Влияние минимальной обработки, удобрений и гербицидов на динамику органического вещества и агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы в посевах яровых зерновых культур и вико-овсяной смеси

Минимальная обработка почвы является неотъемлемым элементом ресурсосберегающих технологий, которая наряду с удобрениями и средствами защиты растения формирует условия устойчивого функционирования всей агроэкосистемы. В статье представлены данные, полученные в ходе многолетнего трехфакторного опыта за 2015–2018 гг. в посевах яровых зерновых культур (2015, 2017) и однолетних трав (2016, 2018). Опыт включал в себя четыре градации системы обработки: отвальная (От), поверхностная с рыхлением (ПР), поверхностно-отвальная (ПОт) и поверхностная (П); шесть градаций по системам удобрений: без удобрений (У0), N30 (N), солома (Сл), солома + N30 (СлN), солома + NP K (CлNPK) и NPK (NPK); две градации по гербицидам: без гербицидов (Г0) и с гербицидами (СГ). Применение поверхностной обработки почвы (П) вело к подкислению верхнего слоя на 0,08 (НСР05 = 0,05) ед. при выращивании яровых зерновых культур (2015, 2017). SP способствовала увеличению содержания подвижного фосфора на 16,5 мг/кг (НСР05 = 11,9) в слое 10–20 см при возделывании однолетних трав (2016, 2018). Применение ПР, ПОт и П способствовало увеличению содержания обменного калия в слое 0–10 см на 15,7–18,9 мг/кг (НСР05 = 11,5). ПОт обусловливала увеличение урожайности по сравнению с системой отвальной обработки (ОТ). ПР вела к снижению урожайности однолетних трав в 2018 г. на 30,8 ц/га (НСР05 = 25,2). Применение NPK и СлNPK способствовало наибольшему увеличению содержания органического вещества, подвижного фосфора (Р2О5), обменного калия (К2О) и урожайности яровых зерновых культур и однолетних трав. Применение гербицида в посевах ячменя сопровождалось увеличением урожайности культуры на 2,53 ц/га (НСР05 = 1,11).

1. Das A. Tillage and cropping sequence effect on physico-chemical and biological properties of soil in Eastern Himalayas, India / A. Das, D. Lyngdoh, P.K. Ghosh, R. Lal, J. Layek, R.G. Idapuganti // Soil and Tillage Research. – 2018. – Vol. 180. – Pр. 182–193.

2. Kladivko E.J. Tillage systems and soil ecology / E.J. Kladivko // Soil and Tillage Research. – 2001. – Vol. 61. – Iss. 1–2. – Рр. 61–76.

3. Swanepoel P.A. Tillage effects, soil quality and production potential of kikuyu-ryegrass pastures in South Africa / P.A. Swanepoel, J. Habig C.C. du Preez H.A. Snyman, P.R. Botha // Grass Forage Science. – 2017. – Vol. 72. – Pр. 308–321.

4. Lal R.Evolution of the plow over 10,000 years and the rationale for no-till farming / R. Lal, D.C. Reicosky, J.D. Hanson // Soil and Tillage Research. – 2007. – Vol. 93. – Iss. 1. – Рр. 1–12.

5. Dendooven L. Greenhouse gas emissions under conservation agriculture compared to traditional cultivation of maize in the central highlands of Mexico / L. Dendooven, V.F. Gutiérrez-Oliva L. Patiño-Zúñiga D.A. Ramírez-Villanueva N. Verhulst, M. Luna-Guido R. Marsch, J. Montes-Molina F.A. Gutiérrez-Miceli S. Vásquez-Murrieta B. Govaerts // Science of The Total Environment. – 2012. – Vol. 431. – Рр. 237–244.

6. Swanepoel P.A. Managing cultivated pastures for improving soil quality in South Africa: challenges and opportunities / P.A. Swanepoel, P.R. Botha C.C. du Preez H.A. Snyman, J. Labuschagne // African J. Range Forage Sci. – 2015. – Vol. 32. – Pр. 91–96.

7. Lal R. Challenges and opportunities in soil organic matter research / R. Lal // European Journal of Soil Science. – 2009. – Vol. 60. – Рр. 158–169.

8. Palm C. Conservation agriculture and ecosystem services: an overview / C. Palm H. Blanco-Canqui F. DeClerck L. Gatere, P. Grace // Agriculture, Ecosystems & Environment. – 2014. – Vol. 187. – Pр. 87–105.

9. Bai X. Responses of soil carbon sequestration to climate-smart agriculture practices: a meta-analysis / X. Bai, Y. Huang, W. Ren, M. Coyne, P.A. Jacinthe, B. Tao, D. Hui, J. Yang, C. Matocha // Glob Change Biol. – 2019. – Vol. 25. – Рр. 2591–2606.

10. Gao L. Effects of different long-term tillage systems on the composition of organic matter by 13C CP/TOSS NMR in physical fractions in the Loe ss Plateau of China / L. Gao, B. Wang, S. Li, Y. Han, X. Zhang, D. Gong, M. Ma, G. Liang, H. Wu, X. Wu, D. Cai, A. Degré // Soil and Tillage Research. – 2019. – Vol. 194. – Р. 104321.

11. Wang H. No tillage increases soil organic carbon storage and decreases carbon dioxide emission in the crop residue-returned farming system / H. Wang, S. Wang, Q. Yu, Y. Zhang, R. Wang, J. Li, X. Wang // Journal of Environmental Management.– 2020. – Vol. 261. – Р. 110261.

12. Li, Y. Residue retention promotes soil carbon accumulation in minimum tillage systems: implications for conservation agriculture / Y. Li, Z. Li, S.X. Chang, S. Cui, S. Jagadamma, Q. Zhang, Y. Cai // Science of The Total Environment. – 2020. – Vol. 740. – Р. 140147.

13. Du, Z. The effect of no-till on organic C storage in Chinese soils should not be overemphasized: a meta-analysis / Z. Du, D.A. Angers, T. Ren, Q. Zhang, G. Li // Agriculture, Ecosystems & Environment. – 2017. – Vol. 236. – Рр. 1–11.

14. Gao Q. Conservation tillage for 17 years alters the molecular composition of organic matter in soil profile / Q. Gao, L. Ma, Y. Fang, A. Zhang, G. Li, J. Wang, D. Wu, W. Wu, Z. Du // Science of The Total Environment. – 2021. – Vol. 762. – Р. 143116.

15. Власенко О.А. Режим питания растений в агрочерноземах в зависимости от приемов основной обработки // Вестник КрасГАУ. – 2020. – № 6 (159). – С. 11–19.

16. Kirkegaard J.A. Sense and nonsense in conservation agriculture: principles, pragmatism and productivity in Australian mixed farming systems / J.A. Kirkegaard, M.K. Conyers, J.R. Hunt, C.A. Kirkby, M. Watt, G.J. Rebetzke // Agric. Ecosyst. Environ. – 2014. – Vol. 187. – Рр. 133–145.

17. Franzluebbers A.J. Soil organic matter stratification ratio as an indicator of soil quality // Soil and Tillage Research. – 2002. – Vol. 66. – Pр. 95–106.

18. Franzluebbers A.J. Surface-soil responses to paraplowing of long-term no-tillage cropland in the Southern Piedmont USA / A.J. Franzluebbers, H.H. Schomberg, D.M. Endale // Soil and Tillage Research. – 2007. – Vol. 96. – Рр. 303–315.

19. Zhao Х. Stratification and storage of soil organic carbon and nitrogen as affected by tillage practices in the North China Plain / X. Zhao, J.F. Xue, X.Q. Zhang, F.L. Kong, F. Chen, R. Lal, H.L. Zhang // PLoS One. – 2015. – Vol. 10. – Рр. 0128873.

20. Hamza M.A. Soil compaction in cropping systems: A review of the nature, causes and possible solutions / M.A. Hamza, W.K. Anderson // Soil and Tillage Research. – 2005. – Vol. 82. – Pр. 121–145.

21. Nunes M.R. Mitigation of clayey soil compaction managed under no-tillage / M.R. Nunes, J.E. Denardin, E.A. Pauletto, A. Faganello L.F.S. Pinto // Soil and Tillage Research – 2015. – Vol. 148. – Pр. 119–126.

22. Листопадов И.Н. Минимализация, а не упрощение // Земледелие. – 2007. – № 1. – С. 25–27.

23. Limousin D. Effects of no-tillage on chemical gradients and topsoil acidification / D. Limousin, D. Tessier // Soil and Tillage Research. – 2007. – Vol. 92. – Pр. 167–174.

24. Li, Y. Trade-off between soil pH, bulk density and other soil physical properties under global no-tillage agriculture / Y. Li, Z. Li, S. Cui, Q. Zhang // Geoderma. – 2020. – Vol. 361. – Р. 114099.

25. Sithole N.J. Conservation Agriculture and its impact on soil quality and maize yield: A South African perspective / N.J. Sithole, L.S. Magwaza, P.L. Mafongoya // Soil and Tillage Research. – 2016. – Vol. 162. – Pр. 55–67.

26. Malik A.A. Land use driven change in soil pH affects microbial carbon cycling processes / A.A. Malik, J. Puissant, K.M. Buckeridge, T. Goodall, N. Jehmlich, S. Chowdhury, H.S. Gweon, J.M. Peyton, K.E. Mason, M. van Agtmaal A. Blaud, I.M. Clark, J. Whitaker, R.F. Pywell, N. Ostle, G. Gleixner, R.I. Griffiths // Nat Commun. – 2018. – Vol. 9. – Р. 3591.

27. Салишев Л.П. Минимальная обработка и воспроизводство плодородия типичного чернозема / Л.П. Салишев, Н.Р. Бахтизин, Р.Я. Рамазанов, Х.Ф. Фаизов и др. // – Уфа, 1993. – 111 с.

28. Шикула Н.К. Минимальная обработка черноземов и воспроизводство плодородия / Н.К. Шикула, Г.В. Назаренко. – Агропромиздат, 1990. – С. 320.

29. Пигорев И.Я. Элементы биологизации в технологии возделывания озимой пшеницы / И.Я. Пигорев, С.А. Тарасов // Вестник ОрелГАУ. – 2014. – № 5 (50). – С. 102–108.

30. Нещадим Н.Н. Длительное 32-летнее применение удобрений на плодородие чернозема обыкновенного и продуктивность сахарной свеклы / Н.Н. Нещадим, С.И. Бершатская, С.В. Гаркуша, А.А. Квашин, Ф.И. Дерека // Политематический сетевой электронный журнал Кубанского ГАУ. – 2016. – № 117. – С. 1338–1353.

31. Chen X. Structural composition of immobilized fertilizer N associated with decomposed wheat straw residues using advanced nuclear magnetic resonance spectroscopy combined with 13C and 15N labeling / X. Chen, M. Jin, P. Duan, J. Mejia, W. Chu, X. Ye, X. Cao, K. Schmidt-Rohr M.L. Thompson, H. Gao, J. Mao // Geoderma. – Vol. 398. – Р. 115110.

32. Пегова Н.А. Влияние систем обработки и биоресурсов на агрохимические свойства дерново-подзолистой суглинистой почвы // Вестник российской сельскохозяйственной науки. – 2017. – № 6. – С. 31–35.

33. Колсанов Г.В. Солома как удобрение в зернопропашном севообороте на черноземе лесостепи Поволжья // Агрохимия. – 2006. – № 5. – С. 30–40.

34. Щукин С.В. Оценка действия энергосберегающих технологий основной обработки почвы на содержание органического вещества и агрофизические показатели плодородия / С.В. Щукин, Е.А. Горнич, А.М. Труфанов, А.Н. Воронин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. – 2019. – № 4 (56). – С. 119–126.

35. Liang Y. Effect of chemical fertilizer and straw-derived organic amendments on continuous maize yield, soil carbon sequestration and soil quality in a Chinese Mollisol / Y. Liang, M. Al-Kaisi J. Yuan, J. Liu, H. Zhang, L. Wang, H. Cai, J. Ren // Agriculture, Ecos ystems & Environment. – 2021. – Vol. 314. – Р. 107403.

36. Agbede T.M. Effect of tillage, biochar, poultry manure and NPK 15–15–15 fertilizer, and their mixture on soil properties, growth and carrot (Daucus carota L.) yield under tropical conditions // Heliyon. – 2021. – Vol. 7 (6). – e07391.

37. Chen Y. Carbon and nitrogen pools in different aggregates of a Chinese mollisol as influenced by longterm fertilization / Y. Chen, X. Zhang, H. He, H. Xie, Y. Yan, P. Zhu, J. Ren, L. Wang // J. Soils Sediments. – 2010. – № 10. – Pр. 1018–1026.

38. Rasool R. Soil physical fertility and crop performance as affected by long term application of FYM and inorganic fertilizers in rice-wheat system / R. Rasool, S.S. Kukal, G.S. Hira // Soil and Tillage Research. – 2007. – Vol. 96. – Pр. 64–72.

39. Celik I. Effects of long-term organic and mineral fertilizers on bulk density and penetration resistance in semi-arid Mediterranean soil conditions / I. Celik, H. Gunal, M. Budak, C. Akpinar // Geoderma. – 2010. – Vol. 160 (2). – Рр. 236–243.

40. Wang J. Effects of synthetic nitrogen fertilizer and manure on fungal and bacterial contributions to N2O production along a soil acidity gradient / J. Wang, W. Cui, Z. Che, F. Liang, Y. Wen, M. Zhan, X. Dong, W. Jin, Z. Dong, H. Song // Science of The Total Environment. – 2021. – Vol. 753. – 142011.

41. Широких И.Г. Микробная трансформация органического вещества дерновоподзолистой почвы Предуралья при различном использовании и внесении минеральных удобрений / И.Г. Широких, А.И. Косолапова, А.А. Широких, Н.Е. Завьялова // Теоретическая и прикладная экология. – 2019. – № 1. – С. 102–110.

42. Щукин С.В. Экологическая роль сорных растений при применении систем энергосберегающей обработки почвы / С.В. Щукин, Р.Е. Казнин, А.М. Труфанов, Е.В. Чебыкина // Вестник АПК Верхневолжья. – 2012. – № 3 (19). – С. 30–33.

43. Плотников А.М. Продуктивность севооборота и показатели кислотности почвы при использовании различных удобрений // Вестник Курганской ГСХА. – 2019. – № 3 (31). – С. 13–17.

44. Суков А.А. Особенности системы удобрения сельскохозяйственных культур на европейском севере России: Учебное пособие / А.А. Суков, О.В. Чухина, Н.В. Токарева, А.Н. Налиухин. – Вологда: ВГМХА им. Н.В. Верещагина, 2018. – 207 с.

45. Макаров В.И. Биохимическая щелочность органических удобрений // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2016. – № 6 (140). – С. 48–54.

46. Deubel A. Long-term effects of tillage on stratification and plant availability of phosphate and potassium in a loess chernozem / A. Deubel, B. Hofmann, D. Orzessek // Soil and Tillage Research. – 2011. – Vol. 117. – Pр. 85–92.