Гумусний режим чорнозему типового в короткоротаційних сівозмінах із різним бобовим компонентом

Ключові слова: агротехнічні досліди, вирощування, сільськогосподарська культура, попередник, ґрунт, органічна речовина.

Annotation

The humus regime of typical chornozem in short crop rotations with different leguminous components

Goal. To study changes in the humus state of typical chornozem during 13 rotations of field short crop rotations with different leguminous components. Methods. General scientific and special for agricultural science: long-term field and analytical. To determine the content of total humus in a typical chornozem, they used I.V. Tiurin's method in Simakov's modification, the humus balance was calculated according to the methodology of the Institute of Soil Science and Agrochemistry named after O.N. Sokolovskyi. Results. The analysis showed changes in the content of total humus in the soil depending on the crops grown during 13 rotations of short crop rotations in the Left Bank Forest-Steppe of Ukraine at the experimental field of the Kharkiv National Agrarian University named after V.V. Dokuchaiev. A positive effect of peas and grass pea on the content of humus in the arable layer of typical chornozem in crop rotations was revealed, in which this indicator was 4.39 and 4.34%, respectively, compared to paired crop rotation on average 0.34% higher. In field crop rotations with a vetch-oats mixture and soybean, this indicator exceeded steam crop rotation by 0.11%, but they were inferior to crop rotations with peas and grass peas in terms of humus content in the soil, the average difference was 0.13%. The balance of humus in the soil of the investigated organic agroecosystems with different plant components was passive and varied from -109 to -635 kg/ha. The humus deficiency was smaller in field crop rotations with leguminous crops (vetch in a mixture with oats, soybeans, peas, lentils, beans, and grass peas) for growing buckwheat in the 3rd year of the rotation. Conclusions. A higher content of humus in the soil was found in crop rotations with leguminous crops and corn for silage. A noticeable decrease in the content of organic matter in the soil due to the introduction of pure steam into organic agroecosystems was noted. The balance of humus in the soil of the investigated crop rotations with different plant components was passive. A smaller humus deficit was observed in crop rotations with leguminous crops for growing buckwheat in the 3rd year of the rotation.

Key words: agrotechnical experiments, cultivation, agricultural culture, predecessor, soil, organic matter.

Виклад основного матеріалу

Актуальне завдання сьогодення -- зниження собівартості продукції та підвищення її конкурентоспроможності з обов'язковим збереженням і відтворенням ґрунтової родючості. Тому важливим є вивчення впливу сівозмін на гумусний режим чорнозему типового.

Багато наукових публікацій присвячено впливу сільськогосподарських рослин, обробітку ґрунту та добрив на родючість ґрунту. Автори [1 - 3] висвітлюють лише окремі питання, пов'язані з такою дією в різних ґрунтово-кліматичних зонах. За сучасних умов господарювання в зв'язку з інтенсивністю обробітку ґрунту, збільшенням площ під просапними культурами та зменшенням використання органічних добрив спостерігається інтенсивна мінералізація гумусу в ґрунті. Це порушує природне гумусоутворення та гумусонакопичення, змінює кількість і якість поживних речовин, що надходять у ґрунт, інтенсивність і напрям процесів гуміфікації [4 - 6].

Тривале сільськогосподарське використання ґрунту зменшує запаси органічної речовини по всьому профілю, але темпи її втрат уповільнюються [7, 8].

Як вважають автори [9], уміст органічної речовини в ґрунті значною мірою залежить від ступеня впливу на нього сільськогосподарських культур, їх співвідношення в сівозміні, виду та кількості добрив. Збільшення частки просапних культур у сівозміні на 10% призводить до підвищення втрат органічної речовини на 20 - 40 кг/га.

Дані щодо змін гумусного режиму ґрунтів під впливом сільськогосподарських культур містять протилежні думки.

Мета досліджень -- визначити вплив сільськогосподарських культур на гумусний режим чорнозему типового в короткоротаційних сівозмінах.

Матеріали та методи досліджень

Стаціонарний довготривалий дослід із вивчення сівозмін короткої ротації, закладений у 1962 р., проводили на дослідному полі Харківського сільськогосподарського інституту ім. В.В. Докучаєва (нині Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва). За даними досліджень 1960 р., у шарі ґрунту 0 - 20 см уміст гумусу становив 6,1%, легкогідролізного азоту -- 72 мг/кг ґрунту, рухомого фосфору -- 109, рухомого калію -- 272 мг/кг ґрунту. Автори [10], здійснивши польові і лабораторні дослідження, дійшли висновку, що ґрунтовий покрив дослідного поля відносно однорідний і представлений чорноземом типовим глибоким малогумусним важкосуглинковим на лесовидному суглинку.

Упродовж 53 років (1962 -2015) у досліді вивчали окремі сільськогосподарські культури та 16 варіантів польових сівозмін із таким чергуванням культур: 1 -- попередник пшениці озимої, 2 -- пшениця озима, 3 -- буряки цукрові та гречка, 4 -- ячмінь ярий. Попередниками пшениці озимої були: горох, чина, сочевиця та квасоля на зерно, вико-вівсяна сумішка та соя на зелений корм, кукурудза на силос і чистий пар. Площа посівної ділянки -- 142 м², облікової -- 50 - 100 м². Досліди проводили в 3-разовій повторності. Розташування ділянок у дослідах -- послідовне. Під час закладання та проведення польового стаціонарного досліду використовували загальноприйняті методики [11].

Досліджували органічну систему удобрення з використанням на добриво лише нетоварної частини врожаю -- соломи: бобових -- у середньому 2,7 т/га; пшениці озимої -- 5,1; гречки -- 2,5, гички буряків цукрових -- 10 та соломи ячменю -- 2,5 т/га. Ґрунтові зразки для агрохімічних аналізів відбирали з шару 0 - 30 см. Уміст органічної речовини визначали за методом І.В. Тюріна в модифікації Сімакова. Баланс гумусу -- різницю між кількістю його новоутворення в грунті та мінералізацією за певний період, розраховували відповідно до методики ННЦ «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського» [12].

Результати досліджень

Інтенсивність і напрям процесів трансформації енергії та речовини в агроекосистемах залежать не лише від її кількості та якості, а й чергування культур, обробітку ґрунту, органічних і мінеральних добрив та меліорантів. У регулюванні балансу гумусу в ґрунті особливо важливе місце належить удосконаленню структури посівних площ і чергуванню культур у сівозмінах [13]. Інтенсивне використання ґрунту під сільськогосподарськими культурами від початку закладання досліду призвело до зменшення вмісту органічної речовини до 4,52 - 4,61%, що й було зафіксовано автором у 1976 р. [14]. За цим показником ґрунт дослідного поля належить до чорнозему типового малогумусного.

З визначенням умісту органічної речовини в ґрунті в 2015 р. виявилося, що тривале використання короткоротаційних сівозмін погіршувало його гумусний стан. Розрахунки показали зниження показника вмісту органічної речовини в досліді на 1,81%. Проведений більш глибокий аналіз даних показав, що за останні 39 років зниження вмісту органічної речовини (у %) в ґрунті відбувалося набагато повільніше. Використовуючи дані автора [14] до 1976 р. (за 16 років), зафіксовано зменшення вмісту органічної речовини порівняно з вихідними даними на 1,54%, тобто щороку втрати становили 0,10%, за наступні 39 років -- лише 0,27%, тобто 0,007% за рік.

Після 13 ротацій спостерігалися зміни вмісту органічної речовини залежно від вирощуваних культур. Виявлено позитивний вплив гороху та чини на вміст гумусу в орному шарі ґрунту в сівозмінах, де цей показник у середньому був на 0,34% вищим, ніж у паровій сівозміні (табл. 1). Вплив бобових культур на родючість ґрунту достатньо вивчений. На думку вчених, підвищення вмісту азоту зумовлене азотофіксувальною здатністю бобових рослин, після збирання яких у ґрунті залишаються післяжнивні рештки, збагачені азотом. Важливу роль відіграють бобові культури і в забезпеченні ґрунту органічною речовиною [15, 16].

У сівозмінах із соєю та вико-вівсяною сумішкою цей показник перевищував показник парової сівозміни на 0,11%. Проте за вмістом органічної речовини в ґрунті вони значно поступалися сівозмінам із горохом і чиною, у середньому різниця становила 0,13%. Таке зниження вмісту органічної речовини зумовлене значно меншими обсягами післяжнивних решток, які залишалися після збирання сої та вико-вівсяної сумішки на зелений корм. У дослідженнях було отримано неочікувані результати стосовно вмісту гумусу в сівозміні з кукурудзою на силос, в якій після багаторічних досліджень цей показник становив 4,40%. Він є рівноцінним показнику в сівозмінах, де вирощували бобові культури -- горох і чину. Можна припустити, що цей результат залежав від великого обсягу кореневих і післяжнивних решток, які підвищили вміст органічної речовини в ґрунті. Крім того, у цьому разі технологія вирощування кукурудзи на силос не передбачала проведення багаторазових міжрядних обробітків ґрунту, що уповільнювало процеси мінералізації органічної речовини.

1. Гумусний стан ґрунту після 13 ротацій різних сівозмін (2015 р.), %