CC BY
26DOI:10.24411/2225-2584-2019-10046 УДК 631.8
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЛАГИ КУЛЬТУРАМИ СЕВООБОРОТОВ И ИХ ПРОДУКТИВНОСТЬ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ НА СЕРЫХ
ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ
В.В. ОКОРКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (е-таН: okorkovvv@ yandex.ru)
О.А. ФЕНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Л.А. ОКОРКОВА, старший научный сотрудник
Верхневолжский федеральный научный аграрный центр, ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601260, Российская Федерация
Резюме. В длительном полевом опыте на серой лесной почве изучено влияние применения органических и минеральных удобрений на продуктивность возделываемых культур севооборотов и использование ими влаги. Продуктивность 8-польного севооборота возросла во 2-й ротации по сравнению с 1-й на 6,1 %. В 3-й ротации 7-польного севооборота, несмотря на снижение доз удобрений на 17-19 %, она сохранилась на уровне 2-й ротации. Определяющее влияние на нее оказало применение азотных минеральных и органических удобрений. Между средней продуктивностью севооборотов и средними ежегодными запасами нитратного азота в слое почвы 0-40 см в ранний период вегетации культур наблюдали тесную степенную или гиперболическую взаимосвязь. Установлены размеры потерь влаги в осенний и весенний периоды при возделывании культур севооборота и предложены мероприятия по их уменьшению. Показана важная роль влаги подпахотных горизонтов в стабилизации и формировании высоких урожаев возделываемых культур. Из слоев почвы 40-100 см они использовали 40-70 мм влаги, а в засушливые годы - и выше. Во влажные годы потребление влаги из них было минимальным. Размеры использования влаги из подпахотных горизонтов зерновыми культурами были максимальны при сочетании одинарной и двойной доз NPK с органическими удобрениями. Максимальная величина коэффициента водопотребления установлена на фоне известкования (7,2-15,9 мм/ц з.е.). При применении органических удобрений водопотребление уменьшалось до 6,4-13,3 мм/ц з.е., при сочетании органических удобрений с NPK - до 4,8-9,6 мм/ц з.е. В последнем случае по сравнению с фоном известкования оно снижалось на 26-30 % и более.
Ключевые слова: серая лесная почва, минеральные и органические удобрения, севооборот, использование влаги, коэффициент водопотребления.
Для цитирования: Окорков В.В., Фенова О.А, Окоркова Л.А. Использование влаги культурами севооборота и их продуктивность при применении удобрений на серых лесных почвах Верхневолжья. Владимирский земледелец. 2019. №1. С. 4-11. 001:10.24411/2225-2584-2019-10046.
В настоящее время важнейшей задачей развития агропромышленного комплекса нашей страны является повышение эффективности сельскохозяйственного производства. Основой получения стабильных урожаев сельскохозяйственных культур является интенсификация земледелия. В первую очередь она должна строиться за счет оптимизации питания растений и повышения эффективности используемых удобрений, что
открывает широкие перспективы в возможности управления плодородием почвы и продуктивностью сельскохозяйственных культур.
Одним из свойств плодородной почвы и условий формирования высоких урожаев возделываемых культур
- наличие в ней достаточного количества влаги. Воде принадлежит основная роль в выветривании почвенных пород, функционировании почвы. Благодаря воде в почве протекают биологические, физико-химические и химические процессы, совершается перенос минеральных питательных веществ в процессе транспирации воды, происходит рост и развитие растений и микроорганизмов. Из-за высокой теплоемкости воды почвенная влага является важнейшим фактором регулирования температуры почвы, её температурного режима. От её количества зависит подвижность и доступность в почве соединений фосфора и калия, активность и направленность трансформации азота, и в конечном итоге - её плодородие [1].
Как недостаток, так и избыток влаги может негативно влиять на плодородие почвы, снижать окупаемость минеральных и органических удобрений, эффективность многих агротехнических мероприятий.
На серых лесных почвах Верхневолжья основной источник воды в почве - атмосферные осадки. Однако обеспеченность растений водой зависит не только от количества осадков, но и от периодичности их выпадения, от наличия ее в критические фазы роста и развития растений, способности почвы испарять, впитывать, поднимать по капиллярам, удерживать и отдавать её растениям. Из-за неравномерности выпадения осадков в течение вегетационного периода для стабилизации высоты урожаев полевых культур должны учитывать возможность использования ими влаги из подпахотных горизонтов. Кроме того, для серых лесных почв Верхневолжья, сильно подверженных водной эрозии, весьма важны исследования и по потерям влаги при возделывании различных культур.
Цель исследований - определение потерь влаги выпадающих осадков при возделывании различных полевых культур, эффективности их использования и размеров ее поглощения из подпахотных горизонтов серых лесных почв в зависимости от уровня применения удобрений.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в многолетнем стационарном опыте Владимирского НИИСХ. С 1991 года опыт развертывался в 3-х полях в севообороте: занятой пар (викоовсяная смесь)
- озимая рожь - картофель - овес с подсевом трав (клевер + тимофеевка) - травы 1-го года пользования - травы
1. Схема применения удобрений
№ Вариант № Вариант
1 Контроль (б/у) 10 Фон + навоз 1-я доза + ^Р^
2 Фон - известкование по полной гидролитической кислотности 11 Фон + навоз 1-я доза + ^Р2К2
3 Фон + Р К 1 1 12 Фон + навоз 2-я доза + Р1К1
4 Фон + ^РД 13 Фон + навоз 2-я доза + ^Р^
5 Фон + ^Р2К 14 Фон + навоз 2-я доза + ^Р2К2
6 Фон + навоз 40 т/га за ротацию (1-я доза) 15 Фон + навоз 3-я доза + Р1К1
7 Фон + навоз 60 т/га (2-я доза) 16 Фон + навоз 3-я доза + ^Р^
8 Фон + навоз 80 т/га (3-я доза) 17 Фон + навоз 3-я доза + ^Р2К2
9 Фон + навоз 1-я доза + Р1К1
2-го года пользования - озимая рожь - ячмень. Почва опытных полей - серая лесная среднесуглинистая - имела следующую агрохимическую характеристику пахотного слоя: содержание гумуса варьировало от 2,9 до 4,0 %, рНКС|
- от 5,1 до 5,5; Нг - 3,2-4,5, сумма поглощенных оснований
- 19,4-22,4 мг-экв/100 г; содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) - 130-200, обменного калия (по Масловой)
- 150-180 мг/кг почвы. Повторность в опыте трехкратная, площадь делянки 100 м2 (5 м х 20 м). Размещение делянок рендомизированное. Схема применения удобрений в опыте приводится в таблице 1.
В начале 1-й ротации провели известкование по полной гидролитической кислотности. На его фоне изучали влияние удобрений (схема опыта) на агрохимические (ежегодно), химические и физико-химические свойства (в конце ротации) серой лесной почвы в слое почвы 0-40 см во всех вариантах опыта. Во 2-й и 3-й ротациях севооборота
N40P4QK4Q' дВойная Д°за
'Wee П°А
я
л н
% «5
03 **
а га
S I-
И "l
■А Я
И
II
И о X —
1
и
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Г1Г
FT Т Г
4 5 6 7! Варианты опыта
Рис. Влияние систем удобрения на среднюю по 3-м полям продуктивность севооборотов за 1-ю (1991-2000 гг.), 2-ю (1999-2008 гг.) и 3-ю (2007-2015 гг.) ротации (применение удобрений по номерам вариантов дано в табл. 1).
изучали последействие известкования.
В 1-й ротации севооборота одинарная доза фосфорно-калийных удобрений под вико-овсяную смесь, зерновые культуры и многолетние травы составила Р40К40, под картофель Р60К80; одинарная доза азотно-фосфорно-калийных удобрений под первые культуры - N40P40K40, под картофель - N6QP6QKg0. Под травы 1-го года пользования в качестве двойной дозы полного минерального удобрения вносили N4QPg0Kg0, под остальные культуры двойная доза NPK в 2 раза превышала одинарную.
Во 2-й и 3-й ротациях под викоовсяную смесь фосфорно-калийные удобрения не применяли, одинарную дозу NPK заменили на N60, а двойную - на N75.
В 3-й ротации 7-польного севооборота одинарная доза РК удобрений составляла P4QK4Q, одинарная доза под все культуры под зерновые и травы 2-го года пользования травы 1-го года пользования - N,P Хп.
40 80 80
Во 2-й ротации (1999-2008 гг.) озимую рожь, высеваемую после трав 2-го года пользования, заменили яровой пшеницей, а в 3-й ротации (2007-2015 гг.) из севооборота исключили картофель, а озимую рожь, высеваемую после занятого пара, заменили озимой (яровой) пшеницей.
В опыте применяли аммиачную селитру, двойной (простой в 3-й ротации) суперфосфат, хлористый калий. Фосфорно-калийные удобрения вносили осенью под основную обработку почвы, азотные - весной под предпосевную культивацию под однолетние травы и яровые зерновые, в подкормку озимых и многолетних трав, весновспашку под картофель.
Для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями
на всех вариантах опыта применяли рекомендованные пестициды.
Отбор, подготовку и анализ почвенных образцов проводили по общепринятым методикам [2]. Статистическую обработку результатов
выполняли с использованием программ STAT VIUA и EXCEL.
Результаты и обсуждение. На рисунке представлены данные по влиянию систем удобрения на продуктивность севооборотов за 3 ротации для 11 вариантов опыта. В вариантах сочетания 40 и 80 т/га органических удобрений, внесенных в занятом пару, с РК
11 ротация I 2 ротация . 3 ротация
12 13 14
2. Коэффициент использования выпадающих осадков культурами 8-польного и 7-польного севооборотов
Кол-во выпавших осадков, мм Общее Коэффи- Потери влаги
Год потреб- циент
Культура исследований ление влаги, использования суммарные, мм осенние, %
мм осадков, %
1-я и 2-я ротации 8-польного севооборота
Викоовсяная
смесь 1999, 2001 447 271 60,6 176 67,0
Озимая рожь 2001-2002 402 258 64,2 144 24,3
Картофель 2001-2003 573 268 46,8 305 50,5
Овес 1995-1996, 2002-2004 593 311 52,4 282 48,9
Травы 1-го года пользования 1995, 1997, 2003-2005 420 240 57,0 180 9,4
Травы 2-го года пользования 1996-1998, 2004-2006 369 214 58,0 155 11,0
Озимая рожь 1997, 1999 388 276 71,1 112 Не опр.
Яровая пшеница 2005-2007 525 290 55,2 235 68,5
Ячмень 1998-1999, 2006-2008 567 296 52,0 270 52,6
3-я ротация 7-польного севооборота
Викоовсяная смесь 2007-2009 511 250 48,9 261 42,5
Яровая пшеница 2009-2010 608 378 62,2 230 66,5
Овес 2009-2011 580 310 53,4 270 48,2
Травы 1-го года 2010-2012 435 246 56,6 189 26,5
пользования
Травы 2-го года 2011-2013 466 230 49,4 233 31,3
пользования
Озимая пшеница 2012-2014 469 269 57,4 200 7,0
Ячмень 2013-2015 671 296 44,1 375 57,3
*Примечание. Для трав и озимой ржи рассчитывали использование осадков, выпавших соответственно за ноябрь-июль и ноябрь-июль (август), отрастающими весной растениями, для яровых зерновых - за сентябрь-август, для викоовсяной смеси - за сентябрь-июль.
с фоном известкования отмечено в 1-й и 3-й ротациях (при обработке результатов по схеме двухфакторного опыта). Достоверный рост продуктивности севооборотов наблюдали от органических удобрений (с 29,3-30,9 до 31,8-35,8 ц/га з.е.) и сочетания их с РК удобрениями (до 32,4-37,8 ц/га з.е.).
Продуктивность культур
севооборотов резко увеличивалась от применения одинарной (до 36,439,7 ц/га з.е.) и двойной (до 40,042,6 ц/га з.е.) доз NPK, их сочетания с органическими удобрениями (до 38,8-43,9 ц/га з.е.).
Корреляционно-регрессионный подтвердил
анализ [3] определяющую минеральных и удобрений на севооборотов.
(вар. 9 и 15), с одинарной (вар. 10 и 16) и двойной (вар. 11 и 17) дозами NPK получены близкие к вариантам 12, 13 и 14 данные продуктивности севооборотов.
В вариантах контроля и фона известкования средняя продуктивность севооборотов варьировала от 29,0 до 32,9 ц/га з.е., при применении РК удобрений - от 31,4 до 33,8 ц/га з.е. (НСР05 составляла в 1-й ротации 2,8; во 2-й - 4,3 и 3-й - 3,4 ц/га з.е.).
Небольшое достоверное увеличение продуктивности севооборотов от применения РК удобрений по сравнению
роль азотных органических продуктивность
На их влияние приходилось 89,1-94,7 % вариации. Влияние применения фосфорно-калийных удобрений и их взаимодействия с органическими удобрениями на продуктивность культур севооборота не превышало 7,3 %.
Установлено, что
продуктивность 8-польного
севооборота возросла во 2-й ротации по сравнению с 1-й на 6,1 %. В 3-й ротации 7-польного севооборота, несмотря на снижение доз удобрений на 17-19 %, она сохранилась на уровне 2-й ротации.
В работе [4] было показано, что средняя продуктивность севооборотов по степенной или гиперболической зависимостям увеличивалась с ростом средних запасов нитратного азота в слое 0-40 см почвы в ранние фазы роста и развития возделываемых культур. Такие же взаимосвязи установлены между их средней продуктивностью и суммой запасов нитратного и аммонийного азота в жидкой фазе серых лесных почв в тот же срок.
Исследования по эффективности использования выпадающих осадков проводили на основных вариантах опыта: известкование (фон - Ф); Ф + навоз 60 т/га в занятом пару; Ф + 60 т/га навоза в занятом пару + ^Р^; Ф + 60 т/га
навоза в занятом пару + ^Р2К2.
Как видно из данных таблицы 2, за 1-ю и 2-ю ротации 8-польного севооборота использование выпадающих осадков уменьшалось в ряду культур: озимая рожь > однолетние травы > многолетние травы > яровые зерновые культуры > картофель. Коэффициент использования осадков в ряду снижался с 71,1 до 46,8 %.
В 3-й ротации 7-польного севооборота в порядке снижения процента использования осадков полевые культуры располагались в следующей последовательности: яровая пшеница после занятого пара > озимая пшеница после трав > травы 1-го года пользования > овес > травы 2-го года пользования > викоовсяная смесь > ячмень.
В обоих севооборотах наиболее высокий коэффициент использования осадков (57-71 %) установлен для озимых культур и трав 1-го года пользования. В 3-й ротации эффективно использовала влагу и яровая пшеница, идущая после занятого пара (коэффициент использования осадков 62,2 %), а во 2-й - викоовсяная смесь (60,6 %).
Суммарные потери влаги были наиболее высокими при возделывании картофеля (305 мм) и ячменя (375 мм) в годы при максимальном выпадении осадков (671 мм). В то же время ячмень характеризовался весьма высоким общим потреблением влаги (296 мм), уступая яровой пшенице после занятого пара (378 мм) и овсу (310 мм). Для трав 1-го года пользования приведены данные использования влаги при формировании лишь 1-го укоса, а для озимых - за ноябрь-июль.
Суммарные потери влаги при возделывании культур варьировали от 112 до 375 мм. Наиболее низкими они были при возделывании озимых культур (112-200 мм) и многолетних трав (155-233 мм). При возделывании яровых зерновых они повышались преимущественно до 230-282 мм, викоовсяной смеси - до 176-261 мм.
Как следует из данных таблицы 2, для культур весенних сроков сева или посадки потери влаги в осенний период варьировали от 42,5 до 68,5 % от общих потерь ее при возделывании культуры, для озимых культур и многолетних трав - от 7,0 до 31,3 %. Наличие растительного покрова резко снижало осенние потери влаги [5]. Поэтому для культур весенних сроков сева необходимо применять мероприятия по снижению потерь влаги в осенний период (посевы промежуточных культур) [5], что позволит снижать и водно-эрозионные потери почвы. У озимых и многолетних трав основные потери влаги наблюдаются в период снеготаяния из-за повышенного уплотнения почвы. Для снижения стока талых вод с этих полей необходимо продолжить исследования, которые велись в Ивановской ГСХА имени Д.К. Беляева [6].
Наши исследования свидетельствуют о более экономном использовании влаги возделываемыми культурами при применении удобрений (табл. 3, 4). Так, при возделывании викоовсяной смеси и зерновых культур без применения удобрений (фон - известкование) установлен наиболее высокий коэффициент водопотребления (Квод)
(7,2-15,9 мм/ц з.е.). В вариантах с органическими удобрениями при возделывании зерновых культур по сравнению с фоном Квод уменьшался до 6,4-13,3 мм/ц з.е. (в среднем на 13,1-13,4 %). Сочетание органических удобрений с одинарной дозой NPK обеспечивало дальнейшее его снижение до 5,1-11,8 мм/ц з.е., а с двойной дозой - до 4,7-11,6 мм/ц з.е. Сочетание органических удобрений с одинарной дозой NPK по сравнению с одними органическими удобрениями снижало Квод во 2-й ротации на 19,4 %, а в 3-й - на 14,4 %, а по сравнению с фоном известкования - соответственно на 30,0 и 25,8 %.
На травах 1-го года пользования последействие органических удобрений слабо влияло на величину Квод. При сочетании одинарной дозы NPK с навозом по сравнению с одними органическими удобрениями коэффициент водопотребления снижался на 5,4-8,0 %, а по сравнению с фоном известкования
- на 2,2-17,6 %. На травах 2-го года пользования уменьшение этого параметра составляло 11,4-16,4 %, 8,6-11,7 и 19,0-26,2 %, соответственно.
В таблице 4 представлены данные по использованию картофелем влаги выпадающих осадков и почвенных запасов метрового слоя. По сравнению с фоном известкования по 1-му году последействия навоза наблюдали снижение Квод с 9,4 до 7,0 мм/ц з.е. (на 25,5 %), а по сочетанию навоза с одинарной и двойной дозами NPK
- до 5,4 и 4,7 мм/ц з.е. (на 42,6 и 50,0 %), соответственно. Отметим, что соответствующие параметры для озимой ржи, идущей по унавоженному занятому пару, снижались с 10,4 до 8,2, 5,4 и 5,2 мм/ц з.е. (на 21,1, 48,1 и 50,0 %), а для яровой пшеницы, высеваемой по такому же предшественнику, - с 10,0 до 8,2, 7,8 и 7,4 мм/ц з.е. (на 18, 22 и 26 %) (табл. 3).
Таким образом, возделываемые культуры по изменению эффективности использования влаги от применения удобрений располагались в следующей убывающей последовательности: озимая рожь по занятому пару = картофель (после удобренной навозом и NPK озимой ржи) > викоовсяная смесь и яровые зерновые > многолетние травы 2-го года пользования > многолетние травы 1-го года пользования.
Установлено [4, 7], что подпахотные горизонты серых лесных почв Верхневолжья обладают благоприятными физико-химическими и агрохимическими свойствами: близкая к нейтральной реакция среды и отсутствие в поглощающем комплексе обменного алюминия, содержание подвижного фосфора и обменного калия выше среднего уровня. Поэтому корневые системы возделываемых культур в засушливые периоды вегетации могут проникать в подпахотные горизонты и использовать из них влагу и элементы питания. Это в значительной мере стабилизирует продуктивность возделываемых культур в зависимости от погодных условий.
Проводимые исследования свидетельствовали и о важной роли влаги подпахотных горизонтов серых
3. Эффективность использования влаги культурами севооборота в зависимости от систем удобрения
Вариант 2 ротация, 1999-2008 гг. 3 ротация, 2007-2015 гг.
Осадки за период вегетации, мм Общий расход влаги, мм Урожайность, ц/га з.е. Квод Осадки за период вегетации, мм Общий расход влаги, мм Урожайность, ц/га з.е. Квод
Однолетние травы, 1999,2001 гг. Однолетние травы, 2007-2009 гг.
Известкование (Ф) 148 274 17,2 15,9 196 247 23,1 10,7
Ф+навоз 60 т/га 148 263 19,8 13,3 196 249 22,1 11,3
Ф+Н60+N1 148 266 22,6 11,8 196 250 28,7 8,7
Ф+Н60+N2 148 282 24,4 11,6 196 250 33,1 7,5
Озимая рожь, 2001, 2002 гг. Яровая пшеница, 2009-2010 гг.
(Ф) 164 259 24,8 10,4 272 343 34,5 10,0
Ф+Н60 т/га 164 264 32,4 8,2 272 360 44,0 8,2
Ф+Н60+N1Р1К1 164 252 47,0 5,4 272 370 47,7 7,8
Ф+Н60+N2Р2К2 164 259 50,2 5,2 272 379 51,3 7,4
Овес с подсевом многолетних трав, 2002-2004 гг. Овес с подсевом многолетних трав, 2009-2011 гг.
(Ф) 304 337 34,3 9,8 235 291 23,4 12,4
Ф+Н60 т/га 304 338 39,3 8,6 235 294 30,6 9,6
Ф+Н60+N1Р1К1 304 340 44,9 7,6 235 310 36,3 8,5
Ф+Н60+N2Р2К2 304 337 42,9 7,8 235 295 39,0 7,7
Многолетние травы 1-го года пользования, 2003-2005 гг. Многолетние травы 1-го года пользования, 20102012 гг.
(Ф) 220 241 28,5 8,5 152 232 25,9 9,0
Ф+Н60 т/га 220 247 32,7 7,6 152 246 26,4 9,3
Ф+Н60+N1Р1К1 220 230 32,9 7,0 152 242 27,5 8,8
Ф+Н60+N2Р2К2 220 231 30,1 7,7 152 231 27,2 8,5
Яровая пшеница, 2005-2007 гг. Озимая пшеница, 2012-2014 гг.
(Ф) 186 288 33,1 8,7 214 250 34,9 7,2
Ф+Н60 т/га 186 288 35,5 8,1 214 253 39,6 6,4
Ф+Н60+N1Р1К1 186 291 43,8 6,6 214 264 52,3 5,1
Ф+Н60+N2Р2К2 186 290 46,0 6,3 214 269 57,5 4,7
Ячмень, 2006-2008 гг. Ячмень, 2013-2015 гг.
(Ф) 244 290 35,0 8,3 237 280 33,8 8,3
Ф+Н60 т/га 244 283 38,4 7,4 237 290 41,1 7,1
Ф+Н60+N1Р1К1 244 285 49,1 5,8 237 292 48,4 6,0
Ф+Н60+N2Р2К2 244 288 49,3 5,8 237 296 51,1 5,8
Примечание. Квод (коэффициент водопотребления, мм/ц з.е.) рассчитывали из средних по 3-м полям параметров выпадения осадков за вегетационный период, размеров использования влаги культурой из метрового слоя почвы.
лесных почв в формировании и стабилизации высокой урожайности возделываемых культур (табл. 4, 5). Это связано с распространением корневых систем в поисках влаги в более глубокие влажные слои и использованием из них ее и элементов питания при пересыхании верхнего слоя почвы 0-40 см. Способствует этому отсутствие обменного алюминия в токсичных для корней количествах по всему почвенному профилю [7, 8]. Поглощение влаги и элементов питания из подпахотных горизонтов благоприятствует
определенной стабилизации урожайности полевых культур в зависимости от погодных условий.
В годы с недостаточным выпадением осадков в течение вегетационного периода зерновые культуры и травы из слоев почвы 40-100 см использовали 40-70 мм влаги (табл. 5), а в отдельные годы - до 98 мм. Об этом свидетельствуют максимальные размеры поглощения влаги из указанных слоев. Во влажные годы размеры использования влаги культурами из подпахотных
4. Динамика нарастания массы растений овса, г
Вариант Запасы влаги в слое почвы 0-100 см, мм Осадки за период вегетации, мм Общий расход влаги, мм Урожайность, ц/га з.е. Квод Использование влаги из слоя почвы 40-100 см, мм
исходные после уборки среднее max
Известкование (фон - Ф) 292 244 226 274 29,0 9,4 26 39
Ф+навоз 60 т/га 291 246 226 271 38,5 7,0 26 44
ф+наво3 60 т/га + NfinPfinK80 286 248 226 264 48,5 5,4 20 49
Ф+навоз 60 т/га +N P K 120 120 160 280 246 226 260 54,9 4,7 17 39
5. Использование влаги (мм) из слоя почвы 40-100 см культурами севооборота в зависимости от систем удобрения___
Вариант 2 ротация 3 ротация
среднее максимальное среднее максимальное
Однолетние травы, 1999,2001 гг. Однолетние травы, 2007-2009 гг.
Известкование (Ф) 56 60 30 54
Ф + навоз 60 т/га 50 57 30 49
Ф + Н60 + N60 60 69 31 52
Ф + Н60 + N75 66 72 32 48
Озимая рожь, 2001, 2002 гг. Яровая пшеница, 2009-2010 гг.
(Ф) 44 46 58 72
Ф + Н 60 т/га 55 55 61 74
Ф + Н60 + N1P1K1 48 49 77 87
Ф + Н60 + N2P2K2 50 51 81 98
Овес с подсевом многолетних трав, 2002-2004 гг. Овес с подсевом многолетних трав, 2009-2011 гг.
(Ф) 24 51 47 67
Ф + Н 60 т/га 31 45 50 71
Ф + Н60 + N1P1K1 28 43 59,0 74
Ф + Н60 + N2P2K2 30 47 49 63
Многолетние травы 1-го года пользования, 2003-2005 гг. Многолетние травы 1-го года пользования, 2010-2012 гг.
(Ф) 17 51 43 70
Ф + Н 60 т/га 22 55 40 48
Ф + Н60 + N1P1K1 11 32 37 47
Ф + Н60 + N2P2K2 11 26 26 27
Многолетние травы 2-го года пользования, 2004-2006 гг. Многолетние травы 2-го года пользования, 2011-2013 гг.
(Ф) 36 54 44 52
Ф + Н 60 т/га 32 56 50 59
Ф + Н60 + N1P1K1 28 42 44 52
Ф + Н60 + N2P2K2 25 38 42 61
Яровая пшеница, 2005-2007 гг. Озимая пшеница, 2012-2014 гг.
(Ф) 60 67 30 39
Ф + Н 60 т/га 53 58 30 34
Ф + Н60 + N1P1K1 63 76 40 49
Ф+Н60 +N2P2K2 63 65 40 44
Ячмень, 2006-2008 гг. Ячмень, 2013-2015 гг.
(Ф) 36 54 35 52
Ф + Н 60 т/га 38 63 42 54
Ф + Н60 + N1P1K1 39 65 44 66
Ф + Н60 + N2P2K2 44 73 41 50
горизонтов заметно снижаются, до нулевых значений [4, 9]. Последние исследования [10] по распространению корневой системы зерновых культур по профилю серой лесной почвы подтвердили возможность использования ими влаги глубоких слоев почвы.
О малых размерах потребления влаги из слоев почвы 40-100 см в отдельные годы свидетельствовали в несколько раз более низкие средние величины их по сравнению с максимальными величинами (табл. 4, 5). Например, в 2003-2004 гг. при выпадении за вегетационный период 472 и 416 мм осадков из слоя почвы 40-100 см овес использовал от 9 до 28 мм влаги, а в 2002 году, когда за вегетационный период выпало всего 172 мм осадков, - 43-47 мм (при среднем использовании 24-31 мм). Картофель во влажные 2002 и 2003 гг. использовал из глубоких слоев менее 22 мм влаги (табл. 4), а в засушливом 2001 году - 39-49 мм (при среднем использовании 17-26 мм).
Для зерновых культур, однолетних трав и картофеля размеры использования влаги из слоя почвы 40-100 см чаще всего максимальны при применении одинарной и двойной доз полного минерального удобрения. Применение двойной дозы в ряде случаев приводит к менее глубокому проникновению корневых систем растений из-за транспирации меньшего объема почвенной влаги, характеризующейся более высокой концентрацией элементов питания, преимущественно минерального азота. Это ведет к небольшому снижению размеров поглощения влаги из этих слоев почвы по сравнению с одинарной дозой NPK. В острозасушливый 2010 год из слоя почвы 40-100 см яровая пшеница потребляла до 98 мм влаги. Не удобряемые многолетние бобово-злаковые травы 1-го года пользования из глубоких слоев почвы использовали больше влаги, чем при применении полного минерального удобрения. Во 2-й ротации это наблюдается и для трав 2-го года пользования. Это связано с заметным угнетением бобового компонента минеральным азотом.
Данные таблицы 4 и 5 показывают, что из слоя почвы 40-100 см зерновыми культурами и травами чаще всего
использовалось от 40 до 70 мм влаги. От общего количества использованной культурами влаги это составляло всего 9-28 %. Однако именно этот резерв доступной влаги в засушливые периоды определял высоту урожая возделываемых культур, существенно сглаживал его колебания по годам. В то же время, по отношению к размерам ежегодно пополняемых запасов влаги в метровом слое почвы (130-150 мм), потребление влаги из подпахотных слоев не так и мало: наиболее часто оно варьировало от 28 до 47 %, в среднем составляя около 38 %. Оно снижало вред от стрессовых ситуаций в периоды длительных засух.
Исследования, проведенные во 2-й ротации 8-польного севооборота, в целом подтвердили установленные ранее данные о значительном использовании влаги подпахотных горизонтов не только зерновыми культурами, но и картофелем и однолетними травами [10]. Очевидно, в засушливые (2001 г.) и умеренно увлажненные годы использование влаги глубоких слоев почвы картофелем может находиться на уровне зерновых культур. В то же время в сильно увлажненные годы (2002-2003 гг.) картофель в основном потреблял влагу из слоя 0-40 см почвы.
Выводы. Таким образом, на серых лесных почвах Верхневолжья эффективное использование влаги является важным фактором повышения урожайности возделываемых культур и снижения эрозионных процессов. Существующие технологии возделывания полевых культур не обеспечивают устранения потерь влаги в осенний и ранневесенний периоды. Благоприятные химические свойства подпахотных горизонтов серых лесных почв позволяют возделываемым культурам поглощать 40-70 мм влаги из подпахотных горизонтов, что стабилизирует их урожайность на относительно высоком уровне и в засушливые годы. Применение полного минерального удобрения по сравнению с контролем позволяет до 26-30 % и более снизить размеры использования влаги на создание единицы продукции.
Литература.
1. Кауричев И.С., Панов Н.П., Розов Н.Н. и др. Почвоведение. М.: Агропромиздат, 1989. 719 с.
2. Кидин В.В., Дерюгин И.П., Кобзаренко В.И. и др. Практикум по агрохимии. М.: КолосС, 2008.599 с.
3. Окорков В.В, Фенова О.А., Окоркова Л.А. Удобрение и продуктивность севооборотов на серых лесных почвах Верхневолжья //Агрохимия. 2018. № 2. С. 56-70.
4. Окорков В.В., Фенова О.А, Окоркова Л.А.. Приемы комплексного использования средств химизации в севообороте на серых лесных почвах Верхневолжья в агротехнологиях различной интенсивности. Суздаль: ФГБНУ «Владимирский НИИСХ», 2017.17б с.
5. Сафонов А.Ф., Гатаулин А.М., Платонов И.Г. и др. Системы земледелия. М.: КолосС, 2009.447с.
6. Сурова Г.А. Повышение влагозапаса почвы в областях центра Нечерноземья Российской Федерации за счет эффективного использования зимних осадков // Вопросы повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Иваново: ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА», 2009. С. 104-108.
7. Окорков В.В. Удобрения и плодородие серых лесных почв Владимирского ополья. Владимир: ВООО ВОИ, 2006. 356 с.
8. Окорков В.В. Теоретические основы химической мелиорации кислых почв. Иваново, 2016. 332 с.
9. Окорков В.В. Антропогенная трансформация серых лесных почв Владимирского ополья при длительном применении удобрений. Владимир: ВООО ВОИ, 2012.104 с.
10. Зинченко С.И. Особенности развития корневой системы зерновых культур//Земледелие. 2015. № 6. С. 32-35.
№ 1 (87) 2019
g/iaduMipckiü ЗемдеШецТ)
MOISTURE USE BY THE CULTURES OF CROP ROTATIONS AND THEIR YIELD ON THE FERTILIZED GREY FOREST SOIL OF THE UPPER VOLGA REGION
V.V. Okorkov, O.A. Fenova, L.A. Okorkova
Federal State Budget Scientific Institution «Upper Volga Federal Agrarian Research Center» ul. Tsentralnaya 3, poselok Novij., Suzdalskij rayon, Vladimir Oblast, 601260, Russian Federation
Abstract. In the long term research based on the grey forest soil was studied an impact of organic and mineral fertilizers on yield of crop rotations and its moisture use. In comparison with the first rotation of crops, the yield of a 5-field crop rotation increased in the second rotation by 6,1 %. In the third one of a 7-field rotation, an increase was at the same level as by the second rotation of crops despite a decrease of fertilize doses by 17-19 %. Use of nitrogen-based mineral and organic fertilizers had a strong impact on it. Between an average yield of crop rotations and average annual level of nitrogen in the soil on the depth of 0-40 cm in early vegetation of crops was determined a power-law relation or hyperbolic law. Amount of moisture losses in spring and autumn by cropping was defined and it was developed measures to reduce the losses. It is described the importance of subsurface soil moisture in the stabilization of cultivated crops and their high yield. The plants absorbed moisture on the depth of 40-70 mm out of 40-100 cm of subsurface soil, in droughty years they absorbed more. In wet years water consumption was minimal. Amount of moisture in subsurface soil absorbed by crops was maximal when it came to the mix of one and a double dose of NPK fertilizer with organic ones. The maximum coefficient of water consumption was on the background of chalking (7,215,9 mm/center grain unit). By applying organic fertilizer, water consumption dropped to 6,4-13,3 mm/center grain unit by adding a mix of organic and NPK fertilizers it was 4,8-9,6 mm/center grain unit In the latter case absorb of water decreased by 26-30 % in comparison with the background of chalking.
Keywords: grey forest soil, mineral and organic fertilizers, crop rotation, use of moisture, coefficient of water consumption.
Author details: V.V. Okorkov, Doctor of Sciences (agriculture), senior research fellow, (е-mail: okorkovvv@yandex.ru); O.A. Fenova, Candidate of Sciences (agriculture), senior research fellow; L.A. Okorkova, senior research fellow.
For citation: Okorkov V.V., Fenova O.A., Okorkova L.A. Moisture use by the cultures of crop rotations and their yield on the fertilized grey forest soil of the Upper Volga region. Vladimir agricolist. 2019. №1. P. 4-11. DOI:10.24411/2225-2584-2019-10046.
DOI:10.24411/2225-2584-2019-10047 УДК 631.862: 631.559
АГРОТЕХНИКА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА ДЕРНОВО - ПОДЗОЛИСТОЙ И СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВАХ ВЕРХНЕВОЛЖСКОГО РЕГИОНА
И.Г. МЕЛЬЦАЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, (e-mail: ivniicx@rambler.ru)
С.Т. ЭСЕДУЛЛАЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, директор института
Ивановский научно - исследовательский институт сельского хозяйства - филиал ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ», ул. Центральная, д.2, п. Богородское, Ивановский р-н, Ивановская обл., 153045, Российская Федерация
Резюме. Изложены результаты полевых исследований по влиянию заделки торфонавозного компоста и подстилочного навоза двухъярусным плугом на 25-27 см, традиционным плугом - на 20-22 см и тяжелой дисковой бороной - на 15-17 см на дерново - подзолистой и серой лесной почве. Опытами установлено, что при запашке компоста ярусным плугом ПЯ-3-35 на 25-27 см, на фоне слабого обеспечения нижнего слоя почвы кислородом, замедляется аэробный процесс минерализации органического вещества, что ведет к повышению в этом слое содержания лабильных гумусовых веществ на 19,6 % в дерново - подзолистой и на 23,5 % в серой лесной почве. О снижении процесса минерализации органического вещества в нижнем слое свидетельствует широкое соотношение углерода к азоту, а на качественный состав гумуса указывает гуматно-фульватное отношение. Глубокая запашка компоста положительно сказалась и на агрохимических свойствах почвы: возросло содержание обменного калия и подвижного фосфора соответственно на 32,7 и 25,7 % на дерново - подзолистой, на серой лесной почве - подвижного фосфора стало больше на 16,4 %, обменного калия - на 18,4 %. Увеличилась биологическая активность серой лесной почвы на варианте ярусной обработки с наиболее оптимальными водно - физическими характеристиками изучаемого слоя почвы. Выращивание озимой ржи, озимой и яровой пшеницы, ячменя по глубокой заделке навоза обеспечило формирование урожая соответственно 3,12, 4,88, 3,58 и
3,67 т/га, что превышает другие варианты (при более высоких качественных показателей зерна). Минерализация органического вещества при запашке компоста ярусным плугом происходит в течение 7-8 лет. Таким образом, отпадает необходимость в его частом внесении, в то время как по другим вариантам процесс минерализации не превышал 3-4 лет.
Ключевые слова: обработка почвы, органическое удобрение, показатели плодородия почвы, урожайность, качество продукции.
Для цитирования: Мельцаев И.Г., Эседуллаев С.Т. Агротехника зерновых культур на дерново - подзолистой и серой лесной почвах Верхневолжского региона. Владимирский земледелец. 2019. №1. С. 11-16. DOI:10.24411/2225-2584-2019-10047.
В исследованиях по воспроизводству плодородия почв в последнее время особое внимание уделяется роли органического вещества. Постоянное пополнение его в виде различных форм органических удобрений, растительных и корневых остатков, трансформация от свежего органического вещества до гумуса и элементов минерального питания, стало одной из важнейших задач современного земледелия. С накоплением гумуса улучшаются агрохимические и водно-физические свойства почвы, а при снижении интенсификации его разложения происходит более равномерное пополнение запасов элементов питания для растений [1, 2]. Плодородие пашни определяется, прежде всего, интенсивностью протекания биологических процессов. Это не стабильный показатель, достигнув которого можно получать устойчивые урожаи, его надо постоянно поддерживать за счет использования различных форм органического вещества [3, 4]. К большому сожалению, среди применяемых агротехнических
№ 1 (87) 2019
Владимирский Земледелец!)
