Сельскохозяйственная академия т ф. Персикова А. Р. Цыганов И. Р. Вильдфлуш

Примечание: БП – ризобактерин + фитостимофос.

В литературе мало сведений о влиянии способов внесения основного минерального удобрения на режим гумусонакопления.

В результате исследований А.И. Горбылевой [217] обнаружены различия в процессе гумусообразования в зависимости от технологии внесения минеральных удобрений. Установлено, что при ежегодном и периодическом внесении удобрений прирост в содержании гумуса составляет 3–12% по сравнению с локальным внесением NPK (снижение в среднем на 9%).

В результате исследований Т.Э. Минченко [235] установлено, что на дерново-подзолистой почве локализация только азотных удобрений привела к уменьшению содержания гумуса по сравнению с ежегодным разбросным и запасным способами. По отношению к этим вариантам снижение достигало 22–20%, а по отношению к контролю – 3%. Автор отмечает, что длительное систематическое внесение минеральных удобрений локальным способом активизирует процессы минерализации органического вещества за счет повышенной микробиологической активности, в результате чего общее содержание гумуса снижается. Установлено, что при локализации NPK гумус имеет более выраженный фульватный характер. Локализация удобрений способствует снижению подвижности гумуса по сравнению с разбросным их внесением. Дефицит гуму-

Данные наших исследований показали, что длительное систематическое ленточное внесение основного удобрения не оказало существенного влияния на увеличение содержания гумуса в сравнении с разбросным способом, но оно увеличивалось в сравнении с контролем от 9 до 14 % в зависимости от системы удобрения. Выше был прирост гумуса при органо-минеральной системе удобрения (табл. 55).

Процессы новообразования гумусовых веществ и накопления азота в почве могут усиливаться не только за счет разложения корневых и пожнивных остатков высших растений, но и органических удобрений. Не выявлено существенных различий в увеличении содержания гумуса в зависимости от вида органических удобрений, применяемых в опытах при органо-минеральной системе удобрения. При органической системе удобрения выше эффективность навоза на соломенной подстилке, чем вермикомпоста: содержание гумуса увеличилось на 0,05% (1,49 против 1,44%).

Непосредственным материалом для образования почвенного гумуса и его азотсодержащей части являются поступающие в почву остатки растений, животных и микроорганизмов. С отмирающими корнями и в виде опада травянистых растений в почву ежегодно поступает 7–18 т/га сухой органической массы и до 0,212 т/га азота в ее составе [236]. Согласно расчетам М.И. Ярошевича [237], для условий Беларуси за счет растительных остатков количество гумуса ежегодно увеличивается на 4,8–6,2 ц/га. На долю растительных остатков приходится в среднем 49–53 % свежего органического вещества, подступающего в почву от всех источников.

В почве органические остатки подвергаются сложным превращениям химического и биологического характера под влиянием различных факторов: воды, света, воздействия кислой или щелочной среды, температуры, ферментов и микроорганизмов. Главным фактором этих превращений, как считает М.М. Кононова [238], является микрофлора, которая обладает дифференцированным ферментативным аппаратом.

Интенсивность разложения и гумификации растительных остатков в почве определяется их химическим составом, уровнем агротехники, почвенно-климатическими условиями.

Процесс разложения и гумификации растительных остатков зависит от соотношения С : N в составе их органического вещества. В остатках клевера оно составляет 12 – 25 : 1, картофеля 14 – 20:1, зерновых и конопли 40 – 50:1. При этом отношение С : N в корнях большинства культур, за исключением картофеля, меньше, чем в стерне.

Более ценными являются растительные остатки многолетних бобовых трав, большое количество и химический состав которых способствует образованию значительного количества гумуса в почве. Наоборот, гумификация пожнивно-корневых остатков зерновых и ряда других культур, имеющих широкое отношение С : N, протекает медленно, и полнота ее возрастает лишь при использовании экзогенных источников азота.

Роль различных растений в восполнении запасов гумуса в пахотных почвах неодинакова. Лишь при гумификации пожнивно-корневых остатков многолетних бобовых трав обеспечивается не только восстановление запасов минерального гумуса, но и увеличение его количества в почве. В среднем многолетние бобовые травы в зависимости от срока возделывания и уровня урожаев накапливают в почве 0,5 – 1,0 т/га гумуса. Баланс гумуса в севообороте в значительной мере зависит от структуры посевных площадей. В севообороте, включающем 25% зерновых, 50 – пропашных и 25% клевера, ежегодная убыль почвенного гумуса составляет в среднем 12,8 ц/га. В то же время в зернотравяном севообороте, где многолетние бобовые травы занимают 40% и более, растительные остатки сельскохозяйственных культур полностью восполняют потери гумуса в результате его минерализации. В севообороте, включающем 75% многолетних бобовых трав, содержание гумуса ежегодно увеличивается в среднем на 21,1 ц/га [239].

При недостатке в пахотных почвах энергетического материала, представленного пожнивно-корневыми остатками сельскохозяйственных культур и органическими удобрениями микроорганизмы в качестве его источника используют почвенный гумус, что ведет к снижению его содержания в почве.

Задача регулирования баланса гумуса на пашне должна решаться двумя основными путями: во-первых, увеличением поступления в почву свежего органического вещества (ПКО, органические удобрения); во-вторых, применением приемов, уменьшающих минерализацию органического вещества почвы.

С целью определения возможного вклада в плодородие почвы органического вещества культур севооборота, имеющего 40% бобовых культур, учитывалась масса, и определялся химический состав их пожнивно-корневых остатков (ПКО).

В результате корреляционного анализа установлена прямая связь между массой ПКО и урожайностью озимой пшеницы (r=0,98). Пользуясь уравнением регрессии, можно рассчитывать количество ПКО озимой пшеницы, которое остается в почве после ее уборки:

где У – масса ПКО, ц/га; Х – урожайность озимой пшеницы, ц/га.

Установлена прямая тесная (r=0,82 – 0,92) корреляционная зависимость между урожайностью яровой пшеницы и массой ее ПКО (коэффициент детерминации = 78). Уравнение регрессии выглядит следующим образом:

где У – масса ПКО, ц/га; Х – урожайность зерна яровой пшеницы ц/га.

Пользуясь им можно рассчитать массу ПКО по величине урожайности яровой пшеницы.

Массу пожнивно-корневых остатков (ПКО) картофеля в опыте рассчитывали, пользуясь уравнением регрессии предложенным Т.Э. Минченко [235]. В результате исследований проведенных в условиях дерново-подзолистых легкосуглинистых почв Республики Беларусь ей установлена тесная корреляционная зависимость между количеством ПКО и урожайностью картофеля (r = 0,95). Уравнение имеет следующий вид:

где У – масса ПКО, ц/га; Х – урожайность картофеля, ц/га.

Количество ПКО картофеля в нашем опыте изменялось в зависимости от условий питания от 8,7 (контроль) до 11,8 ц/га (N₁₂₀Р₆₀К₉₀ вразброс) (табл. 59).
Таблица 59

Влияние условий питания на массу пожнивно-корневых остатков картофеля

Вариант	Урожайность, ц/га (1996 – 2000 гг.)	Сухая масса ПКО, ц/га
Контроль	255	8,7
Навоз 50 т/га	303	10,3
Вермикомпост 5 т/га	313	10,6
Навоз 50 т/га + N60Р60К90 вразброс	320	10,9
Вермикомпост 5 т/га+N60Р60К90 вразброс	317	10,8
Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами	339	11,5
Вермикомпост 5 т/га + N30Р30К45 лентами	341	11,6
N30Р30К45 лентами	321	10,9
N60Р60К90 вразброс	313	10,6
N120Р60К90 вразброс	346	11,8
N90Р60К90 вразброс	331	11,3

Зная количество органического вещества, оставляемого после уборки культур севооборота, рассчитали вклад его в плодородие почвы (табл. 60)

При оптимальных условиях питания продуктивность севооборота составляет более 7,0 т/га к.ед. и остается после уборки 7,5 т/га органического вещества, что по содержанию элементов питания эквивалентно внесению 13,8 т/га подстилочного навоза, в вариантах без удобрений – 5,3, 5,0, 7,4 т/га соответственно.

Если учесть, что из 1 т подстилочного навоза образуется на суглинистых почвах 50 кг гумуса [239], то за счет органического вещества ПКО культур севооборота при оптимальных условиях питания приход гумуса в год будет составлять +690 кг/га, без применения удобрений – 370 кг/га.

Баланс гумуса представляет разницу между его расходом, или минерализацией, при возделывании сельскохозяйственных культур и новообразованием в почве за счет гумификации пожнивно-корневых остатков и вносимых органических удобрений. Его рассчитывают с целью прогнозирования изменения содержания гумуса и определения потребности в органических удобрениях, предотвращающих снижение (бездефицитный баланс) или создающих условия для его постепенного накопления в почве (положительный баланс). При расчетах баланса гумуса в севообороте использовали методику, предложенную А.И. Жуковым и др. [240], и результаты своих исследований.

Убыль (минерализацию) почвенного гумуса определяли по расходу органически связанного азота при формировании урожая сельскохозяйственных культур. Исследованиями Н.Н. Семененко [241] установлено, что количество азота минерализуемых органических соединений в общем выносе урожаем азота почвы колеблется в пределах 65–85% по зерновым и 80–95% – по картофелю.

Исследованиями с меченным ¹⁵N установлено и затем принято при расчетах гумусового баланса, что в условиях интенсивного земледелия при использовании высоких доз минеральных удобрений 50%, при более низких дозах – 55–60% и более азота, отчуждаемого с урожаем основной и побочной продукции из почвы, является азотом гумуса [240].

Непроизводительные потери гумуса, связанные с неодинаковой интенсивностью обработки почв и различиями в их гранулометрическом составе, рассчитывали, используя поправочные коэффициенты к выносу почвенного азота урожаем: для легкого суглинка 1,2; для многолетних трав – 1; зерновых и зернобобовых – 1,2; пропашных – 1,6.

Под бобовыми культурами учитывали поступление азота в почву из атмосферы. В результате наших исследований установлено, что поступление азота за счет азотфиксации составляет у клевера – 66% [58,59], у люпина – 70% [84] от общего выноса азота урожаями этих культур. Потери гумуса (минерализация), которые не компенсируются новообразованием гумусовых веществ из корней и стерни составляют 1/5 часть от общих потерь почвенного гумуса.

Интенсивность минерализации органических соединений азота, как считает Н.Н. Семененко и др. [24], зависит от содержания органических веществ, влажности и температуры почвы. На почвах суглинистых с низким содержанием гумуса при внесении удобрений интенсивность процессов минерализации ↔ иммобилизации близка к уравновешенности. При оптимальных гидротермических условиях потенциальная азотминерализующая способность в зависимости от содержания гумуса составляет в суглинистых почвах 200–280 кг/га.

Коэффициенты гумификации (Кг) растительных остатков и органических удобрений, приводимые в литературе, неоднозначны и противоречивы. А.Л. Шенявский [242] для растительных остатков приводит Кг, равный 0,15, А.Д. Фокин [243] приводят значение Кг равное 0,08–0,10. Согласно данным М.М. Кононовой [244], коэффициент гумификации многолетних трав равен 0,4. В.Б. Воробьев [111] считает, что коэффициент гумификации остатков клевера равен 0,3. В то же время Л.Н. Александрова [245] для некоторых растительных остатков определяет Кг равный 0,6–0,7. А.И. Жуков и др. [240] считают, что коэффициент гумификации органического вещества ПКО изменяется в пределах 0,05–0,20, органических удобрений 0,10–0,30. Они выше для остатков многолетних бобовых трав, имеющих более благоприятное отношение С : N, и ниже для пропашных культур (картофель, корнеплоды). На основании обобщения результатов исследований последних лет при расчете баланса гумуса рекомендуются следующие усредненные коэффициенты гумификации пожнивно-корневых остатков: клевера, люпина – 0,3, зерновых культур – 0,15, картофеля – 0,05. Сухая масса навоза – 0,20.

Минерализация гумуса в контроле после клевера составила 6,5, после люпина – 7,6 ц/га. При оптимальных условиях питания эти показатели составили 8,6 и 10,3 ц/га соответственно. Новообразование гумуса за счет пожнивно-корневых остатков колебалось от 21,3 в контроле до 30,3 ц/га при внесении под клевер Р₄₀К₆₀+квартазин+сапронит. За счет пожнивно-корневых остатков люпина – 13,9 в контроле и 19,3 ц/га при локальном внесении Р₄₀К₆₀ (табл. 61,62). Баланс гумуса после клевера и люпина в севообороте положителен и составляет 17,9 и 9,9 ц/га соответственно (табл. 63). При локальном внесении основного удобрения под люпин баланс гумуса составил +17,0 ц/га (табл. 62).

После яровой пшеницы с учетом последействия предшественника (люпина) отмечается положительный баланс гумуса: при органо-минеральной системе удобрения +14,3 и 16,3 ц/га; минеральной +2,3 и 7,4 ц/га; без внесения удобрений +5,3 ц/га (табл. 64). После озимой пшеницы установлен дефицитный баланс гумуса (–7,2 и –13,2 ц/га). Только органо-минеральная система удобрения способствует положительному балансу гумуса (+1,2 и 1,1 ц/га) (табл. 65). После картофеля отмечается отрицательный баланс гумуса. Если при органической системе удобрения он колеблется от –0,1 до –8,6, органо-минеральной – от –4,3 до –10,8 ц/га, то при минеральной – от –27,2 до –40,7 ц/га (табл. 66).

В результате исследований В.К. Афанасьева и др. [246] установлено, что для обеспечения бездефицитного баланса гумуса в 5–7-польных севооборотах, включающих клеверный пар, минимальная доза внесения органических удобрений на дерново-подзолистых почвах среднего механического состава и черноземах составляет 7,5 т/га, а в севооборотах с двумя полями многолетних трав – 5 т/га при условии, что дозы минеральных удобрений вносили под планируемый урожай. При замене клеверного пара на викоовсяный следует повысить дозы органических удобрений до 10 т/га севооборотной площади.
Таблица 61

Баланс гумуса в зависимости от условий питания клевера

Вариант	Урожайность, ц/га	Вынос азота, кг/га		Общий расход азота почвы, кг/га	Минерализация гумуса, ц/га	Количество ПКО, ц/га	Образовано гумуса, ц/га				Баланс гумуса, ± ц/га
		всего	в т.ч. из почвы				из ПКО	из органич. удобр.	из ПКО прешеств.	всего
Без удобрений	54	132	27,0	32,4	6,5	70,9	21,3	–	3,1	24,4	17,9
Р40К60 в подкормку осенью	66,5	156	29,2	35,0	7,0	94,0	28,2	–	3,8	32,0	25,0
Р40К60 + квартазин	70,8	168	31,2	37,4	7,5	92,6	27,8	–	4,1	31,9	24,4
Р40К60 + эпибрассинолид	69,0	181	34,1	40,9	8,2	90,4	27,1	–	4,1	31,2	23,0
Р40К60 в подкормку + Мо	69,5	159	29,7	35,6	7,1	90,9	27,3	–	4,2	31,5	24,4
Р40К60 в подкормку + сапронит	72,1	146	27,5	33,0	6,6	93,9	28,2	–	5,1	33,3	26,7
Р40К60 в подкормку + сапронит + квартазин	75,5	186	34,7	41,6	8,3	101,0	30,3	–	4,3	34,6	26,3
Р40К60 в подкормку + сапронит + эпин	72,8	176	33,0	39,6	7,9	101,0	30,3	–	4,4	34,7	26,8
Р30К50 в подкормку	59,5	156	29,2	35,0	7,0	83,0	24,9	–	4,6	29,5	22,5
Р30К50 в подкормку + квартазин	65,8	151	28,1	33,7	6,7	86,8	26,0	–	4,3	30,3	23,6
Р30К50 в подкормку + эпин	65,0	148	27,5	33,0	6,6	85,9	25,8	–	4,3	30,1	23,5
Р30К50 в подкормку + сапронит	66,7	176	33,0	39,6	7,9	87,8	26,3	–	4,2	30,5	22,6
Р30К50 + квартазин + сапронит	72,0	190	35,8	43,0	8,6	93,0	27,9	–	4,2	32,0	23,5
Р30К50 + эпин + сапронит	68,6	180	33,6	40,3	8,1	92,0	27,6	–	4,4	32,0	23,9

Таблица 62

Баланс гумуса в зависимости от условий питания люпина

Вариант	Урожайность, ц/га	Вынос азота, кг/га		Общий расход азота почвы, кг/га	Минерализация гумуса, ц/га	Количество ПКО, ц/га	Образовано гумуса, ц/га				Баланс гумуса, ± ц/га
		всего	в т.ч. из почвы				из ПКО	из оргнич. удобрений.	из ПКО прешеств.	всего
Без удобрений	21,4	148	26,4	38,0	7,6	46,4	13,9	–	3,6	17,5	9,9
N30P40K60 вразброс	26,7	184	30,3	43,6	8,7	52,6	15,8	–	6,7	22,5	13,8
P40K60 вразброс + сапронит	28,0	196	32,5	46,8	9,4	57,9	17,4	–	5,9	23,3	13,9
P40K60 вразброс	27,2	201	33,0	47,5	9,5	52,6	15,8	–	5,3	21,1	11,6
N30P40K60 лентами	30,9	216	36,0	51,8	10,4	64,9	19,5	–	4,4	23,9	13,5
P40K60 лентами	29,1	166	27,5	39,6	7,9	64,2	19,3	–	5,6	24,9	17,0
P40K60 вразброс + бор	26,0	148	24,2	34,8	7,0	54,7	16,4	–	6,1	22,5	15,5
P40K60 лентами + сапронит	31,1	218	35,8	51,6	10,3	63,0	18,9	–	5,5	24,4	14,1
P40K60 лентами + эпин	30,7	212	35,2	50,7	10,1	62,3	18,7	–	5,8	24,5	14,4
P40K60 вразброс + эпин	28,1	186	30,8	44,4	8,9	58,1	17,4	–	5,6	23,0	14,1
P40K60 вразброс + квартазин	27,2	185	30,8	44,4	8,9	56,6	17,0	–	5,9	22,9	14,0
P40K60 вразброс + эпин + сапронит	31,6	224	36,9	53,1	10,6	63,8	19,1	–	6,3	25,4	14,8
P40K60 вразброс + квартазин + сапронит	27,0	205	33,6	48,4	9,7	56,3	16,9	–	6,3	23,2	13,5
P40K60 лентами + квартазин	28,3	192	31,9	45,9	9,2	58,4	17,5	–	5,6	23,1	13,9