Влияние систем обработки, удобрений и гербицидов на агрохимические свойства почвы

Важнейшей задачей агрохимической службы в настоящее время является стабилизация содержания гумуса на значительных площадях пашни в возможно короткое время. Для поддержания бездефицитного баланса гумуса в целом по стране при современной структуре посевных площадей требуется вносить 1,5-1,7 млрд.т стандартного подстилочного навоза. (Максимов П.Г. и др., 2001; Анисимова Т.Ю., 2005).

 С учетом  трудности значительного увеличения  внесения навоза в ближайшей перспективе, важную роль в улучшении гумусового  баланса могут играть совершенствование структуры посевных площадей, насыщение севооборотов бобовыми травами, максимальное использование соломы, пожнивных и промежуточных культур, зеленых удобрений.

Для ослабления потерь гумуса почвами необходимо также внедрение в полном объеме мер борьбы с водной и ветровой эрозией: широкое применение органических удобрений, внедрение и соблюдение почвозащитных севооборотов с насыщением их культурами, обеспечивающими поступление значительных количеств растительных остатков в почву, специальная организация территории. При значительном увеличении внесения удобрений, осуществление других мероприятий по восполнению гумуса в почвах, внедрение комплекса мер по борьбе с эрозией почв можно ожидать замедления темпов убыли гумуса в почвах примерно в 2-3 раза (Анисимова Т.Ю., 2005; Каштанов А.Н., Явтушенко В.Е., 1997).

Длительное сельскохозяйственное использование дерново-подзолистой почвы в севообороте без удобрений и извести приводит к снижению гумуса и общего азота. Раздельное применение минеральных удобрений и известкования не обеспечивает сохранения почвенного плодородия. (Завьялова Н.Е. и др., 2005).

Количественный и качественный состав органического вещества почвы зависит от типа биоценоза и условий окружающей среды, включая рельеф, почвообразующую породу, климатические особенности местности.

Влияние режимов землепользования на изменение гумусового состояния подзолистых почв в Научно-исследовательском и проектно-технологическом институте АПК Республики Коми изучается с 1978г. в шестипольном севообороте. Схема нашего опыта включала варианты с внесением минеральных удобрений, торфонавозного компоста (ТНК, 40 и 80т/га) и совместным их применением. Органические удобрения (ТНК) вносили два раза за ротацию (под картофель и пропашные), минеральные – ежегодно в соответствии с выносом элементов питания урожаем культур. Качественный состав гумуса характеризует отношение массовой доли углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот. В среднеокультуренных пахотных подзолистых почвах в севообороте с внесением органических и минеральных удобрений тип гумуса лабильной фракции изменялся в сторону усиления «гуматности», т.е. в лабильной фракции гумуса наблюдалось повышение доли гуминовых кислот снижение доли фульвокислот. Наши исследования свидетельствуют, что под влиянием длительного применения удобрений на подзолистой почве в севообороте, особенно совместно органических и минеральных, увеличиваются объемы пожнивных и корневых остатков, улучшается их химический состав. Это способствует накоплению органического вещества повышению содержания лабильных форм гумуса, а следовательно, и плодородие почвы. (Чеботарев Н.Т. и др., 2005).

Полевой стационарный опыт по изучению роли органического вещества навоза в повышении плодородия дерново-подзолистых почв был заложен на среднеокультуренной тяжелосуглинистой дерново-подзолистой почве ЦОС ВИУА в 1964-1966гг. в трех полях. Схема опыта включает два блока вариантов: органо-минеральной (наложение одной, двух и трех доз NРК на оне 50т/га навоза КРС за ротацию севооборота) и минеральной (наложение тех же доз NРК на фон минеральных удобрений, эквивалентный навозу по содержанию основных элементов питания) систем удобрения. По результатам исследований видно, что продуктивность севооборота повышается по мере возрастания доз внесения удобрений в обеих системах удобрения. При минеральной системе удобрения отмечено значительное снижение содержания в почве органического вещества. В вариантах органо-минеральной системы удобрения имеет место неоднозначная динамичность влияния возрастающих доз минеральных удобрений, вносимых на фоне навоза, на содержание гумуса. Внесение двух доз минеральных удобрений на фоне навоза обеспечило максимальный прирост органического вещества. А наложение третьей дозы NРК снизило темпы гумификации и прирост содержания гумуса. (Ефремов В.Ф., 2005).

В 1996-2003гг. на опытном поле Марийского НИИСХ мы исследовали влияние чередования культур и удобрений на плодородие почвы и продуктивность зернотравяного, плодосменного и зернового шестипольных севооборотов. Исследования показали, что все севообороты положительно влияли на плодородие почвы. За ротацию сохранилось исходное содержание подвижных форм фосфора и обменного калия и заметно снизилась кислотность почвенного раствора. Так, в начале ротации зернотравяного севооборота рН составлял 5,67, а в конце – 6,55. Внесение минеральных удобрений в дозе N60P60R60 способствовало некоторому подкислению почвы, особенно в зернотравяном и зерновом севооборотах, но сопровождалось повышением содержания в почве фосфора и калия. (Христофоров Л.В. и др, 2004).

Производственный опыт проводили в полевом восьмипольном севообороте в СХПК «Россия». Большая часть пахотных угодий расположена на среднесуглинистой дерново-подзолистой почве с невысоким содержанием гумуса и усвояемых форм фосфора и калия. Органику вносили в дозе 3т/га в парах, минеральные удобрения – в среднем 45кг/га. Была принята целевая программа «Плодородие». В результате исследований агрохимический анализ почвенных образцов показал, что кислотность почвы снизилась до рН 5,8, содержание обменного калия возросло на 8-10%, сумма обменных оснований – на 17%. Дополнительное внесение соломы, хотя и не увеличило существенно урожайность зерновых, способствовало заметному пополнению запасов органического вещества в почве. Анализ образцов почвы на качественный состав гумуса показал, что содержание гуминовых кислот в них составило 19,7-25,1%, а фульвокислот – 19,8-21,4%. При запашке соломы зерновых дважды за ротацию соотношение углерода гуминовых и фульвокислот достигло 1,27. (Батяхина Н.А., Осокин Е.Н., 2004).

Системы основной обработки почвы исследовали на опытном поле УГСХА в шестипольном зернопропашном севообороте. Схема опыта включала четыре  системы основной обработки почвы: отвальную, плоскорезную, комбинированную в севообороте и поверхностную. Наблюдения показали, что в результате сельскохозяйственного использования пашни относительное снижение содержания гумуса по сравнению с целинным участком в слое почвы 0-40 см составило 38,3-42,8%. Уменьшение запасов гумуса на пашне обусловлено, с одной стороны, низким поступлением свежего органического вещества в почву, с другой – усилением минерализации не только органического вещества, но и собственно гумусовых соединений вследствие обработки. При комбинировании в севообороте способов основной обработки почвы в соответствии с требованиями культур создаются более благоприятные условия для гумификации и стабилизации гумусового состояния почв. (Куликова А.Х, Карпов А.В., Семенова Н.В., 2002).

На дерново-среднеподзолистой почве с рН 6,1 и 2,29% гумуса, со средней обеспеченностью фосфором и калием, в севообороте: мн.травы- ячмень – овес – одн.травы - пар занятый – озимая рожь с подсевом мн.тр. изучали эффективность различных систем обработки почвы на фонах неудобренном и с применением удобрений, при внесении гербицидов и без них. Сделан вывод, что на таких почвах целесообразна система поверхностно-отвальной обработки почвы, базирующаяся на сочетании вспашки на глубину 20-22см с предварительным дискованием пласта мн.трав на 10-12см или лущением стерни на 80-10см один раз в 4 года и поверхностной дисковой одно-двукратной обработкой на 8-10см в последующие 3 года. Двукратную обработку в годы отсутствия вспашки необходимо проводить после рано убираемых культур, когда имеется возможность спровоцировать сорные растения к отрастанию, особенно многолетников, зимующих и озимых. (Смирнов Б.А., Лопоносова Н.В., 2004).

При применении системы основной обработки почвы, базирующейся на сочетании отвальной один раз в 4 года и одно- двукратных поверхностных обработок в остальные 3 года, в сравнении с традиционной отвальной; не ухудшалось фитосанитарное состояние посевов по засоренности и пораженности болезнями; увеличивалось содержание гумуса, особенно в верхней части пахотного слоя, через 13лет; была меньше или близка к оптимальной плотность почвы в пахотном слое; не ухудшались режимы влажности и минерального питания; продуктивность полевых культур имела тенденцию к увеличению; не ухудшалось качеств продукции; достигнуто снижение затрат на основную обработку совокупной энергии в 2,1-2,8 раза, общих денежных средств – в 2,5 раза. ( Смирнов Б.А.,2002).

На опытном поле  научно-исследовательского отдела разработки систем земледелия и животноводства ТСХА проводили исследования по изучению влияния разных приемов, систем обработки почвы, удобрений и периодического известкования на оптимизацию содержания доступных элементов питания и урожайность полевых культур. Почва опытного участка – дерново-среднеподзолистая среднесуглинистая. Известкование проводили в 1969г. по полной гидролитической кислотности, после чего рН составлял 6,0-6,5. исследования показали, что на изменение содержания нитратного азота в пахотном и подпахотном слоях почвы под культурами пропашного звена севооборота оказывало большее влияние не глубина и интенсивность основной обработки, а внесение удобрений. на изменение содержания фосфора и калия в слоях почвы также наибольшее влияние оказывало внесение минеральных и органических удобрений, а не глубина и интенсивность основной обработки. Применение в течение 16 лет разных систем механической обработки дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы и удобрения в зернопропашном севообороте трехфакторного полевого стационарного опыта при периодическом известковании повышало уровень потенциального и эффективного плодородия почвы, что способствовало более высокой урожайности полевых культур в среднем за 3 ротацию севооборота при системах фрезерной минимальной, фрезерной интенсивной, отвальной с фрезерованием, отвальной с дискованием и трехъярусной и отвальной с фрезерованием обработки по сравнению с отвальной. (Пупонин А.И. и др., 1993).

Уровень применения минеральных и органических удобрений в севообороте является одним из наиболее важных факторов, определяющих его продуктивность и агрохимические показатели почвенного плодородия. Исследования по изучению влияния длительного применения удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и плодородие почвы проводили в длительном стационарном полевом опыте на экспериментальной базе «Курасовщина» Минского района Республики Беларусь на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, развитой на легком лессовидном суглинке. Схема опыта предусматривала внесение возрастающих доз азотных удобрений на фоне различных уровней фосфорно-калийного питания. Органические удобрения вносили фоном в дозе 40 т/га под викоовсяную смесь из расчета их действия и последействия на следующую культуру севооборота – озимую рожь. Среднегодовое применение азотных удобрений в дозах 24-72 кг д.в./га севооборотной площади на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве с высоким содержанием подвижных форм фосфора и калия и рНКСl 5,9-6,1 обеспечило продуктивность севооборота викоовсяная смесь – озимая рожь – клевер луговой – яровая пшеница – овес 73,8-77,5 ц/га за ротацию, однако при этом произошло снижение содержания подвижного фосфора в почве на 39-56 мг/кг, калия – на 115-136 мг/кг почвы.  среднегодовое внесение 8т/га соломистого навоза КРС в севообороте с одним полем клевера лугового обеспечивало поддержание бездифицитного баланса гумуса в почве на всех удобряемых вариантах. (Лапа В.В., Босак В.Н., 2002).

Исследования по изучению влияния извести и минеральных удобрений на продуктивность севооборота и свойства серой лесной почвы проводились с 1982 по 1990 гг. на полях Владимирского НИИСХ. Почва опытного участка – серая лесная среднесуглинистая. Гидролитическая кислотность уменьшалась под влиянием известкования и несколько возрастала пропорционально квадрату ежегодной средней дозы внесенных минеральных удобрений. Степень насыщенности почвы обменными основаниями зависела от доз внесения извести. Малые дозы ее быстро увеличивали указанный показатель. С повышением доз извести прирост ее уменьшался. Минеральные удобрения снижали степень насыщенности почвы основаниями значительно слабее. Без внесения минеральных удобрений за ротацию севооборота содержание подвижного фосфора уменьшилось. С ростом доз полного минерального удобрения наблюдалось линейное увеличение этого показателя. (Окороков В.В., Григорьев А.А., 1997).

Кафедрой общего земледелия Пензенской государственной с/х академии с 1982г. изучаются системы основной отвальной, безотвальной и минимальной обработки почвы в типичном для хозяйств области восьмипольном зернопаропропашном севообороте.

Наши опыты подтвердили дифференцированную роль безотвальных и поверхностных обработок в распределении элементов питания по пахотному горизонту, которое нивелируется отвальными обработками. За годы изучения систем зяблевой обработки почвы содержание гумуса в пахотном слое практически не изменилось. Т.о., проведенные исследования показывают возможность применения систем отвальной, безотвальной и минимализированной зяби в зернопаропропашных севооборотах, которые обеспечивают восстановление плодородия почвы на принципах, как минимум, простого воспроизводства без дополнительных затрат на удобрения и средства химической защиты растений. (Манейлов                 В.В. Богомазов С.В., 2005).

Негативное воздействие длительного применения физиологически кислых минеральных удобрений на агрохимические свойства и биологическую активность дерново-подзолистых почв хорошо известно: увеличивается почвенная кислотность всех видов, снижается степень насыщенности почв основаниями, увеличивается содержание подвижного алюминия и т.д. Исследования проводили на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве полевого опыта кафедры агрохимии по многолетнему применению удобрений. В годовой динамике исследовали почвы следующих удобрений (контроль), NК, NРК, известь +навоз (фон) и NК и NРК по фону известь + навоз. Полученные данные свидетельствуют о том, что после прекращения многолетнего воздействия агрохимических средств на агроэкосистему в течение 5 лет происходило естественное восстановление почвой некоторых свойств: в частности, возрастали степень насыщенности почвы основаниями, величина рН, численность актиномицетов, снижалась фитотоксичность почвы – особенно в вариантах NК. (Минеев В.Г. и др.,1999).

В настоящее время последействие удобрений привлекает все большее внимание исследователей, так как этот вопрос имеет не только научное, но и первостепенное практическое значение. Существенное снижение доз удобрений в последние годы вызвало обоснованные опасения агрохимиков за судьбу плодородия почв в виду резкого отрицательного баланса питательных веществ в земледелии страны. В связи с этим  исследовали последействие бесподстилочного навоза и минеральных удобрений на плодородие дерново-подзолистой суглинистой почвы и урожайность зерновых культур на основе расконсервированного длительного полевого опыта, проводимого ранее на Центральной опытной станции ВИУА (Московская область). В условиях полевого эксперимента на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве установлено, что последействие удобрений на урожайность зерновых культур наибольшее влияние оказало в течение двух лет с постепенным затуханием к третьему году. При этом урожайность культур больше всего зависела от содержания в почве наиболее подвижных форм элементов питания. Отмечен интенсивный переход подвижных форм фосфора и калия в необменное, прочно связанное состояние и тем больший, чем выше было их исходное количество. Ежегодное 15-летнее применение бесподстилочного навоза в последействии не оказало негативного влияния на экологическое состояние агроценоза по загрязнению зерновой продукции нитратами и тяжелыми металлами. Производство зерна на неудобренной ранее почве было убыточным. В вариантах же с последействием органических и минеральных удобрений обеспечивалась рентабельность на уровне 13-32%. Последействие минеральных удобрений по всем показателям было наименее значительным по сравнению с органическим эквивалентом. (Афанасьева Р.А. и др., 2004).