеленый корм Золотой дождь, с нормой высева культур соответственно – 5,0; 5,0; 5,5 млн. всхожих зерен на гектар. Срок посева яровой пшеницы – вторая декада мая, овса на зерно – третья декада мая, овса на зеленую массу – третья декада июня.

В качестве парозанимающей культуры высевали редьку масличную Тамбовчанка. Подготовка почвы под занятые и сидеральные пары заключалась в основной обработке плугом ПН-4-35 на глубину 20-22 см в первой декаде мая, предпосевной культивации КПЭ-3,8 и прикатывании ЗККШ-6А. Посев проводили во второй декаде мая на глубину 5-6 см, нормой высева 3,0 млн. всхожих семян на гектар. При посеве с семенами вносили минеральные удобрения в соотношении 1:3. В занятых парах редьку масличную убирали на корм, в сидеральных - использовали на зеленое удобрение. Биологическую массу запахивали в период массового цветения (в конце июля).

Солому пшеницы вносили в севооборотах с занятым, сидеральным и чистым плоскорезным паром. Запашку соломы проводили после уборки пшеницы плугом ПН-4-35 на глубину 20-22 см с компенсацией азотных удобрений (15 кг/га д.в.). В опыте применяли не измельченную солому.

Наблюдения и учета выполнены общепринятыми в земледелии и растениеводстве методиками. Влажность почвы – по слоям 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 см в основные фазы развития растений термостатно-весовым методом [9]. Структурно-агрегатный состав – по методу Савинова в начале и в конце ротации в слое 0-30 см [9]. Объемная масса почвы по слоям 0-10, 10-20, 20-30 см – методом режущего цилиндра [10]. Содержание валового гумуса – по И.В. Тюрину в начале и в конце ротации. Повторность отбора – 10-кратная. Подвижный азот - ионометрическим экспресс-методом. Подвижные формы фосфора и обменного калия – в уксуснокислой вытяжке по Чирикову 11]. Биологическая активность почвы – методом льняных полотен на глубину 35 см по Е.Н. Мишустину и А.Н. Петровой. Углекислый газ – методом Штатного. Масса корневых и пожнивных остатков в слое почвы 0-30 см методом рамочной выемки по методике Н.В. Станкова [12]. Химический состав растительных образцов определяли: фосфор – ванадомолибдатным методом, кальций и калий - пламеннофотометрическим, азот – по Къельдалю с последующим пересчетом на сырой протеин, золу и гигровлагу – весовым методом, жир – по Попондопуло, клетчатку – методом Кюршнера и Ганека в модификации Коган [13, 14].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Редька масличная, выращиваемая в полевом севообороте в занятых и сидеральных парах при достаточной влагообеспеченности пахотного слоя почвы формировала урожайность зеленой массы до 22,5 т/га, сбор сухого вещества – 2,4 и оставляла в почве до 2,9 т корневых и стерневых остатков. В менее благоприятные по влагообеспеченности годы урожайность ее снижалась до 13,5-17,0 т/га, сбор сухого вещества до 1,50-1,90, поступление корневых и стерневых остатков до 1,42-1,82 тонны. В среднем за годы I ротации полевого севооборота с наземно-корневыми остатками редьки масличной в почву поступило – 1,54 т/га, сидерата – 2,03, соломы пшеницы – 1,99 т/га сухого вещества.

Проведенные исследования показали, что различные виды пара и система обработки почвы оказывают определенное влияние на биологическую активность почвы. Плоскорезная обработка, запашка сидерата, корневых и стерневых остатков и соломы активизировали процесс минерализации органического вещества, особенно при благоприятном сочетании температуры, влажности и объемной массы почвы. Так, в условиях года удачного по распределению осадков и температурному режиму, при объемной массе в слое почвы 0-30 см – 1,23-1,25 г/см³, высокая биологическая активность почвы отмечена на посевах пшеницы по сидеральному и занятому пару, о чем свидетельствует разложение льняного полотна за вегетационный период (30,5, 34,3 %), продуцирование углекислоты (1,163, 1,290 кг/га за 1 час), мобилизация нитратов 95, 103 мг/кг почвы.

В 2002 году при более высокой обеспеченности влагой по продуцированию углекислоты выделились плоскорезный и занятый пар (1,829, 1,997 кг/га за 1 час). Низкие показатели объемной массы на вариантах после сидерального и занятого пара в слое почвы 0-30 см (1,12-1,13 г/см³) и прохладная погода (в июне на 2,2⁰С ниже средней многолетней), снизили разложение ткани (20,8- 20,9 %) и мобилизацию азота (17,22 мг/кг почвы) на данных вариантах.

В 2003 году после плоскорезной обработки, при низких запасах влаги и увеличении объемной массы в слое почвы 0-30 см до 1,34 г/см³, распад ткани имел самые низкие показатели – 17,1 процента.

Более благоприятное сочетание объемной массы и влажности почвы на посевах пшеницы по занятому пару, определило более высокие показатели биологической активности: распад ткани 27,7 %, продуцирование углекислоты - 1,626 кг/га за 1 час, мобилизация азота - 60 мг/кг почвы (таблица 2). Результаты наших исследований согласуются с многочисленными данными исследований других авторов [3, 4, 5].

На посевах овса, размещенных после пшеницы по различным видам пара и внесением соломы, процент распада льняной ткани снижается до 19,8-24,1 процентов.

Таблица 2

Влияние различных видов паров на биологическую активность почвы в зернопаровом севообороте в слое 0-30 см (за вегетационный период)

Пар	Суммарная влага (из почвы + осадки), мм	Объемная масса почвы, г/см^3 (весной)	Распад ткани, %	СО2, кг/га за 1 час	NО3, мг/кг почвы
Пшеница по пару (2001-2003 гг.)
Отвальный	311,0	1,28	23,1	1,161	32
Плоскорезный	331,2	1,31	23,2	1,434	35
Занятый	323,7	1,21	27,7	1,626	60
Сидеральный	309,4	1,19	25,4	1,423	61
НСР0,5		0,04	0,94	0,850	3
Овес – вторая культура по пару (2002-2003 гг.)
Отвальный	299,7	1,18	20,4	1,678	29
Плоскорезный	318,5	1,25	24,8	2,024	31
Занятый	307,2	1,14	24,1	1,734	49
Сидеральный	295,8	1,16	22,3	1,598	45
Плоскорезный + солома	290,1	1,16	19,8	2,118	34
НСР0,5		0,03	0,80	0,160	2

В то же время накопление растительных остатков на плоскорезной обработке сохраняло более интенсивный распад ткани (24,8 %) и продуцирование углекислоты 2,024 кг/га за 1 час.

Систематическое применение отвальных паров в севообороте ухудшает биологическую активность почвы, снижает обеспеченность нитратами культур севооборота (пшеницы на 38-48, овса на 25-31 %). Поскольку, за период определения биологической активности в полях севооборота имеем данные в посевах пшеницы – трехлетние, овса – двухгодичные, уместно сравнить их по показателям 2003 года. Полученные результаты свидетельствуют, что на посевах пшеницы по распаду ткани выделяется вариант по занятому пару (29,7 %), по продуцированию углекислоты – по занятому и плоскорезному пару (1,513, 1,739 кг/га за 1 час), на посевах овса – по обоим показателям преимущество имеют эти же варианты (24,0, 24,7 % и 1,513, 1,739 кг/га за 1 час).

Наблюдение за динамикой углекислоты в посевах пшеницы в период вегетации свидетельствует, что более активное ее выделение отмечалось при наличии высоких запасов влаги. В начале вегетационного периода лучшей влагообеспеченности посевов пшеницы после плоскорезного пара, в слое почвы 0-50 см – 31,3 мм соответствовали более высокие показатели выделения углекислоты – 1,843 кг/га за 1 час. В июле с уменьшением запасов влаги в почве, активность продуцирования углекислоты по плоскорезной обработке снижается, в то же время на посевах после сидерального и занятого - возрастает до 1,373-1,802 кг/га за 1 час. Низкое содержание влаги под посевами пшеницы по сидеральному пару сдерживало активность биологической жизни.

Сравнительный анализ изменений биологической активности почвы в полях севооборота показал, что соблюдение приемов агротехники на плоскорезной обработке позволило получить данные равноценные сидеральным и занятым парам. Анализ сопутствующих наблюдений дает основание утверждать, что при поддержании в обрабатываемом слое оптимальных значений плотности (в слое 0-10 см 1,22-1,24 и в слое 10-20 см 1,29-1,30 г/см³) и структурного состава (при К – 1,76-2,38) возможно в определенной степени оптимизировать водный режим и биологическую активность почвы, а также интенсифицировать содержание подвижных форм элементов питания в почве.

Нами выявлены прямые связи между распадом льняной ткани, объемной массой и влажностью почвы в зависимости от технологии обработки парового поля (таблица 3).

Таблица 3

Корреляционная зависимость распада льняной ткани от влажности

и объемной массы почвы в посевах пшеницы

Признак связи	2001 год	2002 год	2003 год
Расход влаги за вегетационный период	0,92±0,42	0,64±0,54	–0,68±0,52
Объемная масса почвы	–0,57±0,58	0,12±0,65	–0,76±0,46

Корреляционная зависимость распада ткани от объемной массы и влажности почвы, в значительной степени определялась условиями года. В 2001 году, благоприятном по выпадению и распределению осадков между разложением ткани и содержанием влаги в почве имеет место прямая зависимость (r=0,92±0,42) и обратная с объемной массой (r= –0,57±0,58).

При более лучшем увлажнении, но неравномерном распределении осадков (2002 год) распад ткани в большей степени обусловлен влажностью почвы (r=0,64±0,54) и в меньшей – объемной массой (r= –0,12±0,65). В условиях жесткой засухи (2003 год) отмечалась обратная взаимосвязь с влажностью почвы (r= –0,68±0,52) и объемной массой (r= –0,76±0,46), то есть при остром дефиците влаги (в период всходов – кущения, колошения) продуктивной влаги не обнаруживалось, лучшие показатели по распаду ткани (24,5-27,9 %) имели варианты с отвальным, сидеральным и занятым паром (с более низкой объемной массой 1,21-1,28 г/см³).

Расчеты взаимосвязи продуцирования углекислоты и влаги в период вегетации показали, что увеличение выделения СО₂ обусловлено изменением содержания влаги в почве. В посевах пшеницы наиболее тесная взаимосвязь наблюдалась в период всходов (r=0,82±0,41) и колошения (r=0,84±0,39), в конце вегетации корреляционная связь незначительная – r=0,38±0,65 (таблица 4).

Таблица 4

Коэффициенты корреляции углекислого газа с влажностью почвы в посевах пшеницы и овса (за период вегетации)

Период вегетации	Пшеница	Овес
Всходы - кущение	0,82±0,41	0,83±0,39
Колошение	0,84±0,39	0,15±0,70
Восковая спелость	0,38±0,65	0,83±0,39

В посевах овса тесная зависимость отмечена в период всходов (r=0,83±0,39) и восковой спелости (r=0,83±0,39). В фазу колошения вследствие увеличения влаги на всех вариантах взаимосвязь снижается (r=0,15±0,70).

Количество нитратов под посевами пшеницы тесно сопряжено с количеством углекислого газа (r=0,91±0,29).

ВЫВОДЫ

1. Поступление в почву наземно-корневых остатков редьки масличной – 1,51 т/га, сидерата – 2,03, соломы пшеницы – 1,99 т/га и длительная плоскорезная обработка обогащали почву органическим веществом, активизировали биологические процессы.

2. Наиболее благоприятный режим влажности почвы в посевах складывался по плоскорезному и занятому пару: суммарная влага (из почвы + осадки) составила 307,2-331,2 мм.

3. Сидеральные, занятые пары и внесение соломы пшеницы снижали объемную массу почвы в посевах на 0,07-0,12 г/см³.

4. Максимальный распад ткани - 24,1-27,7 % и выделение СО₂ – 1,626-2,024 кг/га за 1 час получены в занятом и плоскорезном парах, а содержание нитратов - 45-61 мг/кг почвы – занятом и сидеральном.

Литература:

1. Важенин И.Г., Важенина Е.А. Агрохимическая характеристика почв СССР (Восточная Сибирь). – М.: Наука, 1969. – 210с.

2. Ногина Н.А. Почвы Забайкалья. – М.: Наука, 1964. – 314с.

3. Лопачев Н.А., Наумкин В.Н. О биологизации земледелия // Земледелие, 1999. – № 6. – С.16-17.

4. Довбан К.И. Зеленое удобрение. – М.: Агропромиздат, 1990. – 208с.

5. Новиков М.Н. Сидераты в СССР сегодня и завтра // Земледелие, 1991. – № 1. – С.63-64.

6. Андреева О.Т., Цыганова Г.П., Климова Э.В. и др. Зональные системы земледелия Читинской области. – Чита, 1988. – 423с.

7. Шашкова Г.Г., Цыганова Г.П., Андреева О.Т. Возделывание сельскохозяйственных культур в Забайкальском крае // Система основной обработки почвы в лесостепной зоне / Г.Г. Шашкова, Г.П. Цыганова, О.Т. Андреева. - Чита, 2012. – С.28-43.

8. Шашкова Г.Г.. Цыганова Г.П., Андреева О.Т. Состояние и пути совершенствования земледелия Забайкальского края / Г.Г. Шашкова, Г.П. Цыганова, О.Т. Андреева, И.А. Акулова. - Чита 2013 г. ООО «Экспресс издательство».

9. Воробьев С.А. Практикум по земледелию / С.А. Воробьев – М., 1971. –

10. Агрофизические методы исследования почв. – М, 1965. – 257с.

11. Межреспубликанские технические условия методов проведения агрохимических анализов почв для зональных агрохимических лабораторий. – М, 1968. – 71с.

12. Вадюнина А.Р., Корчагина З.А. Определение газообмена по содержанию СО₂ в приземном слое воздуха // В кн.: Методы исследования физических свойств почв. – М, 1986. – С.268-271.

13. Инструкция для зональных агрохимических лабораторий по анализу кормов и растений. – 1968. – 56с.

14. Методические указания ЦИНАО по определению нитратов и нитритов. – 1981. – 46с.

REFERENCES

1. Vazhenin IG Vazhenina EA. Agrochemical characteristics of soils of the USSR (Eastern Siberia). - M .: Nauka, 1969. - 210c.

2. Nogina NA The soils of the Transbaikal. - M .: Nauka, 1964. - 314c.

3. Lopachev NA, V. Naumkin. About biologizatcii agriculture // Agriculture, 1999. - № 6. - S.16-17.

4. Dovban KI. Green manure. - M .: Agropromizdat, 1990. - 208c.

5. Novikov MN. Green manure in the Soviet Union today and tomorrow // Agriculture, 1991. - № 1. - S.63-64.

6. Andreyeva OT, Tsyganov GP, Klimova EV and others. The zone system of agriculture Chita region. - Chita, 1988. - 423c.

7. Shashkova GG, Tsyganov GP Andreevа OT. The cultivation of crops in the Trans-Baikal region // system primary tillage in the forest-steppe zone / GG Shashkova, GP Tsyganovа, OT Andreevа. - Chita, 2012. - S.28-43.

8. Shashkova GG .. Cyganova GP Andreevа OT. Condition and ways of improving agriculture Trans-Baikal Region / GG Shashkova, GP Tsyganov, OT Andreev, IA Akulova. - Chita 2013 OOO «Express Publishing."

9. Vorobiev SA.Workshop on farming / SA Vorobyov - M., 1971. -

10. Agrophysical research methods of soil. - M, 1965. - 257s.

11. The inter-republican technical specifications of methods of agrochemical soil analysis for zonal agrochemical laboratory. - M., 1968. - 71c.

12. Vadyunina AR, Korchagin ZA. Determining the content of gas exchange of CO2 in atmospheric boundary layer // In .: Methods of physical properties of soils. - M., 1986. - S.268-271.

13. Instructions for the zonal agrochemical laboratory on the analysis of forages and plants. - 1968 - 56c.

14. Guidelines CINAO to determine nitrate and nitrite. - 1981 - 46c.

N.G. PILIPENKO, Candidate of Science in Agriculture, Senior Researcher

O.T. ANDREYEVA, Candidate of Science in Agriculture, Department Head

Federal public budgetary scientific institution is a Research institute of Veterinary Science of East Siberia

e-mail: vetinst@mail.ru

CHANGE OF BIOLOGICAL ACTIVITY OF SOIL UNDER ACTION OF CLEAN AND BUSY STEAMS IN THE FIELD CROP ROTATION

The results of researches of radish oil and wheat straw clean working and sideral′nyh pairs in field crop rotation-pairs, wheat, oats, annual herb. The work is done in Zabaykalsky Krai. On average, over the years of research first rotation crop that ploskoreznaâ soil levelling farmlands of green manure (2.03 tonnes per hectare), root and sternevyh residues of oil radish (1.54 t/ha), with-crowbars wheat (1.99 t/ha), have intensified the process of mineralization of organic matter in the fields of crop rotation and were closely related to temperature, amount and distribution of rainfall. In a year of successful distribution of precipitation and temperature, when the volumetric weight in the 0-30 cm-1.23; 1.25 g/cm3, high biological activity is marked on the crops of wheat by sideral′nomu and busy couple, where decomposition of linen cloth for the vegetative period was 34.3 per cent), 30.5, producing carbonic acid (1.163; 1.290 kg/ha for the 1), the mobilization of nitrates 95, 103 mg/kg soil found that at low moisture reserves and increasing the volumetric soil mass in the 0-30 cm and 1.34 g/cm3 at version after the collapse of the fabric processing ploskoreznoj had the lowest rates-17.1 percent. Busy ploskoreznye couples employed and more to create a favorable soil moisture regime, the maximum disintegration fabric -27.7 24.1% and CO2 emissions-1.626 -2.024 kg/ha for the 1:0 Maximum nitrate levels 45-61 mg/kg soil obtained employment and sideral′nyh pairs.

Keywords: crop rotation, clean, busy, sideral'nye pair, biological activity of soil.