CC BY
67УДК 631.8: 631.582: 631.445.24
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИИ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТА И ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ почвы
О.Ф. СМЕЯНОВИЧ
Институт почвоведения и агрохимии, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected]
ВВЕДЕНИЕ
В условиях дерново-подзолистых почв Республики Беларусь наиболее важными факторами формирования урожайности сельскохозяйственных культур являются применение органических и минеральных удобрений с учетом агрохимических показателей почвенного плодородия. В этом плане роль отдельных элементов питания - азота, фосфора и калия - неоднозначна, а отсутствие в системе удобрения любого из элементов приводит к снижению продуктивности сельскохозяйственных культур. На эффективность удобрений существенное влияние оказывает также кислотность почвы.
Система применения удобрений под сельскохозяйственные культуры, рекомендуемая научноисследовательскими учреждениями Республики Беларусь, предусматривает сбалансированное внесение всех элементов питания с учетом содержания их в почвах. Однако в производственных условиях в последние годы минеральные удобрения зачастую вносятся с нарушением соотношения питательных веществ или делается попытка недостаток одного из элементов питания, чаще всего фосфора, заменить внесением другого элемента (калия). Все это может приводить к недобору растениеводческой продукции за счет несбалансированности минерального питания, ухудшению ее качества, снижению содержания подвижных соединений элементов питания в почвах и усилению агрохимической пестроты полей [1—3].
Изучить действие удобрений на продуктивность культур и плодородие почвы наиболее полно можно в длительных полевых опытах, которые являются основой для разработки научно обоснованных систем удобрения [1, 4-5].
Цель исследования - изучить влияние длительного применения минеральных и органических удобрений на продуктивность зернопропашного севооборота и динамику основных агрохимических показателей пахотного горизонта дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы.
МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования по изучению эффективности применения удобрений проводили в длительном полевом опыте Института почвоведения и агрохимии в СПК «Щемыслица» Минского района на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, развивающейся на мощном лессовидном суглинке в зернопропашном севообороте картофель - ячмень - овес - люпин узколистный - яровая пшеница. Схема опыта предусматривала изучение сочетаний элементов питания (РК, NK, NP, NPK) на четырех фонах: известкованном (рНкс| 6,3-6,4), неизвесткованном (рНКС| 4,3—4,5), с внесением органических удобрений (12 т/га севооборотной площади), без внесения органических удобрений.
Агрохимические показатели пахотного горизонта исследуемой почвы перед началом ротации севооборота характеризовались следующими показателями: известкованный фон - рНКС1 6,3-6,4, Р,()5 (0,2 М НС1) -350-390 мг/кг, К,О (0,2 М НС1) - 210-240 мг/кг почвы, гумус (0,4 М К2Сг,07) - 1,4-1,7 %; неизвесткованный фон -рНКС14,3-4,5, Р205 - 360-380 мг/кг, К,О - 210-230 мг/кг почвы, гумус - 1,5-1,7 %.
Дозы минеральных удобрений под картофель составили N,)0P70K|5(), яровой ячмень - N60P6()K|20, овес -N60P60K[20, люпин узколистный - Р40К?0, яровую пшеницу - N60+30P60K120. Органические удобрения в севообороте вносили под картофель в виде соломистого навоза КРС в дозе 60 т/га. Агротехника возделывания сельскохозяйственных культур общепринятая для Республики Беларусь [6-7].
До и после окончания ротации севооборота поделяночно отбирали почвенные образцы, в которых определялась рНкс|, подвижные соединения фосфора и калия (0,2 М НС1), гумус (0,4 М К,Сг207). Анализ почвенных и растительных образцов проводили по общепринятым методикам, экономическую эффективность применения удобрений - в ценах на продукцию и удобрения на 1.12.2007 [8-9].
25
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Как показали результаты исследований, применение удобрений и кислотность почвы оказали неоднозначное влияние на продуктивность культур в севообороте и динамику агрохимических показателей в пахотном горизонте (табл. 1-2).
Биологические особенности изучаемых сельскохозяйственных культур в значительной степени нивелировали влияние почвенной кислотности в интервале рНкс] 4,3-6,4 на продуктивность зернопропашного севооборота на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Для картофеля оптимальной оказалась кислая реакция почвенной среды, для ячменя и яровой пшеницы - близкая к нейтральной. Овес и люпин узколистный обеспечили практически одинаковую продуктивность независимо от почвенной кислотности. В результате существенная прибавка продуктивности севооборота от оптимизации реакции почвенной среды полученалишь в вариантах с полным NPK-удобрением (1,5-3,8 ц/га к.ед.), а также при внесении фосфорных и азотных удобрений на безнавозном фоне (1,8 ц/га к.ед.).
Внесение в севообороте под картофель 60 т/га соломистого навоза КРС (12 т/га севооборотной площади) обеспечило существенную прибавку продуктивности севооборота 7,7-11,4 ц/га к.ед. при окупаемости 1 т навоза 64,2-95,0 к.ед. В вариантах с полным минеральным удобрением прибавка продуктивности от внесения органических удобрений составила 8,8-11,1 ц/га к.ед. при оплате 1 т навоза 73,3-92,5 к.ед.
Таблица 1. Влияние удобрений и кислотности почвы на продуктивность зернопропашного севооборота
на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве
Вариант Севооборот, ц/га к.ед. Прибавка, ц/га к.ед. Сбор сырого белка, ц/га
pH навоз N-P-K.
рНкг, 4,3-4,5
Без удобрений 31,5 - - - 4,8
41,3 - - 9,8 5,8
N«.Kn„ 47,4 - - 15,9 6,0
N,,P,X 46,2 - - 14,7 6,0
ЧЛ,*,,, 49,9 - - 18,4 6,4
Навоз, 12 т/га 42,9 - 11,4 - 5,5
Навоз + Р,„КМ* 49,6 - 8,3 6,7 6,5
Навоз + NJC,,, 55,1 - 7,7 12,2 6,9
Навоз + NftnP,8 55,7 - 9,5 12,8 6,7
Навоз+ N,nP88K,„ 61,0 - 11,1 18,1 7,4
рНкг| 6,3-6,4
Без удобрений 31,7 0,2 - - 4,0
Р К Г 5814"! 16 39,3 -2,0 - 7,6 5,1
47,3 -од - 15,6 5,6
N..P 48,0 1,8 - 16,3 5,6
N60P5SK„6 53,7 3,8 - 22,0 6,4
Навоз, 12 т/га 42,5 -0,4 10,8 - 5,0
Навоз + Р,„К||Й 48,5 -U 9,2 6,0 6,6
Навоз + N..K.., 56,5 1,4 9,2 14,0 6,5
Навоз + NmPss 56,8 1,1 8,8 14,3 6,7
Навоз + NmP„KM(l 62,5 1,5 8,8 20,0 7,4
нс?* 1,4
Минеральные удобрения увеличивали продуктивность севооборота на 6,0-22,0 ц/га к.ед. Внесение полного минерального удобрения обеспечило наибольшую прибавку продуктивности 18,1-22,0 ц/га к.ед. при сборе сырого белка 6,4-7,4 ц/га. Применение под культуры зернопропашного севооборота РК-удобрений способствовало дополнительному сбору 6,0-9,8, ЫК.-удобрений - 12,2-15,9 и NP-удобрений - 12,8-16,3 ц/ га к.ед.
26
Максимальная продуктивность зернопропашного севооборота на обоих фонах кислотности получена в вариантах со сбалансированным органоминеральным питанием (соломистый навоз КРС + NPK-удобрение) -61,0-62,5 ц/га к.ед. Окупаемость 1 кг NPK в этих вариантах составила 7,7-8,5 к.ед. при сборе сырого белка 7,4 ц/га.
Наиболее лабильным показателем в пахотном горизонте исследуемой почвы оказалось содержание подвижного калия. В контрольных вариантах вследствие небольшой продуктивности и относительно невысокого выноса калия культурами севооборота снижение содержания подвижного калия составило лишь 5-6 мг/кг почвы. В вариантах с внесением азотных и фосфорных удобрений, где продуктивность севооборота и, соответственно, вынос калия были выше, содержание подвижного калия снизилось в вариантах без органических удобрений на 29-58 мг/кг, в вариантах с внесением органических удобрений - на 19-28 мг/кг почвы.
Таблица 2. Влияние удобрений и кислотности почвы на динамику агрохимических показателей пахотного горизонта дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы
Вариант РНКГ, P,Os, мг/кг К,О, мг/кг Гумус, %
начало ротации конец ротации начало ротации конец ротации начало ротации конец ротации начало ротации конец ротации
севооборота севооборота севооборота севооборота
рН„п 4,3^,5
Без удобрений 4,3 4,4 317 271 167 162 1,49 1,56
РЛ„, 4,3 4,4 360 342 230 236 1,52 1,73
NJC,,, 4,3 4,3 363 291 212 218 1,54 1,78
N„,P,s 4,3 4,3 373 356 185 156 1,52 1,75
4,2 4,3 370 331 190 182 1,52 1,75
Навоз, 12 т/га 4,6 4,6 368 345 208 223 1,62 1,87
Навоз + Р„К11(і 4,7 4,6 375 357 273 293 1,71 1,91
Навоз + N К , 4,5 4,7 380 317 225 274 1,64 1,97
Навоз + NfflP„ 4,4 4,5 382 361 220 201 1,66 2,04
Навоз+ NmP,„KIW5 4,4 4,5 381 353 219 232 1,72 2,03
рН^Г1 6,3-6,4
Без удобрений 6,4 6,4 307 292 170 164 1,37 1,41
Р К 58^116 6,4 6,4 367 358 215 231 1,36 1,62
N „К,, 6,4 6,4 356 318 220 232 1,50 1,69
N Р 6,4 6,4 358 347 212 154 1,44 1,67
N Р. К 6,3 6,3 361 348 209 197 1,39 1,65
Навоз, 12 т/га 6,4 6,4 392 389 218 227 1,56 1,82
Навоз + Р,8К„Й 6,4 6,4 417 409 276 302 1,63 1,83
Навоз + NJC,,, 6,3 6,4 411 383 241 257 1,56 1,84
Навоз + N,nP„ 6,4 6,4 415 405 263 235 1,58 1,98
Навоз + N^P^K, |Д 6,4 6,3 413 401 240 246 1,70 1,94
нср„, 0,2 0,2 23 21 19 15 0,07 0,08
Применение в севообороте соломистого навоза КРС способствовало накоплению подвижного калия во всех вариантах с минеральным калийным питанием. Кислотность почвы практически не оказала существенного влияния на динамику содержания подвижного калия в пахотном горизонте.
Наибольшее снижение содержания подвижных фосфатов в пахотном горизонте отмечено в вариантах без внесения минеральных фосфорных удобрений (28-72 мг/кг почвы). Однако некоторое снижение содержания подвижных фосфатов наблюдалось также и в других опытных вариантах.
Изучение фракционного состава почвенных фосфатов в наших исследованиях показало, что в вариантах с внесением фосфорных удобрений, где отмечено некоторое снижение подвижных фосфатов, произошло увеличение содержания их труднорастворимых соединений (0,5 n НС1 - по Чирикову), что отмечается и в ряде других исследований [1, 10-12]. На известкованном фоне в вариантах с внесением навоза содержание труднорастворимых фосфатов повысилось на 24—42 мг/кг, в вариантах без применения органических удобрений - на 7-12 мг/кг. На кислом фоне при внесении фосфорных удобрений также отмечено увеличение содержания труднорастворимых фосфатов на 11-32 мг/кг почвы. Исключение из системы минерального фосфора привело
27
к снижению содержания труднорастворимых фосфатов на обоих фонах кислотности. При этом наибольшее уменьшение содержания труднорастворимых фосфатов отмечено в неорганических вариантах (на 25-56 мг/кг) [3].
В вариантах с регулярным известкованием кислотность почвы практически не изменилась как на фоне внесения органических удобрений, так и без их применения. На кислом фоне применение в севообороте 60 т/га соломистого навоза КРС несколько нейтрализовало повышенную кислотность почвы. В вариантах без внесения органических удобрений на кислом фоне, несмотря на вынос основных катионов и другие процессы, способствующие подкислению почвы (внесение физиологически кислых минеральных удобрений, дыхание корней, микробиологическая активность и т.д.), дальнейшего снижения кислотности почвы не установлено.
Некоторое увеличение содержания гумуса отмечено во всех опытных вариантах. При этом максимальное накопление гумуса произошло на фоне с внесением органических удобрений. В контрольных вариантах без внесения удобрений существенного накопления гумуса не отмечено как в вариантах известкованного, так и не известкованного фона.
В формировании продуктивности зернопропашного севооборота в наших исследованиях на дерновоподзолистой легкосуглинистой почве роль почвенного плодородия была преобладающей - 50 % (рис. 1).
Эффективным агрохимическим приемом при возделывании культур севооборота оказалось внесение минеральных и органических удобрений: внесение азотных удобрений в среднем по опытным вариантам обеспечило 20 %, фосфорных и калийных удобрений — 14 %, действия и последействия органических удобрений - 15 % продуктивности севооборота. В то же время роль оптимизации почвенной кислотности из-за биологических особенностей возделываемых в севообороте сельскохозяйственных культур оказалась минимальной - всего
Для более полной оценки применения удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур наряду с такими важными показателями, как урожайность и качество продукции, немаловажное значение имеет экономическая эффективность их внесения. Использование показателей экономической эффективности позволяет выделить наиболее выгодные варианты системы удобрения, которые могут быть использованы в сельскохозяйственном производстве.
В наших исследованиях применение минеральных и органических удобрений в большинстве вариантов характеризовалось довольно благоприятными экономическими показателями (рис. 2). Лишь отдельное внесение фосфорных и калийных удобрений в среднем по опытным вариантам оказалось экономически невыгодным - убыток составил 7,2 $/га. Внесение органических удобрений обеспечило в севообороте чистый доход 17,5 $/га, азотных и фосфорных удобрений - 34,6 $/га, азотных и калийных удобрений — 58,6 $/га, полного минерального удобрения - 50,9 $/га.
1 %.
N
20%
РК
14%
почва
50%
навоз
pH
1%
15%
Рис. 1. Роль отдельных факторов в формировании продуктивности зернопропашного севооборота на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве
28
Рис. 2. Экономическая эффективность применения удобрений в зернопропашном севообороте (чистый доход, $/га)
ВЫВОДЫ
В исследованиях на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в зернопропашном севообороте картофель - ячмень - овес - люпин - яровая пшеница среднегодовое применение 12 т/га подстилочного навоза КРС обеспечило прибавку продуктивности 7,7-11,4, Р58К|16 - 6,0-9,8, N60K116- 12,2-15,9, N60P58 - 12,8-16,7, N60P58K|16 - 18,1-22,0 ц/га к.ед.
Максимальная продуктивность севооборота 61,0-62,5 ц/га к.ед. при сборе сырого белка 7,4 ц/га получена при среднегодовом внесении 12 т/га органических удобрений + N6QP5gK||6. Чистый доход применения органических удобрений составил 17,5 $/га, полного минерального удобрения - 50,9 $/га.
Исключение из системы удобрения органических удобрений или одного из элементов питания приводило к снижению продуктивности севооборота, фосфорных и калийных удобрений - к снижению содержания подвижных соединений фосфора и калия в пахотном горизонте исследуемой почвы (соответственно на 28-72 и 19-58 мг/кг почвы).
ЛИТЕРАТУРА
1. Босак, В.Н. Система удобрения в севооборотах на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах / В.Н. Босак; Ин-т почвоведения и агрохимии. — Минск, 2003. — 176 с.
2. Лапа, В.В. Применение удобрений и качество урожая / В.В. Лапа, В.Н. Босак; Ин-т почвоведения и агрохимии. -Минск, 2006. - 120 с.
3. Смеянович, О.Ф. Влияние минеральных и органических удобрений на продуктивность зернопропашного севооборота и агрохимические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы: автореф. дне. ... канд. с.-х. наук: 06.01.04 / О.Ф. Смеянович; Ин-т почвоведения и агрохимии. - Минск, 2003. —20 с.
4. Nutritional and Environmental Research in the 21 st Century - the Value of Long-Term Field Experiments / F. Ellmer [u.a.]. -Halle-Wittenberg, 2002. - 114 p.
5. Smith, R Soil Organic Matter Network (Somnet): 2001 Model and Experimental Metadata / P. Smith, P. Falloon, J.U. Smith. - Wallingford, 2001. - 223 p.
6. Организационно-технологические нормативы возделывания сельскохозяйственных культур: Сборник отраслевых регламентов. - Минск: Белорусская наука, 2005. - 304 с.
7. Современные ресурсосберегающие технологии производства растениеводческой продукции в Беларуси / Ф.И. Привалов [и др.]. - Минск: ИВЦ Минфина, 2007. - 448 с.
8. Практикум по агрохимии / И.Р. Вильдфлуш [и др.]. - Минск: Ураджай, 1998. - 270 с.
9. Методика определения агрономической и экономической эффективности удобрений и прогнозирования урожая сельскохозяйственных культур / И.М. Богдевич [и др.]; БелЕПТИ почвоведения и агрохимии. - Минск, 1988. - 30 с.
10. Кобзаренко, В.И. Изучение ресурсов фосфора и калия дерново-подзолистой почвы и возможностей их мобилизации в условиях стационарного полевого опыта / В.И. Кобзаренко // Развитие почвенно-экологических исследований. - М.: МГУ, 1999.-С. 134-153.
11. Schweitzer, Р Einflul3 langjahrig unterschiedlicher Dungung auf die P-Fraktionen und die P-Sorption im Boden / P Schweitzer, H. Pagel // UFZ-Bericht. - 1999. - Nr. 24. - S. 229-232.
12. Spiegel, H. Auswirkungen unterschiedlicher P-Dungerformen und -mengen auf P-Bilanzen, PCAL/UL Gchaltc im Boden und auf den Ertrag (Eigebnisse von drei 40jahrigen Dauerversuchen in Osterreich) / H. Spiegel, Th. Lindenthal // UFZ-Bericht. - 1999. - Nr. 24. - S. 107-110.
29
THE INFLUENCE OF LONG-TERM USE OF FERTILIZERS ON CROP ROTATION PRODUCTIVITY AND THE FERTILITY OF SOD PODZOLIC SANDY LOAMY SOIL
O.E SMEYANOVICH Summary
In the conditions of Podzoluvisol the balanced application of organic and mineral fertilizers (12 t ha'1 rotation square of straw manure and N60P5gKU6) has provided productivity of cereal-tilled crop rotation (potatoes - barley-oat - lupine - spring wheat) 6,10-6,25 t ha'1 of forage units at the collecting of crude protein 0,741 ha'1 with favorable economic indices of fertilizers application and conservation of agrochemical indices of soil fertility.
Поступила в редакцию 10 апреля 2008 г.
