Russian Federation
Abstract. The research results are devoted to assessing the effectiveness of cultivating winter wheat on various taxonomic elements (taxa) of the agrolandscape: the outskirts of the plakor (A1), the root slope of the SE exposure (A2), the lower part of the root slope (A4), the root slope of the SV exposure (A4) using the stubble system backgrounds, including three options: stubble (control); leaving stubble and plant residues; removal of stubble and plant residues in the zone of unstable moistening of the Central Ciscaucasia. Soils of taxa of light-loamy granulometric composition, range of agrochemical parameters: humus 2.65–3.85%; P2O5 15.7–21.1 mg/kg; K2O 127.5–189.8 mg/kg. The method of dimensions determined the possibility, according to the humidity and the presence of plant residues, to predict the relative biological activity of the soil, taking into account the adaptation coefficient C, obtained experimentally for a specific type of soil. Over the years of research, the amount of precipitation of the early spring period (March) averaged 58 mm, and of the late spring period (May) 126 mm. Statistical processing of experimental data on the biological activity of the soil, according to the degree of decomposition of flax linen at different levels of moisture, showed the greatest biological activity in the lower part of the root slope (A3) – 35 %. Established a significant increase in the yield of winter wheat on the facial elements A2, A3 and A4 in comparison with the poster (A1), amounting to 4.2; 14.3 and 5.5 c/ha, respectively, with the highest yield observed in the lower part of the root slope (A3) – 33.3 c/ha. Stubble backgrounds are not a significant factor in the formation of a crop of winter wheat, the yield on stubble backgrounds is 24.8–25.2 c/ha.
cellulose decomposing soil activity, yield, winter wheat, stubble precursors
Постановка проблемы (Introduction)
Успешной аграрной стратегией развития сельскохозяйственного производства в современных рыночных условиях является переход к адаптивно-ландшафтным системам земледелия [1]. Научно обоснованный подход к почвам с разной агрохимической характеристикой предопределяет 50 % успеха при получении сельскохозяйственной продукции. Характер и интенсивность разложения органических остатков растительного происхождения, попадающих на поверхность и заделываемых обработкой в более или менее глубокие горизонты почвы, представляют собой один из важнейших факторов в дальнейшем ходе всех физических и химико-биологических процессов, которые совершаются в почве. Процессы распада органических остатков в почве есть процессы главным образом биологического характера, принимающие разнообразные формы и направления в зависимости от притока воздуха в почву, той или иной влажности почвы, температурных условий, химических и физических свойств почвы, то есть факторов, обусловленных климатическими условиями данной местности, ее рельефом, количеством осадков, видом и массой растительных остатков. Следовательно, процессы распада в почве органических остатков являются одной из наиболее чувствительных реакций на всякое изменение тех или иных природно-климатических и почвенных факторов [2, 3].
Достаточно точное представление об интенсивности разложения растительного материала дает метод учета биологической активности почвы по степени и скорости разложения льняной ткани. Так как разложение растительных остатков в почве, в состав которых входит значительное количество клетчатки, определяется наличием в почве доступного азота, то этот метод позволяет судить не только об активности целлюлозоразлагающих микроорганизмов, но и об интенсивности биологических процессов вообще [4, 5]. Распространение и активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов связаны, как известно, с наличием минерального азота и, следовательно, могут характеризовать обеспеченность почвы и высших растений азотным питанием [6].
Условия увлажнения в весенний период возобновления вегетации озимой пшеницы и наличие растительных остатков в виде почвенно-соломистой мульчи являются основными факторами интенсивности протекания биологических процессов в почве и получения урожайности сельскохозяйственных культур. С другой стороны, немаловажным элементом биологической интенсивности в почве является степень ее гумусированности [7, 8]. Урожайность сельскохозяйственных культур зависит не только от агроклиматических факторов, но и от количества стерневых предшественников в почве. К сожалению, исследований в области взаимосвязи и взаимовлияния оставления растительных остатков на целлюлозолитическую активность почвы в литературе крайне мало. Особую значимость такие исследования приобретают при разработке систем агроландшафтного земледелия в силу широкого разнообразия агрохимических, агрофизических и микробиологических свойств ландшафтообразующих элементов.
Цель исследований – установить эффективность возделывания озимой пшеницы по различным таксономическим элементам агроландшафта на различных стерневых фонах.
Методология и методы исследования (Methods)
Исследования проводились с 1999 по 2002 годы на развернутом в пределах подурочища площадью 200 га агроландшафтном полигоне, включающем различные таксономические элементы (таксоны): окраина плакора А1; коренной склон ЮВ экспозиции А2; нижняя часть коренного склона А3; коренной склон СВ экспозиции (А4). Почвенные и агрохимические показатели таксонов приводятся в таблице 1.
Таблица 1
Характеристика агроландшафтных таксонов по элементам плодородия и рельефу
|
Таксоны |
Показатели |
||||||
|
Бонитет, баллы |
Мощность профиля, см |
Содержание физической глины, % |
Гумус, % |
NO3, мг/кг |
Р2О5, мг/кг |
К2О, мг/кг |
|
|
Окраина плакора (А1) |
39 |
63 |
25 |
2,65 |
4,1 |
16,1 |
127,5 |
|
Коренной склон ЮВ экспозиции (А2) |
41 |
77 |
28 |
3,01 |
1,9 |
19,1 |
138,7 |
|
Нижняя часть коренного склона (А3) |
45 |
70 |
31 |
3,85 |
3,03 |
21,1 |
189,8 |
|
Коренной склон СВ экспозиции (А4) |
50 |
78 |
34 |
2,98 |
3,14 |
15,7 |
179,8 |
Table 1
Characteristic of agrolandscape taxons on elements of fertility and a relief
|
Taxons |
Indicators |
||||||
|
Site class, points |
Power of a profile, cm |
Content of physical clay, % |
Humus, % |
NO3, mg/kg |
Р2О5, mg/kg |
К2О, mg/kg |
|
|
Outskirts of a plakor (А1) |
39 |
63 |
25 |
2,65 |
4,1 |
16,1 |
127,5 |
|
Radical slope of southeast of an exposition (А2) |
41 |
77 |
28 |
3,01 |
1,9 |
19,1 |
138,7 |
|
Lower part of radical slope (А3) |
45 |
70 |
31 |
3,85 |
3,03 |
21,1 |
189,8 |
|
Radical slope of northeast of an exposition (А4) |
50 |
78 |
34 |
2,98 |
3,14 |
15,7 |
179,8 |
Повторность в стационарном опыте по таксонам трехкратная, с рандомизацией по вариантам внутри повторностей. Размер блока под обработку почвы – 120×14,2 м, площадь делянки – 57,6 м2. Система стерневых фонов включает три варианта: оставление стерни (контроль); оставление стерни и растительных остатков; удаление стерни и растительных остатков. Предшественник – горох на зерно, основной обработки минимальная (культивация 10– 12 см), система удобрений и защиты растений рекомендованная для зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Методы исследований: плотность почвы – методом цилиндров по методике АФИ, влажность почвы (%) – термостатно-весовым методом, биологическая активность – методом льняных полотен по методике Б. А. Доспехова, учет урожая – методом комбайнирования, статистическая обработка экспериментальных данных – с помощью программного обеспечения CXSTAT. Применение метода размерностей [9] позволяет оценить относительную биологическую активность почвы М по показателям влажности почвы W и наличия растительных остатков P, М = f (W, Р ).
Результаты (Results)
Известно, что количественная скорость распада льняного полотна определяется по убыли его массы в сухом состоянии. [10] Представляет интерес оценка относительной интенсивности разложения льняного полотна М (г/см2) при различном запасе продуктивной влаги W (мм) в обрабатываемом слое почвы и массе заделанных в почву растительных остатков Р (г/м2) с применением метода размерностей. Уравнение в общем случае имеет вид:
М = (W)α · (Р)β (1)
Размерности левой и правой части уравнения (1):
кг –3·м – 4 = (м – 3) α · (кг – 3·м-2)β.
Система уравнений: (кг) – 3 = –3β; (м) – 4 = – 3α – 2β.
После преобразований показатели степени равны: α = 2/3; β = 1.
Уравнение относительной интенсивности разложения льняного полотна имеет вид: М = С (W2/3 ∙ Р), то есть биологической активности почвы, в большей степени зависит от массы заделанных в почву растительных остатков (Р) и в определенной степени от влажности почвы (W). На основании этого уравнения, зная исходные данные по влажности и наличию растительных остатков, возможно спрогнозировать относительную биологическую активность почвы с учетом коэффициента адаптации С, полученного экспериментальны путем для определенного типа почвы [11, 12.].
За годы исследований количество осадков ранневесеннего периода (марта) составило в среднем 58 мм, а поздневесеннего периода (мая) – 126 мм. Статистическая обработка экспериментальных данных биологической активности почвы по степени разложения льняного полотна при различном уровне увлажнения в среднем по таксонам показала существенное увеличение ее по фациальным элементам А2, А3 и А4 в сравнении с плакором (А1): 12,2; 21,9 и 13,9 % соответственно, причем наибольшая биологическая активность отмечается в нижней части коренного склона (А3) – 35 % (таблица 2). Определение более интенсивных сроков проявления биологической активности в ранне- и поздневесенние периоды показало значимое различие с большей ее интенсивностью в поздневесенний срок, равное 12,3 %.
Таблица 2
Биологической активность почвы при различных сроках ее оценки в среднем по фациям, %
|
Сроки закладки льняных полотен (фактор В) |
Фациальное расположение (фактор А): |
Среднее по фактору В / разница с контролем |
|||
|
окраина плакора (А1) |
коренной склон ЮВ экспозиции (А2) |
нижняя часть коренного склона (А3) |
коренной склон СВ экспозиции (А4) |
||
|
Ранневесенний |
10,3 |
16,9 |
29,9 |
18,8 |
18,9 |
|
Поздневесенний |
15,9 |
33,7 |
40,1 |
35,2 |
31,2/12,3 |
|
Среднее по фактору А / разница с контролем |
13,1/– |
25,3/12,2 |
35,0/21,9 |
27,0/13,9 |
– |
|
НСР05 фактора А = 9,5 % (Fф = 8,3> Fт = 3,3) НСР05 фактора В = 6,7 % (Fф = 15,2 > Fт = 4,6) НСР05 фактора АВ = 13,5 % (Fф = 0,7 < Fт = 8,7) |
|||||
Table 2
Biological activity of the soil at various terms of its assessment on average in fatsias, %
|
Terms of laying of linen cloths (factor В) |
Facial arrangement (factor А) |
Average on a factor В / a difference with control |
|||
|
Outskirts of a plakor (А1)
|
Radical slope of southeast of an exposition (А2)
|
Lower part of radical slope (А3) |
Radical slope of northeast of an exposition (А4) |
||
|
Еarly spring |
10,3 |
16,9 |
29,9 |
18,8 |
18,9 |
|
Late spring |
15,9 |
33,7 |
40,1 |
35,2 |
31,2/12,3 |
|
Average on a factor А / a difference with control |
13,1/– |
25,3/12,2 |
35,0/21,9 |
27,0/13,9 |
– |
|
least significant difference 05 factor А = 9,5 % (Ff = 8,3> Ft = 3,3) least significant difference 05 factor В = 6,7 % (Ff = 15,2 > Ft = 4,6) least significant difference 05 factors АВ = 13,5 % (Ff = 0,7 < Ft = 8,7) |
|||||
Статистическая обработка экспериментальных данных урожайности озимой пшеницы (таблица 3) показала существенное увеличение ее по фациальным элементам А2, А3 и А4 в сравнении с плакором (А1): 4,2; 14,3 и 5,5 ц/га соответственно, причем наибольшая урожайность отмечается в нижней части коренного склона (А3) – 33,3 ц/га. Стерневые фоны не являются значимым фактором в формировании урожая озимой пшеницы, урожайность по стерневым фонам составляет 24,8–25,2 ц/га.
Таблица 3
Влияние фациального расположения и стерневых фонов на урожайность озимой пшеницы, ц/га
|
Фоны удобрений (фактор В) |
Фациальное расположение (фактор А) |
Среднее по фактору В / разница с контролем |
|||
|
Окраина плакора (А1) |
Коренной склон ЮВ экспозиции (А2) |
Нижняя часть коренного склона (А3) |
Коренной склон СВ экспозиции (А4) |
||
|
Оставление стерни (контроль) |
19,3 |
23,0 |
32,7 |
25,4 |
25,1 |
|
Оставление стерни и растительных остатков |
19,2 |
22,9 |
32,6 |
24,4 |
24,8 |
|
Удаление стерни и растительных остатков |
18,6 |
23,8 |
34,5 |
23,8 |
25,2 |
|
Среднее по фактору А / разница с контролем |
19,0/– |
23,2/4,2 |
33,3/14,3 |
24,5/5,5 |
– |
|
НСР05 фактора А = 2,6 ц /га (Fф = 42,5 > Fт = 3,0) НСР05 фактора В = 2,3 ц /га (Fф = 0,06 <. Fт = 8,7) НСР05 фактора АВ = 4,6 ц /га (Fф = 0,3 < Fт = 3,8) |
|||||
Table 3
Influence of facial arrangement and the sternevykh of backgrounds on productivity of a winter wheat, c/ha
|
Backgrounds of fertilizers (factor В) |
Facial arrangement (factor А) |
Average on a factor В / a difference with control |
|||
|
Outskirts of a plakor (А1)
|
Radical slope of southeast of an exposition (А2) |
Lower part of radical slope (А3) |
Radical slope of northeast of an exposition (А4) |
||
|
Leaving of an eddish (control) |
19,3 |
23,0 |
32,7 |
25,4 |
25,1 |
|
Leaving of an eddish and vegetable remains |
19,2 |
22,9 |
32,6 |
24,4 |
24,8 |
|
Removal of an eddish and vegetable remains |
18,6 |
23,8 |
34,5 |
23,8 |
25,2 |
|
Average on a factor А / a difference with control |
19,0/– |
23,2/4,2 |
33,3/14,3 |
24,5/5,5 |
– |
|
least significant difference 05 factor А = 2,6 c/ha (Ff = 42,5 > Ft = 3,0) least significant difference 05 factor В = 2,3 c/ha (Ff = 0,06 < Ft = 8,7) least significant difference 05 factors АВ = 4,6 c/ha (Ff = 0,3 < Ft = 3,8) |
|||||
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
Установлена наибольшая биологическая активность в нижней части коренного склона (А3), составляющая 35 %, при наибольшей урожайности озимой пшеницы 33,3 ц/га.
1. Kiryushin V. I. Zadachi nauchno-innovacionnogo obespecheniya zemledeliya Rossii // Zemledelie. 2018. № 3. S. 3-8.
2. Kovalenko E. V., Malahov N. V. Izmenenie chislennosti i aktivnosti pochvennoy bioty v agroekosistemah raznoy intensivnosti // Agrohimicheskiy vestnik. 2016. № 3. S. 44-48.
3. Gedgafova F. V., Uligova T. S., Gorobcova O. N., Tembotov R. H. Biologicheskaya aktivnost' chernozemnyh pochv Central'nogo Kavkaza (v predelah terskogo varianta poyasnosti Kabardino-Balkarii) // Pochvovedenie. 2015. № 12. S. 1474-1482.
4. Men'kina E. A., Kuprichenkov M. T. Sezonnaya dinamika biologicheskoy aktivnosti v agro- i biogennyh pochvah Stavropol'skogo kraya // Tavricheskiy vestnik agrarnoy nauki. 2018. № 2 (14). S. 64-76. DOI:https://doi.org/10.25637/TVAN.2018.02.06.
5. Gorobcova O. N., Uligova T. S., Tembotov R. H., Hakunova E. M. Ocenka urovnya biologicheskoy aktivnosti agrogennyh i estestvennyh chernozemov Kabardino-Balkarii // Pochvovedenie. 2017. № 5. S. 614-624.
6. Belyuchenko I. S. Osobennosti razvitiya bakterial'noy mikroflory pochv v severnyh rayonah Kubani // Ekologicheskiy vestnik Severnogo Kavkaza. 2018. T. 14. № 4. S. 38-42.
7. Alibiy F. M., Gyatov A. V., Kushhova B. A. Vliyanie temperaturnogo rezhima i osadkov na dinamiku urozhaynosti osnovnyh sel'skohozyaystvennyh kul'tur na Severnom Kavkaze v 2010-2016 gg. / Agrarnyy vestnik Urala. 2018. № 8 (175). S. 10-17.
8. Shapovalova N. N., Men'kina E. A. Agrohimicheskoe sostoyanie i biologicheskaya aktivnost' pochvy v posledeystvii dlitel'nogo primeneniya mineral'nyh udobreniy // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018. № 5 (73). S. 43-46.
9. Metody podobiya i razmernosti v mehanike. M.: Nauka, 1981. 448 s.
10. Praktikum po zemledeliyu / I. P. Vasil'ev, A. M. Tulikov, G. I. Bazdyrev [i dr.]. M.: KolosS, 2004. 424 s.
11. Kuzychenko Yu. A., Kulincev V. V., Polyankina A. F. Mul'chirovanie pochvy v sisteme osnovnoy obrabotki pod kukuruzu na zerno v usloviyah Vostochnogo Predkavkaz'ya // Zemledelie. 2016. № 5. S. 36-38.
12. Kuzychenko Yu. A., Kulincev V. V., Godunova E. I., Ryndin V. M. Differenciaciya sistem osnovnoy obrabotki pochvy pod kul'tury polevyh sevooborotov v zone Central'nogo Predkavkaz'ya: monografiya. Stavropol': AGRUS, 2017. 243 s.
