Комплексная оценка воспроизводства плодородия деградированной супесчаной дерново-подзолистой почвы в современных условиях Северо-Запада РФ

ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Методической основой исследования стал многолетний стационарный опыт
«агрофизический стационар», заложенный в 2006 году в Меньковском филиале
АФИ. Главным объектом исследования (фактор А) была среднеокультуренная су-
песчаная дерново-слабоподзолистая почва (в прошлом хорошо окультуренная, но
подвергшаяся деградационным процессам в 90-е годы ХХ века). В подготови-
тельный к закладке опыта трѐхлетний период она была ускоренно окультурена
интенсивным и гиперинтенсивным применением органического удобрения на
фоне поддерживающего известкования. Объектом сравнения служила исходная
почва. На почвах трѐх степеней окультуренности вводилось два развѐрнутых во
времени севооборота: полевой зернотравяной и овощекормовой зернопропашной.
Система удобрения в них (Фактор Б) разрабатывалась индивидуально для каждой
культуры с ориентацией на обеспечение элементами питания трѐх уровней про-
дуктивности фотосинтеза: КПД ФАР – 1 – 1,5% – вариант NPK 0 (без удобрений),
2-3% – вариант NPK 1 (средние дозы удобрений), 3-4% – вариант NPK 2 (повы-
шенные дозы удобрений). Среднегодовые дозы действующего вещества в вариан-
те NPK 1 составляли 122 кг/га в полевом и 205 – в овощекормовом севообороте, в
варианте NPK 2 – 180 и 310 кг/га соответственно.Для поддержания в течение дли-
тельного периода исследований сформированного уровня окультуренности почвы
за прошедшие две ротации севооборотов в хорошо окультуренную почву было
внесено по 40 т/га навоза и 35 т/га птичьего помѐта, в высокоокультуренную –
вдвое больше. Общая площадь делянки в опыте – 200 м2, учѐтная – 120-160 м2;
повторность – трѐхкратная. Учѐты проводились сплошным весовым методом с
использованием технологического оборудования. Статистическая обработка ре-
зультатов исследования выполнялась дисперсионным методом с использованием
программного комплекса «Stat».
Трансформация почвообразовательного процесса и свойств почвы изуча-
лась на основе сравнительно-генетического метода в серии почвенных разрезов
(Никитин, 1976, 1986). Количественные характеристики свойств определялись по
стандартным методикам непосредственно в поле и в испытательной лаборатории
ФБНУ АФИ.

3. ВЛИЯНИЕ СРЕДСТВ ВОСПРОИЗВОДСТВА ПОЧВЕННОГО
ПЛОДОРОДИЯ НА СОСТОЯНИЕ И СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Сегодня имеется немало научных данных о возможности весьма деградации
окультуренных почв (Ефимов, Иванов, 2001; Литвинович, 2011; Иванов, Воробь-
ѐв, Иванова, 2015; Шафран, 2016; Сычѐв, 2019). Для возрождающегося в регионе
сельскохозяйственного производства восстановление плодородия прежде хорошо
окультуренных почв – одна из первоочередных задач. Но, если трансформация
почвообразовательного процесса в дерново-подзолистой почве через стадии: «це-
линная → освоенная → слабоокультуренная → среднеокультуренная → хорошо
окультуренная → высокоокультуренная почва» является вполне изученной
(Францессон, 1934; Благовидов, 1954, 1962; Гаркуша, 1956; Коновалова, 1967;
Левин, 1972; Сапожников, Кириллов, 1977; Караваева, Жариков, 1998; Муха, 2004
и др.), то относительно повторно окультуриваемых почв информации крайне ма-
ло. А именно к таким почвам и принадлежит объект нашего исследования.

3.1. Трансформация строения почвенного профиля и его морфологических
свойств
Изучение во временной динамике морфологических свойств почвенного
профиля является одним из наиболее информативных методов контроля за изме-
нением почвообразовательного процесса. Перед закладкой опыта генетический
профиль изучаемой почвы был представлен горизонтами: Апах. – 0-22 см, А1А2 –
22-32 см, А2В -32-43 см, В- 43-91 см, ВС – 91-125 см, Д – 125-160 см. Через 12 лет
эта почва в условиях полевого севооборота без удобрений уже существенно отли-
чалась строением и свойствами профиля (рис. 1).

Рисунок 1 – Строение профиля почв в 2018 году
Вследствие малого прихода исходных гумусообразователей пахотный слой за-
метно осветлился, в нѐм появились признаки усиления элювирования в виде жѐл-
то-палевой присыпки. Переходный горизонт А1А2 уже не диагностировался, ниж-
няя граница горизонта поднялась на 5 см. В вариантах опыта с удобрениями, то
есть при большем поступлении послеуборочных остатков, морфологические
свойства аккумулятивно-элювиальных горизонтов не претерпели ощутимых из-
менений. Наиболее существенные позитивные изменения обусловливались при-
менением органического удобрения в процессе окультуривания почвы. В обоих
севооборотах пахотный горизонт ускоренно окультуренных почв приобрѐл более
тѐмную окраску, улучшилось его структурное состояние. Нижняя граница гори-
зонтов А1А2 и А2В опустилась на 2-5 см, уменьшилась плотность их сложения. У
высокоокультуренной почвы обнаруживались затѐки органического вещества в
горизонт А2В. В полевом севообороте проявилось и положительное действие по-
севов трав. Здесь, в отсутствие интенсивной обработки почвы, у окультуренных
почв на месте горизонта А1А2. Сформировался гумусовый (А1). В овощекормовом
севообороте с его интенсивной обработкой почвы этого не наблюдалось. Напро-
тив, почвенный профиль в его условиях подвергался процессам элювирования
сильнее (особенно на фоне повышенных доз минеральных удобрений), вследствие
чего суммарная мощность горизонтов А1А2 и А2В значительно возрастала.
Таким образом, минеральная система удобрения в комплексе мероприятий
по воспроизводству плодородия играла двоякую роль. С одной стороны, она спо-
собствовала большему накоплению исходных гумусообразователей, стимулируя
дерновый процесс почвообразования, с другой, служила одним из факторов вы-
ветривания минералов и повышенной вертикальной миграции веществ.

3.2 Изменение агрофизического состояния почвы под влиянием систем вос-
производства почвенного плодородия
От агрофизического состояния почвы в значительной мере зависит способ-
ность последней удовлетворять потребности растений во всех факторах жизни. В
нашем исследовании его трансформация изучалась по таким показателям как гра-
нулометрический состав, общие физические и водно-физические свойства и
структурное состояние.
Оценка трансформации гранулометрического состава изучаемой почвы вы-
полнялась на основе данных седиментометрического анализа образцов по состоя-
нию на конец первой и второй ротации севооборотов. Она подтвердила сохране-
ние и в условиях эксперимента типичного для зоны аккумулятивно-элювиально-
иллювиальный характера перераспределения между генетическим горизонтами
илистых и мелкопылеватых частиц (<0,005 мм). По окончании первой ротации отчѐтливо регистрировалось влияние только окультуривающих мероприятий, выразившееся разной долей фракций физической глины в составе почвы горизонтов Апах. + А1А2 : у среднеокультуренной почвы – 15,3%, хорошоокультуренной – 18,0%, выысокоокультуренной – 18,5% (преиму- щество последних обеспечивалось в основном за счѐт фракции мелкой пыли). По окончании второй ротации севооборотов проявилось действие всех трѐх факторов воспроизводства почвенного плодородия (рис. 2). В пределах аккумуля- тивно-элювиальной толщи положительные последствия окультуривания наблюю- 17,7 16,3 а17,5 16,2 14,7 Содержание фракции, % 8,188,3 87,2 65,25,4 4,9 4,94,8 4,5 4,13,7 0,005-0,001<0,001<0,010,005-0,001<0,001<0,010,005-0,001<0,001<0,01 среднеокультуреннаяхорошо окультуреннаявысокоокультуренная Вариант 1 ротация2 ротация 16,4 15,9 16,8б 1615,2 Содержание фракции, % 87,16,96,96,7 655,3 4,7 3,6 0,005-<0,001<0,010,005-<0,001<0,010,005-<0,001<0,010,005-<0,001<0,01 0,0010,0010,0010,001 1 ротация2 ротация1 ротация2 ротация полевойовощекормовой Вариант 16,315,9 в 1614,8 Содержание фракции, % 87,16,96,6 4,44,3 3,7 0,005-0,001<0,001<0,010,005-0,001<0,001<0,010,005-0,001<0,001<0,01 NPK0NPK1NPK2 Вариант Рисунок 2 – Изменение содержания гранулометрических (мм) фракций (%) в аккумулятивно-элювиальных горизонтах (Апах + А1А2 + А2В) (2018 г.) а) под влиянием окультуривания почвы; б) под влиянием севооборота; в) под влиянием системы удобрения дались ещѐ отчѐтливо. Доля фракций физической глины в ней была на 2,2-2,3% большей, в сравнении со среднеокультуренной почвой, не подвергавшейся окуль- туриванию. Но дополнительно применѐнные на хорошо- и высокоокультуренных почвах дозы органических удобрений (6,3 и 12,5 т/га в среднегодовом исчисле- нии) в условиях промывного водного режима оказались всѐ же недостаточными для полного предотвращения процесса обезиливания верхних горизонтов. Осо- бенно отчѐтливо это проявилось в овощекормовом севообороте, где на фоне ин- тенсивной обработки почвы ускорялись процессы деструкции органического ве- щества и минералов. Здесь только за 6 лет второй ротации аккумулятивно- элювиальные горизонты утратили 1,7% фракции ила (и всех фракций физической глины – 1,6%). Среднегодовые темпы обезиливания составили 0,05% в полевом и 0,28% - в овощекормовом севообороте. Минеральные удобрения в средних дозах на процессы элювирования и лессивирования верхних почвенных горизонтов влияли незначительно, но в повышенных дозах они увеличивали потери ила на 16% (отн.). Будучи весьма консервативными общие и водно-физические свойства поч- вы способны положительно отзываться на известкование и высокие дозы органи- ческих удобрений. В условиях эксперимента главным фактором их улучшения стало окультуривание почвы (табл. 1). Таблица 1 – Изменение общих физических и водно-физических свойств почвы вследствие еѐ окультуривания Свойство почвы по ротациям севооборота, ед.изм. Горизонт m об, г/смm уд., г/смVобщ., % МГ, %ВУЗ, %НВ, %ДАВ, % почвы 1 рот. 2 рот. 1рот. 2рот. 1рот. 2рот. 1рот. 2рот. 1рот. 2рот. 1рот. 2рот.1рот. 2рот. Среднеокультуренная почва Апах.1,35 1,36 2,63 2,65 48,6 48,7 4,1 4,1 6,2 6,1 21,2 21,715,115,6 А1А21,57 1,58 2,67 2,67 41,1 41,0 3,8 3,7 5,7 5,6 17,8 18,012,112,4 А2В1,52 1,54 2,71 2,69 44,1 42,9 2,8 2,7 4,2 4,1 14,9 14,810,710,7 В1,63 1,68 2,57 2,54 36,7 33,9 5,9 6,0 8,9 9,0 29,7 31,520,822,5 Хорошо окультуренная почва Апах.1,27 1,26 2,56 2,60 50,3 51,7 4,7 4,6 7,0 7,0 25,1 25,518,118,5 А1А21,46 1,40 2,62 2,64 44,3 46,9 4,2 4,1 6,4 6,2 23,1 22,416,716,2 А2В1,54 1,53 2,68 2,69 42,6 43,3 3,1 3,1 4,7 4,7 16,9 15,912,211,2 В1,66 1,70 2,58 2,51 35,5 32,4 5,9 6,4 8,9 9,6 32,2 33,723,324,1 Высокоокультуренная почва Апах.1,22 1,23 2,52 2,57 51,8 52,0 5,4 5,3 8,2 7,9 29,7 27,621,519,7 А1А21,39 1,36 2,56 2,60 45,7 47,9 4,7 4,5 7,1 6,7 24,7 23,217,616,5 А2В1,54 1,53 2,64 2,67 41,7 42,6 3,2 3,3 4,8 4,9 17,4 17,212,612,3 В1,66 1,72 2,55 2,49 34,8 30,8 6,5 6,6 9,8 9,9 33,1 36,823,325,9 По окончании первой ротации севооборотов положительные последствия окуль- туривания наблюдались в верхних горизонтах. Поступление большого количества органического вещества и обусловленное этим улучшение структурного состоя- ния сопровождались уменьшением плотности пахотного слоя почвы на 0,08 г/см 3 у хорошоокультуренного и на 0,13 г/см3 – у высокоокультуренного вида при уве- личении общей пористости на 1,4 и 3,2%, полевой влагоѐмкости – на 3,9 и 7,5 % соответственно. Аналогичные изменения регистрировались и в подпахотном го- ризонте А1А2. Вследствие применения органических удобрений в конце второй ротации севооборотов преимущество хорошо- и высокоокультуренной почв над среднеокультуренной продолжало сохраняться. Но обогащение илом иллювиаль- ного горизонта этих почв стало причиной снижения его общей пористости на 1,5 и 2,1%, что неизбежно приведѐт к уменьшению водопроницаемости. В пределах Апах. под действием этого фактора оптимизировалось и исход- но неблагоприятное непрочное комковато-порошистое состояние деградирован- ной почвы опыта. По завершении первой ротации оно выразилось в относитель- ном увеличении доли агрономически ценных агрегатов в сравнении со среднеокультуренной почвой на 44-61 %, коэффициента структурности – на 144- 267 %, водопрочности – на 61 и 84 %, критерия водопрочности – на 111 и 271 %. Это позволило сформировать хороший уровень оструктуренности комковато- зернистой формы при удовлетворительной водопрочности. Несмотря на применение 35-70 т/га птичьего помѐта сохранить достигнутые параметры оструктуренности к концу второй ротации не удалось (табл. 2). Сред- Таблица 2 - Структурное состояние почвы в 2018 г. Горизонт Массовая доля (%) агрегатов по фракциям (мм)Кстр.Водопроч-Квп почвы>10<0,250,25-10ность, % Полевой севооборот Апах.11,0±0,425,7±0,863,2±1,41,740,8±0,70,69 А1А212,9±0,518,1±0,657,8±1,01,438,7±0,70,63 Овощекормовой севооборот Апах.5,5±0,334,0±1,060,8±1,11,532,7±0,70,49 А1А215,9±0,624,4±0,759,7±1,01,534,7±0,60,53 Среднеокультуренная почва Апах.8,1±0,443,5±1,148,4±0,90,923,8±0,50,31 А1А217,5±0,730,1±0,952,4±1,11,119,4±0,50,24 Хорошо окультуренная почва Апах.6,0±0,332,1±1,061,9±1,21,639,5±0,80,65 А1А215,0±0,523,3±0,861,7±1,01,642,6±0,80,74 Высокоокультуренная почва Апах.2,5±0,226,5±1,072,0±1,02,547,1±0,80,89 А1А215,3±0,519,7±0,765,0±1,31,948,1±0,90,93 Без NPK Апах.8,6±0,431,1±1,160,3±1,21,736,7±0,70,58 А1А215,8±0,621,5±0,762,8±0,91,833,2±0,60,50 NPK1 Апах.8,7±0,529,0±0,962,8±1,21,836,8±0,80,58 А1А215,1±0,723,3±0,761,6±1,01,738,2±0,70,62 NPK2 Апах.7,8±0,429,4±0,962,9±1,31,936,8±0,80,58 А1А215,0±0,622,4±0,762,6±1,11,838,7±0,90,63 негодовые темпы снижения оструктуренности и водопрочности составили 0,8-1,0 % и 0,6-0,8 % соответственно. И всѐ же превосходство хорошо- и высокоокульту- ренной почв перед среднеокультуренной по показателю доли агрономически цен- ных агрегатов составило 28 и 49 %, по коэффициенту структурности – 78 и 178 %, по водопрочности агрегатов – 66 и 98 %, по критерию водопрочностит – 110 и 187 % соответственно. Разрыв в показателях структурного состояния почвы, насыщенного травами полевого и овощекормового севооборотов к этому времени, увеличился и в отно- сительном выражении достиг по коэффициенту структурности – 13 %, водопроч- ности агрегатов – 25 % и критерию их водопрочности – 41 %. Минеральная си- стема удобрения, стимулируя рост корней и приход пожнивно-корневых состат- ков, способствовала некоторому росту оструктуренности почвы в Апах. и водо- прочности – в подпахотном слое. 3.3 Изменение в условиях опыта физико-химических свойств почвы Физико-химические свойства целинных дерново-подзолистых почв чаще неудовлетворительное, что связано с зональной спецификой факторов почвообра- зования. Поэтому их улучшение – одна из основных задач окультуривания (Бла- говидов, 1954; Сапожников, Корнилов, 1977; Никитин, 1986). Однако в природно- климатических условиях региона их постепенное ухудшение практически неиз- бежно (Небольсин и др., 1997; Ефимов, Иванов, 2001; Литвинович, 2011), что предполагает использование приѐмов химической мелиорации. Как и другие свойства почвы, физико-химические трансформировались, преимущественно, под влиянием высоких доз навоза и поддерживающего извест- кования (табл. 3). К моменту закладки полевого опыта (2006 г.) на фоне внесения на 1 га 220 и 540 т навоза, 1 и 3 т извести рНKCl пахотного слоя хорошо окультурен- ной почвы увеличился до 6,22, а степень насыщенности основаниями – до 82 %, высокоокультуренной – до 6,37 и 88 % соответственно. В составе обменно по- глощенных катионов не стало подвижного алюминия. Положительные изменения затронули и подпахотный горизонт. В течение первой ротации севооборотов, вследствие естественного течения почвообразовательного процесса и продуктивных потерь оснований, ухудшение физико-химических свойств регистрировалось у всех видов почв. Среднегодовые темпы изменения составляли: уменьшение показателей рНKCl – 0,048 ед., суммы обменных оснований – 0,091 сМоль/кг; увеличение гидролитической кислотности – 0,073 сМоль/кг. И в течение второй ротации севооборотов ухудшение этих свойств у среднеокультуренной почвы продолжилось - рНKCl пахотного слоя поч- вы уменьшился ещѐ на 0,22 ед., содержание обменных оснований – на 0,64 сМоль/кг; показатель Нг увеличился на 0,34 сМоль/кг. Аналогично изменялись и свойства нижележащих аккумулятивно-элювиальных горизонтов. У хорошо- и высокоокультуренных почв ситуация была намного лучше. Вследствие примене- ния высоких доз обогащенного основаниями птичьего помѐта, дальнейшее их подкисление приостановилось. Хотя и они, относительно исходных показателей, в конце опыта имели рНKCl на 0,18 ед., а степень насыщенности основаниями – на 4% ниже. Тип севооборота и минеральная система удобрения на характер трансфор- мации физико-химических свойств почвы существенного влияния не оказывали. 3.4 Изменение основных агрохимических свойств почвы У среднеокультуренной почвы обоих севооборотов на фоне отрицательного баланса органического вещества и элементов питания агрохимические свойства Таблица 3 – Изменение физико-химических свойств почвы вследствие еѐ окультуривания (среднее по вариантам опыта) ГоризонтСвойства почвы, ед. изм. почвырННобм.Аlподв.Hг.Sосн.ЕKO Vосн., % H20KClcмоль(экв)/кг Среднеокультуренная почва - при закладке опыта (2006 г) Апах.6,43±0,10 5,61±0,07 0,11±0,01 0,08±0,01 2,40±0,11 5,41±0,27 7,81±0,3369 Среднеокультуренная почва – конец первой ротации севооборота (2011 г) Апах.6,19±0,12 5,34±0,07 0,13±0,01 0,10±0,01 2,59±0,13 4,93±0,22 7,52±0,2966 А1А26,35±0,12 5,53±0,08 0,14±0,01 0,11±0,01 2,59±0,11 5,78±0,25 8,37±0,3169 А2В5,92±0,09 5,09±0,06 0,08±0,01 0,05±0,01 1,42±0,08 3,26±0,20 4,68±0,2370 В4,73±0,09 3,85±0,07 1,19±0,05 0,86±0,06 3,04±0,22 3,47±0,21 6,51±0,2853 Среднеокультуренная почва – конец второй ротации севооборота (2018 г) Апах.5,79±0,08 5,12±0,09 0,24±0,02 0,15±0,01 2,93±0,12 3,95±0,24 6,88±0,2857 А1А25,94±0,11 5,24±0,08 0,21±0,01 0,13±0,01 2,40±0,13 3,42±0,22 5,82±0,2659 А2В5,69±0,09 5,03±0,05 0,27±0,02 0,20±0,02 1,77±0,09 2,51±0,17 4,28±0,2359 В5,21±0,13 4,46±0,11 0,76±0,04 0,48±0,02 2,56±0,15 3,33±0,20 5,89±0,2857 Хорошо окультуренная почва - при закладке опыта (2006 г) Апах.7,10±0,14 6,22±0,12 0,01±001,57±0,08 6,98±0,26 8,55±0,31 82 Хорошо окультуренная почва – конец первой ротации севооборота (2011 г) Апах.6,75±0,12 5,84±0,09 0,07±0,01 0,02±0 2,10±0,12 6,43±0,21 8,53±0,3275 А1А26,77±0,14 5,97±0,10 0,05±0,01 0,01±0 2,04±0,10 6,52±0,15 8,56±0,2576 А2В6,02±0,10 5,18±0,08 0,07±0,01 0,02±0 1,62±0,15 3,54±0,11 5,16±0,2269 В4,93±0,15 4,08±0,11 0,63±0,05 0,48±0,03 2,58±0,13 3,64±0,15 6,22±0,2459 Хорошо окультуренная почва – конец второй ротации севооборота (2018 г.) Апах.6,77±0,13 5,99±0,07 0,05±0,0101,85±0,09 6,70±0,29 8,55±0,31 78 А1А26,64±0,12 5,97±0,11 0,06±0,01 0,01±0 2,02±0,11 6,06±0,22 8,08±0,2875 А2В5,96±0,12 5,21±0,12 0,14±0,01 0,08±0,01 1,23±0,11 2,52±0,14 3,75±0,2567 В5,37±0,16 4,80±0,14 0,45±0,06 0,24±0,03 2,21±0,14 3,24±0,16 5,45±0,2559 Высокоокультуренная почва – при закладке опыта (2006 г.) Апах.7,28±0,15 6,37±0,12001,06±0,07 8,00±0,31 9,06±0,33 88 Высокоокультуренная почва – конец первой ротации севооборота (2011 г.) Апах.6,97±0,12 6,15±0,12 0,03±001,66±0,09 7,39±0,27 9,05±0,30 82 А1А27,01±0,13 6,15±0,10 0,04±001,58±0,11 7,66±0,27 9,24±0,30 83 А2В6,42±0,11 5,64±0,08 0,12±0,01 0,03±0 0,89±0,05 3,87±0,19 4,76±0,2281 В5,89±0,13 5,05±0,13 0,36±0,04 0,18±0,03 2,35±0,14 3,33±0,20 5,68±0,2659 Высокоокультуренная почва – конец второй ротации севооборота (2018 г.) Апах.7,06±0,13 6,25±0,07 0,01±001,44±0,07 7,25±0,29 8,69±0,31 83 А1А27,03±0,11 6,23±0,11001,40±0,09 6,65±0,22 8,05±0,27 83 А2В6,57±0,09 5,78±0,10 0,06±001,00±0,08 3,80±0,13 4,80±0,17 79 В5,69±0,14 4,92±0,08 0,15±0,02 0,09±0,01 1,34±0,13 3,92±0,15 5,26±0,2075 значительно ухудшились. В частности, содержание органического вещества в па- хотном слое уменьшилось за 12 лет в среднем на 0,57%, подвижного фосфора – на 115, калия – на 150 мг/кг. Среднегодовые темпы снижения составили 0,048, 9,6 и 12,5 мг/кг соответственно. Минеральная система удобрения не обеспечивала пол- ной компенсации дефицита, но замедляла деградацию фосфатно-калийного со- стояния почвы. Трансформация агрохимических свойств хорошо- и высокоокультуренных почв не была столь односторонне направленной. Существенные коррективы вно- сило применение в течение двух ротаций 75 и 150 т/га органических удобрений, в результате чего содержание в пахотном слое органического вещества (в среднем по трѐм вариантам системы удобрения) даже повысилось (с 3,80 до 3,91%), а по- движного фосфора – с 391 до 400 мг/кг. Баланс же калия оставался остродефи- цитным во всех вариантах (среднегодовой дефицит составил 127 кг К 2О/га). След- ствием этого стало снижение содержания подвижного калия в хорошо окульту- ренной почве с 482 до 198, в высокоокультуренной – с 720 до 322 мг/кг. Отсюда можно сделать заключение, что поддержание искусственно сфор- мированного в супесчаной почве очень высокого содержания органического ве- щества (3,33-4,09%) и подвижных фосфатов (330-447 мг/кг) ещѐ обеспечивалось применением реальных для землепользователей среднегодовых доз органических (6,3-12,5 т/га) и фосфорных (48 кг/га Р2О5) удобрений. Но исходные показатели калийного состояния хорошо- и высокоокультуренной почв (450-810 мг/кг К2О) применением указанных доз органических и 80 кг К2О калийных удобрений со- хранить не удалось. Да и целесообразность этого сомнительна. 4.АГРОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ СУПЕСЧАНОЙ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ВОСПРОИЗВОДСТВА ЕЁ ПЛОДОРОДИЯ Высокая агрономическая эффективность любого агротехнического меро- приятия – одна из основных предпосылок его экономической окупаемости. В нашем исследовании к таким мероприятиям относились ускоренное повторное окультуривание почвы, минеральная система удобрения и тип севооборота. По- скольку севооборот служит основой почти любого агротехнического мероприя- тия, полученные в 2006-2011 гг данные анализируются индивидуально по поле- вому и овощекормовому севооборотам. 4.1 Агрономическая эффективность использования окультуренных почв в системе полевого севооборота Полевой севооборот стационарного опыта относится к зернотравяному виду – в его структуре 50% площади отведено под травы, 33% - под зерновые культуры (то есть под культуры с повышенным и умеренным потреблением эле- ментов питания и соответствующим ему потенциалом продуктивности. В этом севообороте один из основных показателей агрономической эффек- тивности – продуктивность 1 га севооборотной площади, находился в прямой за- висимости от степени окультуренности почвы (табл. 4). В отсутствие удобрений его среднегодовая величина возрастала с 3,9 т зерновых единиц (з. ед.) на среднеокультуренной почве до 5,2 т – на хорошо окультуренной и 5,8 т – на высо- коокультуренной. Полевые культуры неодинаково реагировали на окультурива- ние среднеокультуренной почвы. Убывающий ряд отзывчивости на окультурива- ние (по показателю прироста продуктивности в т/га з.ед.) выглядит следующим образом: озимая рожь (1,91)> однолетние травы (1,75)> картофель (1,63)> ячмень
(1,14)> многолетние травы (1,13). На дальнейшее повышение степени окульту-
ренности до высокой этой культуры реагировали слабее, а многолетние травы 2-
го года хозяйственного пользования и картофель вообще не обеспечивали стати-
стически значимых прибавок урожайности.

Таблица 4 – Продуктивность полевого севооборота
Показатели агрономической эффективности по видам почвы (фактор А)
Вариант системы Продуктив-Прибавка от Прибавка от
Прибавка про-КПД Окупае-
удобрения (фактор ность сево-окультурен- минеральных
дуктивностиФАР*, мость 1 кг
Б)оборота,ности почвы удобрений
% NPK, з. ед.
т/га з. ед. т/га з. ед. % т/га з. ед. % т/га з. ед. %
Среднеокультуренная почва
Контроль – 0 (NPK0)23,23—— 2,04-
(NPK1)31,278,0435–8,0435 2,8412
(NPK2)35,0111,7851– 11,7851 3,0610,9
Хорошо окультуренная почва
Контроль – фон**31,217,98347,9834– 2,74-
Фон + (NPK1)35,5812,35534,31144,3714 3,066,5
Фон + (NPK2)39,5116,68724,5138,327 3,327,7
Высокоокультуренная почва
Контроль – фон**34,9111,6850 11,68 50– 3,01-
Фон + (NPK1)40,0816,85738,81285,1715 3,347,7
Фон + (NPK2)42,919,67857,89237,9923 3,547,4
НСР05 фактор А2,222,22
фактор Б2,842,84
взаимод. АБFф ячмень (7,8)> рожь озимая (7,2)> картофель
(6,4)> однолетние травы (3,5). Правда, у ряда культур окупаемость минеральных
удобрений снижалась из-за внесения органического удобрения с целью поддер-
жания степени окультуренности почвы.
КПД ФАР у культур полевого севооборота имел устойчивую связь с их
биологическими особенностями, а также с уровнем окультуренности почвы и си-
стемой удобрения. По его средней величине (в %) они сформировали следующий
убывающий ряд: озимая рожь (4,26)> многолетние травы (3,27)> однолетние тра-
вы (2,87)> картофель (2,85)> ячмень (2,57). А на удобренных хорошо- и высоко-
окультуренных почвах все эти культуры преодолевали 3-процентный уровень
КПД ФАР, что свидетельствует о возможности формирования урожаев порядка 7-
10 т/га з.ед. При этом, величина коэффициента определялась в большей степени
уровнем окультуренности почвы, и в меньшей – минеральным удобрением.
4.2. Агрономическая эффективность использования окультуренных почв в
системе овощекормового севооборота
В овощекормовой севооборот были включены сельскохозяйственные куль-
туры с более высокими требованиями к почвенным условиям и к удобрениям,
что позволяло рассчитывать на повышенный уровень агрономической эффектив-
ности окультуривания почвы и системы удобрения. Но прогноз подтвердился
лишь частично (табл. 5).

Таблица 5 – Продуктивность овощекормового севооборота
Показатели агрономической эффективности по видам почвы (фактор А)
Прибавка Прибавка от Прибавка от
Вариант системы Продуктив-
продуктивно- окультурен- минеральных КПД Окупае-
удобрения (фактор Б) ность сево-ФАР, мость 1 кг
оборота,стиности почвы удобрений
% NPK, з. ед.
т/га з. ед. т/га з.ед. % т/га з.ед. % т/га з. ед. %
Среднеокультуренная почва
Контроль – 0 (NPK0)22,81—— 1,74-
(NPK1)29,276,4628–6,4628 2,215,3
(NPK2)29,126,3128–6,3128 2,263,4
Хорошо окультуренная почва
Контроль – фон38,1815,3767 15,37 67– 2,85-
Фон + (NPK1)42,8520,0488 13,58 464,6712 3,203,8
Фон + (NPK2)46,3323,52 103 17,21 598,1521 3,474,4
Высокоокультуренная почва
Контроль – фон42,5219,7186 19,71 86– 3,19-
Фон + (NPK1)46,1223,31 102 16,85 583,68 3,462,9
Фон + (NPK2)47,7224,91 109 18,60 645,212 3,572,8
НСР05 фактор А2,972,97
фактор Б3,803,80
взаимод. АБFф картофель (2,45)> люпин (2,38)> озимая пшеница (1,99)> свѐкла столовая
(1,56)> ячмень (1,40). Причиной определѐнных противоречий стали применение
органических удобрений под отдельные культуры, а также неблагоприятность по-
годных условий ряда вегетационных периодов.
Эти же причины вносили коррективы и в показатели окупаемости системы
удобрения (в з. ед. на 1 кг NPK), но, большей частью, в противоположном направ-
лении, поэтому убывающий ряд здесь выглядит по-другому: картофель (6,3)>
свѐкла столовая (5,5)> пшеница озимая (4,0)> люпин (2,8)> ячмень (2,1) = капуста
(2,1).
Поскольку энергетическая эффективность посевов сельскохозяйственных
культур в большей степени зависела от уровня окультуренности почвы, то и убы-
вающий ряд показателей КПД ФАР (в %) почти повторял таковой по отзывчиво-
сти на окультуривание: капуста (3,70)> картофель (3,38)> ячмень (3,16)> люпин
(2,85)> озимая пшеница (2,36)> свѐкла столовая (1,85).
Таким образом, с позиций агрономической эффективности, повторное
окультуривание подвергшейся деградационному процессу супесчаной дерново-
подзолистой почвы до хорошей и высокой степени было оправданным в обоих
типах севооборотов. Хотя, при этом и в одном, и в другом севообороте присут-
ствовали культуры, слабо реагировавшие или вообще не реагировавшие на повы-
шение степени окультуренности с хорошей до высокой. В целом же прибавки
продуктивности от окультуривания почвы овощекормового севооборота были на
22-23 % выше. Установленное же в ходе исследования уменьшение окупаемости
минеральных удобрений на повторно окультуренной почве, по нашему мнению,
не следует рассматривать как неизбежность. Скорее это указывает на необходи-
мость более обоснованной дифференциации их доз с учѐтом изменившихся
свойств почвы, что, к сожалению, не было предусмотрено методикой исследова-
ния.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОВТОРНОГО
ОКУЛЬТУРИВАНИЯ СУПЕСЧАНОЙ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ
ПОЧВЫ И ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПОЛЕВОМ И ОВОЩЕКОРМОВОМ
СЕВООБОРОТАХ
Окультуривание почвы – весьма затратное агротехническое мероприятие.
Даже при использовании в условиях эксперимента недорогих местных мелиоран-
тов трансформация 1 га среднеокультуренной почвы в хорошо окультуренную
стоила 81,6 тыс. руб, в высокоокультуренную – 197,9 тыс. руб. В расчѐтах эконо-
мической эффективности и окупаемости затрат мы исходили из представления об
исчерпаемости ресурса окультуренности за 12 лет (2 ротации севооборотов). По-
этому к сумме технологических затрат на формирование прибавки урожайности
каждой культуры добавлялась 1/12 часть затрат на окультуривание, то есть 6,8
тыс. руб./га на хорошо- и 16,5 тыс. руб./га – на высокоокультуренной почве. В ре-
зультате затратность увеличивалась на 54-101% в полевом и на 15-37% в овоще-
кормовом севообороте.
Согласно этой методики, в варианте без удобрений рентабельность окуль-
туривания почвы до хорошей степени составляла 97% в полевом и 301% – в ово-
щекормовом севообороте, до высокой – 51 и 234% соответственно. В этом вари-
анте использования все затраты на формирование 1 га хорошо окультуренной
почвы окупаются в полевом севообороте за 4,3 года, в овощекормовом – менее
чем за год, высокоокультуренной – за 6,7 и 1,6 года.
Но наибольший экономический эффект обеспечивался сочетанием комплек-
са агротехнических мероприятий (мелиорантов, севооборота, минеральных удоб-
рений) повышавшим доходность 1 га севооборотной площади в среднем в два ра-
за и, аналогичным образом, сокращавшим срок окупаемости затрат на окультури-
вание.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1.Повторное окультуривание подвергшейся деградационному процессу
прежде хорошо окультуренной супесчаной дерново-подзолистой почвы с после-
дующим еѐ 12-летним использованием в системе полевого и овощекормового се-
вооборотов сопровождалось трансформацией почвообразовательного процесса с
неодинаковым (в зависимости от варианта опыта) изменением морфологических,
физических и агрохимических свойств, а также продуктивности севооборотов.
2.Основным фактором изменения морфологических свойств почвенного
профиля, наблюдаемого по завершению первой ротации севооборотов, стало ин-
тенсивное и гиперинтенсивное применение органических удобрений на фоне под-
держивающего известкования. Оно выражалось увеличением мощности обога-
щѐнных гумусом горизонтов Апах. и А1А2 на 3-5 см, потемнением окраски и улуч-
шением структурного состояния пахотного слоя почвы, опусканием нижней гра-
ницы горизонтов А1А2 и А2В на 2-5 см. Влияние типа севооборота и минеральных
удобрений регистрировалось позднее – в конце второй ротации. В полевом сево-
обороте с его 50%-й долей трав в структуре посевов имело место преобразование
переходного с признаками элювирования горизонта А1А2 в аккумулятивный А1. В
овощекормовом севообороте на фоне интенсивной обработки почвы и более вы-
соких доз минеральных удобрений элювиальные процессы развивались интенсив-
нее, что выразилось увеличением до двух раз мощности горизонтов А1А2 и А2В.
3.Интенсивное окультуривание почвы существенно оптимизировало
даже на весьма консервативные, агрофизические, свойства. К концу первой рота-
ции севооборотов среднее содержание физической глины в горизонтах Апах. +
А1А2 увеличилось с 15,3 до 18,3 %. Но, в последующие годы, в условиях промыв-
ного водного режима и сократившегося количества применяемых органических
удобрений, произошло уменьшение еѐ доли в гранулометрическом составе ука-
занных горизонтов до 16,3%. Аналогичной была и динамика изменений общих
физических и водно-физических свойств. Пик их позитивных изменений был за-
регистрирован в конце первой ротации севооборотов, хотя и через 12 лет плот-
ность хорошо- и высокоокультуренной почв в пределах пахотного слоя была
меньше на 0,1-0,13 г/см3, а полевая влагоѐмкость – больше на 3,8-5,9 %.
4.Исходная супесчаная дерново-позолистая почва характеризовалась
непрочной комковато-порошистой структурой с удовлетворительной острукту-
ренностью и неудовлетворительной водопрочностью. Положительное влияние на
неѐ оказывало возделывание трав и снижение интенсивности обработки почвы в
полевом севообороте, применение минеральных удобрений и в большей степени –
ускоренное окультуривание. Относительное превосходство хорошо- и высоко-
окультуренной почв перед среднеокультуренной к концу первой ротации достиг-
ло по доле агрономически ценных агрегатов 44 и 61 %, коэффициенту структур-
ности – на 144 и 267 %, водопрочности – на 61 и 84 %, критерию водопрочности –
на 111 и 271 %, соотвественно. В конце опыта его уровень снизился до 28 и 49 %,
78 и 178 %, 66 и 98 %, 110 и 187 % соответственно, но оба ида почвы продолжали
обладать хорошей комковато-зернистой структурой и удовлетворительной водо-
прочностью агрегатов.
5.Значительные положительные изменения физико-химических свойств,
окультуренных до хорошей и высокой степени почв, регистрировались уже в 2006
году, то есть непосредственно после внесения навоза и извести: рН KCI почвы па-
хотного слоя увеличился с 5,61 до 6,22 – 6,37, степень насыщенности основаниями
– с 69 до 82-88%, исчезли подвижные катионы алюминия. Близкими были показа-
тели трансформации свойств и подпахотного горизонта. В течение 12 последую-
щих лет физико-химические свойства исходной среднеокультуренной почвы на
фоне отрицательного баланса оснований сильно ухудшились, в то время как у хо-
рошо- и высокоокультуренных почв за счѐт разового применения высоких доз
птичьего помѐта изменились незначительно (рНKCI уменьшился на 0,18 ед., сте-
пень насыщенности основаниями – на 4%). Ни средние, ни повышенные дозы ми-
неральных удобрений на эти свойства не повлияли.
6.Следствием ускоренного окультуривания почвы стало значительное
улучшение еѐ важнейших агрохимических свойств: у хорошо окультуренной –
повышение содержания органического вещества в среднем на 0,72%, подвижных
соединений фосфора – на 53, калия – на 254 мг/кг; у высокоокультуренной – на
0,90%, 178 и 492 мг/кг соответственно. Но использованная в опыте система удоб-
рения не обеспечила сохранения указанного уровня большинства показателей (за
исключением содержания подвижного фосфора в хорошо окультуренной и орга-
нического вещества – в высокоокультуренных почвах). Особенно критична ситу-
ация с подвижными соединениями калия, содержание которых уменьшилось в 2,4
и 2,2 раза. Установленные закономерности практически не зависели от типа сево-
оборота.
7.Оптимизация водно-воздушного и питательного режимов дерново-
подзолистой почвы при окультуривании до хорошего и высокого уровня сопро-
вождалась повышением агрономической эффективности введѐнных на них сево-
оборотов: продуктивности 1 га на 34 и 50 % в полевом и на 67 и 86 % – в овоще-
кормовом севооборотах, КПД ФАР с 2,04 до 2,74 и 3,01 % и с 1,74 до 2,85 и 3,19
% соответственно. Минеральная система удобрения обеспечивала дополнитель-
ное повышение продуктивности единицы севооборотной площади на 19 и 15 % в
полевом, 17 и 10 % – в овощекормовом севооборотах; КПД ФАР – до 3,19 и 3,44
%, 3,34 и 3,52 % соответственно.
8.Окупаемость минеральных удобрений прибавками урожайности на
хорошо- и высокоокультуренной почвах снижалась, в сравнении со среднеокуль-
туренной, в 1,9 и 2,1 раза в полевом и в 1,1 и 1,6 раза – в овощекормовом севообо-
роте. Это в значительной мере обусловлено применением на первых почвах орга-
нических удобрений, но, с другой стороны, указывает на необходимость большего
внимания к установлению доз минеральных удобрений с учѐтом этого фактора.
9.Сельскохозяйственные культуры в обоих типах севооборотов по-
разному реагировали на повышение степени окультуренности почвы и доз удоб-
рений. Причѐм, уровень отзывчивости не всегда коррелировал с показателями
выноса элементов питания культурой, поскольку в условиях севооборота сильное
влияние оказывали периодически применяемые органические удобрения, а также
значительно отличающиеся по годам погодные условия вегетационного периода,
во многом определяющие фитосанитарное состояние посевов.
10. Коэффициент полезного действия фотосинтетически активной радиа-
ции определялся физиологическими особенностями сельскохозяйственных расте-
ний, почвенными условиями и системой удобрения. Убывающий ряд средних по
вариантам опыта показателей КПД ФАР (%), по данным второй ротации севообо-
ротов, сформировался следующим образом: озимая рожь (4,26)> капуста белока-
чанная (3,70)> многолетние травы (3,27)> картофель (3,12)> однолетние травы и
люпин (2,86) = ячмень (2,86)> озимая пшеница(2,36)> столовая свѐкла (1,85). Сре-
ди изучаемых факторов наибольшее влияние на КПД ФАР оказывал уровень
окультуренности почвы, значительно меньшее (почти в три раза) – система удоб-
рения.
11. Затратность повторного окультуривания подвергшейся деградацион-
ным процессам супесчаной дерново-подзолистой почвы даже на базе недорогих
местных мелиорантов сильно изменялась в зависимости от запланированных по-
казателей трансформации еѐ свойств. Преобразование одного гектара исходной
среднеокультуренной почвы в хорошо окультуренную стоило 81,6 тыс. руб. и на
фоне минеральной системы удобрения окупалось в полевом севообороте за 2-2,3
года, в овощекормовом – менее чем за год. Для полевых севооборотов такой уро-
вень окультуренности почвы можно считать достаточным. Формирование высо-
коокультуренной почвы обеспечивалось затратами 179,9 тыс. руб./га и удлиняло
срок их окупаемости в 1,7 раза.
12. Применение на повторно окультуренной почве минеральной системы
удобрения повышало доходность 1 га севооборотной площади в среднем в два ра-
за, а относительно исходной среднеокультуренной почвы – в 3,1 раза. При этом
сохраняется резерв к дальнейшему увеличению показателей рентабельности
удобрений за счѐт дифференциации их доз с учѐтом изменения свойств почвы в
результате окультуривания.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
1.В современных условиях Северо-Запада РФ обосновано повторное
ускоренное восстановление плодородия пахотных дерново-подзолистых почв лег-
кого гранулометрического состава до хорошо окультуренного уровня и его вос-
производство за счѐт поддерживающего известкования и среднегодового внесе-
ния 20-25 т/га органических удобрений. Оно позволяет повысить продуктивность
полевого и овощекормового севооборотов на 34 и 67 % при рентабельности 97 и
301 % и среднегодовом условном чистом доходе в 12,1 и 97,1 тыс. руб/га. Оно яв-
ляется одной из реальных основ возрождения устойчивого сельскохозяйственного
производства и обеспечения региональной продовольственной безопасности. Для
этого необходимо использовать местные ресурсы относительно недорогих орга-
нических удобрений и известковых мелиорантов.
2.Ускоренное окультуривание деградированной легкой дерново-
подзолистой почвы до высокого уровня на основе поддерживающего известкова-
ния и среднегодового внесения 50-60 т/га органических удобрений, может быть
экономически эффективным и экологически безопасным при наличии соответ-
ствующих ресурсов на легких дерново-подзолистых почвах в интенсивных овощ-
ных и овощекормовых севооборотах, обеспечивая среднегодовой уровень услов-
ного чистого дохода в 110,4 тыс. руб/га.
3.Для достижения максимальной агроэкономической эффективности на
повторно окультуренных легких дерново-подзолистых почвах необходима мине-
ральная (преимущественно, азотно-калийная) система удобрения, учитывающая
фактические свойства почвы и биологические потребности отдельных культур.
Она позволяет повысить уровень условного чистого дохода в полевом и овоще-
кормовом севооборотах с 12,1 и 97,1 до 28,9-34,8 и 120,8-136,3 тыс. руб/га соот-
ветственно.