CC BY
26
УДК 631.151.2:631.452
Длительные стационарные опыты в решении проблемы повышения плодородия почв и продуктивности земледелия
И.И. ШЕЛГАНОВ,
Н.М. ДОМАНОВ, доктора сельскохозяйственных наук В.Д. СОЛОВИЧЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук А.А. ПОТРЯСАЕВ Белгородский НИИ сельского хозяйства
E-mail: zemledel2006@yandex. ru
Показано влияние различных технологических приемов, изученных в длительных стационарных опытах, на плодородие почв и продуктивность культур севооборотов.
Ключевые слова: севооборот, удобрения, защита растений, способы обработки почвы, бобовые травы, плодородие почвы, урожайность.
Повышение плодородия почв, экологически безопасные и экономически эффективные технологии возделывания различной степени интенсификации имеют большое значение в повышении продуктивности земледелия. Эти вопросы на протяжении более 20 лет (с 1987 г.) изучаются в нашем институте в двух крупных стационарных опытах.
В трех пятипольных севооборотах (зернотравяном, зернопропашном и зернопаропропашном) исследуются способы обработки почвы (вспашка, безотвальная и минимальная обработки), различные дозы минеральных и органических удобрений и средства защиты растений. В зерно-травяном севообороте чередование культур следующее: озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень с подсевом многолетних трав - травы 1 г. п. - травы 2 г. п. В пропашных севооборотах вместо трав возделывают-ся горох, кукуруза на силос и зерно и о одно поле занимает черный пар. В ® качестве органического удобрения N один раз за ротацию под сахарную z свеклу вносится навоз в дозах 40 и g 80 т/га. Минеральные удобрения при-§ меняются ежегодно под каждую куль-5 туру: одинарная доза S0-90 кг д. в. на ! 1 га рассчитана на простое воспро-$ изводство плодородия почв и двой-
ная доза - на расширенное. Из средств химической защиты растений используются в основном Хар-нес, Милагро, Дифезан, Дикамба, Секатор, Бетарус, Агритокс.
Почва - чернозем типичный сред-немощный малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке с изначальным содержанием в пахотном слое 5,1-5,4 % гумуса, 48-57 мг подвижного фосфора и 7376 мг на 1 кг почвы обменного калия, рН 5,8-6,4.
' 1 СОЛ. ' '
Как показали результаты наших исследований, за три ротации севооборотов произошли существенные изменения в уровне плодородия почвы. В зернотравяном севообороте, где 40 % посевных площадей занято многолетней бобовой травой - эспарцетом, во всех вариантах опыта наблюдается положительный баланс гумуса, содержание его увеличилось на 0,20-0,45 % (абс.) по отношению к исходным показателям (перед закладкой опыта). Особенно заметны прибавки в накоплении гумуса в варианте с абсолютным контролем (без внесения удобрений) при безотвальной и минимальной обработках почвы - 0,28 и 0,30 % против 0,20 % при вспашке. В вариантах с внесением минеральных удобрений содержание гумуса повысилось на 0,250,35 %, навоза - на 0,28-0,37 %, а при совместном их применении - на 0,36-0,45 %.
В зернопропашном и зернопаропропашном севооборотах, где в структуре посевных площадей нет многолетних бобовых трав, в вариантах без удобрений и с внесением только минеральных туков общее содержание гумуса при всех способах обработки почвы снизилось: в первом - на 0,16-0,38 %, во втором - на 0,06-0,15 %. При внесении на 1 га севооборотной площади 8 т навоза в зернопропашном и 16 т - в зер-нопаропропашном севооборотах происходит стабилизация содержания органического вещества в почве или незначительное его увеличение (на
0,10-0,13 %). Совместное применение 16 т навоза и минеральных удобрений (60-90 кг д. в.) в этих севооборотах способствовало накоплению в почве 0,21-0,35 % гумуса (меньшая величина - в зернопаропропаш-ном севообороте).
Содержание обменного калия в пахотном слое почвы всех севооборотов в варианте с абсолютным контролем незначительно (на 5,9-7,5 мг/ кг почвы) понизилось. При внесении 62 кг д. в. на 1 га севооборотной площади минерального калия его содержание в почве увеличилось на 10,3-17,7 мг/кг, причем в большей степени в пропашных севооборотах. При внесении только органического удобрения содержание обменного калия повысилось на 15,7 мг, а при совместном внесении навоза и минерального удобрения в одинарной дозе на 39,3 мг, в двойной - на 46,554,87 мг на 1 кг почвы.
Содержание подвижного фосфора в почве от внесения фосфорного удобрения заметно увеличилось: при одинарной дозе (Р62) - на 51,559,2, двойной - на 93,4-97,8 мг/кг почвы. Существенных различий в содержании подвижного фосфора в почвах различных севооборотов не наблюдалось, отклонения составили 5-8 мг/кг почвы. При внесении навоза количество подвижного фосфора в почве повысилось на 22,036,6 мг, а при внесении его и фосфорных удобрений в одинарной дозе - на 59,0-71,4 мг, в двойной - на 109,2-140,2 мг на 1 кг почвы.
В почве зернотравяного севооборота во всех вариантах опыта наблюдается снижение ее кислотности, но с внесением удобрений этот процесс замедляется. Так, на неудобренном варианте гидролитическая кислотность понизилась на 0,57-0,70 мг-экв., при внесении повышенных доз минеральных удобрений, рассчитанных на расширенное воспроизводство плодородия почв, на 0,43-0,54 мг-экв., а при зделке органического удобрения - на 0,71-1,09 мг-экв. на 100 г почвы. При использовании органоми-неральной системы удобрения с одинарной дозой туков (Ы42Р62К62) гидролитическая кислотность снизилась на 0,55-0,93, а с двойной - на 0,38-0,73 мг-экв/100 г почвы.
В почвах пропашных севооборотов, особенно зернопаропропашно-го, отмечен рост гидролитической кислотности: на 0,92-1,34 мг-экв. в
Ieiäiöiäea.p65
20.09.2009, 14:59
16
вариантах без удобрения и на 1,13-1^2 мг-экв/100 г почвы - при внесении минеральных удобрений. Органическое же удобрение, наоборот, понизило гидролитическую кислотность на 0,71-1,09 мг-экв/100 г почвы.
Исследования структуры почвы показали, что в зернотравяном севообороте верхний ее горизонт (0-10 см) имел довольно высокий коэффициент структурности - 3,44,2 ед. В пропашных севооборотах этот показатель был ниже - 2,7-3,3. Снижение коэффициента структурности почвы свидетельствует о ее распыленности и глыбистости. При органоминеральной системе удобрения в верхнем горизонте почвы коэффициенты структурности были наибольшими - 3,6-4,9. Лучшие показатели структурности были в зер-нотравяном севообороте и при минимальной обработке почвы: в подпахотном слое содержалось больше агрегатов комковато-зернистой структуры, о чем свидетельствуют наиболее высокие коэффициенты структурности ^,6^,9).
Без удобрения произошло уплотнение пахотного горизонта почвы по слоям на 0,03-0,11 г/см3, особенно в зернотравяном севообороте при минимальной обработке почвы (на глубине 20-30 см - до 1,36 г/см3). Внесение минеральных удобрений и особенно органического и органоми-неральных способствовало разуплотнению пахотного горизонта на 0,020,19 г/см3. При этом наименьшая плотность почвы была по безотвальной обработке: при внесении 16 т/га навоза - 1,04 г/см3 в зернотравяном и 1,09 г/см3 в зернопропашном севооборотах. Постоянная отвальная вспашка на глубину 26-28 см при внесении минеральных удобрений способствовала формированию плужной подошвы, о чем свидетельствует увеличение плотности почвы до 1,30-1^ г/см3. В подпахотном (30-40 см), т.е. в нетронутом плугом слое почвы с агрономически ценной комковато-зернистой структурой плотность была наименьшая (1,141,20 г/см3) при разных способах основной обработки и уровнях удоб-ренности.
На фонах внесения удобрений в разных дозах и сочетаниях в этих и других опытах были также проведены исследования продуктивности и азотфиксирующей способности ряда
однолетних и многолетних бобовых культур. Установлено, что однолетние бобовые культуры (викоовсяная смесь и горох) без удобрения накапливали в течение вегетации 36,1-44,4 кг/га биологического азота при коэффициенте азотфиксации 0,49-0^4 и формировали 14,2-27,8 ц/га по-жнивно-корневых остатков. Многолетние бобовые травы (клевер, люцерна и эспарцет) на этом фоне фиксировали гораздо больше атмосферного азота (соответственно 96,2; 99,3 и 136,1 кг/га) при коэффициенте азотфиксации до 0,82, а их растительных остатков оставалось в почве в 2-3 раза больше по сравнению с однолетними бобовыми культурами. В засушливые годы относительная способность трав к азотфиксации возрастает, но абсолютные размеры вовлечения атмосферного азота в биологический круговорот снижаются.
Прослеживается закономерность: азотные удобрения подавляют жизнедеятельность клубеньковых бактерий на корнях бобовых растений, что заметно снижает (в 1^-2,0 раза) их азотфиксирующую способность (коэффициент азотфиксации падает до 0^0). Бобовые травы не испытывают потребности в минеральном азоте, а фосфорные удобрения повышают их урожайность, за исключением эспарцета. Калийные удобрения главным образом способствуют нарастанию корневой системы растений.
Среди многолетних бобовых трав, выращенных на черноземе типичном, люцерна и эспарцет обладают лучшей способностью к азотфикса-ции, поставляют наибольшее количество симбиотического азота в азотный фонд почвы и, следовательно, обеспечивают повышение урожайности последующей культуры - озимой пшеницы. Лимитируют обогащение почвы симбиотическим азотом слабая обеспеченность ее усвояемыми соединениями фосфора, избыток минерального азота и засуха.
Органическое вещество бобовых трав с повышенным содержанием симбиотического азота при оптимальном фосфатном режиме почвы без азотных удобрений обеспечивало получение в засушливые годы до 30-3S ц/га зерна озимой пшеницы, в благоприятные годы - 40-4S ц/га и выше.
Многолетние исследования показали, что система обработки почвы
должна быть дифференцированной в зависимости от технологической группы почвы и возделываемых культур. Во всех случаях на эрозион-но опасных землях предпочтение должно отдаваться безотвальной или нулевой почвозащитной обработке почвы с учетом биологических особенностей каждой культуры. Поверхностная обработка без оборота пласта и рыхлений способствуют размещению растительных остатков и органических удобрений в верхнем слое почвы, что повышает биологическую активность, улучшает питательный, водный и воздушный режимы почвы и, естественно, продуктивность растений.
Без удобрения наиболее высокие урожаи сахарной свеклы (24,624,9 т/га) и озимой пшеницы (3,04-3^3 т/га) были в зернопаропропаш-ном и зернотравяном севооборотах. Урожайность пропашных культур (сахарная свекла и кукуруза) была наиболее высокой по вспашке, а культур сплошного сева (озимая пшеница, ячмень и травы) - по минимальной обработке почвы. Так, на контроле (без удобрений) по вспашке урожайность сахарной свеклы с 1 га составила 24,9 т, кукурузы на зерно - 4,13 т, а при минимальной обработке - соответственно 20,9 и 3,61 т/га. Урожайность озимой пшеницы, наоборот, по минимальной обработке была 3,04 т/га, а по вспашке - 2,94 т/га.
При внесении удобрений разница в урожайности культур в зависимости от способа обработки почв нивелируется, при этом урожай возрастает в 1^-2,0 раза и более.
Так, минеральные удобрения повысили по сравнению с контролем урожайность сахарной свеклы на 17,0-19,0 т, кукурузы на зерно - на 1^-1,9, а озимой пшеницы - на 1,11,3 т с 1 га. Органические удобрения способствовали росту урожайности культур на 10-14 %. Наибольшая урожайность достигнута при совместном внесении минеральных и органических удобрений: сахарной свеклы -47,3 т/га, кукурузы на зерно - 6,03 и озимой пшеницы - 4^ т/га. |
На урожайность культур значи- « тельно влияют и метеоусловия года. | Для озимой пшеницы, например, наи- * более благоприятными были 2007 и 2 2008 гг., когда на неудобренных кон- 2 трольных вариантах было получено м соответственно 2,77 и 3,27 т/га зер- о
3 Земледелие № 7
1ёТаТбТаеа.р65 17 20.09.2009, 14:59
на. Благодаря применению (ЫРК)60 и (ЫРК)90 и средств защиты растений урожайность возросла до S,61 и 7,8 т/га. В 2003 и 2006 гг. урожайность была наименьшая - 1,63 и 0,68 т/га (без удобрений). Однако использование средств химизации дало возможность поднять ее соответственно до S,S8 и 2,37 т/га.
Аналогичные данные получены по ячменю, сахарной свекле и кукурузе на зерно.
Многолетние опыты позволили разработать технологические приемы, улучшающие условия произрастания культурных растений (оптимальное минеральное питание, защита от сорняков, болезней и вредителей), что позволяет повысить урожай и его качество.
Результаты наших исследований дают основание рекомендовать хозяйствам, слабо обеспеченным ресурсами, возделывать культуры при среднем уровне химизации, но обязательно соблюдая оптимальную агротехнику. Это даст возможность получить в среднем за севооборот 4,0-4^ т/га зерн. ед. По мере укрепления экономики следует вкладывать в технологии более высокие затраты, чтобы в наибольшей степени использовать потенциал продуктивности растений и повысить продуктивность севооборота до 6^-7^ т/га зерн. ед.
Long-term experiments for solution of soil fertility and productivity of agriculture productivity increase
I.I. Shelganov, N.M. Domanov,
V.D. Solovichenko, A.A. Potryasaev
Influence of different technological means studied in long-term experiments on soil fertility and productivity of crop rotations is shown. © Keywords: crop rotation, fertilizers, plant ® protection, soil treatment types, legumes, I-» soil fertility, yield.
а
s Ц
а
ч
а ц
tu
m
УДК 631.816
Динамика содержания азота в выщелоченном черноземе при длительном внесении удобрений
М.А. ГЛУХИХ, доктор сельскохозяйственных наук Т.С. КАЛГАНОВА
Институт агроэкологии - филиал Челябинского ГАУ О.Б. СОБЯНИНА
Шадринская опытная станция
им. Т.С. Мальцева
Тел. (351-50) 2-21-00, 2-22-34
Результаты длительных (30-3s лет) опытов показали, что заметных изменений в содержании общего азота в старопахотных выщелоченных черноземах северной лесостепной зоны Южного Зауралья не происходит как без внесения удобрений, так и при использовании минеральных и органических удобрений.
Ключевые слова: содержание азота, выщелоченный чернозем, удобрения.
На целинных почвах запасы азота пополняются, так как усваиваемый растениями он не отчуждается, а почти целиком возвращается в почву. Часть его ежегодно поступает в почву с осадками в виде окислов и аммиака, фиксируется микроорганизмами. После введения земли в пашню баланс азота существенно изменяется, причем он может быть как положительным, так и отрицательным. В северотаежной зоне, например, годовая продукция естественных фитоценозов и поступление растительной массы агроценозов в почву примерно одинаковы, но во втором случае улучшается состав поступающей органики. Зольность травянистой растительности по сравнению с древесной более высокая. Совершенно иная динамика органического вещества складывается при освоении черноземов, где поступление растительных остатков в почву в агроценозах по сравнению с естественным покровом сокращается примерно в три раза [1].
Поэтому сведения об изменении содержания азота в почве, особенно в связи с длительностью и характером ее использования, противоречивы. В самых длительных исследованиях, которые ведутся в Англии, за вековой период при бессменной
культуре ячменя и пшеницы содержание азота в почве даже несколько возросло [2]. В исследовательском центре Летбриджа (США) содержание почвенного азота на неудобренных вариантах стабилизировалось через 40 лет, при этом ежегодно поступает в почву 2S кг/га азота из неучтенных источников [3]. На Нижнем Дону за 3S лет эксплуатации чернозема обыкновенного карбонатного количество общего азота в нем уменьшилось с 0,23 до 0,18 % [4].
На Шадринской опытной станции в 1968 г. Б.Н. Собяниным под руководством Т.С. Мальцева был заложен опыт на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом. Изучали 13 фонов удобренности. Опыты ведутся в севообороте чистый пар - пшеница
- пшеница - кукуруза (однолетние травы) - пшеница, на трех полях. Годы закладки - 1968, 1969 и 1971. До 1980 г. почву обрабатывали безотвальным плугом на глубину 3040 см в паровом поле и под кукурузу, поверхностно (дисковым лущильником на 10-12 см) - в остальных полях севооборота. С 1980 г. мелкую обработку из-за высокой засоренности посевов малолетними сорняками исключили.
За 30 лет исследований в варианте без удобрений с урожаем из слоя почвы 0-20 см вынесено 1034 кг/га азота, в варианте с внесением М311К,2
- 1196, М31Р31К22- 1296 кг/га. На удобренных вариантах за это время на 1 га было внесено по 732 кг азота, остальное его количество (464 и S64 кг/га), так же как на неудобренном варианте, компенсировались в почве за счет фиксации из воздуха, поступления с семенами и осадками, т.е. снижения содержания азота за эти годы не произошло И. Однако для такого вывода наблюдений лишь за слоем почвы 0-20 см очевидно недостаточно. Поэтому исследования были продолжены. Почвенные образцы, отобранные в предыдущие годы, имеются. Тем более что в Южном Зауралье других исследований динамики содержания азота в почве при длительном использова-
Iëîàîôîàèâ.p65
20.09.2009, 14:59
18
