сотрудник
Россия
Аннотация. Результаты исследований посвящены оценке эффективность возделывания озимой пшеницы на различных таксономических элементах (таксонах) агроландшафта: окраине плакора (А1), коренном склоне ЮВ экспозиции (А2), нижней части коренного склона (А3), коренном склоне СВ экспозиции (А4) с применением системы стерневых фонов, включающих три варианта: оставление стерни (контроль); оставление стерни и растительных остатков; удаление стерни и растительных остатков в зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья. Почвы таксонов легкосреднесуглинистого гранулометрического состава, диапазон агрохимических показателей: гумус – 2,65–3,85 %; Р2О5 – 15,7–21,1 мг/кг; К2О – 127,5 – 189,8 мг/кг. Методом размерностей определена возможность по данным влажности и наличию растительных остатков прогнозирования относительной биологической активности почвы с учетом коэффициента адаптации С, полученного экспериментальны путем для определенного типа почвы. 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 показала наибольшую биологическую активность в нижней части коренного склона (А3) – 35 %. Установлено существенное увеличение урожайности озимой пшеницы 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.
целлюлозоразлагающая активность почвы, урожайность, озимая пшеницы, стерневые предшественники.
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. Кирюшин В. И. Задачи научно-инновационного обеспечения земледелия России // Земледелие. 2018. № 3. С. 3-8.
2. Коваленко Е. В., Малахов Н. В. Изменение численности и активности почвенной биоты в агроэкосистемах разной интенсивности // Агрохимический вестник. 2016. № 3. С. 44-48.
3. Гедгафова Ф. В., Улигова Т. С., Горобцова О. Н., Темботов Р. Х. Биологическая активность черноземных почв Центрального Кавказа (в пределах терского варианта поясности Кабардино-Балкарии) // Почвоведение. 2015. № 12. С. 1474-1482.
4. Менькина Е. А., Куприченков М. Т. Сезонная динамика биологической активности в агро- и биогенных почвах Ставропольского края // Таврический вестник аграрной науки. 2018. № 2 (14). С. 64-76. DOI:https://doi.org/10.25637/TVAN.2018.02.06.
5. Горобцова О. Н., Улигова Т. С., Темботов Р. Х., Хакунова Е. М. Оценка уровня биологической активности агрогенных и естественных черноземов Кабардино-Балкарии // Почвоведение. 2017. № 5. С. 614-624.
6. Белюченко И. С. Особенности развития бактериальной микрофлоры почв в северных районах Кубани // Экологический вестник Северного Кавказа. 2018. Т. 14. № 4. С. 38-42.
7. Алибий Ф. М., Гятов А. В., Кушхова Б. А. Влияние температурного режима и осадков на динамику урожайности основных сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе в 2010-2016 гг. / Аграрный вестник Урала. 2018. № 8 (175). С. 10-17.
8. Шаповалова Н. Н., Менькина Е. А. Агрохимическое состояние и биологическая активность почвы в последействии длительного применения минеральных удобрений // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 5 (73). С. 43-46.
9. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1981. 448 с.
10. Практикум по земледелию / И. П. Васильев, А. М. Туликов, Г. И. Баздырев [и др.]. М.: КолосС, 2004. 424 с.
11. Кузыченко Ю. А., Кулинцев В. В., Полянкина А. Ф. Мульчирование почвы в системе основной обработки под кукурузу на зерно в условиях Восточного Предкавказья // Земледелие. 2016. № 5. С. 36-38.
12. Кузыченко Ю. А., Кулинцев В. В., Годунова Е. И., Рындин В. М. Дифференциация систем основной обработки почвы под культуры полевых севооборотов в зоне Центрального Предкавказья: монография. Ставрополь: АГРУС, 2017. 243 с.
