Статья: Воспроизводство плодородия орошаемых серо-коричневых (каштановых) почв Азербайджана посевами промежуточных культур

Воспроизводство плодородия орошаемых серо-коричневых (каштановых) почв Азербайджана посевами промежуточных культур

Ф.М. Рамазанова

Цель исследования - изучение роли растительных остатков промежуточных посевов кормовых культур в регулировании биологических факторов воспроизводства плодородия орошаемых серо-коричневых (каштановых) почв в аридной зоне Азербайджана. Объект исследования - Гянджа-Казахский массив, орошаемые серо-коричневые (каштановые) почвы (Irragri Kastanozems) Кура-Араксинской низменности. Полевые опыты и анализы растительных и почвенных проб выполнялись общепринятыми методами. Установлено, что по регулированию биологических факторов плодородия почв варианты расположились в ряду: рожь + вика + рапс - кукуруза + соя + сорго + амарант - ячмень + вика > ячмень + вика + рапс - кукуруза + соя + сорго + амарант - ячмень + вика > люцерна > эспарцет > люцерна (хозпосев) > целина > ячмень - кукуруза > рожь - кукуруза > кукуруза (весенний посев) > кукуруза + соя + сорго + амарант (весенний посев) > ячмень на зерно. Выявлено, что в аридной зоне при орошении можно получить с гектара в год три урожая зеленой массы и накопить в слое почвы 0-25 см 152,5 ц сухой массы растительных остатков (вариант озимая рожь + вика + рапс (1-й урожай) > кукуруза + соя + сорго + амарант (2-й урожай) > ячмень + вика (3-й урожай)). Весной, летом и осенью численность микроорганизмов в слое 0-25 см почвы составила 23,3·10?, 10,2·10? и 19,8·10? в 1 г почвы, активность инвертазы - 23,3; 20,5;
21,9 мг глюкозы/(г почвы·24 ч), каталазы - 25,1; 21,4; 22,6 смі О?/(г почвы·мин), дыхание почвы - 301, 221, 249 мг СО?/(мІ·ч) и разложение целлюлозы - 40,0; 36,4; 36,9 %. В слое почвы 0-25 см увеличился баланс гумуса (+0,60 т/га). В остальных вариантах эти показатели были ниже.

Ключевые слова: серо-коричневая (каштановая) почва, биологические факторы, плодородие, промежуточные посевы, микроорганизмы, ферменты, дыхание почвы.

The aim of the research is to study the role of plant residues of intermediate seeding of forage crops in regulating the biological factors of fertility recovery of irrigated gray-brown (chestnut) soils in the arid zone of Azerbaijan. The object of the study is the Gyanja-Kazakh massif, irrigated gray-brown (chestnut) soils (Irragri Kastanozems) of the Kura-Araks Lowland. Field experiments and analyzes of plant and soil samples were carried out by generally accepted methods. It has been found that the variants are arranged in a row according to regulation of soil fertility biological factors: rye + vetch + rape - corn + soybean + sorghum + amaranth - barley + vetch > barley + vetch + rape - corn + soybean + sorghum + amaranth - barley + vetch > alfalfa > sainfoin > alfalfa (crop sowing) > virgin soil > barley - corn > rye - corn > corn (spring sowing) > corn + soya + sorghum + amaranth (spring sowing) > barley for grain. It was found that in the arid zone under irrigation it is possible to obtain three yields of green mass per hectare per year and to accumulate 152.5 centners of dry mass of plant residues (variant winter rye + vetch + rape (1^st yield) > corn + soybean + sorghum + amaranth (2^nd yield) > barley + vetch (3^rd yield)) in the soil layer 0-25 cm. In spring, summer and autumn, the number of microorganisms in the soil ayer 0-25 cm was 23.3·10?, 10.2·10? and 19.8·10? in 1 g of soil, invertase activity was 23.3; 20.5; 21.9 mg of glucose/(g of soil·24 hours), catalase - 25.1; 21.4; 22.6 cmі O?/(g soil·min), soil respiration - 301, 221, 249 mg CO?/(mІ·h) and cellulose decomposition - 40.0; 36.4; 36.9 %. In the soil layer 0-25 cm, the humus balance increased (+0.60 t per ha). These indicators were lower in other cases.

Key words: gray-brown (chestnut) soil, biological factors, fertility, intermediate crops, microorganisms, enzymes, soil respiration.

Биологические факторы плодородия - это накопление и превращение органического вещества в почве, микроорганизмы, преобразующие органические вещества в почве, ферменты, дыхание почвы, целлюлозоразлагающая способность. Биологическая активность почвы является важным фактором формирования ее плодородия и чувствительным экологическим индикатором по отношению к интенсивной антропогенной нагрузке [1, 2]. Роль биологических факторов в сохранении и воспроизводстве плодородия почвы постепенно возрастает. В современных условиях это обусловлено значительным сокращением запасов гумуса в почвах и накоплением в них физиологически активных веществ, обладающих токсическими свойствами и снижающих интенсивность обмена веществ в системе «почва - растение» [3].

В аридной зоне Азербайджана в последние годы снизилось плодородие орошаемых серо-коричневых (каштановых) почв [4-6]. Главное направление решения этой проблемы - интенсификация и максимальное использование биологических факторов в системах земледелия [7], в частности содержание и состав органического вещества (растительные остатки и органические удобрения) [8], активность и направленность микробиологических [9] и биохимических процессов [10]. При этом через управление биологическими процессами почв возможно воспроизвести плодородие почвы. Благодаря жизнедеятельности микроорганизмов, гумус почвы находится в постоянном обновлении, уравновешенном природными условиями данной почвы, но может изменяться под влиянием агротехнических мероприятий [11].

Важнейшим фактором воспроизводства органического вещества в пахотных почвах являются культуры. Их роль определяется биологическими особенностями и технологией возделывания. Ведущим фактором воспроизводства плодородия орошаемой почвы являются промежуточные посевы культур, которые создают в почве оптимальные условия для протекания биологических процессов и выполняют почвозащитную роль. Именно биологическим факторам отводят главную роль в снижении урожайности сельскохозяйственных растений при бессменном выращивании культур [12]. орошение гумус почва плодородие

В аридной зоне Азербайджана большая продолжительность теплого периода при орошении позволяет вводить промежуточные посевы и получать в год три урожая зеленой массы с гектара. Однако исследования в этом направлении занимают недостаточное место в республике. Поэтому направленное регулирование биологических факторов воспроизводства плодородия орошаемых серо-коричневых (каштановых) почв промежуточными посевами кормовых культур - актуальная задача сельскохозяйственной науки Азербайджана.

Цель исследования - изучение роли растительных остатков промежуточных посевов кормовых культур в регулировании биологических факторов воспроизводства плодородия орошаемых серо-коричневых (каштановых) почв в аридной зоне Азербайджана.

Практическая значимость результатов исследований заключается в том, что разработанная схема промежуточных посевов кормовых культур (озимая рожь + вика + рапс (1-й урожай) > кукуруза + соя + сорго + амарант (2-й урожай) > ячмень + вика (3-й урожай)) может быть использована для регулирования биологических факторов воспроизводства плодородия орошаемых серо-коричневых (каштановых) почв и создания прочной кормовой базы в аридной зоне Азербайджана.

Материалы и методы. Объект исследований - территория Гянджа-Казахского массива (целинные и орошаемые серо-коричневые (каштановые) почвы (in WRB Kastanozems and Irragri Kastanozems)) аридной зоны Кура-Араксинской низменности. Климат субтропический с сухим жарким летом, сумма активных температур - 4000-4400 °С, приход ФАР - 503-566 кДж/см², количество осадков - 180-430 мм/год, количество дней с температурой воздуха > 10 °С - 240-300 дней, с температурой почвы > 5 °С - 270-330 дней [4].

Серо-коричневые (каштановые) почвы (in WRB - Kastanozems), тип горные серо-коричневые, подтип серо-коричневые (каштановые) формируются на верхнечетвертичных глинистых и тяжелоглинистых аллювиальных и пролювиальных отложениях на высоте 70-300 м над уровнем моря, карбонатные, с небольшим хлоридно-сульфатным засолением. Содержание гумуса в слое почвы 0-25 см составляет 2,47-2,64 % [5, 6].

Орошаемые серо-коричневые (каштановые) почвы по гранулометрическому составу тяжелосуглинистые и легкоглинистые. В слое почвы 0-25 см степень илистости составляет 47-52 %, водопроницаемость
1,1-1,2 мм/мин, содержание гумуса - 2,58-2,67 %, валового азота -
0,16-0,17 %, содержание фосфора низкое (0,16-0,18 %), калия - среднее (2,5-2,9 %), рН - 8,0-8,5 [4].

Схема опыта включала следующие варианты: 1) целина; 2) ячмень на зеленую массу (1-й урожай) > кукуруза на силос (2-й урожай); 3) рожь на зеленую массу (1-й урожай) > кукуруза на силос (2-й урожай); 4) люцерна на зеленую массу; 5) эспарцет на зеленую массу; 6) кукуруза (силос, весенний посев); 7) сложная кормосмесь: кукуруза + соя + сорго + амарант (силос); 8) сложная кормосмесь: ячмень + вика + рапс на зеленую массу (1-й урожай) > кукуруза + соя + сорго + амарант, силос
(2-й урожай) > ячмень + вика на зеленую массу (3-й урожай); 9) сложная кормосмесь: рожь + вика + рапс на зеленую массу (1-й урожай) > кукуруза + соя + сорго + амарант, силос (2-й урожай) > ячмень + вика на зеленую массу (3-й урожай); 10) люцерна на зеленую массу (поле хозяйства); 11) ячмень, зерно (поле хозяйства).

Агротехника соответствует рекомендованным зональным системам земледелия (периодическое внесение 20 т/га навоза и ежегодно N₉₀P₁₂₀K₆₀), включает озимый посев 4-10 октября, 1-й урожай - вспашка (25-27 см) + на-воз 20 т/га (в 2000, 2005, 2010 и 2015 гг.) и P₁₂₀ кг д. в./га. Посев с внесением 20 % N и K из расчета N₉₀K₆₀ кг д. в./га, остальную норму - весной дробно: 50 % в фазу кущения и 30 % в фазу выхода в трубку; поукосный посев - 22-27 мая, 2-й урожай - дискование двукратное на 10-12 см. N₆₀K₆₀ вносили дробно: под вспашку - 30 %, в фазу 3-5 листьев - 50 %, при 8-10 листьях - 20 %. Уборка - 5-7 августа. 2-й поукосный посев
(3-й урожай) - 10-13 августа, применялась плоскорезная обработка почвы на 15-17 см, N₆₀ вносили в три приема: 30 % - под обработку, 50 % - в фазу кущения и 20 % - в фазу выхода в трубку; уборка - 2-8 октября; весенний посев силосных культур - агротехника зональная. Орошение бороздовое. Влажность почвы поддерживалась не ниже 80 % НВ. Постановка опытов и полевые работы выполнены по методике ВИК им. В. Р. Вильямса [13]. В растительных (урожай, остатки) и почвенных образцах определяли химические и биологические показатели общепринятыми методами [14, 15].

Результаты и обсуждение. Биологические факторы воспроизводства плодородия почв, являющиеся одним их основных показателей протекания процесса почвообразования и воспроизводства плодородия почв, обусловлены количеством растительных остатков и их составом, балансом гумуса в почве, суммарным содержанием в почве микроорганизмов, ферментов, интенсивностью продуцирования углекислого газа, целлюлозоразлагающей способностью и др. [7, 10]. Воздействие различных сельскохозяйственных культур и приемов их возделывания на почву и ее плодородие неодинаково [12]. При этом важным условием является строгое соблюдение технологии возделывания промежуточных посевов и поиск схем с разнообразным набором кормовых культур, обеспечивающих направленность воспроизводства плодородия почв. Поступление фитомассы в почву является одним из главных условий почвообразования в естественных условиях. Многие исследователи [16, 17] эффект растительных остатков связывают с положительным их влиянием на биологическую активность, режим органического вещества в почве, в частности на воспроизводство гумуса.

Исследованиями установлено (таблица 1), что наибольшее количество органической массы в промежуточных посевах в слое почвы 0-25 см ежегодно накапливалось в вариантах ячмень + вика + рапс > кукуруза + соя + сор-го + амарант > ячмень + вика (139,1 ц /га) и рожь + вика + рапс > кукуруза + соя + сорго + амарант > ячмень + вика (152,5 ц/га). Затем следовали люцерна (82,0 ц/га), эспарцет (81,6 ц/га), озимая рожь > кукуруза (78,3 ц/га), ячмень > кукуруза (70,2 ц/га).

Научным критерием количественной оценки круговорота веществ в конкретной агроэкосистеме является возврат питательных элементов в почву [18], влияние растительных остатков на биологические факторы воспроизводства плодородия почвы, которое определяется не только их количеством, но и содержанием в них NPK [5, 19].

Выявлено, что содержание NPK в растительных остатках целины (вариант 1) и злаковых культур (варианты 2, 3 и 11) имело тенденцию к снижению по сравнению с люцерной, эспарцетом и травосмесями и соответственно составляло: азота 1,00 и 0,80-1,18 %; фосфора - 0,40 и
0,38-0,46 %; калия - 1,03 и 0,97-1,02 % (таблица 1). По накоплению биологически связанного азота преимущество имели варианты с получением трех урожаев зеленой массы в год с единицы площади (варианты 8 и 9 - соответственно 218,4 и 242,2 кг/га), люцерной (166,5 кг/га) и эспарцетом (165,0 кг/га). Далее по накоплению азота наблюдается убывание в ряду вариантов: люцерна (поле хозяйства, 129,8 кг/га) > при получении двух урожаев (80,0 и 92,4 кг/га) > кукуруза + соя + сорго + амарант (41,4 кг/га) > кукуруза (34,4 кг/га) > ячмень на зерно (19,8 кг/га) > целина (9,0 кг/га). По фосфору и калию также отличались варианты 8 и 9 (соответственно 107,1 и 122,0; 268,5 и 323,3 кг/га), люцерна (67,2 и 152,5 кг/га) и эспарцет (66,1 и 151,0 кг/га). А в остальных вариантах эти показатели ниже.

Таблица 1 - Количество растительных остатков, их химический состав и поступление с ними питательных элементов в почву (среднее за 1999-2016 гг., в слое почвы 0-25 см)