CC BY
36т/га (440 кг/га калия) вносили во II плодосменном севообороте 1 раз за ротацию под картофель в 2010 и 2012 гг. согласно закладкам опыта.
С семенами возделываемых культур поступило от 1,25 до 15,75 кг/га калия. Наименьшее поступление калия отмечено с семенами озимой ржи, наибольшее - с клубнями картофеля.
Поступление калия с пожнивными остатками варьировало по годам исследований от 0,1 - 2,3 кг у картофеля до 9,8 - 28,6 кг/га у клевера. С корневыми остатками поступление калия было выше и колебалось от 3,5 - 8,9 кг/га у картофеля до 38,0 - 119,5 кг/га у клевера.
Основополагающими нормативными материалами по выносу калия единицей продукции в Республике Марий Эл являются труды В.М. Шорина и др. [4]. Наименьшее количество калия (12,35 - 127,15 кг/га) выносилось урожаем викоовсяной смеси, выращиваемой на зеленую массу, наибольшее - картофелем. Зерновые культуры, в частности ячмень, занимает промежуточное положение.
Калий в почвах не передвигается за исключением песчаных и супесчаных почв, в которых он незначительно передвигается вглубь [5], поэтому потери калия за счет вымывания в наших опытах не превышают 3,8 - 4,5 кг/га в зависимости от уровня минерального питания. Под клевером процесс вымывание калия затухает.
Потери калия на сильно эродированных почвах могут достигать 24 кг/га [2]. В наших опытах эрозия почвы отсутствует, поэтому потери калия за счет это-
го процесса можно принять за 0 кг/га.
Что касается севооборотов (таблица), то за их ротацию баланс калия был отрицательным кроме второго плодосменного севооборота, где под картофель вместе с 80 т навоза на 1 га поступило 440 кг калия.
Технология использования пожнивных остатков полевых культур в севооборотах играла положительную роль для баланса калия. На вариантах с обычной технологией, где идет отторжение соломы зерновых культур с поля и используется стерня клевера с обычной высотой среза, независимо от вида севооборота, баланс калия был отрицательный и составил за ротацию минус 26,78 кг/га. При запахивании измельченной соломы и высокой стерни клеверного сидерата отрицательный баланс калия был ниже и составил в среднем минус 19,24 кг/га.
В севооборотах без внесения минеральных удобрений баланс калия был отрицательным и составил минус 45,30 кг/га. Постоянное применение калийных удобрений в севооборотах в дозе по действующему веществу 60 кг/га способствовало снижению отрицательного баланса калия в почве до минус 0,72 кг/га.
Таким образом, включение в структуру шестипольного севооборота, удобренного органическими удобрениями (навоз) обеспечивает за одну ротацию положительный баланс калия в почвах. Внесение минеральных удобрений, как и запашка высокой стерни клевера и соломы зерновых культур, сопровождается трендом баланса калия в почве в положительную сторону.
Литература
1. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай - М.: Колос, 1977. - 416 с.
2. Сычев В.Г., Музыкантов П.Д., Пан-кова Н.К. Методические указания по определению питательных веществ азота, фосфора, калия, гумуса кальция - М: Изд-во ЦИ-НАО, 2000. - 40 с.
3. Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия. - М.: Колос, 1981. - 319 с.
4. Шорин В.М., Трухан Л.Г., Новоселов С.И. и др. Рациональные методы и способы применения удобрений при интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур / Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Марий-ской АССР. Йошкар-Ола: марийское книжное из-во, 1986,- с. 22-74
S.A.Zamyatin, V. M. Izmestyev. BALANCE OF POTASSIUM IN THE SOIL IN FIELD CROP ROTATIONS
Influence of different types of crop rotations, technologies of use of straw and the remains of a clover, mineral fertilizers on dynamics of potassium in the soil is shown. It is established that in-clusion in structure of a six field crop rotation with application of organic fertilizers provides positive balance of potassium in the soil for one rotation. Keywords: soil, crop rotation, fertilizers, balance of potassium.
УДК 631.58:631.559
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ ПОДВИЖНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ
К.П. Хайдуков, к.б.н., А.А. Милютина
— Всероссийский НИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова
Е-mail: [email protected]
Показана роль органической, минеральной и органо-минеральной систем удобрения в длительных полевых опытах. Исследованы изменения состояния органического углерода и подвижного органического вещества на тяжелосуглинистых дерново-подзолистых почвах Домодедовского района Московской области. Установлено, что длительное применение одних минеральных удобрений, даже с внесением извести, приводит к ухудшению состояния органического вещества (гумуса) почвы: уменьшается содержание гуминовых кислот и их отношение к фульвокислотам, что приводит к снижению плодородия почвы.
Ключевые слова: органическое вещество (гумус) почв, системы удобрения, подвижное органическое вещество, снижение плодородия почвы.
В длительных опытах установле- ственно влияют на органическое ве- ные характеристики гумусового фон-но, что применяемые в современном щество почвы, изменяя в нем запасы да, такие как содержание подвижных земледелии системы удобрения суще- общего углерода и азота, качествен- (активных) фракций в составе гумуса,
1. Варианты длительного опыта ЦОС ВНИИА (СШ-2) с пятой ротации (1984-2008 гг.)
Вариант
Без удобрений и химических средств защиты растений (контроль) Навозно - минеральная система удобрения - фон 1 Фон 1 +двух-трех разовое внесение гербицидов+ретарданты+фунгициды Минеральная система удобрения - фон 2 Фон 2 + 2-3 разовое внесение гербицив+ретарданты+фунгициды 2. Схема внесения удобрений с 1-8 ротации в опыте СШ-2
Ротация севооборота Навозно-минеральное удобрение фон 1 Минеральное удобрение фон 2, кг/га
Навоз,т/га Сумма питательных элементов, кг/га
N P2O5 K2O N P2O5 K2O
1 9 94 63 96 - - -
2 10 106 71 106 - - -
3 10 115 75 128 - - -
4 10 115 75 136 115 75 136
5 10 117 65 162 117 65 162
6 10 115 58 135 115 58 135
7 10 103 68 150 103 68 150
8 6 108 52 128 108 52 128
Среднее 9 109 66 130 112 68 142
3. Схема опыта СШ-5 с пятой ротации
Контроль — без удобрений Навоз, 50 т/га за ротацию - фон Н фон Н+NPK фон Н +2 NPK фон Н+3NPK NPK - за ротацию - фон М Фон М +NPK, экв. вар. 2 Фон М+2NPK Фон М+3NPK
оптическую плотность гумусовых веществ, способность их к биологической деструкции.
Изучение характера изменения содержания и качества гумуса под воздействием приемов интенсификации земледелия актуально не только с точки зрения состояния плодородия почв, но и в связи с обострением экологической ситуации. При этом особенно важны такие функции гумуса, как способность быстро трансформировать избыточное количество вносимых с удобрениями минеральных солей; служить инактиватором тяжелых металлов, пестицидов и их метаболитов, удерживая их в почвенно-поглощаю-щем комплексе, предотвращая тем самым загрязнение растительной продукции и грунтовых вод.
Цель исследования - изучить количественные и качественные изменения состояния гумуса дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы в длительных полевых опытах при применении различных систем удобрения.
Задачи:
1.Изучить содержание гумуса и его многолетнюю динамику в длительных опытах СШ-2 и СШ-5 Центральной опытной станции ВНИИА
2.Определить содержание активных компонентов гумуса, используя методы рекомендованные комиссией Географической сети опытов с удобрениями.
Исследования проведены в двух длительных полевых опытах, заложенных на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах Центральной опытной станции ВНИИА (Домодедовский район, Московская область).
Опыт СШ-2 (Стационар Шебанце-во-2), заложенный в 1960 г. А.М. Алиевым в трех полях последовательной закладки,где изучали действие удобрений при совместном применении с химическими средствами защиты растений (ХСЗР) на продуктивность сельскохозяйственных культур и плодородие почв. Опыт проводится в зернотравяном севообороте, который за период ведения опыта менялся несколько раз. Чередование культур в восьмой ротации (2002-2006 гг.) сле-
дующее: вика с овсом - вика с овсом - озимая пшеница - овес - ячмень. По-вторность четырехкратная, общая площадь делянки 90 м2, учетная - 24 м2. Число полей 3. Схема опыта также подвергалась изменениям (табл. 1). В первых трех ротациях изучали эффективность органо- минеральной системы удобрения (фон 1) и разных сочетаний гербицидов. Начиная с четвертой ротации введен фон 2- минеральная система удобрений и ее сочетание с гербицидами. С пятой ротации в схему включен вариант «абсолютный контроль» - без удобрений и без гербицидов, а также в состав ХСЗР на соответствующих вариантах дополнительно включены ретарданты и фунгициды. Известь и навоз вносили вручную или разбрасывателями, а ХСЗР - ранцевыми опрыскивателями. Системы удобрения по содержанию NPK эквивалентны (табл. 2). Дозы удобрений устанавливали по выносу питательных элементов основной и побочной продукцией возделываемых культур. В опыте использовали полуперепревший навоз крупного рогатого скота, двойной суперфосфат, хлористый калий и аммиачную селитру. Навоз вносили по 30 т/га под пропашные и парозанимающие культуры, что в среднем за период опыта составило 10 т/га в год. Были исследованы почвенные, образцы, отобранные из пахотных горизонтов пяти
ВлаЭишрскш ЗемлеШеЩ)
№ 3 (65) 2013
4. Дозы внесения элементов питания за ротацию севооборота в среднем за 7 ротаций (навоз - т/га, минеральные удобрения - кг/га д.в.)
Вариант Внесено в натуре Внесено в кг/га д.в.
навоз N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О
1 Без удобрений - - - - - - -
2 Навоз 50 т/га за ротацию - фон Н 50 - - - 233 137 330
3 Н+NPK, экв. вар. 2 50 233 137 330 467 274 659
4 Н+2NPK 50 467 274 659 700 411 988
5 Н+3NPK 50 700 411 988 933 548 1318
11 NPK, экв. вар. 2 за ротацию - фон М - 233 137 329 233 137 329
12 М+NPK, экв.вар. 2 - 466 274 658 466 274 658
13 М+2NPK - 700 411 988 700 411 988
14 М+3NPK - 933 549 1318 933 549 1318
5. Динамика содержания органического углерода по ротациям севооборота
Вариант Исходное содержание 1960г. Ротации севооборота (среднее по 3 полям) +/-Д С**
4-я* 1978г. 5-я* 1984г. 6-я* 1990г. 7-я* 2001г. 8-я 2008г.
Контроль 0,90 1,08 1,12 1,03 0,99 1,08 -
Фон 1-навоз+NPK 1,10 1,20 1,22 1,08 1,04 -0,06
Фон 1+ХСЗР 1,06 1,23 1,21 1,10 1,05 -0,01
Фон 2-NPK 1,10 1,11 1,21 1,09 1,04 -0,06
Фон 2+ХСЗР 1,09 1,10 1,18 1,10 0,95 -0,14
НСР0.5 - - - - 0,05 -
*по данным А.М. Алиева **Д С содержание органического углерода в 8-ой ротации по сравнению с 4-ой
6. Изменение кислотности почвы по ротациям севооборота
Вариант рНкС „ исходной почвы 1960г. Ротации севооборота (среднее по 3 полям)
4-я* 1978г. 5-я* 1984г. 6-я* 1990г. 7-я* 2001г. 8-я 2008г.
Контроль 4,30 5,73 5,73 5,80 5,30 5,72
Фон 1-навоз+NPK 5,83 5,34 5,67 5,03 5,77
Фон 1+ХСЗР 6,12 5,51 5,77 5,40 5,47
Фон 2-NPK 6,00 5,25 5,40 4,40 5,52
Фон 2+ХСЗР 5,90 5,40 5,30 4,90 5,77
НСР0.5 - - - - 0,05
*по данным А.М. Алиева
контрастных вариантов, в трех полях последовательной закладки (табл. 1).
2. Длительный полевой опыт СШ-5, заложенный И.П. Мамченковым в 1964 г. в трех полях последовательной закладки, проводился с целью научного обоснования роли органического вещества удобрений в повышении плодородия тяжелосуглинистых дер-
ново-подзолистых почв Центрального района Нечерноземной зоны при сочетании органических и минеральных удобрений для получения высокой урожайности удобряемых культур.Че-редование культур в зернопропашном севообороте: картофель ранний, пшеница озимая, свёкла кормовая, ячмень яровой.
С 1993 г. после 28-летнего исследования действия возрастающих доз орга-номинеральной и минеральной систем удобрения на урожайность культур зернопропашного севооборота в опыте началось изучение последействия внесенных за этот период удобрений на культурах 4-польного зернового севооборота: вико-овес на зеленую мас-
7. Динамика содержания органического углерода и кислотности почвы в опыте СШ-5
Вариант 1964г. 1992г. 2011г. +/- ДС
С % орг РНКС| С % орг РНКС| С % орг рНКС|
Контроль 0,92 4,20 0,74 6,10 0,78 5,90 -0,14
Фон-Н 0,90 4,30 0,87 6,20 0,91 5,65 +0,01
Н+NPK 0,91 4,20 0,93 6,20 0,95 5,65 +0,04
H+2NPK 0,87 - 0,97 - 0,93 5,80 +0,06
H+3NPK 0,94 4,30 0,94 6,00 0,91 5,75 -0,03
Фон-М 0,95 4,20 0,74 6,10 0,71 5,85 -0,24
М+NPK 0,93 4,20 0,80 5,90 0,72 5,80 -0,21
M+2NPK 0,94 4,20 0,82 5,90 0,70 5,70 -0,24
M+3NPK 0,95 4,20 0,84 5,80 0,71 5,50 -0,24
8. Содержание подвижного углерода (0,1 н. №ОН вытяжка I фракция гумусовых веществ по Тюрину) в опыте СШ-2*
стемы удобрения повысилось на всех вариантах на 0,16 - 0,20 % в сравнении с исходной (0,90%С). В последующие годы, после реконструкции опыта в 4 и 5 ротации (1984 г.) наметилась тенденция к снижению на 0,06-0,14 % содержания углерода почвы, особенно на вариантах с применением минеральных удобрений без навоза. В контроле (без удобрений) содержание общего углерода стабилизировалось. На фоне навоз + NPK уменьшилось лишь на 0,01-0,06 %.
К началу четвертой ротации севооборота при периодическом внесении извести заметно снизилась исходная кислотность почвы с 4,3 до 5,73-6,12. В дальнейшем кислотность повышалась и на минеральном фоне достигла 4,404,90 ед. рН. При проведении известкования из расчета 4 т/га известняковой муки в 8-ой ротации в 2008 г. кислотность почвы снизилась и составляла 5,52-5,77 в варианте с минеральной системой удобрения и 5,47-5,77 на ор-гано-минеральной с ХСЗР (табл. 6).
Основная роль в снижении исходной кислотности почвы принадлежит фоновому известкованию, которое за 7 ротаций 4-польного севооборота проводили 4 раза: первое - перед закладкой опыта в дозе 2 т/га, второе - в начале второй ротации севооборота в дозе 8 т/га, третье - по окончании третьей ротации севооборота в дозе 4 т/га и четвертое - по окончании пятой ротации севооборота в дозе 4 т/га.
Длительное применение органических, минеральных удобрений и их сочетаний существенно влияли на содержание органического углерода и в опыте СШ-5. В контроле за 28 лет возделывание культур севооборота без удобрений привело к значительному снижению С , которое составило
Вариант С % орг СЫаОН СГК СФК С :С
Поле 1
Контроль 1,10 0,39 35,4 0,06 5,4 0,33 30,0 0,18
Фон 1+ХСЗР 1,05 0,39 37,1 0,07 6,6 0,32 30,4 0,22
Фон 2+ХСЗР 0,94 0,33 35,1 0,03 3,1 0,30 31,9 0,10
Поле 2
Контроль 1,09 0,37 33,9 0,09 8,2 0,26 25,6 0,32
Фон 1-(Навоз+NPK) 1,04 0,35 33,6 0,09 8,6 0,28 25,0 0,35
Фон 1+ХСЗР 1,03 0,37 35,9 0,08 8,7 0,28 27,1 0,32
Фон 2-^РК) 1,00 0,36 36,0 0,05 8,0 0,25 28,0 0,29
Фон 2+ХСЗР 0,96 0,30 31,2 0,06 5,2 0,28 26,0 0,20
Поле 3
Контроль 1,06 0,34 32,0 0,06 5,6 0,28 26,4 0,21
Фон 1-(Навоз+NPK) 1,06 0,34 32,0 0,06 5,6 0,28 26,4 0,21
Фон 1+ХСЗР 1,09 0,35 32,1 0,06 5,5 0,29 26,6 0,21
Фон 2-^РК) 1,09 0,37 33,9 0,07 6,4 0,30 27,5 0,23
Фон 2+ХСЗР 0,98 0,26 26,5 0,03 3,0 0,23 23,4 0,13
НСР0.5 0,06 0,04 0,02 0,05
*над чертой С % от массы почвы, под чертой - С, % к Сорг почвы
су, озимая пшеница, ячмень, овес. За период до 2006 г. по всем трем полям опыта прошли 3 ротации севооборота последействия (табл.3 и 4).
Методы исследований: органический углерод по Тюрину (С); рН:
подвижный углерод (0,1 н. №ОН вытяжка I фракция гумусовых веществ по Тюрину).
Данные таблицы 5 показывают, что в 4 ротации содержание углерода при применении органоминеральной си-
ВлаЭишрскш ЗемлеШеЩ)
№ 3 (65) 2013
Таблица 9. Содержание подвижного углерода (0,1 н. NaOH вытяжка I фракция гумусовых веществ по Тюрину) в опыте СШ-5*
Вариант опыта C % орг CNaOH СГК СФК С 'С
Контроль 0,78 0,23/29,4 0,07/8,9 0,16/20,5 0,44
Фон Н 0,91 0,27/29,6 0,07/7,7 0,20/21,9 0,34
Н+NPK 0,95 0,28/29,4 0,08/8,4 0,20/21,0 0,40
H+2NPK 0,93 0,27/29,0 0,08/8,6 0,19/20,4 0,42
H+3NPK 0,91 0,26/28,6 0,08/8,8 0,18/19,8 0,44
Фон М 0,71 0,18/25,3 0,04/5,6 0,12/16,9 0,33
М+NPK 0,72 0,18/25,0 0,05/6,9 0,13/18,0 0,38
M+2NPK 0,70 0,18/25,7 0,05/7,1 0,13/18,6 0,38
M+3NPK 0,71 0,19/26,7 0,05/7,0 0,14/19,7 0,36
НСРо,з 0,08 0,04 0,01 0,03 -
*перед чертой - С, % к возд. сух. почве; после черты - С, % к Сорг почвы
0,18% от исходного и через 19 лет последействия практически не изменилось (табл. 7).
Применение органической и орга-но-минеральной системы удобрения поддерживало уровень содержания Сорг на исходном и даже позволило его повысить на 0,01, 0,04 и 0,06 %С соответственно. Использование вариантов минеральной системы удобрения эквивалентных органической и орга-но-минеральной системам привело к существенному снижению содержания гумуса в почве на 0,21-0,24 %С.
Изучение содержания подвижных гумусовых веществ (I- фракция) по Тюрину в опыте СШ-2 показало, что углерод фракции в исследуемых вариантах во всех 3-х полях состоял на 69-90% из фульвокислот. Содержание гуминовых кислот было очень низким и соотношение СГК:СфК составляло всего лишь 0,10 - 0,35 (табл. 8).
Среди изучаемых вариантов особенно неблагоприятное состояние органического вещества отмечено на минеральном фоне с ХСЗР, где соотношение СГК:СфК составляло 0,10- 0,20, в то время, как на вариантах органомине-ральной системы оно было в 1,5-2 раза выше и составляло 0,21-0,35 (табл. 8). Снижение соотношения СГК:СфК на вариантах с применением фона 2 + ХСЗР, в сравнении с другими вариантами опыта, отмеченное на всех трех полях, служит признаком проявления дегра-дационных процессов, что приводит к снижению плодородия почвы.
В опыте СШ-5 количество подвижных гумусовых веществ в вариантах с органической и органо-минеральной системами удобрений составляло от 28,6 до 29,6 % от Сорг и от 25,0 до 26,7 % на минеральной. Содержание гуминовых кислот, как и в опыте СШ-2, было
особенно низким на вариантах с минеральными удобрениями и составляло 5,6 до 7,1 % от Сорг почвы. Соотношение СГК:СфК в этих вариантах также было самым низким и составляло 0,33-0,38 (табл. 9). По данным М.Ф. Овчинниковой (2012), уменьшение соотношения СГК:СфК является показателем развития деградационных процессов органического вещества, снижения уровня плодородия почв.
Таким образом, в длительном опыте СШ-2 на тяжелосуглинистых дерново-подзолистых почвах с применением ХСЗР на фоне ежегодного внесения навоза (10 т/га) в сочетании с минеральными удобрениями в эквивалентных дозах в течение первых 18 лет при периодическом известковании уровень содержания гумуса достиг 1,08 % С, что превысило исходный на 0,18 %. Введение в 1978 г. фона-2 «минеральная система удобрения» и новых вариантов опыта «минеральная система+ХСЗР» и «контроль - (без удобрений)» за последующие 30 лет привело к снижению содержания гумуса и повышению кислотности почв.
Исследование подвижных органических веществ в тяжелосуглинистых дерново-подзолистых почвах показало, что системы минеральных удобрений приводят к ухудшению качественных параметров гумуса, проявляющихся в дальнейшем (по сравнению с контролем) в увеличении подвижности органического вещества, уменьшении содержании углерода гуминовых кислот и соотношения СГК:СфК в первой фракции до уровня ниже «контроля», что служит существенным признаком развития деградационных процессов в трансформации гумуса и снижения уровня плодородия почвы.
Литература
1. Методы определения активных компонентов в составе гумуса почв. М.: ВНИИА, 2010. - 32 с.
2. Овчинникова М.ф. Признаки и механизм агрогенной трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы // Агрохимия. 2012. №1. С. 3-13.
K.P.HaydukovA.A.Milyutina .INFLUENCE OF LONG APPLICATION OF FERTILIZERS ON THE MAINTENANCE OF THE MOBILE ORGANIC SUBSTANCES IN THE CESPITOSE AND PODSOLIC SOIL
The role of organic, mineral and organo-mineral systems of fertilizer in long field experiments is shown. Changes of a condition of organic carbon and mobile organic substance on tyazhelosuglinisty cespitose and podsolic soils of the Domodedovo region of the Moscow region are investigated. It is established that long application of one mineral fertilizers, even with introduction of lime leads to deterioration of a condition of organic substance (humus) of the soil: the content of humic acids and their relation to fulvic acids that leads to decrease in fertility of the soil decreases. Keywords: organic substance (humus) of soils, fertilizer systems, mobile or-ganic substance, decrease in fertility of the soil.
