CC BY
35
УДК 631.445.24:631.582:631.559
ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ
О.В. Чухина, к.с.-х.н.
Вологодская ГМХА им. Н.В. Верещагина, e-mail: [email protected]
В полевом стационарном опыте на дерново-подзолистой почве в условиях северной части Нечерноземной зоны изучено применение минимальных доз и расчетных систем удобрения. Установлено увеличение урожая зерна озимой ржи соответственно 2,34 и 3,78 т/га, ячменя - 2,06 и 3,55 т/га, картофеля - 21,4 и 28,0 т/га, зеленой массы вико-овсяной смеси - 22,3 и 28,9 т/га. При применении систем удобрений, рассчитанных на нулевой баланс фосфора и отрицательный калия, в пахотном слое почвы наблюдается незначительное увеличение содержания подвижного фосфора и на 1 класс увеличение обменного калия.
Ключевые слова: почва, удобрения, подвижный фосфор, обменный калий, урожай.
CHANGE OF AGROCHEMICAL INDICATORS OF SOD-PODZOLIC SOILS DURING APPLICATION OF FERTILIZERS O.V. Chukhina
In field stationary experiment on the cespitóse and podsolic soil in the conditions of northern part of the Non-Chernozem zone application of the minimum doses and settlement systems offertilizer is studied. The increase in a grain yield of a winter rye respectively 2,34 and 3,78 t/hectare, barley - 2,06 and 3,55 t/hectare, potatoes - 21,4 and 28,0 of t/hectare, green material of a vetch and oats mixture - 22,3 and 28,9 t/hectare is established. At use of systems of the fertilizers calculated on zero balance ofphosphorus and negative potassium, the increase in the maintenance of their mobile forms in an arable layer of earth, insignificant - mobile phosphorus and on 1 class - exchange potassium is observed.
Keywords: soil, fertilizers, mobile phosphorus, exchange potassium, harvest.
Рост урожайности культур обеспечивается расширенным воспроизводством почвенного плодородия, которое зависит исключительно от применения различных удобрений (органических, минеральных, сидерации и др.). Американские ученые в системе мер повышения урожаев наибольший (41%) удельный вес отводят удобрениям, далее гербицидам - от 13 до 20, благоприятным погодным условиям - 15, гибридным семенам - 8, ирригации - 5, прочим факторам - от 11 до 18%. Немецкие ученые половину прироста урожая относят на счет применения удобрений, французские - даже от 50 до 70%.В нашей стране считается, что за счет рационального применения удобрений может быть получено до 50-60% прироста урожайности сельскохозяйственных культур, хотя, по мнению академика В.Г. Сычева [1], в условиях сухостепной зоны доля участия удобрений составляет 10-11%, на степень окультуренности приходится 30%, а погодные условия на 60% определяют величину урожая. В разных климатических условиях страны доля удобрений будет разной, но всегда весомой [2] и только научно обоснованная система удобрения в каждом севообороте может обеспечить получение плановых урожаев хорошего качества с одновременным регулированием почвенного плодородия и соблюдением требований охраны окружающей среды.
Цель работы - изучить изменение почвенного плодородия при минимальных и расчетных дозах удобрений в севообороте культур на дерново-подзолистой почве.
В 2007-2010гг. (5-я ротация севооборота) были проведены исследования в полевом стационарном опыте на опытном поле ВГМХА им. Н.В. Верещагина в 4-польном севообороте: викоовсяная смесь (вика - Льговская 22, овес - Боррус), озимая рожь - Волхова; картофель - Елизавета; ячмень - Выбор, развернутом в пространстве и во времени. Почва опытного участка дерново-подзолистая, среднесуглинистая. Пахотный слой почвы перед 5-й ротацией севооборота (через 16 лет исследований) характеризовался на контроле среднекислой реакцией среды (рНкс1 4,9),содержанием подвижного фосфора и обменного калия, соответственно, 152 и 72 мг/кг почвы, содержанием гумуса - 2,64%.
Схема опыта в ротации севооборота: 1. Контроль -без удобрений; 2. Припосевное и припосадочное удобрение; 3. Минеральная система удобрения, рассчитанная на отрицательный баланс по азоту; 4. Минеральная система удобрения, рассчитанная на положительный баланс по азоту; 5. Органоминеральная система - эквивалентна по дозе удобрений варианту 3, причем торфонавозный компост (ТНК) вносили в указанной дозе под картофель (табл. 1).
1. Изучаемые дозы удобрений в севообороте, 2007-201 ) гг.
Вариант Викоовсяная смесь Озимая рожь Картофель Ячмень
1 Без удобрений (контроль) Без удобрений (контроль) Без удобрений (контроль) Без удобрений (контроль)
2 N^16^6 N12^16 ■^20Р20 N12^16
3 N75^5^5 N90^0^55 N^25^0^50 ■^80Р40К60
4 ^1Ср35К85 N^30^0^65 ^90Р50К450 N^20^0^60
5 Последействие ТНК, Последействие ТНК, Последействие ТНК, Последействие ТНК,
40 т/га + М5оР2оК65 40 т/га + ^Рз5К65 40 т/га + ^Р15Кз0 40 т/га + N30^20
В варианте 2 изучали минимальные дозы удобрений, так как в большинстве сельскохозяйственных предприятий Вологодской области из-за высокой стоимости удобрений применяют только припосевное удобрение. Поэтому необходимо изучить их влияние на изменение почвенного плодородия в сравнении как только с контролем, так и с полными расчетными дозами. На вариантах 3-5 системы удобрения рассчитаны с помощью плановых балансовых коэффициентов (Кб) использования питательных элементов для получения следующих урожайностей: озимой ржи
- 3,5 т/га, картофеля - 25, ячменя - 3,5, викоовсяной смеси - 25 т/га. По всем вариантам опыта запланирован отрицательный баланс по калию (Кб = 150%) и нулевой баланс по фосфору (Кб = 100%). По азоту в вариантах 3 и 5 Кб = 120%, в варианте 4 - Кб = 80%.
При расчете доз удобрений использованы нормативы по выносу элементов питания 1т основной продукцией с учетом побочной по результатам предыдущих лет исследований. Методика расчета балансовых коэффициентов и доз удобрений разработана Ю.П. Жуковым [3, 4].
Повторность опыта четырехкратная. Расположение делянок усложненное систематическое. Площадь опытной делянки 140м2, учетной - не менее 24м2.
Фосфорно-калийные (двойной суперфосфат и калийную соль), а также органические удобрения (торфона-возный компост) вносили под зяблевую вспашку. Азотные удобрения, в основном аммиачную селитру, вносили под предпосевную культивацию. На делянках с озимой рожью под предпосевную культивацию вносили 1/3 годовой дозы азота, остальные 2/3 дозы азота - в подкормку (в фазе кущения в вариантах 3 и 5 и в фазе кущения и колошения в варианте 4). При посеве под озимую рожь, викоовсяную смесь и ячмень вносили сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение, под картофель - нитроаммофос (в варианте 2 только при посеве). Зерновые сеяли сеялкой СЗУ-3,6, картофель сажали сажалкой СН-4Б-1. Технология возделывания культур в опыте была общепринятой для Северо-Западной зоны.
Учет урожайности всех культур осуществляли сплошным методом. Соотношение между товарной и нетоварной частями урожая устанавливали по пробным снопам. Образцы картофеля составляли из 10 кустов на каждой делянке. Викоовсяную смесь убирали самоходной косилкой Е-282, зерновые культуры - Сампо, картофель - картофелекопалкой с последующим ручным подбором клубней. Урожаи приведены к стандартной влажности: зерно -14%, солома - 16%, викоовсяная смесь на зеленую массу
- 75%, клубни и ботва картофеля - 80%.
При анализах товарной и нетоварной частей урожаев после мокрого озоления по К. Гинзбург определяли: азот по Кьельдалю, фосфор - на фотоколориметре, калий -на пламенном фотометре.
В начале и конце ротации севооборота для определения агрохимических показателей почвы с каждого поля отбирали образцы и в них определяли агрохимические показатели общепринятыми методами. Математическая обработка материалов исследований проведена методом однофакторного дисперсионного анализа при помощи ЭВМ и по Б.А. Доспехову (1985). Полученные в исследованиях фактические данные были приведены в соответствии с учетом НСР05[5].
Погодные условия в 2007-2009 гг. в период вегетации растений соответствовали средним многолетним значениям. Что касается погодных условий 2010г., то из-за дефицита влаги и аномальной жары в критический период роста и развития большинства изучаемых культур не был получен плановый уровень их урожайности. В среднем за ротацию севооборота расчетные системы удобрения обеспечили урожайность зеленой массы ви-коовсяной смеси в 28,9 т/га (табл. 2).
При расчетных системах удобрения было получено 115% от планового уровня урожайности викоовсяной смеси. Данные урожайности озимой ржи показывают, что припосевное удобрение обеспечило в среднем за ротацию прибавку урожайности зерна в 0,13 т/га.
Минеральная (вариант 3) и органоминеральная системы удобрения (вариант 5), эквивалентные по дозам удобрений, обеспечили плановый уровень урожайности зерна озимой ржи в 3,5 т/га. Максимальная урожайность озимой ржи получена при внесении максимальной дозы удобрений в варианте 4 и составила 3,78 т/га, что превышает плановый уровень на 8%.
В среднем за 4 года исследований наибольшая урожайность клубней картофеля получена при применении минеральной системы удобрения в дозе и
органоминеральной системы удобрения ^0Р15К30 + 40 т/га торфонавозного компоста (варианты 4 и 5), составила 27,4-28,0 т/га, что соответствует 110% от плана.
В среднем за ротацию севооборота ячмень обеспечил одинаковую урожайность зерна при применении эквивалентных по дозам минеральной и органоминеральной систем удобрения (варианты 3 и 5), что соответствовало 95% от планового уровня. Наибольшая урожайность в 3,55 т/га была получена при применении системы удобрения, рассчитанной на положительный баланс по азоту (101% от плана).
Продуктивность севооборота при внесении различных доз удобрений достигла 2,85-4,12 т корм.ед./га в год. Применение расчетных систем удобрения (варианты 3-5) в среднем за 4 года обеспечило 103-108% планового уровня продуктивности севооборота.
На викоовсяной смеси, картофеле и ячмене урожайность в значительной степени зависела от погодно-климатических условий, соответственно на 88%, 75 и 62% (табл. 3).
2. Влияние удобрений на урожайность и продуктивность культур в севообороте, _в среднем за ротацию__
Вариант Урожайность, т/га Продуктивность культур, т/га корм.ед.
викоовсяная смесь озимая рожь картофель ячмень
1 20,5 2,21 18,3 1,92 2,56
2 22,3 2,34 21,4 2,06 2,85
3 28,9 3,50 26,6 3,32 3,93
4 28,9 3,78 27,4 3,55 4,12
5 28,9 3,50 28,0 3,32 4,02
3. Влияние различных факторов на урожайность культур севооборота,
Фактор Викоовсяная смесь Озимая рожь Картофель Ячмень
Погодно-климатический 88 26 75 62
Дозы удобрений 10 73 24 30
4. Вынос элементов питания в среднем
за ротацию в 200 17-2010 гг., кг/га
Вариант Азот Фосфор Калий
1 56 27 76
2 77 30 87
3 120 41 130
4 129 42 132
5 123 41 131
Влияние удобрений на урожайность изучаемых культур колебалась от 10 до 30%. Доля случайных факторов в урожае изучаемых культур составила 1-8%.Роль удобрений на урожайность озимой ржи была высокой и соответствовала 73%, что связано с особенностями сорта Волхова, его повышенной зимостойкостью. Таким образом, применение удобрений в расчетных дозах обеспечивало не только высокую, но и стабильную урожайность большинства изучаемых культур даже в аномальные по погодным условиям годы.
В среднем за ротацию севооборота вынос фосфора с урожаем при применении расчетных систем удобрения не различался. Вынос азота и калия незначительно возрастал на 4 варианте, при применении расчетной системы удобрения с максимальной дозой азота, рассчитанной на положительный баланс по элементу (табл. 4).
Расчетные системы удобрений увеличивали вынос азота в 2,1-2,3 раза, фосфора - в 1,5 раза и калия в 1,7-1,8 раз. В среднем за ротацию севооборота фактические балансовые коэффициенты Кб оказались выше плановых по азоту на 11-14%. Балансовые коэффициенты почти полностью соответствовали плановым по фосфору. По калию они были ниже плановых на 6-14%.
Следует предположить, что вынос азота не восполняется внесенными минеральными удобрениями полностью, поэтому почва обедняется этим элементом. По калию был запланирован отрицательный баланс, и фактически часть элемента питания расходовалась за счет почвенного плодородия. Фактические Кб использования калия соответствовали 136-144%. Следовало бы предположить уменьшение содержания обменного калия в почве в конце ротации севооборота, хотя фактически наблюдается увеличение его содержания, видимо, за счет перехода его из менее доступных форм и более глубоких слоев почвы (табл. 5).
Под действием удобрений в пахотном слое почвы (020 см) через 4 года не изменялась обменная кислотность, а гидролитическая иногда увеличивалась. Органо-минеральная система удобрения обусловила снижение гидролитической кислотности.
Бездефицитный баланс органического вещества можно иметь только при внесении высоких доз органических удобрений совместно с минеральными. Одни минеральные удобрения, как правило, не повышают содержание гумуса в почве, а следовательно, и валового азота. Считается, что увеличить содержание гумуса на 0,03-0,04% можно внесением на связанных почвах органических удобрений в дозе 10-11 т/га, на легких (супесях и песках) - 17-18 т/га [6]. В конце ротации в слое 020см было отмечено незначительное (на 0,08%) снижение содержания гумуса как на варианте без удобрений, так и при применении минимальных и полных расчетных систем удобрения. При совместном применении минеральных и органических удобрений наблюдается увеличение содержания гумуса на 0,11%, т.е. ежегодный его прирост составляет примерно 0,03%.
Существует тесная связь между ростом доз фосфорных удобрений и ростом содержания в почве подвижных фосфатов. Так, в опыте Т.И. Ивановой и др. [7] при ежегодном применении низких доз (25-50 кг/га) почва оставалась слабообеспеченной подвижным фосфором, от внесения 75 кг/га и 100-200 кг/га содержание подвижного фосфора повышалось соответственно до среднего, повышенного и высокого уровня обеспеченности дерново-подзолистой почвы. Без внесения удобрений (контроль)
5. Агрохимические показатели почвы при применении различных доз удобрений
Горизонт глубина, см Вариант р^а Гумус, % Нг, мг-экв/100 г почвы S, мг-экв/100 г почвы Подвижный Р2О5, мг/кг Обменный К2О, мг/кг
2006 г., конец 4-й ротации севооборота
А -^пах 0-20
0* 5,1 3,28 2,3 8,9 266 114
1 4,9 2,64 3,6 6,8 152 72
2 4,9 2,64 3,6 6,8 232 96
3-4 4,9 2,64 3,6 6,8 232 96
5 5,3 2,64 2,7 11,0 232 96
НСР05 0,2 - 0,42 1,7 19 16
2010 г., конец 5-й ротации севооборота
А -^пах 0-20
1 4,9 2,56 3,6 6,6 132 55
2 4,9 2,56 3,6 6,6 218 76
3-4 4,9 2,56 4,0 6,6 244 140
5 5,1 2,75 3,0 11,0 244 140
НСР05 0,1 0,17 0,29 1,0 14 13
Примечание. 0* - данные перед закладкой опыта, 1990 г.
6. Затраты Р2О5 и К2О на изменение их содержания на 10 мг/кг почвы в слое 0-20 см
Вариант Внесено за ротацию, кг/га д.в. ( внесено сверх выноса +) или вынесено свер внесенного (-), кг/га д.в. х Увеличение (+) или уменьшение (-) содержания питательных веществ, мг/кг почвы < Скорость измене ния Р2О5 и К2О в почве, мг/кг/год I Затраты Р2О5 и К2О на вменение их содержанш на 10 мг/кг почвы, кг/га д.в. I
Р2О5
1 0 -108 -20 -5,0 54*
2 68 -50 -14 -3,5 36*
3 165 -1 +12 +3,0
4 165 -1 +12 +3,0
5 165 -1 +12 +3,0
К2О
1 0 -302 -17 -4,3 178*
2 48 -300 -17 -4,3 176*
3 360 -164 +44 +11,0
4 360 -164 +44 +11,0
5 360 -164 +44 +11,0
* количество фосфора или калия, дополнительно вынесенных из почвы, для уменьшения содержания их на 10 мг/кг почвы.
содержание подвижного фосфора снижалось в пахотном горизонте почвы на 20 мг/кг почвы. Применение минимальных доз удобрений вызвало снижение содержания подвижного фосфора на 14 мг/кг почвы. При расчетных системах удобрения наблюдалось незначительное (на 12 мг/кг почвы) увеличение этого элемента в пахотном горизонте.
Возделывание культур севооборота без удобрений и при применении минимальных доз калийных удобрений привело к снижению содержания обменного калия в пахотном слое на 17 мг/кг почвы. То, что при отрицательном балансе на удобренных вариантах наблюдается даже некоторое увеличение количества обменного калия, показывают и результаты других исследований [3, 8]. В опыте при применении расчетных систем удобрения и планировании отрицательного баланса по калию содержание обменного калия увеличивалось на 44 мг/кг почвы.
По результатам исследований за 2007-2010 гг. для снижения содержания подвижного Р2О5 на 10 мг/кг почвы за ротацию севооборота с урожаями культур было вынесено 54 кг/га д.в. этого элемента дополнительно (табл. 6).
При внесении минимальных доз удобрений (вариант 2) уменьшились величина выноса фосфора растениями сверх внесенного количества и скорость уменьшения содержания подвижных фосфатов в почве соответственно в 2 раза и на 1,5 мг/кг в год. Содержание подвижного фосфора при применении расчетных систем удобрения, рассчитанных на нулевой баланс, несколько увеличилось, хотя фосфатов, внесенных сверх выноса, не наблюдалось.
Без удобрений и при внесении минимальных доз калийных удобрений скорость падения содержания обменного калия составила 4,3 мг/кг в год, а норма расхода для его снижения на 10 мг/кг почвы соответствовала 178 кг/га д.в. При систематическом применении расчетных доз удобрений увеличилось содержание обменного калия в слое 020см на 44 мг/кг (варианты 3-5). Скорость изменения содержания обменного калия соответствовала 11 мг/кг в год.
Таким образом, на дерново-подзолистой почве в условиях северной части Нечерноземной зоны применение минимальных доз и расчетных систем удобрения обеспечивает урожай зерна озимой ржи соответственно 2,34 и 3,78 т/га, ячменя - 2,06 и 3,55 т/га, картофеля 21,4 и 28,0 т/га, зеленой массы викоовсяной смеси 22,3 - 28,9
т/га. Без удобрений затраты К2О для его снижения на 10 мг/кг почвы соответствуют 178 кг/га д.в., а фосфора - 54. При применении систем удобрений, рассчитанных на нулевой баланс фосфора и отрицательный калия, наблюдается увеличение содержания их подвижных форм в пахотном слое почвы, незначительное - подвижного фосфора и на 1 класс - обменного калия. Используя результаты длительных исследований, вполне реальны определение и применение этих прогнозных величин для установления темпов (скорости) снижения плодородия (деградации) почв в основных сельскохозяйственных регионах России. Это позволит природоохранным организациям и производителям сельскохозяйственной продукции бережнее относиться к почвам.
Литература
1. Сычев В.Г. Тенденции изменения агрохимических показателей плодородия почв Европейской части России. Под ред. В.Г. Минеева.- М.: ЦИНАО, 2000. - 187с.
2. Мерзликин А.С. Проблемы рационального использования удобрений и средств химической защиты растений в сельском хозяйстве России: Автореф. дисс. д.с.-х.н.: 06.01.04. - Немчиновка, 2009. - 79 с.
3. Жуков Ю.П. Система удобрения в хозяйствах Нечерноземья. - М: Московский рабочий, 1983. - 144 с.
4. Жуков Ю.П.Баланс питательных веществ как прогнозно-экологический показатель плодородия почв и продуктивности культур // Агрохимия, 1996, № 7. - С. 35-45.
5. Жуков Ю.П. и др. Сравнительная оценка материалов исследований по фактическим и приведенным (с учетом результатов статистической обработки) значениям // Агрохимия, 1996, № 10. - С. 125-131.
6. Лебедева Л.А. Система применения удобрений в Нечерноземной зоне РСФСР. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 95 с.
7. Иванова Т.И., Егорова Т.К., Кожемякин Р.Н. и др. Влияние длительного интенсивного применения минеральных удобрений в севообороте на продуктивность культур и плодородие дерново-подзолистых почв // Тр. ВИУА, 1983, вып. 6. - С. 5-23.
8. Янишевский Ф.В. Баланс питательных веществ при многолетнем применении минеральных удобрений // Повышение плодородия почв и продуктивности сельского хозяйства при интенсивной химизации. - М.: Наука, 1983. -С. 59-69.
