Сельское хозяйство/3. Земледелие, грунтоведение и агрохимия

К.с-х.н. Шилов М.П., магистрант Дмитриева А.В.

РГП «Костанайский государственный университет им.  А. Байтурсын­ова», Казахстан

КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ГУМУСА И ТЕХНОЛОГИИ ПАРОВАНИЯ ТЕМНО–КАШТАНОВЫХ ПОЧВ 

 

Сохранение и воспроизводство почвенного плодородия является главной задачей зональной системы земледелия. Наряду с повышением содержания гумуса необходимо также улучшение его качественного состава.  Наиболее остро эта проблема стоит перед почвозащитным земледелием Северного Казахстана, где насыщенность зерновыми культурами, ограниченность источников гумуса и высокий удельный вес чистого пара в структуре севооборотов  существенно осложняют ее решение.

Из всего комплекса агротехнических приемов, направленных на повышение почвенного плодородия, следует выделить технологию занятого пара. Ее применение в сочетании с эффективными влагонакопительными мероприятиями, минеральными удобрениями и современными гербицидами может существенно повысить продуктивность севооборота и накопление органического вещества в зональных почвах.

Опыты проводились в 2009–2012 гг. на  темно-каштановых почвах Акмолинской области. Объектом исследований служил 4-х польный зернопаровой севооборот с чередованием культур: пар (чистый, занятый) – пшеница – пшеница – пшеница. Севооборот освоен во времени и пространстве, исследования проводились в третьей ротации. Чистый пар готовился по зональной технологии. В занятом пару, 5-10 июля, высевалась горохоовсяная смесь на зеленую массу с уборкой в конце сентября. Приемы основной обработки парового поля представлены в таблице 1, под вторую и третью пшеницы проводилось плоскорезное рыхление соответственно на 10 – 12 и 20 – 22 см. Из удобрения в паровом поле применяли суперфосфат в дозе Р80 кг д.в. на 1 га, под первую пшеницу по фону занятого пара N30P20. Общий гумус определялся по методу Тюрина, фракционно–групповой состав в модификации Пономаревой и Плотниковой. Опыт заложен в 4-х кратной повторности, почвенные образцы отбирались с 2-х несмежных повторений по всем полям севооборота в начале и конце ротации.

В результате проведенных исследований установлено, что за короткий промежуток времени различные технологии парования оказали заметное влияние на режим органического вещества. Так, технология чистого пара, способствующая активной минерализации и глубокой  переработке послеуборочных остатков  до конечных продуктов, значительно сокращает объем субстрата для гумусообразования. На фоне недостатка энергетического материала микробному разложению подвергаются и собственно гумусовые вещества почвы. Под последующими культурами севооборота процессы гумификации не в состоянии компенсировать текущие и начальные (паровые) потери органического вещества почвы. Поэтому к концу ротации севооборота с чистым паром складывается хорошо выраженный отрицательный баланс гумуса. За 4 года его содержание в пахотном слое снижается на 0,12- 0,18%, или на 3,2 – 4,8 % от исходного количества,  а ежегодные потери достигают 0,72 – 1,08 т/га.

Более рационально органический фонд почвы используется в севообороте с занятым паром. Наличие в технологии парования фитопериода сокращает срок нерегулируемый  минерализации, а поступление в почву поукосных остатков  горохоовсяной смеси компенсирует потери гумуса. Активизация микробиологической деятельности под яровой пшеницей ограничивается разложением органического вещества растительной массы, собственно гумусовые вещества при этом затрагиваются слабо. Поэтому мобилизация почвенного плодородия происходит здесь в значительно меньших объемах, чем в севообороте с чистым паром. По окончании ротации содержание гумуса удается стабилизировать практически на исходном уровне. Его потери из пахотного слоя составили всего 0,03 – 0,06%, а скорость годичной минерализации снизилась более чем в 2 – 3 раза.

Выявленная тенденция в режиме органического вещества сопровождается изменениями и в структурном составе гумуса (таблица 1). Технология чистого пара сокращает объем круговорота углерода и мобилизует в качестве энергетического материала гумусовые соединения почвы. В первую очередь минерализации подвергается самая активная и ценная часть гумуса – гуминовые кислоты. Односторонняя направленность процесса их деградации проявляется на всех вариантах его основной обработки.

Таблица 1

Групповой и фракционный состав гумуса в слое почвы 0 – 20 см в зависимости от способа содержания пара и приемов его основной обработки, %*

 

Вид пара

Общий «С» в почве

Гуминовые кислоты

Фульво-

кис­­­ло­ты (сумма 4-х фракций)

Негидро-лизуемый

остаток

Сгк

Сфк

1

2

3

сумма

Плоскорезное рыхление на 25- 27 см в конце парования (контроль)

Чистый

2,10

0,16

7,62

0,50

23,81

0,14

6,67

0,80

38,09

0,46

21,91

0,84

40,0

1,74

Занятый

2,16

0,20

9,26

0,53

24,54

0,13

6,02

0,86

39,81

0,47

21,76

0,83

38,43

1,83

Вспашка на 25- 27 см в середине парования

Чистый

2,07

0,13

6,28

0,48

23,19

0,17

8,21

0,78

37,68

0,47

22,70

0,82

39,61

1,66

Занятый

2,14

0,18

8,41

0,52

24,30

0,15

7,01

0,85

39,72

0,48

22,43

0,81

37,85

1,77

*числитель – содержание углерода к массе почвы, знаменатель – к общему органическому углероду почвы.

Занятый пар лучше сохраняет мобильную часть органического  вещества и заметно повышает качество гумуса. К концу ротации сумма гуминовых кислот превышает севооборот с чистым паром в среднем на 7,5 – 9,0 % от массы почвы. В их составе повышается доля свободных гуминовых кислот и связанных с подвижными полутора окисями, а также гуминовых кислот, связанных с кальцием. Содержание первой фракции возрастает более значительно, на 25,0- 38,5 %, увеличение второй достигает лишь 6,0 – 8,3 %. В результате, отношение углерода гуминовых кислот к фульвокислотам расширяется с 1,66 – 1,74 до 1,77 – 1,83. Накопление бурых и черных гуминовых кислот следует рассматривать не только как источник элементов питания, они играют определяющую роль в оструктуривании почвы, увеличения водопрочность агрегатов и повышая ее противоэрозионную устойчивость.

Стабильное состояние в опыте  было характерно для нерастворимого остатка и третьей фракции гуминовых кислот, прочно связанной с минеральной частью почвы. Труднодоступность этих соединений и короткий период исследований ограничивают их участие в минерализационных процессах и биологическом круговороте. Сумма фракций фульвокислот также осталась неизменной, однако ее постоянство было связано с перераспределением углерода гуминовых кислот при их разложении. Некоторые различия в содержании компонентов гумуса между способами основной обработки паровых предшественников объясняются перемещением отдельных слоев пахотного горизонта при культурной вспашке.

В результате проведенных исследований следует заключить, что занятый пар обеспечивает более благоприятный режим органического вещества в севообороте. Сокращение периода «чистого» парования, обогащение почвы растительным материалом, снижение ее биогенности позволяют получить практически бездефицитный баланс гумуса. Технология чистого пара приводит к активной мобилизации почвенного плодородия с интенсивной минерализацией органического вещества растительных остатков и гумусовых соединений самой почвы. В итоге сокращается объем гумусообразования, снижается его содержание, ухудшается качество.