Особенности накопления растительных остатков полевых культур в Средней Сибири

Автор: Волошин Е.И., Рудой Н.Г.

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Статья в выпуске: 2, 2019 года.

Бесплатный доступ

В связи с сокращением производства и при- менения навоза в региональном земледелии возникает необходимость в рациональном ис- пользовании на удобрение растительных ос- татков различных сельскохозяйственных культур. Количество поступающих в почву растительных остатков зависит от урожай- ности сельскохозяйственных культур и ис- пользования в животноводстве. В разных при- родных зонах края урожайность полевых куль- тур в 2015-2016 гг. была неодинаковой и зави- села от плодородия почв, обеспеченности их питательными веществами, погодных усло- вий, сортовых особенностей, технологии вы- ращивания и уровня применения минеральных и органических удобрений. Наиболее высокие показатели урожайности всех возделываемых культур отмечаются на черноземах Назаров- ской и Чулымо-Енисейской лесостепных зон. В этих зонах урожайность культур в 1,5-2,0 раза была выше в сравнении с подтаежной. Во всех природных зонах больше всего побочной про- дукции, поверхностных и корневых остатковпоступает в почву при выращивании озимой ржи и озимой пшеницы (6,6-10,5 т/га), кормовых корнеплодов (5,1-6,3 т/га), овощных культур (5,1-5,9 т/га) и наименьшее количество после уборки урожая кукурузы на силос, многолетних и однолетних трав (2,3-4,2 т/га)...

Еще

Растительные остатки, урожайность, навоз, гумификация, компенсация, плодородие, баланс питательных веществ

Короткий адрес: https://sciup.org/140243373

IDR: 140243373

Текст научной статьи Особенности накопления растительных остатков полевых культур в Средней Сибири

Введение. Важнейшей задачей сельскохозяйственного производства в современных условиях является повышение его продуктивности. Успешное решение этой проблемы связано с использованием систем земледелия и технологий, обеспечивающих достижение их высокой эффективности, экологической и экономической целесообразности.

Почва является основным средством производства в земледелии. От ее плодородия зависит величина и качество урожая сельскохозяйственных культур, их экологическая безопасность. По данным агрохимического картографирования [1, 2, 3], в земледелии региона происходит постепенное снижение потенциального и эффективного плодородия почв. В почвах сельскохозяйственных угодий происходит уменьшение содержания гумуса, подвижных форм макро- и микроэлементов. Основными факторами ухудшения агрофизических и агрохимических свойств пахотных почв являются нерациональная структура посевных площадей, устаревшая технология выращивания полевых культур, низкие дозы внесения минеральных и органических удобрений, развитие в лесостепной и подтаежной зонах края дефляции и водной зрозии. Вносимые дозы минеральных (25,0–28,0 кг/га) и органических удобрений (0,9–1,0 т/га) не компенсируют выноса элементов питания с урожаями сельскохозяйственных культур. Несба- лансированность вносимых удобрений по элементам питания, нарушение оптимальных сроков и способов их внесения приводят к снижению плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур. В земледелии Красноярского края отмечается отрицательный баланс гумуса, макро- и микроэлементов.

Одним из источников сохранения и повышения плодородия почв является рациональное использование в качестве удобрений растительных остатков различных сельскохозяйственных культур. Растительные остатки в агроценозах выполняют важнейшую агроэкологическую функцию: служат основным доступным энергетическим материалом, являются источником углерода и биогенных элементов, регулируют микробиологическую деятельность в почвах [4]. Под действием почвенной микрофлоры растительные остатки подвергаются минерализации и гумификации, а почвы обогащаются гумусом и элементами минерального питания растений. Количество поступающих в почву растительных остатков зависит от вида выращиваемых культур, типов севооборотов, уровня урожайности и технологии выращивания растений [5].

Интенсивность и характер разложения растительных остатков зависят от их химического состава и отношения углерода к азоту. Оптимальным соотношением углерода к азоту, способствующим активному функционированию почвенных микроорганизмов, считается 20–30:1 [6]. Скорость разложения растительных остатков зависит от плодородия почв, содержания доступных для микроорганизмов питательных веществ, температуры, влагообеспеченности посевов и уровня применения азотных удобрений [7].

В связи с сокращением поголовья сельскохозяйственных животных в Красноярском крае и уменьшением производства и применения навоза в земледелии возникает необходимость в эффективном использовании растительных остатков в качестве органических удобрений. Научно обоснованное использование растительных остатков полевых культур будет способствовать сохранению плодородия почв, улучшению эколо- гического состояния агроценозов и повышению продуктивности регионального земледелия.

Цель исследований . Изучение особенностей накопления растительных остатков полевых культур в условиях Средней Сибири.

Объекты и методы исследований . Сельскохозяйственное производство в Красноярском крае сосредоточено в Ачинско-Боготольской, Канской, Красноярской, Минусинской, Назаров-ской, Чулымо-Енисейской и прилегающей к ним подтаежной зонах.

Климат в земледельческой части Красноярского края характеризуется резкой континентальностью. Среднемноголетняя сумма осадков в подтаежной зоне составляет 400–520 мм и лесостепной – 250–480 мм при ГТК=0,8–1,5. Среднегодовая температура ниже 0 °С. Зима суровая и продолжительная (180–200 дней). Глубина промерзания почвы колеблется от 1,5 до 3 метров, высота снежного покрова в среднем не превышает 25–30 см. Продолжительность вегетационного периода колеблется от 140 до 160 дней. Средняя многолетняя сумма активных температур выше 10 °С варьирует от 1550 до 1900 °С.

В пашне преобладают черноземы, на долю которых приходится 61,8 % обследованной площади; серые лесные занимают 20; дерновоподзолистые – 5,4; дерново-карбонатные – 5,5; луговые и пойменные – 6,4 % [8]. Почвы земледельческой части Красноярского края отличаются по потенциальному и эффективному плодородию почв (табл. 1). Разнообразие природных условий в регионе оказывает влияние на состояние плодородия почв, эффективность удобрений и продуктивность сельскохозяйственных культур.

При расчете ресурсов растительных остатков в земледелии использовали статистические данные по урожайности сельскохозяйственных культур в Красноярском крае за 2015–2016 гг. Учет баланса растительных остатков полевых культур определяли в соответствии с принятыми рекомендациями [9].

Таблица 1

Средневзвешенная агрохимическая характеристика пахотных почв Красноярского края [1–3]

Природная зона	Площадь пашни, тыс. га	Гумус, %	рН КСl	N-NO 3	Р 2 О 5	К 2 О
Природная зона	Площадь пашни, тыс. га	Гумус, %	рН КСl	мг/кг
Подтаежная	270,8	5,0	4,8	6,5	128	124
Красноярская лесостепь	300,0	5,9	5,9	7,3	184	128
Ачинско-Боготольская лесостепь	160,1	7,0	5,4	8,0	100	139
Назаровская лесостепь	200,0	8,0	5,6	12,6	103	132
Чулымо-Енисейская лесостепь	540,0	8,1	6,3	6,5	106	147
Канская лесостепь	1017,1	5,5	5,8	7,3	174	131
Минусинская лесостепь	529,2	6,1	6,1	8,0	179	105
По краю	3017,2	6,5	5,7	8,3	139	129

Результаты исследований и их обсуждение. В агропромышленном комплексе Красноярского края возделывается более 20 различных сельскохозяйственных культур. Урожайность этих культур в разных природных зонах края была неодинаковой и зависела от плодородия почв, обеспеченности их подвижными формами элементов питания, погодных условий, сортовых особенностей, технологии выращивания и уровня применения удобрений (табл. 2). Наиболее высокие показатели урожайности всех возделываемых культур отмечаются на черноземах Назаровской и Чулымо-Енисейской лесостепных зон. В этих зонах урожайность полевых культур в 1,5–2,0 раза была выше в сравнении с подтаежной. Среди лесостепных зон более низкие урожаи сельскохозяйственных культур наблюдаются на легких по гранулометрическому составу почвах Минусинской лесостепной зоны.

В региональных условиях поступление растительных остатков полевых культур в почву зависело от их урожайности и использования в животноводстве. В разных природных зонах края больше всего побочной продукции, поверхностных и корневых остатков поступает в почву при выращивании озимой ржи и озимой пшеницы (6,6–10,5 т/га), овощных культур и кормовых корнеплодов (5,1–6,3 т/га), кукурузы на силос (5,1–5,9 т/га) и наименьшее количество после уборки урожая многолетних и однолетних трав (2,3–4,2 т/га) (табл. 3). В региональных условиях наибольшее среднее количество растительных остатков (6,71 т/га) поступает в почву в Назаровской лесостепной зоне и пониженное в подтаежной (4,45 т/га). В других лесостепных зонах края поступающая в почву биомасса растений варьировала от 4,85 до 5,32 т/га.

С послеуборочными растительными остатками в почву поступает от 5,45 до 9,80 т/га органических удобрений в пересчете на подстилочный навоз КРС (табл. 4). Больше всего навоза с растительными остатками поступает в почву в Назаровской лесостепной зоне и наименьшее количество в подтаежной. В среднем в земледельческой зоне края при запахивании всех ресурсов растительных остатков в почву может поступать 7,28 т/га подстилочного навоза КРС.

Урожайность сельскохозяйственных культур в Красноярском крае в 2015–2016 гг., ц/га

Таблица 2

Природная зона	Яровая пшеница	Ячмень	Овес	Озимая рожь	Озимая пшеница	Гречиха	Горох	Просо	Кукуруза/ силос	Кормовые корнеплоды	Лен	Подсолнечник	Овощи	Картофель	Однолетние травы	Многолетние травы	Сенокосы
Подтаежная	12,4	14,2	11,5	18,8	8,6	-	15,2	-	-	242,0	-	-	264,0	173,9	11,4	15,0	-
Красноярская лесостепь	18,8	18,6	18,9	22,0	-	-	12,9	17,5	115,1	288,6	-	-	251,2	176,3	20,6	14,1	8,0
Ачинско-Боготоль-ская лесостепь	17,1	21,7	17,4	20,4	12,6	-	14,1	-	-	257,7	-	-	266,8	168,9	-	11,6	6,7
Назаровская лесостепь	23,0	37,1	40,7	44,4	34,4	21,7	-	-	123,9	-	-	-	264,4	173,6	-	19,5	-
Чулымо-Енисейская лесостепь	25,2	29,7	33,7	-	-	-	14,9	-	334,6	311,5	-	-	258,3	173,3	15,0	17,6	17,9
Канская лесостепь	20,1	20,0	23,8	21,4	21,2	15,9	19,0	4,5	164,5	311,5	-	-	264,2	172,4	25,6	17,7	21,9
Минусинская лесостепь	14,0	16,0	14,8	22,9	26,6	7,2	13,5	19,0	205,9	311,5	17,6	10,5	234,7	166,0	14,3	14,7	5,0
По краю	18,6	22,5	22,9	25,0	20,7	14,9	14,9	13,6	188,8	287,1	17,6	10,5	257,6	172,1	17,4	15,7	11,9

Агрономия

Таблица 3

Ресурсы растительных остатков в земледельческой части Красноярского края, т/га

Природная зона	Биомасса
Природная зона	Побочная продукция	Поверхностные остатки	Корни	Всего
Подтаежная	2,03	0.67	1,75	4,45
Красноярская лесостепь	2,03	0,81	2,01	4,85
Ачинско-Боготольская лесостепь	2,33	0,72	1,82	4,87
Назаровская лесостепь	3,10	1,02	2,59	6,71
Чулымо-Енисейская лесостепь	2,02	0,84	2,41	5,27
Канская лесостепь	2,24	0,84	2,24	5,32
Минусинская лесостепь	2,14	0,76	1,98	4,88
По краю	2,27	0,81	2,11	5,19

Растительные остатки в почве под действием микрофлоры подвергаются гумификации и минерализации с одновременным высвобождением питательных веществ. Увеличение содержания гумуса в верхнем горизонте почв связано с характером поступления, распределения и разложения растительных остатков. Роль культур в накоплении гумуса в почвах определяется их урожайностью и структурой севооборота. В условиях края ежегодное примерное пополнение почв углеродом после гумификации растительных остатков колеблется от 0,71 до 1,34 т/га. Больше всего гумуса за счет растительных остатков поступает в пахотные почвы Наза-ровской и Чулымо-Енисейской лесостепных зон.

Растительные остатки содержат большое количество питательных веществ, доступных для культурных растений. Количество поступающих в почву азота, фосфора и калия зависит от типов севооборотов, урожайности культур и уровня применения минеральных и органических удобрений. В подтаежной и лесостепных зонах края с растительными остатками в почву поступает 27,2–49,0 кг/га азота, 13,6– 24,5 кг/га фосфора и 27,2–49,0 кг/га калия. Наибольшее количество макроэлементов вносится в почву в Назаровской лесостепи и наименьшее в подтаежной зоне. В среднем по краю с растительными остатками сельскохозяйственных культур в почву возвращается 90,9 кг/га азота, фосфора и калия.

Таблица 4

Примерное поступление гумуса и питательных веществ в почву при запахивании растительных остатков в агроценозах Красноярского края

Природная зона	Среднее количество растительных остатков, т/га	Эквивалент навозу, т/га	Гумус, т/га	Питательные вещества, кг/га
Природная зона	Среднее количество растительных остатков, т/га	Эквивалент навозу, т/га	Гумус, т/га	N	Р 2 О 5	К 2 О	Всего
Подтаежная	4,45	5,45	0,71	27,2	13,6	27,2	68,0
Красноярская лесостепь	4,85	6,88	0,97	34,4	17,2	34,4	86,0
Ачинско-Боготольская лесостепь	4,87	7,20	0,97	36,0	18,0	36,0	90,0
Назаровская лесостепь	6,71	9,80	1,34	49,0	24,5	49,0	122,5
Чулымо-Енисейская лесостепь	5,27	7,16	1,05	35,8	17,9	35,8	89,5
Канская лесостепь	5,32	7,50	1,06	37,5	18,7	37,5	93,7
Минусинская лесостепь	4,88	6,98	0,97	34,9	17,4	34,9	87,2
По краю	5,19	7,28	1,01	36,4	18,2	36,4	90,9

Компенсация выноса питательных веществ урожаями культур при использовании на удобрение растительных остатков

Таблица 5

Природная зона	Средний вынос урожаем сельскохозяйственных культур, кг/га				Возврат питательных веществ с растительными остатками, кг/га				Компенсация выноса за счет внесения в почву растительных остатков, %
Природная зона	N	Р 2 О 5	К 2 О	Всего	N	Р 2 О 5	К 2 О	Всего	N	Р 2 О 5	К 2 О	Среднее
Подтаежная	43,4	42,3	39,1	124,8	27,2	13,6	27,2	68,0	62,7	32,1	69,5	54,8
Красноярская лесостепь	51,5	46,2	49,3	147,0	34,4	17,2	34,4	86,0	66,8	37,7	69,8	58,1
Ачинско-Боготольская лесостепь	49,2	47,4	50,1	146,7	36,0	18,0	36,0	90,0	73,2	38,3	71,8	61,1
Назаровская лесостепь	74,8	71,3	68,8	214,9	49,0	24,5	49,0	122,5	65,5	34,4	71,2	57,0
Чулымо-Енисейская лесостепь	74,5	61,7	61,6	197,8	35,8	17,9	35,8	89,5	48,0	29,0	58,1	45,0
Канская лесостепь	59,1	52,6	52,0	163,7	37,5	18,7	37,5	93,7	63,4	35,5	72,1	57,0
Минусинская лесостепь	58,7	48,2	49,1	156,0	34,9	17,4	34,9	87,2	59,4	36,1	71,1	55,5
По краю	58,7	52,8	52,9	164,4	36,4	18,2	36,4	90,9	62,7	34,7	69,1	55,5

Агрономия

Вынос элементов питания урожаем сельскохозяйственных культур зависит от климатических условий природной зоны, типа почв, обеспеченности их подвижными формами питательных веществ, биологических особенностей растений и уровня применения удобрений. В подтаежной и лесостепных зонах края урожаями полевых культур в среднем выносится от 43,4 до 74,8 кг/га азота, 42,3–71,3 кг/га фосфора и 39,1–68,8 кг/га калия (табл. 5). Компенсация выноса за счет внесения в почву растительных остатков по природным зонам края колеблется: для азота – 48,0–73,2 %, фосфора – 29,0–38,3 и калия – 58,1–72,1 %.

Выводы . Таким образом, внесение растительных остатков различных сельскохозяйственных культур в качестве удобрений обогащает почву гумусом и макроэлементами. Рациональное использование растительных остатков в агропромышленном комплексе региона будет способствовать стабилизации плодородия пахотных почв, уменьшит дефицитный баланс питательных веществ в земледелии и улучшит экологическую ситуацию в агроценозах.

Список литературы Особенности накопления растительных остатков полевых культур в Средней Сибири

Авдюкова Т.В., Хруцкий С.А. Состояние плодородия почв пашни Восточной зоны Красноярского края//Земледелие. -2017. -№ 1. -С. 25-29
Алхименко Р.В. Мониторинг состояния пахотных почв в Западном и Центральном территориальных округах Красноярского края//Достижения науки и техники АПК. -2017. -Т. 31. -№ 6. -С. 11-14.
Сергеев А.П., Липатникова Т.Я., Горяева Е.В. Состояние плодородия пахотных почв Южной зоны Красноярского края//Достижения науки и техники АПК. -2017. -№ 4. -С. 17-21.
Семенов В.М., Ходжаева А.К. Агроэкологические функции растительных остатков в почве//Агрохимия. -2006. -№ 7. -С. 68-81.
Черепанов Г.Г. Роль послеуборочных растительных участков в почвозащитном земледелии: обзор. информ. ВНИИТЭИагро-пром. -М., 1991. -52 с.
Технология регулирования режима органического вещества почвы в ландшафтном земледелии ЦЧЗ: рекомендации. -Каменная степь, 2010. -44 с.
Минеев В.Г. Химизация земледелия и природная среда. -М.: Агропромиздат, 1990. -286 с.
Крупкин П.И. Черноземы Красноярского края. -Красноярск, 2002. -332 с.
Рекомендации для исследования баланса и трансформации органического вещества при сельскохозяйственном использовании/отв. ред. Л.Л. Шишов. -М., 1984. -96 с.

Еще

Статья научная