Введение. Современные тенденции в разработке эффективных систем земледелия предполагают максимальное использование природных ресурсов, т.е. их биологизацию [1, 2]. Применение приемов биологизации оказывает положительное влияние на различные свойства почвы, в том числе на ее биологическую активность [3]. В настоящее время в качестве приемов биологизации земледелия активно используются – многолетние травы; управление (менеджмент) соломы и растительных остатков; внесение органических и органоминеральных удобрений; применение биопрепаратов [4, 5, 6].
Одним из наиболее важных приемов биологизации земледелия является использование различных сидеральных культур, оказывающих многостороннее влияние на различные свойства сельскохозяйственных почв [7, 8, 9]. К числу наиболее распространенных сидератов, в различных регионах России, относятся парозанимающие [10, 11, 12]. В качестве парозанимающих сидератов могут выступать различные сельскохозяйственные культуры и их смеси. Так, достаточно много исследований было посвящено изучению влияния различных капустных растений (рапс, горчица белая, редька масличная), используемых в качестве парозанимающих сидератов, на различные свойства почв и продуктивность последующих сельскохозяйственных культур [13, 14, 15]. Высокая эффективность горчицы как сидеральной культуры в пару показана в целом ряде работ [16, 17]. На Среднем Урале высокую эффективность показало использования смеси бобовых (горох) и зерновых (овес) в качестве парозанимающего сидерата под озимую рожь [18]. Возможно использование и гороха в чистом виде как сидеральной культуры [19].
К числу перспективных сидератов для использования в пару можно отнести и гречиху [20, 21]. Особенно ценным свойством данный культуры является способность ее корневой системы переводить недоступные формы почвенного фосфора в доступные, что имеет существенное значение для последующих культур севооборота.
При изучении влияния различных сидератов, наибольшее внимание уделяется вопросам изменения под их влиянием в агрохимических параметрах почв. В меньшей степени изучаются изменения в агрофизических свойствах и накоплении почвенной инфекции фитопатогенов, вызывающих корневые гнили.
В связи с вышеизложенным, целью исследований была оценка влияния различных сидеральных паров на агрофизические свойства и фитопатологическое состояние серой лесной среднесуглинистой почвы. В задачи исследований входило изучение характера изменений в ряде агрофизических параметров (плотность сложения, запасы продуктивной влаги, структурность) почвы и в численности почвенных фитопатогенных микромицетов, вызывающих корневые гнили, при использовании чистого и различных сидеральных паров.
Условия, материалы и методы. Исследования проводились в 2023 году на стационарном полевом опыте Агробиотехнопарка Казанского ГАУ на серой лесной почве со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса по Тюрину – 3,0 %, подвижного фосфора очень высокое; обменного калия повышенное; рНKCl – 6,6. Агроклиматические параметры вегетационного периода 2023 года отличались периодически засушливыми явлениями. За вегетацию выпало лишь 40,9 % осадков от нормы, а температура воздуха, в большинстве случаев, была выше среднемноголетних значений.
Схема полевого опыта:
1. Чистый пар (контроль);
2. Гречиха на сидерат (сорт Батыр, норма высева 50 кг/га);
3. Редька масличная на сидерат (сорт Альфа, норма высева 15 кг/га);
4. Горчица белая на сидерат (сорт Рапсодия, норма высева 20 кг/га);
5. Овес + вика на сидерат (овес сорт Рысак, вика – сорт Льговская 22, норма высева овса 2,5 млн. в.с./га., вики – 0,5 млн. в.с./га. весовая норма высева овса – 90 кг/га, вики – 40 кг/га);
6. Горох на сидерат (сорт Усатый кормовой, норма высева – 200 кг/га).
Общая площадь каждого варианта составила 1,5 га. В 2022 на участке выращивался яровой ячмень. Агротехнологии возделывания сидеральных культур были рекомендованными для зоны. Заделка сидератов с бобовыми культурами проводилась в фазу их бутонизации; гречихи и капустных сидератов – в период начала цветения. Заделка проводилась с использованием двукратного дискования в разных направлениях дискатором.
Лабораторные исследования проводились в лабораторном комплексе Центра агроэкологических исследований ФГБОУ ВО Казанский ГАУ. Определение агрофизических свойств почвы проводили по общепринятым методам [22]. Определение численности почвенных фитопатогенных грибов проводилось методом разведений с использованием твердых питательных сред Чапека и Сабуро.
Результаты и обсуждения. Одним из основных агрофизических показателей состояния почвы является ее плотность сложения (табл. 1).
Таблица 1 – Динамика плотности сложения почвы в слое 0-20 см при использовании различных сидератов, г/см3, 2023 г.
|
Вариант |
Слой почвы |
В среднем |
||
|
20.06.2023 |
17.07.2023 |
17.09.2023 |
||
|
Чистый пар |
1,04 |
1,11 |
1,14 |
1,10 |
|
Парозанимающие сидераты |
||||
|
Гречиха |
1,25 |
1,33 |
1,25 |
1,28 |
|
Редька масличная |
1,18 |
1,28 |
1,18 |
1,21 |
|
Горчица белая |
0,92 |
0,94 |
1,14 |
1,00 |
|
Вико-овсяная смесь |
1,14 |
1,17 |
1,24 |
1,18 |
|
Горох |
1,21 |
1,20 |
1,1 |
1,17 |
Примечание: оптимальные показатели для сельскохозяйственных культур – 1,0-1,3 г/см3
Результаты оценки показали, что использование в качестве сидерата горчицы белой, ведет к снижению плотности сложения почвы в сравнении с чистым паром. В тоже время, в варианте с гречихой на сидерат отмечается некоторое увеличение данного показателя. Однако, в целом, и на варианте с гречихой и во всех других вариантах с сидератами, значения плотности сложения были в пределах оптимальных для большинства сельскохозяйственных культур параметров (от 1,00 до 1,28 г/см3), т.е. переуплотнение почвы не отмечалось.
Для оценки воздушного и водного режима почвы, важной характеристикой является общая пористость (табл. 2).
Таблица 2 – Общая пористость почвы при использовании различных сидератов, %, 2023 г.
|
Вариант |
Слой почвы |
Оценка |
||
|
0-10 см |
10-20 см |
0-20 см |
||
|
Чистый пар |
60,39 |
52,88 |
56,64 |
отличная |
|
Парозанимающие сидераты |
||||
|
Гречиха |
55,4 |
49,68 |
52,54 |
удовлетворительная |
|
Редька масличная |
51,51 |
57,37 |
54,44 |
удовлетворительная |
|
Горчица белая |
56,32 |
56,42 |
56,37 |
отличная |
|
Вико-овсяная смесь |
51,04 |
54,3 |
52,67 |
удовлетворительная |
|
Горох |
58,63 |
56,31 |
57,47 |
отличная |
Примечание: шкала оценки (по Н.А. Качинскому) – 55-65 % – отличная; 50-55 % - удовлетворительная; 50 % – неудовлетворительная.
Для агрономической оценки состояния почв, особо важно знать ее структурное состояние, и, в первую очередь, содержание агрономически ценных агрегатов, определяемых методом сухого просеивания (табл. 3).
Таблица 3 – Коэффициент структурности почвы (содержание агрономически ценных агрегатов, %, 2023 г.
|
Вариант |
Слой почвы |
Оценка |
||
|
0-10 см |
10-20 см |
0-20 см |
||
|
Чистый пар |
60,93 |
61,93 |
61,43 |
хорошее |
|
Парозанимающие сидераты |
||||
|
Гречиха |
68,43 |
75,62 |
72,02 |
хорошее |
|
Редька масличная |
68,09 |
71,74 |
69,91 |
хорошее |
|
Горчица белая |
70,56 |
81,83 |
76,20 |
хорошее |
|
Вико-овсяная смесь |
62,39 |
51,36 |
56,87 |
удовлетворительное |
|
Горох |
71,76 |
67,50 |
69,63 |
хорошее |
Примечание: шкала оценки (по С.И. Долгову и П.У. Бахтину, 1966) – более 80 % - отличное; 60-80 % - хорошее; 40-60 % - удовлетворительное; 20-40 % - неудовлетворительное; менее 20 % - плохое
Результаты оценки показали, что использование сидератов (за исключением вико-овсяной смеси), приводило к росту содержания агрономически ценных агрегатов в почве, по сравнению с вариантом с чистым паром. Наибольшая структурность почвы была при использовании в качестве сидерата горчицы белой и составила в слое 0-20 см 76,2 %.
Водный режим почвы характеризуется показателями запасов продуктивной влаги (табл. 4) и влагоемкостью (табл. 5).
Таблица 4 – Запасы продуктивной влаги в почве при использовании различных сидератов (20.06.2023), мм
|
Вариант |
Слой почвы |
Оценка |
||
|
0-20 см |
0-50 см |
0-100 см |
||
|
Чистый пар |
18,27 |
55,68 |
117,20 |
удовлетворительные |
|
Парозанимающие сидераты |
||||
|
Гречиха |
17,35 |
61,69 |
114,90 |
удовлетворительные |
|
Редька масличная |
17,35 |
61,69 |
114,90 |
удовлетворительные |
|
Горчица белая |
17,09 |
60,07 |
137,67 |
хорошие |
|
Вико-овсяная смесь |
16,40 |
35,85 |
71,92 |
плохие |
|
Горох |
13,35 |
74,73 |
137,07 |
хорошие |
Примечание: шкала оценки запасов продуктивной влаги в слое 0-100 см (по А.Ф. Вадюниной и З.А. Корчагиной, 1986) – больше 160 мм – очень хорошие; 130-160 мм - хорошие; 90-130 мм - удовлетворительные; 60-90 мм - плохие; меньше 60 мм – очень плохие
Данные по запасу продуктивной влаги показали, что использование в качестве сидератов горчицы белой и гороха привело к увеличению данного показателя (137,07-137,67 мм) в сравнении с чистым паром (117,2 мм). После гречихи и редьки масличной запасы продуктивной влаги были на уровне значений чистого пара, а в варианте с вико-овсяной смесью, показатели были значительно ниже (71,92 мм) и оценивались как плохие.
Необходимо отметить, что засушливые явления в конце июня и в июле привели к резкому снижению запасов влаги в почве по всем вариантам до критического уровня (оценка запасов – очень плохие - плохие).
Численность фитопатогенных грибов, представлена в таблице 5.
Таблица 5 – Численность фитопатогенных грибов в почве при использовании различных сидератов, *103 KOE, 2023 г.
|
Вариант |
Общая численность |
Виды грибов |
|
Чистый пар |
1,3±0,06 |
Botrytis sp., Fusarium sp.- |
|
Парозанимающие сидераты |
||
|
Гречиха |
0 |
- |
|
Редька масличная |
0,1±0,001 |
Fusarium sp.- |
|
Горчица белая |
0 |
- |
|
Вико-овсяная смесь |
1,6±0,08 |
Fusarium sp., Alternaria sp. |
|
Горох |
1,8±0,10 |
Botrytis sp., Fusarium sp.- |
Выводы. Заделка сидератов привела к снижению плотности сложения почвы. Минимальные показатели плотности сложения отмечались в вариантах с горчицей белой и горохом на сидерат. Использование гороха на сидерат и горчицы белой привело к тому, что пористость почвы была на отличном уровне. Наибольшая структурность почвы была при использовании в качестве сидерата горчицы белой. Использование в качестве сидератов горчицы белой и гороха привело к увеличению накопления влаги в почве в сравнении с чистым паром.
Использование в качестве сидератов гречихи и горчицы белой способствовало полному очищению почвы от фитопатогенных грибов.
Таким образом, среди изучаемых парозанимающих сидератов, наилучшие показатели по агрофизическим и фитопатологическим свойствам почвы были достигнуты при использовании горчицы белой.
