CC BY
27
ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
УДК 631.41
ВЛИЯНИЕ ПИЩЕВОГО РЕЖИМА И ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ
1С.И. Тютюнов, д.с.-х.н., 1Е.В. Навольнева, 1В.Д. Соловиченко, д.с.-х.н., 2А.Г. Ступаков, д.с.-х.н.
1 Белгородский НИИСХ, е-mail: laboratoria.plodorodya@yandex.ru 2Белгородский ГАУ им. В.Я. Горина, e-mail: alex.stupackow@yandex.ru
В условиях Центрально-Черноземного региона в длительном стационарном полевом опыте исследовано влияние севооборотов, способов обработки почвы и удобрений на питательный режим почвы, содержание гумуса и урожайность озимой пшеницы. Внесение органических и минеральных удобрений способствовало увеличению элементов питания в верхнем слое почвы, в сравнении с контролем, от одной дозы азота на 2-4 мг/кг, фосфора 48-51 и калия 9-13 мг/кг, а двойной дозы соответственно на 5-10 мг/кг, 64-75 и 19-23 мг/кг. Показатели содержания гидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия уменьшались с глубиной почвенного профиля в зависимости от доз удобрений. Отмечалось наиболее эффективное влияние вспашки на питательный режим почвы. Процессы гумификации в почве заметно активизируются при внесении органических и минеральных удобрений, особенно в севообороте с травами и при минимизации способов обработки почвы, в слое 0-50 см содержание гумуса увеличилось на 0,200,24 абсолютных процента. Урожайность озимой пшеницы была наибольшей в зернопаропропашном севообороте, где более интенсивно в почве протекают процессы минерализации веществ, что заметно повышает ее обеспеченность элементами питания.
Ключевые слова: чернозем типичный, приемы обработки почвы, севообороты, удобрение, гумусированность, озимая пшеница, урожай.
INFLUENCE OF FOOD AND MODE OF ORGANIC MATTER ON SOIL FERTILITY AND YIELD OF WINTER WHEAT
1Dr. Sci. S.I. Tiutiunov, 1E.V. Navolneva, 1Dr. Sci. V.D. Solovichenko, 2Dr. Sci. A.G. Stupakov
1 Belgorod Scientific-Research Institute for Agriculture, e-mail: laboratoria.plodorodya@yandex.ru
2Belgorod State Agrarian University named after V.Ya. Gorin, e-mail: alex.stupackow@yandex.ru
In conditions of Central Chernozem region in long-term stationary field experiment investigated the effect of crop rotations and methods of tillage and fertilizers on the nutritive regime of the soil, the humus content and yield of winter wheat. The application of organic and mineral fertilizers promoted the increase of nutrients in the upper soil layer, in comparison with the control, from a single dose of 2-4 nitrogen, phosphorus 48-51 and potassium 9-13 mg/kg, and a double dose of nitrogen 5-10, phosphorus 64-75 and potassium 19-23 mg/kg. The content of hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and exchangeable potassium decreased with depth of soil profile, depending on the doses of fertilizer. It was noted the most effective the effects of tillage on nutrient status of the soil. The processes of humification in the soil is markedly activated by the addition of organic and mineral fertilizers, especially in crop rotation with grasses and with minimization of soil treatment methods in the 0-50 cm layer, the humus content increased from 0.20 to 0.24 absolute percentage points. The yield of winter wheat was greatest in the grain-steam-arable crop rotation, where net steam to more intensively in the soil processes of mineralization of substances, which significantly enhances its security batteries.
Keywords: typical chernozem, soil treatment, crop rotations, fertilizer, humus content, winter wheat, harvest.
Рост урожайности сельскохозяйственных культур невозможен без оптимизации почвенного плодородия и культуры системы земледелия [1, 2]. Исследования в длительных стационарных опытах Центрально-Черноземной зоны свидетельствуют о
существенном снижении содержания гумуса и валовых форм макро- и микроэлементов на почвах пашни по сравнению с целинными аналогами, что подтверждается также повторным почвенным об-
следованием реперных точек экспедиции В.В. Докучаева 1878-1881 гг.
Цель исследования - изучение влияния удобрений, обработки почвы, севооборотов на плодородие почвы и урожайность озимой пшеницы.
Объекты и методы исследования. Полевой стационарный опыт Белгородского НИИ сельского хозяйства заложен в 1987 г. Почва участка чернозем типичный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке с содержанием в слое 0-10 см гумуса 5,13-5,55%, в слое 030 см - 4,87-5,15%, подвижного фосфора и обменного калия соответственно 48-57 и 92-121 мг/кг почвы, рИка 5,8-6,4 [3]. Опыт проводили в зерно-травянопропашном (ЗТП) и зернопаропропашном (ЗПП) севооборотах с чередованием культур, в ЗТП севообороте: многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень + травы (эспарцет); в ЗПП севообороте: черный пар - озимая пшеница - сахарная свекла - кукуруза на силос - кукуруза на зерно.
Основную обработку почвы проводили тремя способами: вспашка на глубину 25-27 см плугом ПЛН-5-35, которой предшествовало дисковое лущение стерни на 6-8 см; безотвальная обработка на глубину 25-27 см плугом «Параплау» с предварительным дисковым лущением стерни на 6-8 см; минимальная обработка почвы проведена дисковой бороной БДТ-7 в два следа на 6-8 и 10-15 см. Из минеральных удобрений вносили азофоску с содержанием К1бР1бК1б. Схема опыта: 1 - контроль (без
удобрений); 2 ^Рб2Кб2 (1 доза ЗПП севооборот); ^Рб2Кб2 (1 доза ЗПП севооборот); 3 - ^РшКш (2 дозы ЗТП); КшРшКш (2 дозы ЗПП); 4 - навоз 8 т/га; 5 - навоз, 8 т/га + ^Рб2Кб2 (ЗТП); навоз, 8 т/га + ^Рб2Кб2 (ЗПП); 6 - навоз, 8 т/га + ШРшКш (ЗТП); навоз, 8 т/га + КшРшКш. Навоз КРС вносили 1 раз за ротацию севооборота под сахарную свеклу в дозе 40 т/га, т.е. озимая пшеница испытывала последействие навоза на четвертый год. Азот определяли по Корнфилду в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26107), подвижный фосфор и обменный калий - по Чирикову, общий гумус - по Тюрину.
Результаты исследований. Учет динамики азота необходим как для понимания процессов, происходящих в почве, так и для разработки практических мероприятий, направленных на оптимизацию азотного режима в агроэкосистемах [4]. С глубиной содержание гидролизуемого азота уменьшалось на всех вариантах как с удобрениями, так и без внесения удобрений. При внесении минеральных удобрений его содержание в слое 0-30 см увеличилось на 3-9 мг/кг, а при внесении навоза - на 2-6 мг/кг. В слое 0-50 см оно было максимальным в варианте со вспашкой (151 мг/кг), при этом различия между способами обработки возрастали с увеличением уровня удобренности, что наиболее заметно в зер-нотравянопропашном севообороте. При рассмотрении влияния типа севооборота на азотный режим следует отметить, что почва севооборота без многолетних трав была менее обеспечена гидролизуе-мым азотом (табл. 1).
1. Содержание гидролизуемого азота в почве через 27 лет после закладки опыта (2013 г.), мг/кг
Удоб рения Глубина, см Севообороты
навоз, т/га минер. (дозы) ЗТП ЗПП
В Б М В Б М
0 0 0-30 144 140 143 137 142 145
30-50 123 119 113 133 130 127
0-50 136 132 133 136 138 139
1 0-30 146 144 147 141 146 147
30-50 124 122 117 136 134 132
0-50 138 136 136 139 142 143
2 0-30 149 145 149 144 151 148
30-50 125 124 120 142 136 135
0-50 141 137 139 145 145 144
8 0 0-30 147 142 145 143 144 148
30-50 128 120 116 140 134 132
0-50 139 134 134 143 141 143
1 0-30 149 146 149 147 150 149
30-50 141 124 119 144 138 136
0-50 147 138 138 146 147 145
2 0-30 153 150 153 150 153 154
30-50 146 126 121 144 143 139
0-50 151 141 141 149 149 149
НСР05 для 0-30 см: А - 1,6; В - 2,2; С - 1,5. Примечание. ЗТП - зернотравянопропашной, ЗПП - зернопаропропашной; В - вспашка, Б - безотвальная, М -минимальная обработки; 1 доза для зернотравянопропашного севооборота К42Р62К62, для зернопаропропашного севооборота - ^Р62К62; 2 дозы - ^РшКш (ЗТП); К^РшКш (ЗПП)
2. Содержание подвижного фосфора в почве через 27 лет после закладки опыта (2013 г.), мг/кг
Удоб рения Глубина, см Севообороты
навоз, т/га минер. (дозы) ЗТП ЗПП
В Б М В Б М
0 0 0-30 59 57 58 75 73 75
30-50 46 33 26 55 42 35
0-50 54 48 45 67 61 59
1 0-30 110 105 108 124 122 124
30-50 70 58 50 80 67 60
0-50 94 87 85 107 100 99
2 0-30 182 179 179 196 194 195
30-50 91 78 71 100 87 80
0-50 146 139 136 158 151 149
8 0 0-30 75 73 75 94 91 93
30-50 52 39 32 65 52 45
0-50 66 59 58 82 76 74
1 0-30 124 122 124 142 137 139
30-50 77 40 57 88 72 65
0-50 105 89 97 121 111 110
2 0-30 196 194 196 214 209 211
30-50 97 85 77 109 93 85
0-50 157 150 148 172 163 160
НСР05 для 0-30 см: А - 1,7; В - 0,8; С - 0,4. Примечание. ЗТП - зернотравянопропашной, ЗПП - зернопаропропашной; В - вспашка, Б - безотвальная, М -минимальная обработки; 1 доза для зернотравянопропашного севооборота К42Р62К62, для зернопаропропашного севооборота - ^4Р62&62; 2 дозы - ^РшКш (ЗТП); К^РшКш (ЗПП)
За время проведения опыта содержание подвижного фосфора в пахотном слое на вариантах опыта без внесения удобрений практически не изменилось по сравнению с показателями в начале опыта [5].
В целом зернопаропропашной севооборот по обеспеченности почвы подвижным фосфором имел преимущество перед зернотравянопропашным севооборотом, как в варианте без удобрений, так и с их применением (73-75 мг/кг в слое 0-30 см без удобрений - ЗПП; 57-59 мг/кг - ЗТП). Содержание подвижного фосфора в почве увеличивалось при вспашке по сравнению с минимальной и безотвальной обработками (табл. 2).
Варьирование содержания обменного калия в зависимости от изучаемых факторов близко к показателям изменения содержания фосфора. В контроле наибольшее содержание калия было в варианте с глубокой обработкой почвы, а наименьшее - с безотвальной обработкой (табл. 3). Преимущество вспашки в содержании калия в почве отмечается и при внесении совместно органических и минеральных удобрений, а наименьшее его содержание было при проведении безотвальной и минимальной обработок почвы.
Каждая культура при формировании своего урожая выносит определенное количество КРК, которое необходимо возвращать в почву, чтобы не снизить ее плодородие [6]. Вынос питательных веществ из почвы озимой пшеницей на черноземах
Белгородской области составляет: азота - 3,5 кг/ц, фосфора - 1,3 кг/ц, калия - 2,5 кг/ц. В зернотравя-нопропашном севообороте вынос азота по вспашке составил 168,0 кг/га, по безотвальной обработке -164,5 и по минимальной обработке почвы - 185,5 кг/га; в зернопаропропашном соответственно 178,5; 175,0 и 175,0 кг/га.
В подстилочном навозе, используемом в опыте, в 1 т содержится 5 кг азота, исходя из дозы внесения 8 т/га севооборотной площади следует, что 40 кг азота вносится с навозом в почву. При внесении совместно двойной дозы минеральных удобрений и навоза полностью компенсируется вынос азота продукцией озимой пшеницы, баланс азота явно становится положительным. В зернопаропропаш-ном севообороте, где имеют место более интенсивные процессы минерализации органического вещества, при использовании органоминеральной системы удобрений с внесением одной дозы органики (8 т/га) и №К (№4Рб2Кб2) баланс азота и гумуса стабилизируется, а при внесении двойной дозы навоза (16 т/га) - становится положительным.
На содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия за 27-летний период опыта существенное действие оказали севообороты, способы обработки почвы и внесение удобрений. Наименьшее содержание гумуса отмечалось в зернопаро-пропашном севообороте по сравнению с зернотра-вянопропашным, где два года возделывали многолетние бобовые травы (табл. 4).
3. Содержание обменного калия в почве через 27 лет после закладки опыта (2013 г.), мг/кг
Удоб рения Глубина, см Севообороты
навоз, т/га минер. (дозы) ЗТП ЗПП
В Б М В Б М
0 0 0-30 77 74 80 108 100 106
30-50 69 63 67 82 77 79
0-50 73 67 72 100 92 97
1 0-30 90 83 90 117 111 117
30-50 76 72 75 89 84 89
0-50 85 79 83 106 100 108
2 0-30 109 102 110 136 129 140
30-50 77 72 75 88 83 90
0-50 96 89 95 116 111 120
8 0 0-30 87 80 86 107 106 117
30-50 74 69 72 81 83 87
0-50 82 76 81 96 98 105
1 0-30 100 93 100 131 122 131
30-50 82 78 81 97 91 95
0-50 93 87 92 117 110 116
2 0-30 119 112 119 150 142 150
30-50 82 78 81 97 91 95
0-50 104 98 104 129 121 128
НСР05 для 0-30 см: А - 1,6; В - 0,7; С - 0,7. Примечание. ЗТП - зернотравянопропашной, ЗПП - зернопаропропашной; В - вспашка, Б - безотвальная, М -минимальная обработки; 1 доза для зернотравянопропашного севооборота ^гР^К®, для зернопаропропашного севооборота - ^4Р62К62; 2 дозы - ^РшКш (ЗТП); К^РшКш (ЗПП)
4. Содержание гумуса ^ в почве через 27 лет после закладки опыта (2013 г.), % к массе
Удоб рения Глубина, Севообороты
навоз, минер. см ЗТП ЗПП
т/га (дозы) В Б М В Б М
0-30 5,53 5,73 5,42 5,49 5,08 5,10
0 30-50 4,66 4,66 4,70 4,18 4,32 4,23
0-50 5,00 5,10 5,13 4,46 4,47 4,67
0-30 5,17 5,27 5,34 4,78 5,01 5,04
0 1 30-50 5,01 4,64 4,70 4,13 4,20 4,30
0-50 5,03 5,04 5,09 4,51 4,64 4,67
0-30 5,24 5,28 5,40 4,66 5,00 5,05
2 30-50 5,10 5,00 4,73 4,21 4,26 4,40
0-50 5,11 5,10 5,14 4,48 4,63 4,92
0-30 5,21 5,30 5,39 5,25 5,10 5,30
0 30-50 4,73 4,71 5,04 4,15 4,56 4,60
0-50 5,02 5,06 5,18 4,52 5,00 5,10
0-30 5,30 5,37 5,44 5,28 5,37 5,50
8 1 30-50 5,03 5,02 5,14 4,57 4,70 4,90
0-50 5,11 5,15 5,25 5,00 5,10 5,26
0-30 5,40 5,48 5,57 5,26 5,30 5,54
2 30-50 5,19 5,17 5,05 4,65 4,58 5,04
0-50 5,22 5,27 5,37 5,02 5,16 5,39
НСР05 для 0-30 см: А - 0,25, В - 0,08, С-0,08
Примечание. ЗТП - зернотравянопропашной, ЗПП - зернопаропропашной; В - вспашка, Б - безотвальная, М -
минимальная обработки; 1 доза для зернотравянопропашного севооборота ^гР^К®, для зернопаропропашного севооборота - ^4Р62К62; 2 дозы - ^РшКш (ЗТП); К^РшКш (ЗПП)
При безотвальной и минимальной обработках почвы по сравнению с вспашкой усиливается процесс гумификации, что сказывается на увеличении содержание гумуса, особенно заметно это наблюдается в вариантах с использованием органомине-ральной системы удобрений.
Органические удобрения оказывали положительное действие на содержание гумуса в почве на всех вариантах опыта по удобренности и по всем видам обработки почв, чего нельзя сказать о минеральных удобрениях. В севообороте с многолетними бобовыми травами (ЗТП севооборот) от внесе-
5. Урожайность озимой пшеницы (2013 г.), т/га
Удоб рения Севообороты
навоз, т/га минер. ЗТП ЗПП
В Б М В Б М
0 0 3,5 3,6 3,7 3,5 3,6 3,4
1 4,1 4,6 4,5 4,5 4,7 4,1
2 4,9 5,0 5,2 5,1 5,1 4,5
8 0 4,1 4,2 4,5 4,3 4,4 4,2
1 4,7 4,8 5,1 4,4 4,3 4,6
2 4,8 4,7 5,3 5,1 5,0 5,0
НСР05, т/га: севообороты - 0,17; обработка почвы - 0,08; удобрения - 0,13. Примечание. ЗТП - зернотравянопропашной, ЗПП - зернопаропропашной; В - вспашка, Б - безотвальная, М -минимальная; 1 доза для зернотравянопропашного севооборота - К42Р62К^2, для зернопаропропашного севооборота -К54Р62К£2; 2 дозы -^РшКш (ЗТП); КшРшКш (ЗПП)
ния минеральных удобрений содержание гумуса возрастало, а в севообороте с чистым паром его содержание при внесении двойной дозы минеральных удобрений несколько снижалось. После многолетних трав остается большое количество по-жнивно-корневых остатков, которые служат материалом для образования гумуса в процессе гумификации.
В рассматриваемых севооборотах озимую пшеницу высевали по разным предшественникам -многолетним бобовым травам и чистому пару. В севооборотах наибольший урожай пшеницы (5,15,3 т/га) получен при совместном внесении двойной дозы минеральных удобрений на фоне навоза 8 т/га (табл. 5). Урожайность озимой пшеницы была примерно одинаковой в зернопаропропашном и зернотравянопропашном севооборотах.
Прибавки урожайности от минеральных удобрений к неудобренному фону колебались в пределах 1,1-1,6 т/га. В обоих севооборотах весьма низка эффективность навоза, что вполне ожидаемо с учетом четвертого года его последействия, а в сочетании с минеральными удобрениями эффективность навоза заметно повышалась. Так, при внесении
одинарной и двойной доз минеральных удобрений и навоза 8 т/га севооборотной площади прибавки составили соответственно 1,2 и 1,3 т/га по вспашке в зернотравянопропашном севообороте 0,9 и 1,6 т/га - в зернопаропропашном.
Таким образом, существенное увеличение (азота на 5-10 мг/кг, фосфора - 64-75, калия - 1923 мг/кг) элементов питания отмечено по вспашке при совместном внесении органических и минеральных удобрений, а наименьшее их содержание наблюдалось при проведении безотвальной и минимальной обработок почвы. Удобрения положительно действовали на всех вариантах удобренности и по всем видам обработки почв, но двойные дозы минеральных удобрений усиливали процессы минерализации органического вещества, что негативно сказывается на процессе гумификации. Так, содержание гумуса в зернопаропропашном севообороте по сравнению с зернотравянопропашным было меньше на 2,610,6 относительных процента. Урожайность озимой пшеницы была примерно одинаковой в зернопаропропашном и зернотравянопропашном севооборотах.
Литература
1. Панников В. Д., Шатилов И.С., Шелганов И.И. Научные основы эффективного применения удобрений в Центрально-Черноземной зоне. - Воронеж, 1983. - 165 с.
2. Чекмарев П.А. Состояние плодородия пахотных почв Центрально-черноземных областей России // Агрохимический вестник, 2015, № 3. - С. 8-11.
3. Соловиченко В.Д., Тютюнов С.И. Почвенный покров Белгородской области и его рациональное использование. - Белгород: изд-во «Отчий край», 2013. - 371 с.
4. Азаров В.Б., Акулов П.Г., Соловиченко В.Д., Азаров Б.Ф. Влияние типов севооборотов, способов основной обработки почв и уровней удобренности на содержание минерального азота в типичном черноземе // Агрохимия, 2003, № 3. -С. 5-17.
5. Азаров В.Б., Акулов П.Г., Соловиченко В.Д., Азаров Б.Д. Фосфатный режим чернозема типичного в зависимости от интенсивности его использования // Агрохимия, 2003, № 8. - С. 26-38.
6. Данков В.А., Булыгин В.В., Ржевский В.Г. и др. Научно обоснованная система земледелия Белгородской области. - Белгород, 1990. - 242 с.
