Влияние механической обработки на продуцирование CO2 чернозёмом выщелоченным в лесостепи Приобья
Земледелие, химизация и агроэкология / 29 апреля 2012
В условиях лесостепи Приобья установлено, что различные способы обработки почвы существенно не повлияли на эмиссию СО2 из парующейся почвы в целом за вегетационный период. В модельном лабораторном опыте прослеживалась тенденция снижения эмиссии СО2 при увеличении плотности почвы с 1,0 до 1,4 г/см3.
В условиях лесостепи Приобья установлено, что различные способы обработки почвы существенно не повлияли на эмиссию СО2 из парующейся почвы в целом за вегетационный период. В модельном лабораторном опыте прослеживалась тенденция снижения эмиссии СО2 при увеличении плотности почвы с 1,0 до 1,4 г/см3.
Минимизация механического воздействия на почву, заключающаяся в уменьшении глубины и частоты обработки почвы, а также в переходе от вспашки к безотвальным обработкам, обусловливает изменения в плотности почвы и распределении в верхнем слое растительных остатков. Эти изменения могут оказывать существенное влияние на скорость процессов минерализации органического вещества почвы и, следовательно, ее способность обеспечивать растения биогенными элементами, прежде всего азотом.
Сегодня активно обсуждаются экономический и экологический аспекты перехода к минимальным обработкам. Весомым аргументом в пользу таких обработок является уменьшение потребности хозяйств в почвообрабатывающей технике, а также снижение затрат труда и энергии в агротехнологиях. В последние годы глобальные экологические выгоды от широкого применения минимальных обработок почвы все чаще связывают с частичной консервацией органического вещества в почве и, как следствие, уменьшением выбросов в атмосферу одного из парниковых газов – СО2.
Цель исследования заключалась в выявлении особенностей минерализации почвенного органического вещества при уменьшении механического воздействия на почву.
Исследование проводили в полевых и лабораторных условиях на основе оценки скорости продуцирования СО2 почвой. Стационарный полевой опыт был заложен в 2001 г. на чернозёме выщелоченном в пригороде г. Новосибирска. Почва опытного участка представлена чернозёмом среднемощным среднесуглинистым среднегумусным с содержанием гумуса 5,8%, Nобщ – 0,27%, P2O5 и К2О по Чирикову соответственно – 23 и 18 мг/100 г почвы, рНН2О – 7,2.
Опыт включал два севооборота (пар – пшеница – пшеница), различавшихся использованием пшеничной соломы. В обоих севооборотах паровое поле представлено чистым паром, но в первом – солома 1-ой и 2-ой пшеницы удалялась с поля, а во втором – измельчалась и заделывалась в почву. В каждом севообороте было два приема основной (зяблевой) обработки почвы: вспашка плугом на глубину 25–27 см и поверхностная обработка культиватором на 6 см. Также в севооборотах имелось два уровня применения минеральных удобрений: У0 – без удобрений; У2 – в паровом поле 45 кг/га Р2О5, под первую пшеницу – N40, вторая пшеница – N80.
Для оценки влияния плотности почвы на продуцирование ею СО2 был заложен также лабораторный опыт. В дюралюминиевых сосудах высотой 25 см и диаметром 10,5 см было создано 3 уровня плотности почвы: 1,0 г/см3 (контроль), 1,2 и 1,4 г/см3. Измерение скорости продуцирования СО2 проводилось при оптимальной влажности (60% ПВ) и температуре – 25оС.
Суммарные потери углерода из парующейся почвы в виде СО2 в полевом и лабораторном опытах определяли на основании показателей среднесуточной скорости продуцирования СО2, которые измеряли с помощью абсорбционного метода (Шарков, 2005). В полевых условиях измерения проводили в паровом поле на фоне У2, в лабораторном – с использованием образцов, отобранных с фона У0.
Результаты полевого исследования показали, что неодинаковая механическая обработка почвы не оказала существенного влияния на минерализацию органического вещества чернозёма. Различия по выделению С-СО2 из почвы пара при двух приемах обработки оказались математически не достоверными, за исключением единичных случаев, которые пока трудно объяснимы (табл. 1).
Оставление соломы на поле значительно увеличило продуцирование СО2 почвой, причем на фоне вспашки этот эффект был выражен более значительно (на вспашке увеличение составило 31%, на фоне поверхностной обработки – 23%). Увеличение продуцирования СО2 под влиянием соломы наблюдалось на протяжении всего вегетационного периода. Так, на фоне вспашки под влиянием соломы скорость продуцирования СО2 в мае увеличилась на 38%, в июне – 41%, в июле и августе – 34%, а в сентябре различий не наблюдалось (см. табл. 1). На фоне поверхностной обработки почвы эти величины составляли: в мае – 15%, в июне – 20%, в июле – 39%, в августе – 19% и в сентябре ‑ 28%.
Таблица 1 – Динамика среднемесячных потерь углерода из органического вещества парующейся почвы
за вегетационный период 2011 г., С-СО2 кг/га за месяц
|
Обработка почвы
|
Май
|
Июнь
|
Июль
|
Август
|
Сентябрь
|
Сумма
за сезон |
|
Солома удалялась с поля
|
||||||
|
Вспашка
|
189
|
459
|
308
|
399
|
247
|
1602
|
|
Поверхностная обработка
|
199
|
497
|
261*
|
411
|
228
|
1596
|
|
НСР05
|
29
|
88
|
33
|
50
|
59
|
174
|
|
Солома оставлялась на поле
|
||||||
|
Вспашка
|
261
|
647
|
413
|
533
|
249
|
2103
|
|
Поверхностная обработка
|
228*
|
598
|
364
|
490
|
291*
|
1971
|
|
НСР05
|
26
|
90
|
52
|
68
|
32
|
236
|
Примечание. Значком * отмечены различия, достоверно различающиеся с контрольным вариантом
При изучении в лабораторных условиях влияния плотности почвы на интенсивность минерализации органического вещества нами не было получено достоверных различий между вариантами (табл. 2). В первые 10 дней опыта прослеживалась вспышка продуцирования СО2, что было связано с начальным этапом разложения органического вещества, в течение которого имелось повышенное количество доступных для микроорганизмов углеродсодержащих соединений. При плотности почвы 1,4 г/см3 прослеживалась тенденция уменьшения скорости продуцирования СО2 почвой, по-видимому, вследствие снижения активности почвенных микроорганизмов из-за ограничения скорости диффузии газов в почве.
Таблица 2 – Продуцирование СО2 при различной плотности почвы при инкубировании её в оптимальных гидротермических условиях
|
Плотность почвы, г/см3
|
Выделение C-СО2 за дни, мг /кг почвы
|
||||||||||
|
0-10
|
10-20
|
20-30
|
30-40
|
40-50
|
50-60
|
60-70
|
70-80
|
0-40
|
40-80
|
0-80
|
|
|
1,0
(контроль) |
117,3
|
74,4
|
71,1
|
69,5
|
64,0
|
55,0
|
47,3
|
48,5
|
332,4
|
214,8
|
547,2
|
|
1,2
|
110,7
|
68,4
|
68,3
|
68,1
|
62,5
|
54,3
|
46,3
|
47,0
|
315,6
|
210,0
|
525,6
|
|
1,4
|
104,0
|
56,7
|
62,6
|
64,2
|
58,0
|
49,0
|
43,9
|
45,4
|
287,4
|
196,3
|
483,7
|
|
НСР 05
|
15,8
|
12,4
|
11,1
|
9,6
|
9,4
|
10,1
|
9,9
|
10,2
|
47,0
|
38,5
|
82,4
|
Таким образом, в результате проведённых исследований было установлено, что разные обработки почвы слабо влияют на эмиссию СО2 из почвы пара. Редкие случаи проявления различий в скорости продуцирования СО2 почвой в полевых условиях между вспашкой и поверхностной обработкой, возможно, объясняются несколько более благоприятными гидротермическими условиями для разложения растительных остатков на фоне вспашки. В частности, при вспашке вся растительная масса перемешивается с верхним слоем, а при культивации – концентрируется на поверхности почвы, что может обусловливать различия во влажности и температуре верхнего, наиболее биологически активного слоя.
П.В. Мишина ГНУ Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства Россельхозакадемии, р.п. Краснообск, Новосибирская областьИсточник: BORONA.net
