Россия
Россия
г. Казань, Россия
Казань, Россия
В работе приведена оценка состояния почвы после уборки сельскохозяйственных культур (зерновые, зернобобовые, технические, многолетние травы) на опытных полях Агробиотехнопарка Казанского ГАУ в производственных посевах. Исследования проводились в 2022 году, который характеризовался значительными различиями по условиям увлажнения в период вегетации растений (первая половина вегетации влажная, вторая – засушливая). Все участки располагались на высокоокультуренной, серой лесной, среднесуглинистой почве. Комплексная оценка почв проводилась с использованием методов агрофизических исследований почв и методов почвенной биологии. Для оценки состояния биологии почвы учитывались численность микроорганизмов, Простейших и нематод. Одновременно определяли фитотоксичность почв для модельных растений. Анализ накопления в почве доступной воды и доли агрономически ценных агрегатов показал, что максимальные значения были после горчицы. После данной культуры отмечалось снижение показателей плотности сложения почвы. Ухудшение агрофизических свойств почвы отмечалось после яровых зерновых культур. Был установлен выраженный фитотоксичный эффект почвенных вытяжек после ярового ячменя, гороха и картофеля в отношении тест-растений салата. Аналогичный эффект в отношении тест-растения пшеницы отмечался после картофеля. Улучшение агрофизических свойств, низкой фитотоксичности и подавления развития фузариозных грибов среди изучаемых культур преимущество отмечалось для горчицы сарептская. После гороха отмечалось увеличение количества в почве бактерий рода Азотобактер, а после озимой пшеницы отмечалось увеличение в почве численности инфузорий. Полученные результаты подтвердили различия по состоянию почв после различных сельскохозяйственных культур, что необходимо учитывать при подборе предшественников в севообороте.
земледелие, сельскохозяйственные культуры, оценка почв, агрофизические свойства, почвенная биология, предшественники
Введение. Почва представляет собой сложную динамическую систему, изменяющуюся в зависимости от различных причин в течение времени [1]. Для комплексной оценки состояния почвы используются различные показатели, характеризующие те или иные ее фазы – твердую, жидкую, газообразную и живую [2, 3, 4]. Особое значение такая оценка имеет для почв сельскохозяйственного назначения, в том числе и для характеристики её плодородия [5, 6, 7]. Вместе с тем, согласно нормативным документам [8], основное внимание для оценки почв сельскохозяйственного назначения используются лишь агрохимические параметры. Однако для целей эффективного управления почвенными ресурсами возникает необходимость в исследовании не только данных показателей, но и других параметров, характеризующих те или иные свойства почвы, т.е. проведение интегрированной или комплексной оценки [9, 10]. Особое значение данный подход имеет при разработке научно-обоснованных севооборотов, в которых необходимо адаптировать схемы чередования культур с конкретными агробиологическими особенностями с почвенными особенностями полей [11, 12]. Данные подход позволяет оценить предшественники и подобрать наиболее эффективные подходы к разработке системы севооборотов для сельскохозяйственных предприятий.
Для комплексной оценки сельскохозяйственных почв, наряду с агрохимическими показателями, активно используются показатели характеризующие их агрофизические параметры [13], микробиологическую и ферментативную активность [14, 15], почвенные зоологические компоненты [16]. В связи с этим, возникла необходимость в комплексной оценке состояния почв после уборки различных сельскохозяйственных культур в условиях серых лесных почв Предкамья Республики Татарстан.
Условия, материалы и методы. Исследования проводились в 2022 году на территории опытных полей Агробиотехнопарка (АБТП) Казанского ГАУ. После уборки урожая, в производственных опытах проводился отбор почвенных проб по стандартным методикам. В пробах определялись агрофизические свойства почвы согласно общепринятым в земледелии методам [17]. Изучение фитотоксичности почвы проводили методом проращивания тест культур на водной вытяжки из изучаемых образцов почвы [18]. Выделение грибов проводился твердых питательных средах Чапека и Сабуро. Определение численности почвенных простейших и нематод осуществлялся согласно рекомендованным методикам [19]. Отбор проб шел по следующим полям (табл.1).
Таблица 1 – Характеристика участков отбора проб почвы в опытах
|
№ поля |
Культура |
Площадь, га |
|
1 |
Ячмень яровой (сорт Раушан) |
10 |
|
2 |
Чистый пар |
6 |
|
3 |
Озимая пшеница (сорт Универсиада) |
17 |
|
4 |
Картофель (сорт Регги) |
6 |
|
5 |
Ячмень яровой (сорт Раушан) |
50 |
|
6 |
Яровая пшеница (Тулайковская Надежда) |
50 |
|
7 |
Горчица сарептская (сорт Ника) |
5 |
|
8 |
Горчица сарептская (сорт Юнона) |
5 |
|
9 |
Горчица сарептская (сорта Горлинка) |
5 |
|
10 |
Горох (сорт Усатый кормовой) |
19 |
|
11 |
Люцерна 3 год пользования (сорт Гюзель) |
2 |
Все поля размещались в одном земельном массиве, площадью 200 га.
Почва опытных участков – серая лесная среднесуглинистая, высокоокультуренная, отличающаяся близкой к нейтральной кислотностью, среднем содержанием гумуса, повышенным содержанием подвижных форм фосфора и обменного калия.
Результаты и обсуждения. Результаты оценки агрофизических параметров по различным культурам представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Агрофизические параметры почвы после уборки различных сельскохозяйственных культур, 2022 г
|
Культура |
Запас продуктивной влаги в слое 0-100 см |
Плотность сложения почвы, г/ см3 |
Содержание агрегатов 0,25-10 мм в % от массы воздушно-сухой почвы (сухое просеивание) |
|
Ячмень |
85,28 |
1,38 |
52,14 |
|
Чистый пар |
102,56 |
1,57 |
43,16 |
|
Озимая пшеница |
100,30 |
1,29 |
80,81 |
|
Картофель |
86,68 |
1,33 |
60,65 |
|
Ячмень |
76,76 |
1,30 |
60,25 |
|
Яровая пшеница |
83,80 |
1,35 |
68,42 |
|
Горчица (сорт Ника) |
101,42 |
1,23 |
64,08 |
|
Горчица (сорт Юнона) |
92,48 |
1,17 |
82,05 |
|
Горчица (сорт Горлинка поздний) |
107,62 |
1,17 |
60,05 |
|
Горох |
84,24 |
1,26 |
69,45 |
|
Люцерна |
76,70 |
1,21 |
73,94 |
|
НСР 05 |
2,91 |
0,06 |
1,17 |
Во второй половине вегетации 2022 года отмечались острозасушливые явления, что оказало негативное влияние на содержание продуктивной влаги в почве. Результаты оценки данного показателя показали, что наибольшее накопление продуктивной влаги в метровом слое почвы отмечалось после горчицы сорта Горлина поздняя (107,62 мм), а минимальные значения (76,7 мм) были после люцерны. С точки зрения плотности сложения почвы, значительные преимущества показали варианты с горчицей сортов Юнона и Горлинка поздняя, в которых данных показатель был минимальным (1,17 г/ см3). Наибольшее уплотнение почвы происходило в вариантах с чистым паром (по всей видимости высокие температуры в июле-августе оказали привели к уплотнению в данном варианте), а также после яровой пшеницы и ярового ячменя. С точки зрения содержания в почве агрономически ценных агрегатов, выделялись варианты с озимой пшеницей и горчицей сорта Юнона.
Оценка фитотоксичности почвы показала, что между вариантами существуют значительные отличия (табл. 3).
Таблица 3 – Результаты оценки фитотоксичности почвы после уборки различных сельскохозяйственных культур, 2022 г
|
Культура |
Лабораторная всхожесть семян тест-растений в водной вытяжке из почвы, % |
|
|
салат |
яровая пшеница |
|
|
Чистая вода (стандарт) |
95,0±4,5 |
90,0±3,7 |
|
Ячмень яровой |
21,0±1,1 |
82,0±2,8 |
|
Чистый пар |
73,0±1,9 |
95,0±3,1 |
|
Озимая пшеница |
66,0±4,5 |
87,5±4,0 |
|
Картофель |
39,0±0,9 |
65,5±3,2 |
|
Ячмень яровой |
69,0±2,5 |
85,0±4,5 |
|
Яровая пшеница |
51,0±1,5 |
85,0±2,5 |
|
Горчица (сорт Ника) |
77,0±2,7 |
85,0±3,3 |
|
Горчица (сорт Юнона) |
93,0±3,1 |
93,0±4,1 |
|
Горчица (сорт Горлинка поздний) |
83,0±4,1 |
92,5±4,6 |
|
Горох |
38,0±1,1 |
85,0±3,2 |
|
Люцерна |
61,0±2,2 |
92,0±3,3 |
Результаты оценки показали, что в отношении двудольного тест-растения (салат) после всех сельскохозяйственных культур, водная вытяжка из почвы несколько снижала лабораторную всхожесть. Однако минимальная снижение отмечалось после всех сортов горчицы, причем для сорта Юнона показатели были значительно выше (93%), чем для всех других культур. После ярового ячменя, картофеля и гороха отмечался значительный фитотоксичный эффект в отношении растений салат (лабораторная всхожесть 21-39%). Одной из возможных причин такого явления может быть последействие гербицидов, которые применялись на данных культурах.
Изучение фитотоксичности на тест-растениях пшеницы показал, что вытяжки из почвы после чистого пара, горчицы и люцерны повышали всхожесть семян пшеницы, т.е. обладали стимулирующим эффектом. В тоже время, в вытяжке почвы после картофеля величина всхожести семян пшеницы упала в 1,37 раза к показателям контроля, что также может быть обусловлено последействием почвенных гербицидов, применяемых на данной культуре.
Почвенные микроорганизмы представлены различными группами и видами. В качестве индикаторов состояния почвы были выбраны свободные азотфиксирующие бактерии рода Azocobacter и фитопатогенные грибы рода Fusarium (табл. 4).
Азотфиксирующие бактерии рода Azocobacter отличаются высокой требовательностью к состоянию почв, что позволяет использовать показатель их численности для оценки. Максимальная их численность отмечалась после гороха, а после яровой пшеницы они отсутствовали.
Фузариозные грибы (Fusarium) относятся к числу наиболее важных микромицетов, вызывающих болезни растений, в первую очередь корневые гнили. Полученные результаты показали, что во всех вариантах после горчицы и после озимой пшеницы в почве данные патогены отсутствовали. Максимальные показатели зараженности фузариозной инфекцией были после яровой пшеницы и люцерны.
Таблица 4 – Результаты оценки микробиологического состояния почвы после уборки различных сельскохозяйственных культур, 2022 г
|
Культура |
Микроорганизмы |
|
|
Azocobacter spp., х105 КОЭ/г почвы |
Fusarium spp., х103 КОЭ/г почвы |
|
|
Ячмень яровой |
0,3±0,02 |
1,0±0,06 |
|
Чистый пар |
1,0±0,04 |
1,1±0,04 |
|
Озимая пшеница |
1,2±0,05 |
0 |
|
Картофель |
0,5±0,01 |
1,1±0,05 |
|
Ячмень яровой |
1,3±0,06 |
1,3±0,07 |
|
Яровая пшеница |
0 |
6,0±0,21 |
|
Горчица (сорт Ника) |
0,2±0,009 |
0 |
|
Горчица (сорт Юнона) |
1,1±0,02 |
0 |
|
Горчица (сорт Горлинка поздний) |
0,2±0,01 |
0 |
|
Горох |
2,6±0,08 |
1,2±0,08 |
|
Люцерна |
1,0±0,05 |
4,1±0,12 |
Зоологический анализ почвы (табл. 5) подтвердил различия между культурами.
Таблица 5 – Результаты зоологического анализа состояния почвы после уборки различных сельскохозяйственных культур, шт./г почвы, 2022 г
|
Культура |
Группа животных |
|
|
Простейшие (инфузории) |
Почвенные нематоды |
|
|
Ячмень яровой |
140±6 |
0 |
|
Чистый пар |
260±11 |
0 |
|
Озимая пшеница |
320±14 |
10±0,4 |
|
Картофель |
180±6 |
10±0,7 |
|
Ячмень яровой |
120±4 |
10±0,5 |
|
Яровая пшеница |
160±6 |
40±1,6 |
|
Горчица (сорт Ника) |
220±8 |
70±2,4 |
|
Горчица (сорт Юнона) |
200±10 |
30±1,6 |
|
Горчица (сорт Горлинка поздний) |
200±12 |
30±1,1 |
|
Горох |
200±7 |
10±0,2 |
|
Люцерна |
200±9 |
40±1,4 |
Наибольшее количество инфузорий в почве было после озимой пшеницы и чистого пара, а минимальное после ярового ячменя. В отношении почвенных нематод выделялся вариант с горчицей сорта Ника. В тоже время после ярового ячменя и чистого пара данные животные не обнаруживались.
Выводы. Проведенные исследования показали, что при комплексном обследовании почв после разных сельскохозяйственных культур были установлены различия по их влиянию на агрофизические, микробиологические и зоологические параметры почвы.
С точки зрения агрофизических свойств, низкой фитотоксичности и подавления развития фузариозных грибов среди изучаемых культур преимущество имела горчица сарептская. После гороха отмечалось увеличение количества в почве бактерий рода Azocobacter, а после озимой пшеницы отмечалось увеличение в почве численности инфузорий.
1. Малышева Е. С., Костин И. Г., Хижняк Р. М. Динамика агрохимических показателей плодородия в пахотных чернозёмах лесостепной зоны ЦЧР России // МСХ. 2022. №3. С.246-249.
2. Зинченко М. К. Система биологических показателей при оценке экологического состояния серой лесной почвы на примере стационарного опыта // Владимирский Земледелец. 2022. №1. С. 9-15.
3. Применение показателей ферментативной активности при оценке состояния почв под сельскохозяйственными угодьями / Е.В. Даденко, М. Прудникова, К.Ш. Казеев, С.И. Колесников // Известия Самарского научного центра РАН. 2013. №3-4. С.1274-1277.
4. Ерёмин Д. И., Каюгина С. М. Агрофизические свойства тёмно-серых лесных почв Северного Зауралья // Вестник Курганской ГСХА. 2022. №2 (42). С.3-10.
5. Шмидт А. Г., Аксенова Ю. В. Влияние хозяйственной деятельности землепользователей на состояние плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения южной лесостепи Омской области // Вестник ОмГАУ. 2022. №1 (45). С.64-74.
6. Рубцова А. А., Ларионов Ю. С. Оценка информативности показателей плодородия почв // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2021. №1. С.240-246.
7. Сравнительная характеристика плодородия серых лесных и темно-серых лесных почв на примере СПК "Звягинки" / Л.Е. Тучкова, И.А. Верховец, Е.С. Чувашева, И.М. Тихойкина // Вестник сельского развития и социальной политики. 2019. №4 (24). С. 33-35.
8. Приказ Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 06.07.2017 № 325 «Об утверждении Методики расчета показателя почвенного плодородия в субъекте Российской Федерации».
9. Абдусаламова Р. Р., Баламирзоева З. М. Способы комплексной оценки плодородия почв сельскохозяйственных земель // Вестник СПИ. 2022. №1 (41). С.7-14.
10. Назарько М. Д., Лобанов В. Г. Комплексная экологическая оценка состояния окультуренных почв разных типов использования // Известия вузов. Пищевая технология. 2005. №5-6. С.109-111.
11. Козлова Л. М., Попов Ф. А., Носкова Е. Н. Севооборот как главный фактор адаптивно-ландшафтного использования земель // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2020. №3 (23). С. 295-303.
12. Дудкина Т. А. Методологические основы проектирования структуры посевных площадей и систем севооборотов // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. №7. С.50-55.
13. Денисова А. В., Козлова Л. М., Жук С. Н. Агрофизические показатели почвы в полевых севооборотах // Известия Самарского научного центра РАН. 2018. №2-2. С.301-304.
14. Селявкин С. Н., Мараева О. Б., Лукин А. Л. Оценка биологического состояния почвы по микробиологической и ферментативной активности // Вестник Воронежского госу¬дарственного аграрного университета. 2015. №2. С. 36-39.
15. Оценка ферментативной активности серых лесных почв в органических и традиционных агроценозах Предкамья Республики Татарстан / Т.Г. Кольцова, В.И. Кулагина, Л.М. Сунгатуллина, А.А. Андреева, Э.Х. Рупова // Российский журнал прикладной экологии. 2022. №3 (31). С. 34-42
16. Якутин М. В., Андриевский В. С., Анопченко Л. Ю. Почвенно-биологические методы в мониторинге процессов олуговения приозерных экосистем Хакасии // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2022. №. 4. С. 291-297.
17. Методы оценки и прогноза агрофизического состояния почв : учебное пособие / Е.В. Шеин и др. Владимир: ГНУ Владимир. НИИСХ, 2009. 106 с.
18. Привалова Н. М. Определение фитотоксичности методом // Успехи современного естествознания.2006. № 10. С. 45-48.
19. Бабенко А. С., Булатова У. А., Нужных С. А. Методы учета почвенных беспозвоночных. Томск: Изд-во Томского ун-та. 2010. 55 с.
