Эффективность удобрений на чернозёме выщелоченном Канской лесостепи Красноярского края Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.82: 631.582: 631.452:571.51

ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ НА ЧЕРНОЗЁМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ КАНСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Ю.Н. ТРУБНИКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, зав. агротехнологическим центром

Т.И. ЧЛЕНОВА, старший научный сотрудник Красноярский НИИСХ Россельхозакадемии Е-таИ: [email protected]

Резюме. Исследования проводили с целью изучения влияния длительного применения удобрений на агрохимические свойства почвы, продуктивность и баланс элементов питания в севообороте. Работа выполнена на Солянском стационаре, организованном на базе Красноярского НИИСХ в 1969 г. и входящем в состав географической сети опытов с удобрениями. Почва чернозём выщелоченный в комплексе с обыкновенным Канской лесостепи, расположенной в Канско-Рыбинском геоморфологическом округе. За период исследований, результаты которых представлены в работе (2006-2010 гг.), температура воздуха была близкой ксреднемноголетним показателям. По количеству осадков за вегетационный период 2008 г. относится к ряду нормальных (247 мм), остальные годы - к увлажнённым (279...338 мм). Исследования проводили в севообороте: пар чистый (пар сидеральный) -пшеница - ячмень - однолетние травы - пшеница - овес. В работе представлены результаты, полученные в седьмой ротации. Схема опыта: контроль (без удобрений)

Р N

' 20' "

Р N

20

N40, N80,

Р20К20. Удобрения увеличивают продуктивность

севооборота на 40.50%. Наибольшую окупаемость 1 кгд.в. обеспечивает использование минерального азота - 24.46 кг зерна и фосфора - 27 кг зерна. Внесение удобрений согласно изучаемым вариантам обусловило ежегодный дефицит 13.40 кг азота, 4.22 кг фосфора, 32.47 кг/га калия. Применение сидератов сокращает дефицит элементов питания. Длительное внесение полного удобрения (N40Р20К20) увеличило содержание подвижного калия в почве с 16,9 до 19,4; фосфора - с 20,9 до 25,4 мг/100 г почвы. Содержание гумуса и нитрификационная способность почвы не изменились. Внесение навоза (применяли до 2005 г., впоследствии в качестве органических удобрений стали использовать сидераты) не влияло на содержание гумуса, но определяло увеличение концентрации пятиокиси фосфора (г = 0,8), а также улучшило нитрификационную способность почвы (г = 0,76). Ключевые слова: чернозём выщелоченный, продуктивность севооборота, окупаемость удобрений, баланс элементов питания, свойства почвы.

Красноярский край в течение последних десяти лет занимает лидирующее положение по урожайности зерновых культур в Сибирском федеральном округе. Средняя величина этого показателя достигла 20...23 ц/ га, а валовое производство превысило 2,5 млн т. Такие объемы обеспечивают имеющиеся агроресурсы и интенсификация производства, которая обусловливает высокую урожайность. Один из приоритетных факторов интенсификации растениеводства - применение удобрений, которым принадлежит ведущая роль в формировании и контроле уровня плодородия почвы. В среднем по краю удобрения вносят в количестве около 50 кг д.в./га. При этом высокие цены, сократившийся ассортимент, значительные затраты на транспортиров-

ку и внесение заставляют земледельцев тщательно учитывать все издержки, связанные с применением удобрений, и, естественно, соизмерять их с ожидаемой прибылью. Одновременно до сих пор остаются не выясненными в полной мере вопросы о влиянии почвенно-агрохимических, технологических и агроклиматических факторов на уровень производительной способности почв в лесостепной зоне региона.

Основной земледельческий фонд сельского хозяйства Красноярского края составляют чернозёмы выщелоченные. В структуре почвенного покрова пашни они занимают 1053 тыс. га (33,3%), в том числе в лесостепной зоне 986 тыс. га [1]. Именно здесь сосредоточено основное аграрное производство региона. В этой связи проблема оптимизации систем удобрений на таких почвах представляется актуальной, как с экономических, так и с экологических позиций.

Цель наших исследований - изучить влияние длительного применения удобрений на агрохимические свойства почвы, а также на продуктивность и баланс элементов питания в севообороте.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили на Солянском стационаре, организованном на базе Красноярского НИИСХ в 1969 г. и входящем в состав географической сети опытов с удобрениями. Стационар находится на чернозёме выщелоченном Канской лесостепи, располложенной в Канско-Рыбинском геоморфологическом округе. На сегодняшний день завершена седьмая ротация севооборота, и исследования продолжаются в восьмой. В работе представлены результаты, полученные в 2006-2010 гг. в седьмой ротации шестипольного севооборота: пар - пшеница - ячмень -горохо-овсяная смесь - пшеница - овёс.

По данным Солянской метеостанции среднегодовая температура воздуха в местных условиях составляет -0,3оС, сумма активных температур - 1661о, годовое количество осадков - 398 мм, ГТК - 1,12, период вегетации - 110.120 дн. В годы проведения исследований температура воздуха была близкой к среднемноголет-ней. По количеству осадков за вегетационный период 2008 г. относился к числу нормальных (247 мм), остальные - к увлажнённым (279.338 мм).

Содержание гумуса в почве опытного участка составляло 5,5.6,8%, Р2О5 - 16.24 мг/100 г, К2О - 15.

Таблица 1. Изменение агрохимических свойств выщелоченного чернозёма за семь ротации шестипольного севооборота (0...20 см)

Показатель Исходное 1969 г. Фон удобрений НСР05

контроль NРК органические удобрения + NРК*

Гумус, % 6,98 6,94 6,72 7,26 0,3

Гумус водорастворимый,% - 0,021 0,024 0,025 0,005

Нитрификационная способ-

ность, мг/кг 21,6 17,6 20,3 23,2 3,0

Легкогидролизуемый азот,

мг/100 г почвы — 4,29 3,79 4,05 0,3

Р2О5, мг/100 г почвы 20,9 23,9 25,4 31,7 4,0

КО, мг/100 г почвы 16,9 17,4 19,4 17,8 1,7

Р2О5 по Карпинскому - Замя-

тиной, мг/кг почвы — 0,65 0,74 1,08 0,15

* - до 2005 г. навоз, позднее сидераты. Достижения науки и техники АПК, №6-2014 -

18 мг/100 г почвы, рН - 6,2...6,4, Нг - 2,3...2,5 мг-

' ' ^ Сол. 111 11

экв., S - 47.51 мг-экв./100 г, V - 95%. Концентрация нитратного азота колебалась в течение сезона от 2,5 до 25 мг/кг почвы.

Опыты проводили на делянках размером 300 м2 в 4-х кратной повторности. Схема опыта предусматривала следующие варианты: контроль (без удобрений), N40, М80, Р20, Ы40Р20, М40Р20К20. Закладку севооборота осуществляли последовательно в трех полях с двумя вариантами пара (чистый и сидеральный). Почву обрабатывали в соответствии с зональными рекомендациями. Посев осуществляли сеялкой СЗП-3,6, уборку -комбайном Сампо-500.

В почвенных образцах гумус определяли по методике Тюрина, рН сол - потенциометрически с использованием стеклянного электрода ЭСЛ-43-07; гидролитическую кислотность - по Каппену рН-метрическим методом; сумму поглощенных оснований - по Каппену-Гильковичу, содержание подвижных фосфатов и калия - по методу Чирикова в одной навеске с последующим определением Р2О5 фотоколориметри-чески, К2О на пламенном фотометре; нитратный азот (эксрагент - 0,03 н К^04) - потенциометрическим способом с применением ионоселективного электрода ЭМ-1ЧЮ3-01.

Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета прикладных программ Snedekor [2].

минеральных, органических или зеленых удобрений невозможно, если применять их в экономически выгодных дозах.

Систематическое использование минеральных удобрений за рассматриваемый период обеспечило достоверное увеличение содержание подвижных фосфатов и калия. Длительное внесение навоза привело к увеличению содержания пятиокиси фосфора (г = 0,8), определенного методами Чирикова и Карпинского-Замятиной, а также улучшило нитрификационную способность почвы (г = 0,76). Таким образом, указанные приемы оказывают позитивное влияние на эффективное и потенциальное плодородие выщелоченного чернозёма.

Рассчет продуктивности севооборота и эффективности удобрений в его 7-й ротации (2006-2010 гг.) показал наибольшее влияние на урожайность культур минерального азота (табл. 2). Внесение Р20 в рядки также положительно отразилось на величине урожая, особенно это заметно на пшенице после пара (как чистого, так и сидерального). Такая ситуация, на наш взгляд, объясняется тем, что по пару, как правило, наблюдается неплохая обеспеченность растений подвижными формами азота, а лимитирующим фактором часто становится фосфорное питание. Последующие культуры севооборота также положительно реагировали на внесение фосфорных удобрений, но в меньшей мере, чем на применение азотных.

Таблица 2. Урожайность культур севооборота (ц/га) и эффективность удобрений (среднее за 20062010 гг.)

Фон

Пшеница по пару*

Ячмень

Однолетние травы (горох + овес на зеленую массу), зерн. ед.

Пшеница

Овёс

Выход с 1 га пашни в год, ц зерн. ед.

Внесено удобрений, д.в./ га пашни в год

Окупаемость 1 кг д.в. прибавкой зерна, кг

Контроль N

N

к20р >^20

N Р

40

К2

24.4 26,9 27,6

27.5 28,4 28,1

25.3

40.4 40,6 28,9 38,1 39,3

Севооборот с чистым паром

25,6 35,9 38,6 31,1 35,3 37,0

22,2

31.0 34,6 25,2

32.1

33.2

25,4 44,0

46.7 31,2 42,0

44.8

20,5 29,7 31,4 24,0

29.3

30.4

0 20 40 13 33 47

46.0 27,2 26,9 26,7

21.1

0 20 20

Севооборот с сидеральным паром (горох+овес, 101 ц/га зеленой массы с запашкой в начале августа)

Контроль

К«

К80 20

N^20

К40Р20К20

22.3 26,9 26,8 27,0 26,6

27.4

27,7 40,4

44.2 32,0 40,9

41.3

24.2 31,9 33,4 28,4

32.3

34,0

21,0 28,5

32.5 23,0 32,4

32.6

26,2 41,0 42,4 31,6 40,8

40,3

20,2 28,1 29,9

23.7

28.8

29,3

0 20 40 13 33

47

39,5 24,2 26,9 26,1

19,4

* - азотные удобрения не вносили

** - под однолетние травы удобрения не вносили

результаты и обсуждение. Солянский стационар, находящийся в составе географической сети опытов с удобрениями, организован на базе Красноярского НИ-ИСХ в 1969 г. На сегодняшний день завершена седьмая ротация севооборота и исследования продолжаются в восьмой. За период наблюдений содержание гумуса в вариантах без удобрений (контроль) и при ежегодном внесении ЫРК не изменилось (табл. 1). Систематическое внесение навоза так же не обеспечило достоверного роста величины этого показателя (0,28% при НСР05 = 0,3). По этому поводу И.Н. Шарков [3,4] отмечал, что меры, принимаемые с целью повышения урожайности культур (внесение оптимальных доз минеральных и органических удобрений, обработка почвы и др.) повышают содержание гумуса в пахотном слое слабо - в среднем на 0,1.0,2%. В выводах, сделанных ещё в 50-х гг. ХХ в. американским агрохимиком У. Эндрюсом [5], говорится, что накопление гумуса в почве за счет

28 -

Анализ окупаемости 1 кг д.в. удобрений зерном выращиваемых культур показывает, что лидирующее положение в обоих севооборотах (как с чистым, так и с сидеральным паром) занимает внесение азота в дозе 40 кг/га. По мере ее увеличения (1\180), а также на фоне Р20 и совместного применения удобрений их окупаемость снижается, что согласуется с размерами прибавок урожайности от отдельных доз удобрений и их сочетаний.

Оценивая продуктивность севооборотов можно констатировать их равенство. В севообороте с чистым паром в среднем за семилетний ротационный период получено 23,6 ц/га зерн. ед., с сидеральным - 22,9 ц/га зерн. ед. Вместе с тем, кроме первой пшеницы по пару, культуры в севообороте с сидеральным паром слабее реагировали на азотные удобрения (а значит были лучше обеспеченны азотным питанием), чем в варианте с чистым. То есть в этом случае возможно применение пониженных доз минерального азота.

— Достижения науки и техники АПК, №6-2014

Таблица 3. Баланс основных элементов питания растений в севооборотах (2006-2010 гг.)

Вариант

Продуктивность 1 га севооборотной площади в год, ц зерн. ед./га

Внесено удобрений на 1 га севооборотной площади в год, кг д.в.

Ежегодный вынос элементов основной продукцией, кг/га

общий

N

P О

2 5

К2О

Баланс

общий

N

P О

25

К2О

Контроль

N«

n:

N P

40 20 N40P20K20

Контроль NN40

PN2800

N P

40 20 N40P20K20

20,5 29,7 31,4

24.0

29.3

30.4

20,2

28.1 29,9

23.7

28.8 29,3

0 20 40 13 20+13 20+13+14

Севооборот №1 с чистым паром

80 116 123 94 114 119

35 50 54 41 50 52

14 21 22 17 20 21

31

45 47 36 44

46

Севооборот №2 с сидеральным паром*

0 20 40 13 20+13 20+13+14

79 110 117 93 112 114

34

48 51 40

49

50

14 20 21 17 20 20

31

42 45 36

43

44

-80 -96 -82 -81 -82 -72

-65 -76 -63 -66 -66 -54

-35 -30 -13 -41 -30 -32

-28 -22 -5 -34 -23 -24

-14 -21 -22 -4

-12 -17 -18 -1 -5 -5

-31 -45 -47 -36 -44 -32

-25 -37 -40 -31 -38 -25

* со 101 ц/га зелёной массы сидерата внесено: N 36 кг, Р2О 15 кг, К О 32 кг (по 6,0; 2,5; 5,3 кг/га в год соответственно)

Баланс элементов питания в севообороте за 20062010 гг., рассчитанный с учётом основной продукции культур севооборота, химического состава растений и количества внесенных удобрений показал, что даже в удобренных вариантах сохраняется дефицит элементов минерального питания (табл. 3). Однако при оставлении в поле соломы баланс сдвигается в положительную сторону [6], поэтому в сочетании с Р20 он становится практически нулевым по фосфору.

В вариантах, где калийные удобрения не применяли, баланс этого элемента, естественно, был отрицательным. Для того чтобы он стал нулевым или положительным достаточно 40 кг/га калийных удобрений, что частично может обеспечить оставление соломы в поле. С другой стороны, при высоком исходном содержании подвижных форм этого элемента в почве можно допустить его слабоотрицательный баланс с учётом трансформации труднодоступных форм в доступные.

Баланс азота отрицательный во всех вариантах. Однако и здесь, если учесть перспективу оставления в поле соломы, он становится менее дефицитным.

Расчёты показали, что запашка сидератов пополняет почвенный фонд питания. В пересчете на 1 год благодаря такому технологическому приему растения

дополнительно получают 6 кг азота, 2,5 кг фосфора и 5,3 кг калия. Это заметно уменьшает дефицит по азоту и калию, а по фосфору обеспечивает нулевой и слабоположительный баланс.

Выводы. Длительное применение полного удобрения ^40Р20К20) на чернозёме выщелоченном в течение семи ротаций шестипольного севооборота увеличивает содержание К2О в почве с 16,9 до 19,4; фосфора - с 20,9 до 25,4 мг/100 г почвы. При этом содержание гумуса и нитрификационная способность почвы не изменяются. Внесение навоза так же не обеспечивает достоверного увеличения содержания гумуса (0,28% при НСР05 = 0,3), но повышает концию пятиокиси фосфора (г = 0,8), а также улучшает нитрификационную способность почвы (г = 0,76).

Удобрения увеличивают продуктивность севооборота на 40.50%. Наибольшую окупаемость 1 кг д.в. обеспечивают азотные удобрения - 24.46 кг зерна, окупаемость 1 кг д.в. фосфорных удобрений составляет 27 кг зерна.

Применение N40, N80, Р20 (в рядки), ^0Р20, ^0Р20К20 обусловливает ежегодный дефицит по азоту на уровне 13.40 кг, по фосфору - 4.22 кг, по калию - 32. 47 кг/га. Использование сидератов сокращает нехватку элементов питания.

Литература.

1. Крупкин, П.И. Черноземы Красноярского края. Красноярск: КрасГУ, 2002. 332 с.

2. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. Новосибирск: ГУП РПО СО РАСХН, 2004. 162 с.

3. Шарков И.Н. Удобрения и проблема гумуса в почве // Почвоведение. 1987. № 11. С. 70-81.

4. Шарков И.Н. Совершенствование концепции воспроизводства органического вещества в почвах зерновых агроценозов Сибири//Сиб. вестн. с.-х. науки. 2003. № 2. С. 72-77.

5. Эндрюс У.Б. Применение органических и минеральных удобрений: пер. с англ. М.: Иностр. лит., 1959. 399 с.

6. Трубников Ю.Н. Химический состав сельскохозяйственных культур и баланс элементов питания на серых лесных почвах Красноярского края //Достижение науки и техники АПК. 2011. № 3. 16-18.

THE EFFiCiENCY OF FERTiLiZERS ON LEACHED CHERNOZEM KANSK FOREST-STEPP KRASNOYARSK REGiON Ju.N. Trubnikov, T.I. Chlenova

Krasnoyarsk Research Institute on Agriculture of Russian Academy of Agrarian Sciences, Russia, Krasnoyarsk, Svobodniy prospect, 66

Summary. In the seventh rotation crop rotation ((pure steam, green manure couples) - wheat - barley - annual herbs - wheat - oats) on leached Chernozem fertilizers increase the productivity of crop rotation on 40 - 50 %. The greatest payback 1 kg d.v. provide nitrogen fertilizers - 43 - 46 kg. grain, payback 1 kg. d.v. of phosphate fertilizers constitute 27 kg grain. Application N40, N80, P20 (in rows), N40P20K20 causes the annual deficit of nitrogen 13 - 40 kg., on phosphorus 4 - 22 kg., on potassium 32 - 37 kg/ha. The application of green manure reduces the deficit elements power. Prolonged application full fertilizers (N40P20R20) increases the amount of mobile potassium in soil since 16.9 to 19.4, phosphorus - since 20,9 to 25,4 mg/100 g soil. Humus content and nitrification capacity soil has not changed. Introduction manure not affected on content humus, but determined increase pentoxide phosphorus (r = 0.8), but also improved nitrification capacity of the soil (r =0.76).

Keywords: leached chernozem, the productivity of crop rotation, recoupment of fertilizers, balance, soil properties.

Достижения науки и техники АПК, №6-2014

29